第03 讲：光学【九大考点+九大题型】-2024-2025学年高二下学期物理期末《考点•题型•密卷》精讲精练高效复习讲义（人教版2019选择性必修第一册）

第03 讲：光学 【考点归纳】 · 考点01：光的折射定律 · 考点02：光的全反射及其条件 · 考点03：全反射的应用 · 考点04：双缝干涉 · 考点05：薄膜干涉 · 考点06：光的衍射 · 考点07：偏振现象 · 考点08：光学探究实验 · 考点09：光学计算问题 【知识梳理】 知识点一：折射定律 (1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：＝n12(n12为比例常数)． 2．折射率 (1)定义式：n＝. (2)计算公式：n＝.因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1. 3．对折射率的理解 (1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝. (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关． ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小． ②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同． 知识点二．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折 知识点三．光密介质与光疏介质 介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质 若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质 知识点四.全反射 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象． (2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小． 3．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)． 知识点五：光的干涉 (1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象． (2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定． (3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹． 知识点六：双缝干涉 (1)条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大． (2)明暗条纹的判断方法： 如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1. 当Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹． 知识点七．薄膜干涉 (1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加． (2)明暗条纹的判断方法： 两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ. 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹． 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹． (3)应用：增透膜、检查平面的平整度． 知识点八　光的衍射和偏振现象 1．光的衍射：发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显． 2．光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同． (2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光． (3)偏振光的形成 ①让自然光通过偏振片形成偏振光． ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光． (4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等． (5)光的偏振现象说明光是一种横波． 【题型过关】 题型01：光的折射定律 1．（24-25高二上·云南保山·期末）一束红光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．此介质的折射率等于 B．该单色光从真空进入介质后频率减小 C．折射角随入射角的增大而增大 D．逐渐增大入射角，可能会发生全反射现象 2．（24-25高二下·浙江·期末）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中∠C=90°， ∠B=60°，一束单色光从BC边的D点射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF正好与BC边平行，已知BD=L，i-r=15°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．光线DE在E点的反射角为45° B．光线在D点的折射角r=30° C．三棱镜对此种单色光的折射率为 D．光从D到E的传播时间为 3．（24-25高二上·湖南永州·期末）如图所示，一细束单色光从半圆形透明介质上的P点沿半径方向射向圆心O，刚好在透明介质的底面发生全反射后从透明介质上方射出，单色光与透明介质下表面的夹角为60°，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．半圆形透明介质对该单色光的折射率为 B．半圆形透明介质对该单色光的折射率为2 C．该单色光在透明介质中的速度为c D．该单色光在透明介质中的速度为 题型02：光的全反射及其条件 4．（23-24高二下·贵州毕节·期末）如图所示为一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，为圆上两点，一束单色光沿方向射入，然后从点射出，已知，，该有机玻璃圆柱的半径为1m，真空中光速m/s，，。下列说法正确的是（　　） A．光在该有机玻璃中的传播速度为m/s B．光在该有机玻璃中的折射率为1.8 C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为 D．光在该有机玻璃圆柱中沿路径传播时间约为s 5．（23-24高二下·湖南张家界·期末）一半圆形玻璃砖的横截面如图所示，AB为直径，O为圆心，一束单色光垂直入射到AB面上的C点，在玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上的D点（图中未画出）出射，出射光线与入射光线平行，则玻璃砖对该单色光的折射率为（    ） A． B． C． D． 6．（23-24高二下·云南普洱·期末）如图，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径射入玻璃砖，并于O点射出，在O点的入射角，产生反射光束1和折射光束2，光线2与法线夹角为。现以O点为圆心，将该玻璃砖顺时针缓慢转过角时，折射光束2恰好消失，下列说法正确的是（  ） A．光束1的频率比光束2的频率大 B．光束1的波长比光束2的波长大 C． D． 题型03：全反射的应用 7．（21-22高二下·浙江宁波·期末）如图所示，光纤灯是现代装饰照明的新型灯具，由光源、反光镜、滤光片及光纤组成，点状光源通过反光镜后，形成一束近似平行光，又通过滤光片，最后进入光纤，形成一根根色彩斑斓的柔性光柱。下列说法正确的是（　　） A．点状光源发出的光可通过平面镜反射后形成平行光 B．光纤内芯的折射率应大于包套材料的折射率 C．光在光纤的传播是利用了光的衍射原理 D．光在光纤中传播时，颜色会发生变化，从而创造出绚烂多彩的效果 8．（2022·浙江台州·二模）1966年，33岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径几微米的玻璃纤维就可以传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维已经普遍应用到通讯领域。目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光、、，均大于红光波长（）。下列说法中正确的是（   ） A．三种激光中，波长的激光光子能量最大 B．光纤内芯和外套都是玻璃材质，且外套折射率比内芯大 C．若用红光照射某光电管能产生光电效应，这三种激光也一定可以 D．若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比这三种激光都小 9．（23-24高二下·北京东城·期末）光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为、长为（）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角从轴心射入后分为、两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是（　　） A．光为绿光，光为红光 B．该玻璃材料对光的折射率小于 C．若光恰好发生全反射，则光在该玻璃丝中的传播时间 D．若，则光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射 题型04：双缝干涉 10．（23-24高二下·陕西渭南·期末）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉现象。狭缝、之间的距离为d，狭缝到屏的距离为L。用同一单色光垂直照射狭缝，在屏上得到了图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　） A．图乙是光的衍射图样，相邻两条纹之间的距离不一定相等 B．若屏上P点到狭缝、的距离差为波长的整数倍，则P点处一定是暗条纹 C．若其他条件不变，只增大L，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D．若其他条件不变，只增大d，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 11．（23-24高二下·广东广州·期末）用双缝干涉实验测量黄光的波长，其实验装置如图甲，下列说法正确的是（　　） A．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 B．仅将黄光换成红光，光屏上相邻两亮条纹的间距变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 D．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为黄光波长的整数倍 12．（23-24高二下·陕西·期末）利用洛埃镜可以测量光的波长，其原理和杨氏双缝干涉实验相同。S为单色光源，M为水平放置的平面镜，S到平面镜的距离为a，到光屏的距离为b，下列判断正确的是（　　） A．若条纹间距为d，则单色光波长为 B．仅增大a，条纹间距增大 C．仅增大b，条纹间距增大 D．仅将平面镜向左平移一小段距离，条纹间距增大 题型05：薄膜干涉 13．（24-25高二上·河北石家庄·期中）关于薄膜干涉，下列说法正确的是（   ） A．干涉条纹中的暗条纹是光在薄膜的前后两表面反射形成的两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 B．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的一侧观察 C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等 D．将肥皂膜竖直放置观察酒精灯火焰的干涉条纹时，条纹是等宽的 14．（23-24高二下·甘肃·期末）如图所示，上板A为光滑、平整、透明的光学标准板，下板B为一光学待检测板，板的上表面平整光滑，两板间有空气薄膜。让一束平行的单色光竖直向下照射，则在上方观测到的图形为（　　） A． B． C． D． 15．（2024·全国·模拟预测）利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（    ） A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 题型06：光的衍射 16．（23-24高二下·福建泉州·期末）利用如图（a）所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图（b）中甲和乙两种图样。则（    ） A．甲、乙都是单缝衍射图样 B．甲、乙都是双缝干涉图样 C．甲是单缝衍射图样，乙是双缝干涉图样 D．甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样 17．（23-24高二下·河北邯郸·期末）由内芯和包层两层介质组成的光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以45°入射角射入，它们折射后均在侧面（内芯和包层的分界面）发生全反射，下列说法正确的是（    ） A．内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大 B．在内芯中甲光比乙光传播得慢 C．在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射 D．乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角 18．（23-24高二下·湖南郴州·期末）如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光b光和c光，下列说法正确的是（　　） A．c光可能是红光 B．在玻璃三棱镜中c光的速度大于a光的速度 C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大 D．c光比a光更容易发生衍射 题型07：偏振现象 19．（24-25高二上·江苏扬州·期末）如图，将手机放在水平桌面上，无论怎样转动偏振片Q都无法观察到屏幕上的字。撤去Q，并将手机在水平面内旋转，此过程中观察到屏幕的亮度（　　） A．变暗 B．变亮 C．不变 D．先变亮后变暗 20．（23-24高二下·吉林·期末）关于光现象的分析和理解，下列说法中正确的是（　　） A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角θ1逐渐增大到某一值后不再会有光线从a'面射出 B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是纵波 C．图丙是双缝干涉示意图，若只增大双缝到屏的距离，两相邻亮条纹间距离Δx将减小 D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象 21．（23-24高二下·四川凉山·期末）对下列甲、乙、丙、丁图，说法正确的是（　　） A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距相等的明暗相间干涉条纹 B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出 C．图丙是利用光的衍射检测工件的平整度 D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波 题型08：光学探究实验 22．（24-25高二上·山东德州·期末）光学实验有“测量玻璃的折射率”、“用双缝干涉测量光的波长”两个实验，某学校实验小组的同学利用现有的实验器材，分别完成了这两个实验。 (1)在测量一半圆形透明玻璃砖的折射率的实验中，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置O； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图乙所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点沿半径方向水平射入，从y轴开始向右缓慢绕O点移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上标记激光从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （ⅰ）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图甲所示，则 cm； （ⅱ）根据以上测量的物理量，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为 。（结果保留三位有效数字） (2)在用双缝干涉测量光的波长的实验中，该实验小组使用图丙的装置测量某绿色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度，激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图丁所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离 mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离，则该激光波长 m（结果保留两位有效数字）。 23．（23-24高二下·湖北·期中）（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是( ) A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线的夹角应尽量小些 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些 D．若P1、P2的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到P1、P2的像 （2）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是 。 （3）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图甲所示，则玻璃的折射率n= （用图中线段的字母表示）。 （4）在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 24．（23-24高二下·江西·阶段练习）如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示）， mm，在B位置时游标卡尺的读数，相邻两亮条纹的间距= mm；该单色光的波长 （结果保留三位有效数字）。 (2)若装置各数据不变，改用波长为的光照射双缝，则屏上观察到的条纹个数 （填“增加”“减少”或“不变”）。 (3)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 题型09：光学计算问题 25．（24-25高二上·海南·期末）如图所示，一束平行于直角三棱镜截面ABC的单色光从真空垂直BC边从P点射入三棱镜，P点到C点的距离为1.6L，光线射入后恰好在AC边上发生全反射。已知∠C=37°，光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8， 求： (1)该三棱镜的折射率n； (2)光线从BC边传播到AC边所用的时间t（不考虑多次反射）。 26．（24-25高二上·山东烟台·期末）一半径R=10cm的半球形玻璃砖，O点是半球的球心，虚线OO1表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。现有一束范围足够大的平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。已知其中一条光线入射点为O，另一条光线的入射点为A，穿过玻璃砖后两条光线交于 B点，OA =5cm，OB =，光在真空中的速度为c =3×108m/ s，求： (1)玻璃砖的折射率； (2)入射点为A 的光线从A传播到B所需的时间； (3)球面上有光射出的区域在底面上投影面积。 27．（23-24高二下·四川攀枝花·期末）如图所示，某透明棱镜的横截面ABC为直角三角形，其中∠A=30°、∠B=60°，棱镜外部为真空，一束单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，恰好经过△ABC的顶点C；保持该光束入射方向不变，将入射点沿AB边分别向上、下移动到M、N点（图中未画出）后光束都能恰好经过BC边的中点Q。已知BC=a，光在真空中的速率为c，只计一次反射，求： （1）该棱镜对该束光的折射率n； （2）分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差。 【专题强化】 一、单选题 1．（2025·山东·模拟预测）摄影爱好者小明购买了相机后，发现镜头的颜色呈现蓝紫色，经过上网查询，了解到由于人对黄绿光最敏感，故在镜头上涂了一层很薄的氟化镁薄膜。关于薄膜的作用下列说法正确的是（　　） A．薄膜将蓝紫光全部吸收 B．薄膜将黄绿光全部反射 C．薄膜使黄绿光容易发生干涉 D．薄膜使蓝紫光容易发生偏振 2．（24-25高二上·浙江杭州·期末）关于光现象，下列说法正确的是 （   ） A．图甲中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 B．图乙中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的折射现象 C．用单色光垂直照射图丙中的牛顿环，是光的干涉现象，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变宽的同心圆环 D．图丁中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象 3．（24-25高二上·贵州黔西·期末）如图所示为用绿光做双缝干涉实验所获得的条纹图样，下列说法正确的是（    ） A．若仅改用红光，条纹间距变大 B．若仅改用红光，条纹间距变小 C．若仅减小双缝到光屏间的距离，条纹间距不变 D．若仅减小双缝到光屏间的距离，条纹间距变大 4．（24-25高二上·广东梅州·期末）太阳光通过云层时，经冰晶的折射或反射会形成日晕现象．如图所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射的光路图，、为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（　　）    A．、光在冰晶中传播时，光的速度较大 B．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大 C．用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄 D．遇到同样的障碍物，光比光更容易发生明显的衍射现象 5．（24-25高二上·贵州黔东南·期末）光的干涉现象在技术中有许多应用，如图所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度。把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖。让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹。下面说法中正确的是（　　） A．图中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板 B．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 C．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 6．（24-25高三上·内蒙古赤峰·阶段练习）如图是一种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图．将一平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）斜插入海水中，让光束从海水射向平行空气砖再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度海水中发生的偏移量d，进而计算出海水盐度，已知某一温度下，海水盐度变大到起折射率变大，下列说法正确的是（　　） A．一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光频率高 B．一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则2光在海水中传播速度大 C．一束单色光射向平行空气砖后偏移量小，说明海水的盐度小 D．一束单色光射向平行空气砖后偏移量大，说明海水的盐度小 7．（23-24高二下·云南昭通·期末）水面下深处有一点光源，发出两种不同颜色的光和，光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为光构成的圆环。若光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．光从水中进入空气中传播速度变大，波长变短 B．复色光圆形区域的面积为 C．在水中，光发生全反射的临界角比光的小 D．用同一装置做双缝干涉实验，光的干涉条纹比光的窄 8．（23-24高二下·福建福州·期末）随着科技的不断发展，光纤通讯技术已成为现代通信领域中最重要的技术之一，光纤通信利用光信号还传递数据，具有高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势、在电话、互联网、电视、移动通信等领域得到广泛应用，如图所示，一条长直光导纤维的长度为d，一束单色光从右端面中点以的入射角射入时，恰好在纤芯与包层的分界面发生全反射，且临界角为C。已知光在空气中的传播速度等于真空光速c，若改变单色光的入射方向，则从右端射入的光能够传送到左端，光在光导纤维内传输的最长时间为（　　） A． B． C． D． 9．（23-24高二下·陕西渭南·期末）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角变化的情况如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．入射角越大，则反射光越强 B．当入射角时，光在AB界面上同时发生反射和折射 C．若将图甲中的角减小，则反射光线和折射光线的夹角将增大 D．该新材料的折射率 10．（23-24高二下·贵州毕节·期末）图为一半圆柱体透明介质的横截面，O 为半圆的圆心，C 是半圆最高点，E、Q是圆弧AC上的两点，一束复色光沿PO方向射向AB 界面并从O点进入该透明介质，被分成a、b两束单色光，a光从E点射出，b光从Q点射出，现已测得 PO与AB 界面夹角θ=30°，∠QOC =30°，∠EOC =45°，则以下结论正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．b光的折射率为 C．a光和b光在该透明介质内传播的速率相等 D．当入射光线PO与AB 界面的夹角减小到某一特定值时，将只剩下b光从AC圆弧面上射出 11．（23-24高二下·山西大同·期末）每年“五一”前后，大同在古城墙附近会开启音乐喷泉，其中喷泉池水下的彩灯射出的彩光装点了古城周边夜景。如图甲所示，水下有一点光源S，可以发出两种不同颜色的a光和b光，其中任一光均可在水面上形成一个有光射出的圆形区域，俯视图如乙图所示，已知低水位时S发出的a光在水面形成的圆形区域与某一高水位时b光形成的区域面积等大，则下列说法正确的是（    ） A．a光的频率比b光的大 B．用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻干涉条纹间距比b光的小 C．a光发生全反射的临界角比b光的小 D．a光在水中的传播速度比b光的大 二、多选题 12．（24-25高二上·河北承德·期末）每年夏季随着温度升高，天山和昆仑山上的冰川开始融化，塔里木河里的水便会溢出河道，流向河边低洼处。同时，河水带来了大量的鱼、虾等生物。当地村民掌握了这样的自然规律，世代居住在这里，以捕鱼为生。现有一村民在距离水面高为的河岸上，看到与水面成角的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方处。已知水对光线的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．鱼的实际深度比村民观察到的要深 B．如图所示，鱼在水中看到岸上所有的景物都会出现在一个倒立的圆锥里，角的最大值为 C．鱼与村民的实际水平距离为2m D．鱼看到的村民位置比村民的实际位置要高 13．（24-25高二上·湖南永州·期末）关于下列四幅图所示的光现象说法正确的是（　　） A．图甲是光的双缝干涉原理图，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将减小 B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 C．图丙中肥皂膜看起来是彩色的是因为光的衍射 D．图丁表示一定波长的光照射到不透明的圆盘上，会在后方影子中心的适当距离处出现一个亮斑是光的衍射现象 14．（24-25高二上·云南楚雄·期末）半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，MN为直径，一细束复色光沿半圆柱形玻璃砖的半径方向从P点射入，在圆心O点分散成a、b两束单色光，a光恰好在玻璃砖底部发生全反射，b光从玻璃砖底部射出，，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率 B．a光的频率大于b光的频率 C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D．玻璃砖对单色光a的折射率为 15．（24-25高二上·广东东莞·期末）光纤通讯中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光导纤维左端的点以入射角射入一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面（侧面与过点的法线平行）发生全反射，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．光纤内芯的折射率比外套的小 B．光在光纤内芯中传播的速度小于真空中的光速 C．光从左端空气中进入光纤内芯后，频率不变 D．稍微减小入射角，光在光导纤维的侧面仍会发生全反射 16．（24-25高二上·黑龙江牡丹江·期末）关于光的现象，下列说法中正确的是（　　） A．频率相同的两列光一定能发生干涉 B．在双缝干涉现象中，入射光波长变长，相邻两个亮条纹间距将变大 C．如图甲所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹陷的 D．让单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样，单缝a的宽度较大 17．（23-24高二下·福建莆田·期末）仙游木兰溪是我们的母亲河。20世纪70年代水质不断恶化，后来经政府水利部门的治理，木兰溪已成为鸟飞鱼游，白鹭横飞的仙境。水质越好，水的折射率越小。一水利部门调查员分别于1970年和2024年在水底放置一盏灯进行水质的初步检测。如图所示，在水面形成一个光圈。其中半径大于半径。下列说法正确的是（　　） A．在圆以外的区域没有形成光圈是因为光发生了全反射 B．从1970年到2024年，木兰溪的水质不断恶化 C．1970年的溪水折射率小，2024年溪水折射率大 D．不论是1970年的水质还是2024年的水质，光在水中的速度比在空气中的速度小 18．（23-24高二下·湖南娄底·期末）在“天宫课堂”航天员王亚平老师在水球中注入一个气泡后，水球便成了透明空心水球，如图所示，水球中形成了一个正立一个倒立的两个像。假设透明空心水球内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与直线AO所成夹角i=60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　） A．单色光在该材料中的传播时间为 B．单色光在水中的折射率为 C．只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于30°，就一定能够在内球面发生全反射 D．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角 三、实验题 19．（23-24高二上·黑龙江牡丹江·期末）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置；（选填“垂直”或“平行”）    （2）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有 ； A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量 C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 （3）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长 ；    （4）若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 （填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度 （填“变大”“变小”或“不变”）。 20．（23-24高三上·广东）如图甲所示，张同学用“插针法”测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心О，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接О和P3。图中MN为分界面，虚线为法线；B、C分别是入射光线，折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。      （1）张同学在图甲中用刻度尺测得，，则玻璃砖的射率 （结果保留两位小数）；若实验中该同学由于视角的原因，在插大头针P3时插的位置稍微偏左，则测得玻璃砖的折射率将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）如图乙所示，同班的李同学将圆心为О、半径为R的另一块半圆形透明介质置于水平桌面上，光线从Р点垂直分界面入射后，恰好在透明介质的圆形弧面发生全反射。经测量发现，则透明介质的折射率为 。已知真空中的光速为c，李同学通过分析认定光在该透明介质中传播的速度为 。 四、解答题 21．（2025·江苏·二模）如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，ABCO构成边长为R的正方形，AC为圆心在O点的圆弧。一光线从O点射出沿OE方向射入元件，光线恰好不能从AB面射出，∠AOE=30°，真空中光速为c。求： (1)该材料的折射率n； (2)光线从O点射出到第一次射至AB面的时间t。 22．（24-25高二上·贵州贵阳·期末）如图，一半径为、圆心为O的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，O点正下方液体中A点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为的光线AB经过纸片的边缘B点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为。已知光在真空中的传播速度大小为。 (1)求该液体的折射率及光在液体中的传播速度大小； (2)若此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。 23．（24-25高二上·河南濮阳·期末）用折射率的透明材料制成的正三棱柱玻璃砖，截面如图所示，边长为l。一束光线从边的中点Q以某一角度入射，恰好在界面发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑二次反射，，。求： (1)入射角的正弦值； (2)光从Q点到界面的传播时间t。 24．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示，现有一块玻璃砖，上半部分为半圆形，半径为R，下半部分为等腰直角三角形，∠ACB=90°，O点为上半部分的圆心，M为上半部分边界上一点，MO连线与AO的夹角为30°。一束光线从M点在纸面内沿着与AC垂直的方向射入玻璃砖，已知玻璃砖的折射率为。求： (1)光线在M点的折射角； (2)光线在玻璃砖表面射出的位置。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03 讲：光学 【考点归纳】 · 考点01：光的折射定律 · 考点02：光的全反射及其条件 · 考点03：全反射的应用 · 考点04：双缝干涉 · 考点05：薄膜干涉 · 考点06：光的衍射 · 考点07：偏振现象 · 考点08：光学探究实验 · 考点09：光学计算问题 【知识梳理】 知识点一：折射定律 (1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：＝n12(n12为比例常数)． 2．折射率 (1)定义式：n＝. (2)计算公式：n＝.因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1. 3．对折射率的理解 (1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝. (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关． ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小． ②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同． 知识点二．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折 知识点三．光密介质与光疏介质 介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质 若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质 知识点四.全反射 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象． (2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小． 3．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)． 知识点五：光的干涉 (1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象． (2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定． (3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹． 知识点六：双缝干涉 (1)条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大． (2)明暗条纹的判断方法： 如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1. 当Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹． 知识点七．薄膜干涉 (1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加． (2)明暗条纹的判断方法： 两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ. 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹． 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹． (3)应用：增透膜、检查平面的平整度． 知识点八　光的衍射和偏振现象 1．光的衍射：发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显． 2．光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同． (2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光． (3)偏振光的形成 ①让自然光通过偏振片形成偏振光． ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光． (4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等． (5)光的偏振现象说明光是一种横波． 【题型过关】 题型01：光的折射定律 1．（24-25高二上·云南保山·期末）一束红光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．此介质的折射率等于 B．该单色光从真空进入介质后频率减小 C．折射角随入射角的增大而增大 D．逐渐增大入射角，可能会发生全反射现象 【答案】C 【详解】AC．由折射定律可得，此介质的折射率为 介质折射率一定，则入射角增大时，折射角也会增大，故A错误，C正确； B．光从一种介质射向另一种介质中，频率不变，故B错误； D．全反射必须从光密介质射入光疏介质，真空射向介质时不可能发生全反射，则入射角逐渐增大时，不可能会发生全反射现象，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二下·浙江·期末）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中∠C=90°， ∠B=60°，一束单色光从BC边的D点射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF正好与BC边平行，已知BD=L，i-r=15°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．光线DE在E点的反射角为45° B．光线在D点的折射角r=30° C．三棱镜对此种单色光的折射率为 D．光从D到E的传播时间为 【答案】B 【详解】A．设光线在点的反射角为，反射光线正好与边平行 由几何关系可得，。故A错误； B．由几何关系可得，，则三角形是正三角形 ，。故B正确； C．结合，可得 三棱镜对此单色光的折射率为。故C错误； D．由，由折射率的定义可得 光线从到的传播时间 综合可得。故D错误。 故选B。 3．（24-25高二上·湖南永州·期末）如图所示，一细束单色光从半圆形透明介质上的P点沿半径方向射向圆心O，刚好在透明介质的底面发生全反射后从透明介质上方射出，单色光与透明介质下表面的夹角为60°，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．半圆形透明介质对该单色光的折射率为 B．半圆形透明介质对该单色光的折射率为2 C．该单色光在透明介质中的速度为c D．该单色光在透明介质中的速度为 【答案】B 【详解】AB．单色光刚好在圆心O处发生全反射，由题图可知全反射临界角为，则半圆形透明介质对该单色光的折射率为 故A错误，B正确； CD．该单色光在透明介质中的速度为 故CD错误。 故选B。 题型02：光的全反射及其条件 4．（23-24高二下·贵州毕节·期末）如图所示为一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，为圆上两点，一束单色光沿方向射入，然后从点射出，已知，，该有机玻璃圆柱的半径为1m，真空中光速m/s，，。下列说法正确的是（　　） A．光在该有机玻璃中的传播速度为m/s B．光在该有机玻璃中的折射率为1.8 C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为 D．光在该有机玻璃圆柱中沿路径传播时间约为s 【答案】A 【详解】AB．由几何关系可得，入射角 折射角 根据光的折射定律可知，光在该有机玻璃中的折射率为 根据可得光在该有机玻璃中的传播速度为 故A正确，B错误； C．根据得光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为 所以发生全反射的临界角小于，故C项错误； D．光在该有机玻璃圆柱中沿BC路径传播时间为 故D项错误。 故选A。 5．（23-24高二下·湖南张家界·期末）一半圆形玻璃砖的横截面如图所示，AB为直径，O为圆心，一束单色光垂直入射到AB面上的C点，在玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上的D点（图中未画出）出射，出射光线与入射光线平行，则玻璃砖对该单色光的折射率为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意，光线垂直射入玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上出射，且出射光线与入射光线平行，可作出光路图如图所示 由几何知识求得临界角 则玻璃砖对该单色光的折射率为 故选D。 6．（23-24高二下·云南普洱·期末）如图，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径射入玻璃砖，并于O点射出，在O点的入射角，产生反射光束1和折射光束2，光线2与法线夹角为。现以O点为圆心，将该玻璃砖顺时针缓慢转过角时，折射光束2恰好消失，下列说法正确的是（  ） A．光束1的频率比光束2的频率大 B．光束1的波长比光束2的波长大 C． D． 【答案】C 【详解】A．同一单色光，在不同介质中传播时，速度不同，但频率相同，故A错误； B．根据 可知光在介质中的速度变小，波长变短，故B错误； CD．当入射角为时，由折射定律可得，玻璃砖对该单色光束的折射率为 将玻璃砖缓慢转过角时，折射光束2恰好消失，说明光线发生了全反射，此时光线的入射角恰好等于临界角，由临界角公式 得入射角为 玻璃砖顺时针缓慢转过 故C正确，D错误。 故选C。 题型03：全反射的应用 7．（21-22高二下·浙江宁波·期末）如图所示，光纤灯是现代装饰照明的新型灯具，由光源、反光镜、滤光片及光纤组成，点状光源通过反光镜后，形成一束近似平行光，又通过滤光片，最后进入光纤，形成一根根色彩斑斓的柔性光柱。下列说法正确的是（　　） A．点状光源发出的光可通过平面镜反射后形成平行光 B．光纤内芯的折射率应大于包套材料的折射率 C．光在光纤的传播是利用了光的衍射原理 D．光在光纤中传播时，颜色会发生变化，从而创造出绚烂多彩的效果 【答案】B 【详解】A．点状光源发出的光可通过反光镜反射后形成近似平行光，故A错误； BC．光在光纤中传播时，发生全反射，所以要求光纤内芯的折射率应大于包套材料的折射率，故B正确，C错误； D．通过反光镜反射后形成的近似平行光通过滤光片后颜色会发生变化，从而创造出绚烂多彩的效果，故D错误。 故选B。 8．（2022·浙江台州·二模）1966年，33岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径几微米的玻璃纤维就可以传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维已经普遍应用到通讯领域。目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光、、，均大于红光波长（）。下列说法中正确的是（   ） A．三种激光中，波长的激光光子能量最大 B．光纤内芯和外套都是玻璃材质，且外套折射率比内芯大 C．若用红光照射某光电管能产生光电效应，这三种激光也一定可以 D．若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比这三种激光都小 【答案】D 【详解】A．由c = λv可知，波长为1550nm的激光的频率最小，再根据ε = hv，可知波长为1550nm的激光光子能量最小，A错误； B．光发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，所以内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射，B错误； C．激光的波长大于红光的波长，则激光的频率小于红光的频率，若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光不一定可以，C错误； D．激光的波长大于可见光的波长，则激光的折射率小于可见光的折射率，根据 可知，若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光都慢，D正确。 故选D。 9．（23-24高二下·北京东城·期末）光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为、长为（）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角从轴心射入后分为、两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是（　　） A．光为绿光，光为红光 B．该玻璃材料对光的折射率小于 C．若光恰好发生全反射，则光在该玻璃丝中的传播时间 D．若，则光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射 【答案】C 【详解】AB．根据折射定律 可得 由于红光折射率最小，可得光为红光，光为绿光，故AB错误； C．若光恰好发生全反射，其中 则光在该玻璃丝中的传播时间 故C正确； D．光从左侧面的入射角为时，光进入光纤的折射角最大，且等于临界角，即 此时光在光纤侧壁的入射角有最小值 要使光所有入射光线均能在侧壁发生全反射，则 联立解得 其中 解得 故D错误。 故选C。 题型04：双缝干涉 10．（23-24高二下·陕西渭南·期末）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉现象。狭缝、之间的距离为d，狭缝到屏的距离为L。用同一单色光垂直照射狭缝，在屏上得到了图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　） A．图乙是光的衍射图样，相邻两条纹之间的距离不一定相等 B．若屏上P点到狭缝、的距离差为波长的整数倍，则P点处一定是暗条纹 C．若其他条件不变，只增大L，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D．若其他条件不变，只增大d，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 【答案】C 【详解】A．图乙中的条纹等间距，所以是双缝干涉条纹图样，A错误； B．光的路程差为波长的整数倍时，为加强区，即亮条纹，B错误； CD．根据干涉公式，当增大L，其他不变时，干涉条纹的中心间距增大，当增加d其他不变时，干涉条纹的中心间距减小，C正确， D错误。 故选C。 11．（23-24高二下·广东广州·期末）用双缝干涉实验测量黄光的波长，其实验装置如图甲，下列说法正确的是（　　） A．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 B．仅将黄光换成红光，光屏上相邻两亮条纹的间距变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 D．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为黄光波长的整数倍 【答案】A 【详解】A．根据条纹间距表达式 可知，仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变大，选项A正确； B．红光波长大于黄光波长，根据 可知仅将黄光换成红光，光屏上相邻两亮条纹的间距变大，选项B错误； C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将不变，选项C错误； D．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为黄光半波长的奇数倍，选项D错误。 故选A。 12．（23-24高二下·陕西·期末）利用洛埃镜可以测量光的波长，其原理和杨氏双缝干涉实验相同。S为单色光源，M为水平放置的平面镜，S到平面镜的距离为a，到光屏的距离为b，下列判断正确的是（　　） A．若条纹间距为d，则单色光波长为 B．仅增大a，条纹间距增大 C．仅增大b，条纹间距增大 D．仅将平面镜向左平移一小段距离，条纹间距增大 【答案】C 【详解】A．光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离b，光源S到S平面镜中虚像的间距看做双缝的间距，则有 根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式可得 若条纹间距为d，则 解得 故A错误； BCD．根据可知仅增大a，条纹间距减小；仅增大b，条纹间距增大；仅将平面镜向左平移一小段距离，b不变，条纹间距不变；故BD错误，C正确。 故选C。 题型05：薄膜干涉 13．（24-25高二上·河北石家庄·期中）关于薄膜干涉，下列说法正确的是（   ） A．干涉条纹中的暗条纹是光在薄膜的前后两表面反射形成的两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 B．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的一侧观察 C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等 D．将肥皂膜竖直放置观察酒精灯火焰的干涉条纹时，条纹是等宽的 【答案】B 【详解】A．薄膜前后两个面反射的光波的光程不同，在一些地方，波峰（波谷）与波峰（波谷）相遇，相互加强，出现亮条纹，在另一些地方，波峰（波谷）与波谷（波峰）相遇，相互削弱，出现暗条纹，A错误； B．人眼观察到的条纹是膜前、膜后反射光波叠加的结果，因此人应与入射光在同一侧观察，B正确； C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜是理想的劈尖干涉，即薄膜厚度是均匀变化的，C错误； D．将肥皂膜竖直放置,由于重力的作用，使下侧的肥皂膜厚度厚些，而上侧肥皂膜厚度薄些，从而形成干涉条纹，但宽度不同，肥皂膜厚的地方条纹较宽，肥皂膜薄的地方条纹较窄，D错误。 故选B。 14．（23-24高二下·甘肃·期末）如图所示，上板A为光滑、平整、透明的光学标准板，下板B为一光学待检测板，板的上表面平整光滑，两板间有空气薄膜。让一束平行的单色光竖直向下照射，则在上方观测到的图形为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】C．该装置观测到的是薄膜干涉现象，图形为平行等间距的明暗相间的条纹，故C正确； ABD．图A为小孔衍射现象，图B为泊松亮斑，图D为单缝衍射现象，故ABD错误。 故选C。 15．（2024·全国·模拟预测）利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（    ） A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 【答案】C 【详解】A．两束光发生干涉，在位置产生亮条纹时，光程差为，满足 （） 解得 （） 故A错误； B．根据A选项推导出的公式可知，光程差与凸透镜的折射率无关，故B错误； C．当入射光波长调整为 （） 时 （；） 依然满足产生亮条纹的条件，故C正确； D．再次出现亮条纹时，光程差增大，移动距离满足 解得 故D错误。 故选C。 题型06：光的衍射 16．（23-24高二下·福建泉州·期末）利用如图（a）所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图（b）中甲和乙两种图样。则（    ） A．甲、乙都是单缝衍射图样 B．甲、乙都是双缝干涉图样 C．甲是单缝衍射图样，乙是双缝干涉图样 D．甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样 【答案】C 【详解】在单色光的双缝干涉实验中，干涉条纹等间距分布；而单缝衍射实验中，衍射条纹中间宽，向两侧逐渐变窄，所以甲是单缝衍射图样，乙是双缝干涉图样。 故选C。 17．（23-24高二下·河北邯郸·期末）由内芯和包层两层介质组成的光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以45°入射角射入，它们折射后均在侧面（内芯和包层的分界面）发生全反射，下列说法正确的是（    ） A．内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大 B．在内芯中甲光比乙光传播得慢 C．在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射 D．乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角 【答案】C 【详解】A．甲光的偏折小，所以内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率小，A错误； B．根据 ，甲光的折射率小，在内芯中甲光比乙光传播得快，B错误； C．甲光的折射率小，波长大，在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射，C正确； D．根据 ，乙光的折射率大，乙光在侧面发生全反射的临界角小于甲光在侧面发生全反射的临界角，D错误。 故选C。 18．（23-24高二下·湖南郴州·期末）如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光b光和c光，下列说法正确的是（　　） A．c光可能是红光 B．在玻璃三棱镜中c光的速度大于a光的速度 C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大 D．c光比a光更容易发生衍射 【答案】C 【详解】A．对同一种介质，光的频率越大，其折射率就越大，折射时的偏折程度就越大；红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中，由红到紫光的频率越来越大、折射率依次越来越大，红光的频率和折射率最小，紫光的频率和折射率最大。由光路图可知，偏折程度从大到小的顺序为c、b、a，则三种光的折射率及频率从大到小的顺序为c、b、a，所以c光不可能是红光，故A错误； B．a光折射率小于c光折射率，根据 知玻璃三棱镜中，c光的传播速度小于a光的传播速度，故B错误； CD．b光及c光的频率均大于a光频率，根据 知b光及c光的波长均小于a光的波长，所以a光比c光更容易发生衍射，根据 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大，故C正确，D错误。 故选C。 题型07：偏振现象 19．（24-25高二上·江苏扬州·期末）如图，将手机放在水平桌面上，无论怎样转动偏振片Q都无法观察到屏幕上的字。撤去Q，并将手机在水平面内旋转，此过程中观察到屏幕的亮度（　　） A．变暗 B．变亮 C．不变 D．先变亮后变暗 【答案】B 【详解】无论怎样转动偏振片Q都无法观察到屏幕上的字，说明偏振片P的透振方向与手机屏膜发出光的偏振方向垂直，则撤去Q后，将手机在水平面内旋转，手机发出光的偏振方向与偏振片P的透振方向趋近于平行，则观察到屏幕的亮度变亮。 故选B。 20．（23-24高二下·吉林·期末）关于光现象的分析和理解，下列说法中正确的是（　　） A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角θ1逐渐增大到某一值后不再会有光线从a'面射出 B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是纵波 C．图丙是双缝干涉示意图，若只增大双缝到屏的距离，两相邻亮条纹间距离Δx将减小 D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象 【答案】D 【详解】A．图甲中，根据几何关系可知，上表面的折射角等于下表面的入射角，当θ1等于90°时，下表面的入射角才等于临界角，下表面才发生全反射，所以无论怎么增大入射角，下表面的入射角都不会达到临界角，下表面都不会发生全反射，光线一定能从下表面a'射出，故A错误； B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是横波，故B错误； C．图丙是双缝干涉示意图，根据 若只增大双缝到屏的距离L，两相邻亮条纹间距离将增大，故C错误； D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象，故D正确。 故选D。 21．（23-24高二下·四川凉山·期末）对下列甲、乙、丙、丁图，说法正确的是（　　） A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距相等的明暗相间干涉条纹 B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出 C．图丙是利用光的衍射检测工件的平整度 D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波 【答案】D 【详解】A．牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成，用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，A错误； B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，光线在下表面的入射角等于上表面的折射角，所以不论入射角如何增大，不会产生全反射，玻璃砖中都会有光线，由于射向玻璃砖的光线与射出光线为平行光线，因此可知一定有光线从下表面射出，B错误； C．图丙是利用光的干涉检测工件的平整度，C错误； D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，说明光是横波，经偏振片会产生偏振现象，D正确。 故选D。 题型08：光学探究实验 22．（24-25高二上·山东德州·期末）光学实验有“测量玻璃的折射率”、“用双缝干涉测量光的波长”两个实验，某学校实验小组的同学利用现有的实验器材，分别完成了这两个实验。 (1)在测量一半圆形透明玻璃砖的折射率的实验中，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置O； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图乙所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点沿半径方向水平射入，从y轴开始向右缓慢绕O点移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上标记激光从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （ⅰ）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图甲所示，则 cm； （ⅱ）根据以上测量的物理量，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为 。（结果保留三位有效数字） (2)在用双缝干涉测量光的波长的实验中，该实验小组使用图丙的装置测量某绿色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度，激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图丁所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离 mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离，则该激光波长 m（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 1.75 1.46 (2) 58.0 【详解】（1）[1]玻璃砖直径d的读数为 [2]光线在玻璃砖内发生全反射，可知此时，由PQ长为L，半径为，可知 （2）[1]A、B间的距离读数为； [2]根据双缝干涉条纹间距公式，其中由题意可知； 代入数值解得。 23．（23-24高二下·湖北·期中）（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是( ) A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线的夹角应尽量小些 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些 D．若P1、P2的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到P1、P2的像 （2）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是 。 （3）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图甲所示，则玻璃的折射率n= （用图中线段的字母表示）。 （4）在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 C 1.5 偏小 不变 【详解】（1）[1]A．根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，则即是、的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到、的像，A错误； B．为减少测量误差，入射角应适当大一些，则、的连线与法线NN'的夹角应尽量大些，B错误； C．为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，C正确； D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，D错误。 故选C。 （2）[2]由折射率公式，即 代入数据，可得 （3）[3]设圆的半径为r，入射角为，则有 折射角为，则有 故可得玻璃的折射率为 （4）[4]图①甲同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示 实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小； [5]图②测折射率时，主要操作正确，与玻璃砖形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 24．（23-24高二下·江西·阶段练习）如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示）， mm，在B位置时游标卡尺的读数，相邻两亮条纹的间距= mm；该单色光的波长 （结果保留三位有效数字）。 (2)若装置各数据不变，改用波长为的光照射双缝，则屏上观察到的条纹个数 （填“增加”“减少”或“不变”）。 (3)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 【答案】(1) 10.7 0.7 467 (2)减少 (3)大于 【详解】（1）[1]由图丙可得 [2]根据图乙，可得相邻两亮条纹间距 [3]根据，可得该单色光的波长 （2）根据可知，改用波长为 的光照射时，波长变长，则条纹间距变大，条纹个数将减少。 （3）若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹是倾斜的，则测量值大于实际值。 题型09：光学计算问题 25．（24-25高二上·海南·期末）如图所示，一束平行于直角三棱镜截面ABC的单色光从真空垂直BC边从P点射入三棱镜，P点到C点的距离为1.6L，光线射入后恰好在AC边上发生全反射。已知∠C=37°，光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8， 求： (1)该三棱镜的折射率n； (2)光线从BC边传播到AC边所用的时间t（不考虑多次反射）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）作出光路图如图所示，根据几何关系可知，光在AC面上的临界角，则 解得 （2）由几何关系得 由介质的折射率公式和运动学公式得 由 解得 26．（24-25高二上·山东烟台·期末）一半径R=10cm的半球形玻璃砖，O点是半球的球心，虚线OO1表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。现有一束范围足够大的平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。已知其中一条光线入射点为O，另一条光线的入射点为A，穿过玻璃砖后两条光线交于 B点，OA =5cm，OB =，光在真空中的速度为c =3×108m/ s，求： (1)玻璃砖的折射率； (2)入射点为A 的光线从A传播到B所需的时间； (3)球面上有光射出的区域在底面上投影面积。 【答案】(1) (2)s (3)cm2 【详解】（1）光路图如图所示 一条光线沿直线进入玻璃，在球面上的入射点为C，入射角∠ACO为，折射角为，则 解得=∠BOC=30° cm 则E是OB的中点，是等腰三角形，则∠B=∠BOC= 30° 所以=60° 根据折射定律有 （2）光在玻璃中传播速度 则入射光从A到B的时间s （3）设从距O点x处进入的光在球面与空气的界面上发生全反射，根据几何关系可知 且 解得cm 在球面上有光射出的区域在底面上的投影面积cm2 27．（23-24高二下·四川攀枝花·期末）如图所示，某透明棱镜的横截面ABC为直角三角形，其中∠A=30°、∠B=60°，棱镜外部为真空，一束单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，恰好经过△ABC的顶点C；保持该光束入射方向不变，将入射点沿AB边分别向上、下移动到M、N点（图中未画出）后光束都能恰好经过BC边的中点Q。已知BC=a，光在真空中的速率为c，只计一次反射，求： （1）该棱镜对该束光的折射率n； （2）分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，光路图如图所示 有几何关系可知 所以，该棱镜对该束光的折射率为 （2）将入射点沿AB边分别向上移动到M点后光路图如图所示 由几何关系可知，与平行，其中 所以光的路程为 光速为 传播时间为 将入射点沿AB边分别向下移动到N点后光路图如图所示 由几何关系可知，光的路程为 传播时间为 分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差为 【专题强化】 一、单选题 1．（2025·山东·模拟预测）摄影爱好者小明购买了相机后，发现镜头的颜色呈现蓝紫色，经过上网查询，了解到由于人对黄绿光最敏感，故在镜头上涂了一层很薄的氟化镁薄膜。关于薄膜的作用下列说法正确的是（　　） A．薄膜将蓝紫光全部吸收 B．薄膜将黄绿光全部反射 C．薄膜使黄绿光容易发生干涉 D．薄膜使蓝紫光容易发生偏振 【答案】C 【详解】ABD．当光照射氟化镁薄膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现干涉现象出现光的抵消，最终实现增加透射性，因为人对黄绿光最敏感，所以要使绿光相互抵消，所以膜的厚度一般为绿光在薄膜中波长的四分之一。所以增透膜应增强对黄绿光的透射，这时红光和紫光没有显著削弱，所以透镜通常呈蓝紫色，故ABD错误； C．膜的厚度一般为绿光在薄膜中波长的四分之一，薄膜使黄绿光容易发生干涉，使两表面反射的相同频率的绿光相互抵消，故C正确； 故选C。 2．（24-25高二上·浙江杭州·期末）关于光现象，下列说法正确的是 （   ） A．图甲中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 B．图乙中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的折射现象 C．用单色光垂直照射图丙中的牛顿环，是光的干涉现象，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变宽的同心圆环 D．图丁中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象 【答案】D 【详解】A．图甲中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射现象，故A错误； B．图乙中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象，故B错误； C．图丙中空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，依据光程差是光的半个波长的偶数倍即为亮条纹，是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因凸透镜压在平面玻璃上，空气薄膜不等间距，可以看到内疏外密的明暗相间的圆环状条纹，故C错误； D．图丁中立体电影在放映时，是两台放映机发出相互垂直的偏振光，佩戴特殊眼镜观看立体电影，才能获得最佳观赏效果，利用了光的偏振原理，故D正确。 故选D。 3．（24-25高二上·贵州黔西·期末）如图所示为用绿光做双缝干涉实验所获得的条纹图样，下列说法正确的是（    ） A．若仅改用红光，条纹间距变大 B．若仅改用红光，条纹间距变小 C．若仅减小双缝到光屏间的距离，条纹间距不变 D．若仅减小双缝到光屏间的距离，条纹间距变大 【答案】A 【详解】AB．根据条纹间距表达式 红光的波长大于绿光的波长，可知若仅改用红光，条纹宽度变大，故B错误，A正确； CD．若仅减小双缝到光屏间的距离，条纹宽度减小，故CD错误。 故选A。 4．（24-25高二上·广东梅州·期末）太阳光通过云层时，经冰晶的折射或反射会形成日晕现象．如图所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射的光路图，、为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（　　）    A．、光在冰晶中传播时，光的速度较大 B．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大 C．用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄 D．遇到同样的障碍物，光比光更容易发生明显的衍射现象 【答案】C 【详解】A．由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据折射定律可知，六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，由可知、光在冰晶中传播时，光的速度较大，故A错误； B．根据全反射临界角公式，同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故B错误； C．因光的折射率小于对光的折射率，则光的频率小于光的频率，由可知光的波长比光的波长大，根据条纹间距公式可知，用同一装置做双缝干涉实验光的条纹间距比光的宽，故C正确； D．波长越小，衍射现象越不明显，因光的波长比光的波长大，则光比光更容易发生明显的衍射现象，故D错误。 故选C。 5．（24-25高二上·贵州黔东南·期末）光的干涉现象在技术中有许多应用，如图所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度。把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖。让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹。下面说法中正确的是（　　） A．图中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板 B．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 C．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 【答案】B 【详解】A．图中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件，故A错误； BC．根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，当波峰与波谷相遇叠加时，振动减弱，形成暗条纹，故B正确，C错误； D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧，故D错误。 故选B。 6．（24-25高三上·内蒙古赤峰·阶段练习）如图是一种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图．将一平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）斜插入海水中，让光束从海水射向平行空气砖再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度海水中发生的偏移量d，进而计算出海水盐度，已知某一温度下，海水盐度变大到起折射率变大，下列说法正确的是（　　） A．一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光频率高 B．一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则2光在海水中传播速度大 C．一束单色光射向平行空气砖后偏移量小，说明海水的盐度小 D．一束单色光射向平行空气砖后偏移量大，说明海水的盐度小 【答案】C 【详解】AB．由图可知，光线在左侧面折射时，光线1的折射角小，根据折射定律可知，光线1的折射率较小，频率较小，根据 可知，光线1在海水中的传播速度较大，故AB错误； CD．由图可知，光线1的折射率小，偏移量小，所以若一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大，说明折射率变大，即海水的盐度变大，若偏移量变小，说明海水的盐度变小，故C正确，D错误。 故选C。 7．（23-24高二下·云南昭通·期末）水面下深处有一点光源，发出两种不同颜色的光和，光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为光构成的圆环。若光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．光从水中进入空气中传播速度变大，波长变短 B．复色光圆形区域的面积为 C．在水中，光发生全反射的临界角比光的小 D．用同一装置做双缝干涉实验，光的干涉条纹比光的窄 【答案】B 【详解】A．光在水中的传播速度为 由波长波速频率的关系式可得 光在传播过程中频率不变，光从水中进入空气中，折射率变小，传播速度变大，波长变长，A错误； B．由题意可得光路图如图所示，由临界角公式和几何知识对b光可得 复色光圆形区域的面积 联立解得 B正确； C．由题图可知，在水面上光构成的圆环半径较大，由几何知识可知，光的临界角较大，因此在水中，光发生全反射的临界角比光的大，C错误； D．在水中，光发生全反射的临界角比光的大，由临界角公式可知，水对光折射率较小，即，由光的频率与折射率的关系可知，由波长与频率的关系可知，用同一装置做双缝干涉实验，由干涉条纹间距公式可知，即光的干涉条纹比光的宽，D错误。 故选B。 8．（23-24高二下·福建福州·期末）随着科技的不断发展，光纤通讯技术已成为现代通信领域中最重要的技术之一，光纤通信利用光信号还传递数据，具有高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势、在电话、互联网、电视、移动通信等领域得到广泛应用，如图所示，一条长直光导纤维的长度为d，一束单色光从右端面中点以的入射角射入时，恰好在纤芯与包层的分界面发生全反射，且临界角为C。已知光在空气中的传播速度等于真空光速c，若改变单色光的入射方向，则从右端射入的光能够传送到左端，光在光导纤维内传输的最长时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，则有 又 得 光在内芯的传播速度为 当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为 则最长时间 故选D。 9．（23-24高二下·陕西渭南·期末）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角变化的情况如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．入射角越大，则反射光越强 B．当入射角时，光在AB界面上同时发生反射和折射 C．若将图甲中的角减小，则反射光线和折射光线的夹角将增大 D．该新材料的折射率 【答案】C 【详解】A．题图乙可知，当时，反射光强度不变，故A错误； B．当时，恰好发生全发射，则当入射角时，光在AB界面上发生全反射，无折射现象，故B错误； C．若减小入射角，根据折射定律和反射定律可知反射角和折射角都变小，则反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故C正确； D．对该材料，可知临界角为，则该材料的折射率为 故D错误。 故选C。 10．（23-24高二下·贵州毕节·期末）图为一半圆柱体透明介质的横截面，O 为半圆的圆心，C 是半圆最高点，E、Q是圆弧AC上的两点，一束复色光沿PO方向射向AB 界面并从O点进入该透明介质，被分成a、b两束单色光，a光从E点射出，b光从Q点射出，现已测得 PO与AB 界面夹角θ=30°，∠QOC =30°，∠EOC =45°，则以下结论正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．b光的折射率为 C．a光和b光在该透明介质内传播的速率相等 D．当入射光线PO与AB 界面的夹角减小到某一特定值时，将只剩下b光从AC圆弧面上射出 【答案】B 【详解】AB．根据折射率的定义式有 ， 即b光的折射率为，a光的频率小于b光的频率，故A错误，B正确； C．根据折射率与光速的关系有 ， 解得 ， 即a光在该透明介质内传播的速率大于b光在该透明介质内传播的速率，故C错误； D．由于光是从空气进入介质，在界面AB上，不能够发生全反射，而在弧面AC上光始终沿法线入射，也不能够发生全反射，则当入射光线PO与AB 界面的夹角减小时，a光与b光始终从AC圆弧面上射出，故D错误。 故选B。 11．（23-24高二下·山西大同·期末）每年“五一”前后，大同在古城墙附近会开启音乐喷泉，其中喷泉池水下的彩灯射出的彩光装点了古城周边夜景。如图甲所示，水下有一点光源S，可以发出两种不同颜色的a光和b光，其中任一光均可在水面上形成一个有光射出的圆形区域，俯视图如乙图所示，已知低水位时S发出的a光在水面形成的圆形区域与某一高水位时b光形成的区域面积等大，则下列说法正确的是（    ） A．a光的频率比b光的大 B．用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻干涉条纹间距比b光的小 C．a光发生全反射的临界角比b光的小 D．a光在水中的传播速度比b光的大 【答案】D 【详解】AC．做出光路图，如图 可知，a光的临界角大，根据可知，a光的折射率小，即a光的频率比b光的小，故AC错误； B．因为a光的频率比b光的小，由可知，a光的波长比b光的大，用同一装置做双缝干涉实验，根据，a光的相邻干涉条纹间距比b光的大，故B错误； D．根据可知，a光的折射率小，所以a光在水中的传播速度比b光的大，故D正确。 故选D。 二、多选题 12．（24-25高二上·河北承德·期末）每年夏季随着温度升高，天山和昆仑山上的冰川开始融化，塔里木河里的水便会溢出河道，流向河边低洼处。同时，河水带来了大量的鱼、虾等生物。当地村民掌握了这样的自然规律，世代居住在这里，以捕鱼为生。现有一村民在距离水面高为的河岸上，看到与水面成角的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方处。已知水对光线的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．鱼的实际深度比村民观察到的要深 B．如图所示，鱼在水中看到岸上所有的景物都会出现在一个倒立的圆锥里，角的最大值为 C．鱼与村民的实际水平距离为2m D．鱼看到的村民位置比村民的实际位置要高 【答案】AD 【详解】A．将鱼作为光源，鱼发出的光经水面折射后，进入村民的眼睛，由于此过程的入射角小于折射角，村民沿进入人眼的折射光的反向延长线看到鱼的虚像处于实际鱼的上方，即鱼的实际深度比村民观察到的要深，故A正确； B．根据题意可知，角的最大值为临界角，根据 可知 故B错误； C．看到与水面成角的方向有一条鱼，鱼作为光源发出的光经过水面后的折射光路图，如图所示 上述光路图折射角 令入射角为，则有 解得 令，，根据几何关系可知 解得 故C错误； D．将村民作为光源，村民发出的光经水面折射后，进入鱼的眼睛，由于此过程的入射角大于折射角，鱼沿进入鱼眼的折射光的反向延长线看到村民的虚像处于实际村民的上方，即鱼看到的村民位置比村民的实际位置要高，故D正确。 故选AD。 13．（24-25高二上·湖南永州·期末）关于下列四幅图所示的光现象说法正确的是（　　） A．图甲是光的双缝干涉原理图，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将减小 B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 C．图丙中肥皂膜看起来是彩色的是因为光的衍射 D．图丁表示一定波长的光照射到不透明的圆盘上，会在后方影子中心的适当距离处出现一个亮斑是光的衍射现象 【答案】BD 【详解】A．根据可知，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将增大，故A错误； B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波，故B正确； C．阳光下肥皂膜呈现出彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故C错误； D．光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，故D正确。 故选BD。 14．（24-25高二上·云南楚雄·期末）半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，MN为直径，一细束复色光沿半圆柱形玻璃砖的半径方向从P点射入，在圆心O点分散成a、b两束单色光，a光恰好在玻璃砖底部发生全反射，b光从玻璃砖底部射出，，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率 B．a光的频率大于b光的频率 C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D．玻璃砖对单色光a的折射率为 【答案】BD 【详解】ABC．光以同一入射角入射，光刚好发生全反射，光没有发生全反射，根据折射定律可知，玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，光的频率大于光的频率，在玻璃砖中光的传播速度，所以在玻璃砖中光的传播速度大于光的传播速度，故B正确，AC错误； D．光恰好发生全反射，其临界角 玻璃砖对单色光的折射率 故D正确。 故选BD。 15．（24-25高二上·广东东莞·期末）光纤通讯中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光导纤维左端的点以入射角射入一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面（侧面与过点的法线平行）发生全反射，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．光纤内芯的折射率比外套的小 B．光在光纤内芯中传播的速度小于真空中的光速 C．光从左端空气中进入光纤内芯后，频率不变 D．稍微减小入射角，光在光导纤维的侧面仍会发生全反射 【答案】BCD 【详解】A．激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误； B．频率越大的光，介质对它的折射率越大，根据可知光在光纤中传播的速度越小，故B正确； C．光从左端空中进入光纤内芯后，波长和波速会发生变化，但频率和周期不变，故C正确； D．稍微减小入射角，光在光导纤维的侧面的入射角将大于，则光仍会发生全反射，故D正确。 故选BCD。 16．（24-25高二上·黑龙江牡丹江·期末）关于光的现象，下列说法中正确的是（　　） A．频率相同的两列光一定能发生干涉 B．在双缝干涉现象中，入射光波长变长，相邻两个亮条纹间距将变大 C．如图甲所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹陷的 D．让单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样，单缝a的宽度较大 【答案】BC 【详解】A．两列光发生稳定的干涉现象的条件是两列光的频率相同且相位差恒定，故频率相同的两列光相遇时不一定能发生干涉现象，故A错误； B．在双缝干涉现象中，根据 可知入射光波长变长，相邻两个亮条纹间距将变大，故B正确； C．空气薄层干涉是等厚干涉，即明条纹处空气的厚度相同，条纹向左弯曲，表明条纹弯曲处左侧空气膜的厚度与直条纹处空气膜的厚度相同，弯曲处是凹下的，故C正确； D．单缝宽度增大，衍射条纹宽度将变小，由题图乙知该单色光通过单缝b后的衍射条纹较窄，所以单缝b的宽度较大，故D错误。 故选BC。 17．（23-24高二下·福建莆田·期末）仙游木兰溪是我们的母亲河。20世纪70年代水质不断恶化，后来经政府水利部门的治理，木兰溪已成为鸟飞鱼游，白鹭横飞的仙境。水质越好，水的折射率越小。一水利部门调查员分别于1970年和2024年在水底放置一盏灯进行水质的初步检测。如图所示，在水面形成一个光圈。其中半径大于半径。下列说法正确的是（　　） A．在圆以外的区域没有形成光圈是因为光发生了全反射 B．从1970年到2024年，木兰溪的水质不断恶化 C．1970年的溪水折射率小，2024年溪水折射率大 D．不论是1970年的水质还是2024年的水质，光在水中的速度比在空气中的速度小 【答案】AD 【详解】A．在圆以外的区域没有形成光圈是因为光从水中射出空气中时发生了全反射，故A正确； BC．根据全反射临界角公式 由于半径大于半径，则2024年溪水发生全反射的临界角大于1970年溪水发生全反射的临界角，则1970年的溪水折射率大，2024年溪水折射率小，所以从1970年到2024年，木兰溪的水质不断变好，故BC错误； D．根据 可知不论是1970年的水质还是2024年的水质，光在水中的速度比在空气中的速度小，故D正确。 故选AD。 18．（23-24高二下·湖南娄底·期末）在“天宫课堂”航天员王亚平老师在水球中注入一个气泡后，水球便成了透明空心水球，如图所示，水球中形成了一个正立一个倒立的两个像。假设透明空心水球内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与直线AO所成夹角i=60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　） A．单色光在该材料中的传播时间为 B．单色光在水中的折射率为 C．只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于30°，就一定能够在内球面发生全反射 D．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角 【答案】BD 【详解】B．设 由几何关系得 单色光在水中的折射率为 故B正确； A．单色光在该材料中的传播距离 单色光在该材料中的传播速度 单色光在该材料中的传播时间 故A错误； D．当光线与材料内球面恰好发生全发射时，如图所 根据全反射规律有 在中，由正弦定理有 又由于 解得 解得 故D正确； C．光束从A点入射，与AO直线的夹角i大于60°时，折射角大于，折射光线不再打在内球面上，不再在内球面发生全反射，故C错误。 故选BD。 三、实验题 19．（23-24高二上·黑龙江牡丹江·期末）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置；（选填“垂直”或“平行”）    （2）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有 ； A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量 C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 （3）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长 ；    （4）若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 （填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度 （填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 平行 B 变大 不变 【详解】（1）[1]只有保证单缝和双缝互相平行，才能在屏上出现明暗相间的条纹。 （2）[2]先测量n个条纹的间距再求出，采用的是放大测量取平均值。 A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误； B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，故B正确； C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于多次测量取平均值，故C错误。 故选B。 （3）[3] 第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则相邻亮条纹间距为 结合 可得 （4）[4] 若改用频率较小的单色光照射，根据可知单色光的波长将变长；由可得干涉条纹间距将变大。 [5]由可知，将单缝远离双缝，式中、、均不变，则干涉条纹宽度不变。 20．（23-24高三上·广东）如图甲所示，张同学用“插针法”测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心О，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接О和P3。图中MN为分界面，虚线为法线；B、C分别是入射光线，折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。      （1）张同学在图甲中用刻度尺测得，，则玻璃砖的射率 （结果保留两位小数）；若实验中该同学由于视角的原因，在插大头针P3时插的位置稍微偏左，则测得玻璃砖的折射率将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）如图乙所示，同班的李同学将圆心为О、半径为R的另一块半圆形透明介质置于水平桌面上，光线从Р点垂直分界面入射后，恰好在透明介质的圆形弧面发生全反射。经测量发现，则透明介质的折射率为 。已知真空中的光速为c，李同学通过分析认定光在该透明介质中传播的速度为 。 【答案】 1.60 偏大 2/2.00 【详解】（1）[1]设圆的半径为R，根据几何知识得，入射角的正弦 折射角的正弦 其中 根据折射定律得，玻璃砖的折射率 [2] 若实验中该同学由于视角的原因，在插大头针P3时插的位置稍微偏左，则测得的CD偏小，则玻璃砖的折射率偏大。 （2）[3] 光线从Р点垂直分界面入射后，恰好在透明介质的圆形弧面发生全反射，则根据 [4] 李同学通过分析认定光在该透明介质中传播的速度为v，则 解得 四、解答题 21．（2025·江苏·二模）如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，ABCO构成边长为R的正方形，AC为圆心在O点的圆弧。一光线从O点射出沿OE方向射入元件，光线恰好不能从AB面射出，∠AOE=30°，真空中光速为c。求： (1)该材料的折射率n； (2)光线从O点射出到第一次射至AB面的时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设该光学元件全反射临界角为，从点光源沿方向射入元件的光线恰好不能从面射出，则可知 根据 可得： （2）点光源发出的光沿方向射入元件的光线到达AB面如图所示 光从射到时间 光在介质中的光速为 光从射至边的F点时间为 点光源发出的光射至边的时间 22．（24-25高二上·贵州贵阳·期末）如图，一半径为、圆心为O的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，O点正下方液体中A点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为的光线AB经过纸片的边缘B点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为。已知光在真空中的传播速度大小为。 (1)求该液体的折射率及光在液体中的传播速度大小； (2)若此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）设液体的折射率为，光在B点的入射角和折射角分别为、，则 根据 解得 （2）设光源向上移动的距离为，光源发出的光都不能射出液面，说明光在B点处恰好发生全反射，设临界角为，有 由几何关系可得 联立解得 23．（24-25高二上·河南濮阳·期末）用折射率的透明材料制成的正三棱柱玻璃砖，截面如图所示，边长为l。一束光线从边的中点Q以某一角度入射，恰好在界面发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑二次反射，，。求： (1)入射角的正弦值； (2)光从Q点到界面的传播时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）作出光路图如图所示 根据折射率的定义有 根据全反射规律有 根据几何关系有， 解得， （2）根据折射率与光速的关系有 令光从Q到NP过程的路程为，此时的全反射位置与M间距为，根据正弦定理有 光从Q点到界面的传播时间 解得 24．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示，现有一块玻璃砖，上半部分为半圆形，半径为R，下半部分为等腰直角三角形，∠ACB=90°，O点为上半部分的圆心，M为上半部分边界上一点，MO连线与AO的夹角为30°。一束光线从M点在纸面内沿着与AC垂直的方向射入玻璃砖，已知玻璃砖的折射率为。求： (1)光线在M点的折射角； (2)光线在玻璃砖表面射出的位置。 【答案】(1)30° (2)距离B点 【详解】（1）一束光线从M点在纸面内沿着与AC垂直的方向射入玻璃砖，根据几何关系可知入射角为 根据折射定律 解得光线在M点的折射角 （2）根据题意作出光路图 根据几何关系有 ，，，， 在中，根据正弦定理 解得 由于 光线在边发生全反射，根据几何关系有 ，， 在中，根据正弦定理 解得 光线在玻璃砖表面射出的位置距离B点。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$