2026届高考物理三轮复习易错题综合训练：14 光学

**基本信息** 聚焦光学核心知识整合，通过分级题型（★★-★★★★）覆盖折射、全反射、干涉等模块，强化物理观念与科学思维的综合应用。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念应用|5题（如1、5、8）|辨析光路改变、折射率比较|从折射定律、全反射条件到棱镜传播特性的概念生成| |实验探究|4题（如2、3、14、15）|分析干涉条纹影响因素、误差评估|基于双缝/薄膜干涉原理，构建实验模型与科学推理| |综合计算与应用|8题（如7、10、16、17）|求解传播时间、位移测量、传感器原理|整合折射率、光程差等规律，实现从原理到实际问题的拓展|

14光学2026易错题 1、★★【全反射棱镜——光路改变角度 】反射棱镜的反射率在满足全反射条件时几乎可高达100%，在光学仪器中可用来改变光的方向，应用十分广泛。如图甲所示，关于横截面为等腰直角三角形的全反射棱镜，当光线垂直全反射棱镜底边入射时，以下说法正确的是（ ） 甲 乙 A．全反射棱镜的折射率小于 B．光线经全反射棱镜光路改变90° C．如图乙所示，若棱镜顺时针略微旋转了一个小角度，光线入射方向不变，经全反射棱镜光路改变180° D．如图乙所示，若棱镜顺时针略微旋转了一个小角度，光线入射方向不变，经全反射棱镜光路改变90° 2、★★【洛埃镜实验——平面镜倾斜对干涉条纹的影响】1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿放置，靠近并垂直于光屏.某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度 ，如图所示.为单色点光源.下列说法正确的是（ ） A. 沿向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B. 沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C. 若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D. 若，沿向左略微平移平面镜，干涉条纹向处移动 3、★★【薄膜干涉——测金属丝直径】利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径.将矩形的平行薄玻璃板放在水平标准工件的上面，右侧垫有粗细均匀的直金属丝，在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜，其截面如图所示.用波长为 的光，垂直标准工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行条纹，测出相邻亮条纹中心间的距离为，金属丝与标准工件的接触点到楔形顶端点的距离为 金属丝直径，以下说法正确的是（ ） A. 条纹方向平行于方向 B. 金属丝的直径为 C. 当金属丝向右移动少许时，变小 D. 在同一位置换用更细的金属丝时，变小 4、★★【双缝干涉——玻璃片引入的光程差】双缝干涉实验装置的截面图如图所示，光源到、的距离相等，点为、连线中垂线与光屏的交点，光源发出波长为 的光，经出射后垂直穿过玻璃片传播到点，经出射后直接传播到点，由到点与由到点，光传播的时间差为.玻璃片厚度为 ，玻璃对该光的折射率为，空气中的光速为，不计光在玻璃片内的反射.下列说法正确的是（ ） A. ，点为亮条纹 B. ，点为暗条纹 C. ，点为亮条纹 D. ，点为暗条纹 5、★★★【圆柱玻璃砖——两束光的比较】如图所示为圆柱体玻璃砖的横截面，虚线为圆形截面的直径，一光束从真空中经直径一端点斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后分成、两束单色光，分别从、点射出玻璃砖，下列说法正确的是（ ） A. 光的频率比光的小 B. 光在玻璃砖中的传播速度比光的小 C. 光的波长比光的波长大 D. 、两束单色光通过玻璃砖的时间相同 6、★★★【空气膜干涉】如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（ ） A. B. C. D. 7、★★★【球内点光源——多次全反射最短时间】如图是球心在点、半径为、折射率为的匀质透明球的截面图，球内边缘有一点光源.光在真空中传播速度为，则发出的光线，经多次全反射后回到点的最短时间为（ ） A. B. C. D. 8、★★★【 扇形玻璃砖——折射率与传播时间】如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖的折射率 B．光线在AB圆弧面上出射时的折射角30° C．光线会在AB圆弧面上发生全反射 D．若不考虑每个界面的反射光，则光在玻璃砖中传播的时间为 9、★★★【玻璃半球——透光面积与最短时间】如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S＝2πRℎ（如图乙，其中R为球的半径，ℎ为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n＝1. 25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（　　） A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为 B．整个半球面透光的面积为 C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射 D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大 10、★★★【单反五棱镜——全反射与成像 】如图所示为单反相机的取景五棱镜原理图，光线a经平面镜反射后以垂直AB面的方向射入五棱镜，以平行于AB面的方向射出五棱镜。已知玻璃相对空气的折射率为1. 5，CD面与AB面的夹角为30°，∠ABC＝90°，已知，下列说法正确的是（　　） A．光线在F点的折射角的正弦值为0. 5 B．光线在F点发生全反射 C．调节CD面与AB面的夹角，使得光线a由CD面射向空气时，恰好发生全反射，调整后CD面与AB面的夹角为42° D．如果左下角的三角形表示一正立的物体，经过多次反射后在取景窗中得到的是正立的像 11、★★★【半圆形玻璃砖转动——光点移动与最长时间】如图所示，半径为、折射率的半圆形玻璃砖竖直放置在光屏的正上方，玻璃砖的直径与平行且距离为.一束单色光在玻璃砖平面内垂直射向圆心，光线穿过玻璃砖后射到光屏上，光点落在点.已知光屏足够大，真空中的光速为，且空气中光速也可近似为.现使玻璃砖绕过点垂直于纸面的轴顺时针转动，从边射出的光线在光屏上的光点移动的方向和单色光从射入玻璃砖后再折射到光屏上的最长时间分别为（ ） A. 向右移动、 B. 向左移动、 C. 向右移动、 D. 向左移动、 12、★★★★【养生壶滤网折射——像半径与真实半径关系 】如图甲所示是一款带滤网的圆柱形玻璃养生壶，当壶中盛有部分水时，由于折射，从正面看到的滤网的水下部分要比水上部分粗一些。养生壶俯视模型如图乙所示，滤网和玻璃壶壁的截面是以O点为圆心的同心圆，忽略壶壁的厚度以及壶壁对光线的折射，直线DD′过圆心O。某同学从较远位置垂直于DD′观察养生壶，为了寻找水下部分看到的滤网半径R和真实半径r的关系，分别画出了ABC、A′B′C′光路，则（　　） A．光从水中折射进入空气中时波长变短 B．水下部分看到的滤网半径R＝OD′ C．若将水换为折射率更大的透明液体，水下部分看到的滤网半径R变小 D．水的折射率为 13、★★★★【直角棱镜——白光入射两次反射】截面如图所示的直角棱镜ABC，其中BC边和CA边镀有全反射膜。细束白光以入射角θ＝60°从AB边入射，然后经过BC、CA反射，又从AB边射出。已知三角形AB边的高为h，真空光速为c。对经过两次反射，并从AB边射出的光束，有（　　） A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关 B．紫光在出射位置与入射位置间距最大 C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为 D．光在棱镜当中传播用时最短为 14、★★★★【洛埃镜实验——波长测量与半波损失】1834年，洛埃德用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）.洛埃镜测量单色光波长的原理如下： 如图所示，是单缝通过平面镜成的像，如果被视为双缝干涉中的一个缝，相当于另一个缝.单色光从单缝射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹. 请回答下列问题： （1） 以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离. A. 将平面镜稍向上移动一些 B. 将平面镜稍向下移动一些 C. 将光屏稍向右移动一些 D. 将光源由红色光改为绿色光 （2） 若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为，单色光的波长  . （3） 实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近 时，反射光与入射光相比，相位有 的变化，称为“半波损失”.已知远小于，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互_  _  （填“加强”或“减弱”）. 15、★★★★【双缝干涉实验——波长测量与读数误差】某同学利用图甲所示装置测量黄光的波长.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黄光干涉条纹.回答下列问题： 甲 （1） 关于本实验，下列说法正确的是（ ） A.若取下滤光片，观察不到干涉条纹 B.如发现条纹不清晰，有可能是单缝与双缝不平行 C.也可将亮条纹的宽度当作相邻亮条纹的中心间距 D.单缝是为了会聚光，所以单缝也可换成凸透镜 （2） 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（ ） A.将单缝向双缝靠近 B.改用红色滤光片 C.将屏向远离双缝的位置移动 D.使用间距更大的双缝 （3） 已知双缝间距，双缝到屏的距离，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图乙所示，此时的示数为  .然后转动测量头，使分划板中心刻线与第四亮条纹的中心对齐，测量头读数为.由以上数据可求得该光的波长为  . （4） 某同学观察到如图丙所示图像，即测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差.若在这种情况下测出干涉条纹的间距，则波长的测量值  （填“大于”“小于”或“等于”）其实际值. 16、★★★★【光纤通信——时间范围计算】光纤通信具有通信容量大、传输距离远等优点.如图所示，一条长直光导纤维的长度为，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.已知光在空气中的传播速度等于真空中的光速.包层的折射率未知，求： （1） 纤芯的折射率； （2） 若从右端射入的光能够传送到左端（无损失），求光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间. 17、★★★★【光的折射和全反射反射式光纤位移传感器】一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示.两光纤可等效为圆柱状玻璃丝、，相距为，直径均为，折射率为、下端横截面平齐且与被测物体表面平行.激光在内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至下端面，下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关. （1） 从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 ，求 的正弦值； （2） 被测物体自上而下微小移动，使下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）. 学科网（北京）股份有限公司 $ 14光学2026易错题 1、★★【全反射棱镜——光路改变角度 】反射棱镜的反射率在满足全反射条件时几乎可高达100%，在光学仪器中可用来改变光的方向，应用十分广泛。如图甲所示，关于横截面为等腰直角三角形的全反射棱镜，当光线垂直全反射棱镜底边入射时，以下说法正确的是（ ） 甲 乙 A．全反射棱镜的折射率小于 B．光线经全反射棱镜光路改变90° C．如图乙所示，若棱镜顺时针略微旋转了一个小角度，光线入射方向不变，经全反射棱镜光路改变180° D．如图乙所示，若棱镜顺时针略微旋转了一个小角度，光线入射方向不变，经全反射棱镜光路改变90° 【答案】C 【易错点】全反射条件n>易记反；棱镜旋转后出射光线方向变化需画图分析 【解析】全反射棱镜折射率大于，A 错误；当光线垂直底边入射时，光路改变180°，B 错误；棱镜略微旋转了一个角度，那么相当于入射光线不再垂直底边，光路图如图所示，可知∠1+∠2=90°，即光线a与光线b平行，故出射光线与入射光线平行，光路改变仍为180°，C 正确，D 错误。 2、★★【洛埃镜实验——平面镜倾斜对干涉条纹的影响】1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿放置，靠近并垂直于光屏.某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度 ，如图所示.为单色点光源.下列说法正确的是（ ） A. 沿向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B. 沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C. 若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D. 若，沿向左略微平移平面镜，干涉条纹向处移动 【答案】BC 【解析】本题考查光的干涉现象.与关于平面镜所成的像将作为两光源或双缝，在光屏上出现干涉条纹，如图所示.设与关于平面镜所成的像间的距离为，平面镜意外倾斜了某微小角度 后，向左略微平移平面镜，像从移动到，与像间的距离变小，根据双缝干涉条纹间距公式 ，可知变大，错误；向右略微平移平面镜，像从移动到，与像间距离变大，根据双缝干涉条纹间距公式 ，可知变小，正确；若 ，向左或向右略微平移平面镜，与像间距离都不会发生变化，条纹间距始终不变，正确，错误. 3、★★【薄膜干涉——测金属丝直径】利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径.将矩形的平行薄玻璃板放在水平标准工件的上面，右侧垫有粗细均匀的直金属丝，在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜，其截面如图所示.用波长为 的光，垂直标准工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行条纹，测出相邻亮条纹中心间的距离为，金属丝与标准工件的接触点到楔形顶端点的距离为 金属丝直径，以下说法正确的是（ ） A. 条纹方向平行于方向 B. 金属丝的直径为 C. 当金属丝向右移动少许时，变小 D. 在同一位置换用更细的金属丝时，变小 【答案】B 【易错点】条纹方向应垂直于CD；相邻条纹对应厚度差λ/2。 【解析】本题考查薄膜干涉现象和原理.根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，方向应垂直于方向，错误；设金属丝直径为，玻璃板与标准工件间夹角为 ，由几何关系有，当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，相邻两条纹对应劈尖厚度差为，由几何关系有，则，即，正确；当金属丝向右移动少许时，即增大，则变大，错误；在同一位置换用更细的金属丝时，不变，减小，则变大，错误. 4、★★【双缝干涉——玻璃片引入的光程差】双缝干涉实验装置的截面图如图所示，光源到、的距离相等，点为、连线中垂线与光屏的交点，光源发出波长为 的光，经出射后垂直穿过玻璃片传播到点，经出射后直接传播到点，由到点与由到点，光传播的时间差为.玻璃片厚度为 ，玻璃对该光的折射率为，空气中的光速为，不计光在玻璃片内的反射.下列说法正确的是（ ） A. ，点为亮条纹 B. ，点为暗条纹 C. ，点为亮条纹 D. ，点为暗条纹 【答案】D 【易错点】光程差Δr=(n-1)d易误为nd；时间差计算易忽略真空中部分 【解析】由于玻璃对该波长光的折射率为，则光在该玻璃中的传播速度为，光从到和到的路程相等，设光从到点的时间为，从到点的时间为，点到的距离为，则有，，光传播的时间差为，代入解得，、到点的光程差 ，两列波传到点互相减弱，点处为暗条纹，正确. 5、★★★【圆柱玻璃砖——两束光的比较】如图所示为圆柱体玻璃砖的横截面，虚线为圆形截面的直径，一光束从真空中经直径一端点斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后分成、两束单色光，分别从、点射出玻璃砖，下列说法正确的是（ ） A. 光的频率比光的小 B. 光在玻璃砖中的传播速度比光的小 C. 光的波长比光的波长大 D. 、两束单色光通过玻璃砖的时间相同 【答案】B 【易错点】折射角大→频率小→波长大→速度快，反之易混淆；时间比较推导易错。 【解析】根据题意画出光路图，如图所示，由图可知，光的折射角小于光，由折射定律可知，玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，则光的频率比光的大，光的波长比光的波长短，由可知，光在玻璃砖中的传播速度比光的小，、错误，正确；由几何关系可得，光在玻璃砖中的传播距离为，光在玻璃砖中的传播距离为，、两束单色光通过玻璃砖的速度分别为，，则光通过玻璃砖的时间为，同理可得，光通过玻璃砖的时间为，由数学知识可知，，则光在玻璃砖中的传播时间更长，错误. 6、★★★【空气膜干涉】如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【易错点】条纹弯曲方向与凹凸关系记反；换波长或改变劈尖角对条纹间距的影响。 【解析】由题意可知，当用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气薄膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，由牛顿环原理可知，干涉条纹宽窄的差异，是由空气薄膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄，即空气薄膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄.由本题空气薄膜的形状可知，薄膜厚度越大的地方，薄膜厚度变化率越小，条纹间距越大，条纹越宽；薄膜厚度越小的地方，薄膜厚度变化率越大，条纹间距越小，条纹越窄.因此观察到的干涉条纹形状可能正确的是，正确. 7、★★★【球内点光源——多次全反射最短时间】如图是球心在点、半径为、折射率为的匀质透明球的截面图，球内边缘有一点光源.光在真空中传播速度为，则发出的光线，经多次全反射后回到点的最短时间为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【易错点】需构造可全反射的正多边形，边数最少（正方形）的确定易错。 【解析】本题考查全反射规律的应用.根据对称性，光线要在球内全反射，并回到点的时间最短，应构成一个边数最少的正多边形.全反射临界角，如图甲所示，当是正三角形时，则有，无法发生全反射.如图乙所示，当是正方形时，则有，可以发生全反射，符合时间最短条件，则有，，解得，正确. 甲 乙 8、★★★【 扇形玻璃砖——折射率与传播时间】如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖的折射率 B．光线在AB圆弧面上出射时的折射角30° C．光线会在AB圆弧面上发生全反射 D．若不考虑每个界面的反射光，则光在玻璃砖中传播的时间为 【答案】D 【易错点】光路中辅助线遗漏；折射角与入射角对应关系。 【解答】A、光路如图所示： 由于折射光线CE平行于BO，因此光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为 ，则光线在E点的入射角α满足得α＝30°，由几何关系可知，∠COE＝90°，因此光线在C点的折射角为r＝30°，由折射定律知，玻璃砖的折射率为 ，故A错误； BC、由于光线在E点的入射角为30°，根据折射定律可知，光线在E点的折射角为60° 因为，所以光线不会在AB圆弧面上发生全反射，故BC错误；D、由几何关系可知 ，光在玻璃砖中传播的速度为，因此光在玻璃砖中传播的时间为，故D正确。故选：D。 9、★★★【玻璃半球——透光面积与最短时间】如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S＝2πRℎ（如图乙，其中R为球的半径，ℎ为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n＝1. 25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（　　） A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为 B．整个半球面透光的面积为 C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射 D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大 【答案】A 【易错点】球冠面积公式S=2πRh；透光区域半径R·sinC；最短路径对应临界角。 【解析】A．由光学知识有， ，解得C＝53° ，由题意得从半球面射出的光中，最短路径时刚好发生全反射，最短路径L＝0. 6R，在玻璃内的传播时间最短为 ，故A正确；B．整个半球面透光的面积为 ，故B错误；C．发生全反射的光与射入到半球底面的光比例为 ，即所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射，故C错误；D．若将入射光由红光换成紫光，折射率变大，临界角变小，则半球面透光的面积减小，故D错误。故选：A。 10、★★★【单反五棱镜——全反射与成像 】如图所示为单反相机的取景五棱镜原理图，光线a经平面镜反射后以垂直AB面的方向射入五棱镜，以平行于AB面的方向射出五棱镜。已知玻璃相对空气的折射率为1. 5，CD面与AB面的夹角为30°，∠ABC＝90°，已知，下列说法正确的是（　　） A．光线在F点的折射角的正弦值为0. 5 B．光线在F点发生全反射 C．调节CD面与AB面的夹角，使得光线a由CD面射向空气时，恰好发生全反射，调整后CD面与AB面的夹角为42° D．如果左下角的三角形表示一正立的物体，经过多次反射后在取景窗中得到的是正立的像 【答案】C 【易错点】临界角计算；调整角度后恰好全反射的几何条件。 【解析】AB、已知玻璃相对空气的折射率为1. 5，则发生全反射的临界角为，由几何关系可知光线在F点的入射角为30°，因为，所以入射角小于临界角，不能发生全反射，设折射角为α，则，解得sinα＝0. 75，故AB错误；C、调节CD面与AB面的夹角，使得光线a由CD面射向空气时，恰好发生全反射，调整后CD面与AB面的夹角为42°，故C正确；D、从三角形下方做出光线，如图所示，由图可知在取景窗中得到的是倒立的像，故D错误。故选：C。 11、★★★【半圆形玻璃砖转动——光点移动与最长时间】如图所示，半径为、折射率的半圆形玻璃砖竖直放置在光屏的正上方，玻璃砖的直径与平行且距离为.一束单色光在玻璃砖平面内垂直射向圆心，光线穿过玻璃砖后射到光屏上，光点落在点.已知光屏足够大，真空中的光速为，且空气中光速也可近似为.现使玻璃砖绕过点垂直于纸面的轴顺时针转动，从边射出的光线在光屏上的光点移动的方向和单色光从射入玻璃砖后再折射到光屏上的最长时间分别为（ ） A. 向右移动、 B. 向左移动、 C. 向右移动、 D. 向左移动、 【答案】A 【易错点】光点移动方向判断（右移）；最长时间对应恰好全反射的临界位置。 【解析】本题考查折射和全反射的综合问题.玻璃砖绕过点垂直于纸面的轴顺时针转动，转过的角度等于光线在边的入射角，折射角大于入射角，所以光点向右移动，、错误；设全反射临界角为，由临界条件可知，则 ，即当玻璃砖转过 时，折射光线沿着玻璃砖边沿射向光屏，用时最长，设光点为点，光点到的距离，，光在玻璃砖中的传播速度，传播时间，从玻璃砖射出后到点传播时间，则单色光从射入玻璃砖后再折射到光屏上的最长时间，正确，错误. 12、★★★★【养生壶滤网折射——像半径与真实半径关系 】如图甲所示是一款带滤网的圆柱形玻璃养生壶，当壶中盛有部分水时，由于折射，从正面看到的滤网的水下部分要比水上部分粗一些。养生壶俯视模型如图乙所示，滤网和玻璃壶壁的截面是以O点为圆心的同心圆，忽略壶壁的厚度以及壶壁对光线的折射，直线DD′过圆心O。某同学从较远位置垂直于DD′观察养生壶，为了寻找水下部分看到的滤网半径R和真实半径r的关系，分别画出了ABC、A′B′C′光路，则（　　） A．光从水中折射进入空气中时波长变短 B．水下部分看到的滤网半径R＝OD′ C．若将水换为折射率更大的透明液体，水下部分看到的滤网半径R变小 D．水的折射率为 【答案】D 【易错点】反向光路思维；像半径对应出射光反向延长线距离，推导n=R/r。 【解析】B、人眼根据出射光线的反向延长线判断滤网的边缘位置，根据光路可逆性，可以想象沿视线有一束平行光射向容器折射后到达滤网，刚好到达滤网的光线应该恰好与其相切，由此得出离圆心最远的出射光线对应入射光线与滤网相切的情况，即ABC路径，出射光线BC到O点的距离为DO，也即是看到的滤网虚像半径，故B错误，A、光从水中折射进入空气中频率不变，光速变大，波长变大，故A错误；C、折射率越大偏折程度越大，折射应该更明显，像更宽，故C错误；D、根据ABC路径，结合折射定律及几何关系可知，，故D正确。故选：D。 13、★★★★【直角棱镜——白光入射两次反射】截面如图所示的直角棱镜ABC，其中BC边和CA边镀有全反射膜。细束白光以入射角θ＝60°从AB边入射，然后经过BC、CA反射，又从AB边射出。已知三角形AB边的高为h，真空光速为c。对经过两次反射，并从AB边射出的光束，有（　　） A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关 B．紫光在出射位置与入射位置间距最大 C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为 D．光在棱镜当中传播用时最短为 【答案】D 【易错点】容易做错光路图，根据光路图确定过程易错。 【解析】解：A、作出光路如图： 由几何关系可知α＝r，β＝θ，则从AB边射出的光束与入射光线平行，与光的颜色无关，故A错误；B、根据题意可知折射率越大，出射位置与入射位置间距越小，紫光折射率最大，所以其出射位置与入射位置间距最小，故B错误；CD、由图和几何关系可知折射率越小，在棱镜中走过的路程越长，根据运动学公式可知光在棱镜中的传播时间 又 ，，结合几何关系可知当r＝45° 时传播时间最短，此时的折射率 ，结合几何关系可求出此时路程为L＝OM+MN+NO′＝2h，则 ，故C错误，D正确。故选：D。 14、★★★★【洛埃镜实验——波长测量与半波损失】1834年，洛埃德用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）.洛埃镜测量单色光波长的原理如下： 如图所示，是单缝通过平面镜成的像，如果被视为双缝干涉中的一个缝，相当于另一个缝.单色光从单缝射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹. 请回答下列问题： （1） 以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离. A. 将平面镜稍向上移动一些 B. 将平面镜稍向下移动一些 C. 将光屏稍向右移动一些 D. 将光源由红色光改为绿色光 （2） 若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为，单色光的波长  . （3） 实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近 时，反射光与入射光相比，相位有 的变化，称为“半波损失”.已知远小于，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互_  _  （填“加强”或“减弱”）. 【答案】（1） AC（2） （3） 减弱 【易错点】忽略半波损失；双缝间距d=2h易误为h。 【解析】（1）由双缝干涉条纹间距公式有 ，若要增大条纹间距，可以增大，即将光屏稍向右移动些；减小，即将平面镜稍向上移动一些；或者换用波长更大的单色光，如将光源由绿色改为红色，故选、. （2）由题意结合条纹间距公式有 ，整理有. （3）如果把光屏移动到和平面镜非常接近，即相当于两者接触，在入射角接近 时，反射光与入射光相比，相位有 的变化，即“半波损失”，光程差为半个波长，所以两束光相遇会相互减弱. 15、★★★★【双缝干涉实验——波长测量与读数误差】某同学利用图甲所示装置测量黄光的波长.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黄光干涉条纹.回答下列问题： 甲 （1） 关于本实验，下列说法正确的是（ ） A.若取下滤光片，观察不到干涉条纹 B.如发现条纹不清晰，有可能是单缝与双缝不平行 C.也可将亮条纹的宽度当作相邻亮条纹的中心间距 D.单缝是为了会聚光，所以单缝也可换成凸透镜 （2） 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（ ） A.将单缝向双缝靠近 B.改用红色滤光片 C.将屏向远离双缝的位置移动 D.使用间距更大的双缝 （3） 已知双缝间距，双缝到屏的距离，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图乙所示，此时的示数为  .然后转动测量头，使分划板中心刻线与第四亮条纹的中心对齐，测量头读数为.由以上数据可求得该光的波长为  . （4） 某同学观察到如图丙所示图像，即测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差.若在这种情况下测出干涉条纹的间距，则波长的测量值  （填“大于”“小于”或“等于”）其实际值. 【答案】（1） B （2） D （3） ；（4） 大于 【易错点】螺旋测微器读数（固定+可动）；分划板倾斜导致Δx偏大。 【解析】（1） 若取下滤光片，可观察到白光的干涉条纹，即中央为白色亮条纹，两侧为明暗相间的彩色条纹，错误；如发现条纹不清晰，有可能是单缝与双缝不平行，正确；条纹宽度在大小上不等于相邻亮条纹的中心间距，错误；单缝是为了获得线光源，所以单缝不可换成凸透镜，错误. （2） 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小相邻亮条纹间距，根据 可知，将单缝向双缝靠近，条纹间距不变，改用红色滤光片，即波长增大，则条纹间距增大，若将屏向远离双缝的位置移动，则增大，条纹间距增大，若使用间距更大的双缝，则条纹间距减小，故选. （3） 螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以题图乙中读数为，根据题意可得，所以. （4） 分析可知，在这种情况下测出干涉条纹的间距将偏大，所以波长的测量值大于实际值. 16、★★★★【光纤通信——时间范围计算】光纤通信具有通信容量大、传输距离远等优点.如图所示，一条长直光导纤维的长度为，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.已知光在空气中的传播速度等于真空中的光速.包层的折射率未知，求： （1） 纤芯的折射率； （2） 若从右端射入的光能够传送到左端（无损失），求光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间. 【答案】（1） （2） 【易错点】最长时间对应临界角路径，最短沿轴；折射率公式易写错。 【解析】（1） 为使射入的光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射，则有，又，联立解得. （2） 光在纤芯的传播速度为，当光射到纤芯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，当光射向右端面的入射角为 时，光在光导纤维内传输的时间最短，则有. 17、★★★★【光的折射和全反射反射式光纤位移传感器】一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示.两光纤可等效为圆柱状玻璃丝、，相距为，直径均为，折射率为、下端横截面平齐且与被测物体表面平行.激光在内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至下端面，下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关. （1） 从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 ，求 的正弦值； （2） 被测物体自上而下微小移动，使下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）. 【答案】（1） （2） 【易错点】光路涉及全反射和折射；最大偏角正弦推导；几何中tanθ与sinθ转换。 【解析】（1） 作出光路图如图甲所示，设光在中竖直端面与下端面的入射角分别为 、， 甲 则，光在竖直端面发生全反射，则，在下端面发生折射，则，从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 时， 最大， 最小，即，可得. （2） 下端面刚能接收反射激光时，有最小值，作出光路图如图乙所示， 乙 由几何关系可知， 解得，下端面恰好全部被照亮时，此时有最大值，作出光路图如图丙所示， 丙 由几何关系可知 解得 故玻璃丝下端面到被测物体距离的范围为. 学科网（北京）股份有限公司 $