第四章 光（单元复习讲义）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理“光”单元复习讲义通过知识框架系统梳理了光的折射定律、全反射、干涉、衍射及偏振等核心内容，用对比表格呈现单缝衍射与双缝干涉的异同，以要点分层形式突出折射率理解、全反射条件等重难点，清晰展现知识内在逻辑联系。 讲义亮点在于“基础速测+综合应用”的分层练习设计，如通过双缝干涉条纹间距计算、全反射临界角分析等题型，培养科学思维与科学探究能力。每个考点配典型例题及迁移训练，基础学生可掌握规律应用，优秀学生能深化综合分析，助力教师实施精准分层教学。

第四章 光 复习要点 一、光的折射定律　折射率 1．光的反射现象与折射现象 一般来说，光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫作光的折射(如图所示)。 2．折射定律 (1)内容：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，式中n12是比例常数。 3．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。 (2)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光线以相同入射角从真空斜射入该介质时偏折的角度大，反之偏折的角度小。 (3)定义式：n＝，不能说n与sinθ1成正比、与sinθ2成反比，对于确定的某种介质而言，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。 (4)光在不同介质中的传播速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝。由于c>v，故任何介质的折射率都大于(填“大于”或“小于”)1。 4．光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率较大的介质。 (2)光疏介质：折射率较小的介质。 (3)光密介质与光疏介质是相对的。某种介质相对其他不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。 二、全反射、光的色散 1．全反射 (1)条件：①光从光密介质射入光疏介质； ②入射角等于或大于临界角。 (2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光。 (3)临界角：折射角等于90°时的入射角。光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC＝。 (4)应用：①全反射棱镜；②光导纤维。 2．光的色散 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。 (2)色散规律：白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的，折射率依次增大，红光的最小，紫光的最大，当一束白光入射到棱镜界面时，七种色光以相同的入射角射到棱镜界面，各种色光的折射角不同，红光偏折得最小，紫光偏折得最大；当它们从另一个界面射出时，仍然是紫光的偏折最大，红光的偏折最小。 (3)光的色散现象说明 ①白光为复色光； ②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，根据n＝，频率越大，折射率越大，则波速越小。 (4)光的色散的种类 除光的折射时的色散，还有光的干涉时的色散、光的衍射时的色散。 三、光的干涉 1．如果两列光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉现象。 2．光的双缝干涉 (1)原理如图2所示 (2)出现亮、暗条纹的条件 ①光的路程差r2－r1＝±kλ(k＝0，1，2…)，光屏上出现亮条纹。 ②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)(k＝0，1，2…)，光屏上出现暗条纹。 (3)相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝λ。 (4)干涉条纹的特点 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹，如图3所示。 ②白光：光屏上出现彩色条纹且中央亮条纹是白色(填写颜色)，即发生色散，如图4所示。 3．薄膜干涉 (1)原理：如图5所示，不同位置的薄膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，叠加后出现明暗相间的条纹。 (2)应用 ①增透膜和增反膜。 ②利用薄膜干涉的原理对镜面或其他精密的光学平面的平滑度进行检测。 (3)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹，即薄膜干涉中的色散。 四、光的衍射 1．几种典型衍射条纹的特点 (1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮(填特点)的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。如图7所示。 ②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹，如图8所示，这是光在衍射时的色散。 (2)圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。 (3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 2．发生明显衍射的条件 在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会十分明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。 五、光的偏振 1．偏振 在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。 2．自然光 太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，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，这种光叫作自然光。如图11所示。 3．偏振光 在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光(如图12所示)，入射角变化时偏振的程度也有变化。 复习重难点 重点： 1.对折射率的理解 (1)公式n＝中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2都是指介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝。 (3)折射率由介质本身的性质和入射光的频率共同决定，与入射角和折射角的大小无关。 (4)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (5)同一种介质中，频率越高的色光折射率越大，传播速度越小。 (6)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长可能不同，但频率相同。 2．光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射射出。 3．全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上已经没有折射光了。 (4)从能量角度理解全反射现象：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量减弱为零，这时就发生了全反射。 难点2．薄膜干涉 (1)形成原因：如图乙所示，竖直放置的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。 光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别发生反射，形成的两列频率相同的光波相互叠加，发生干涉。 (2)明暗条纹的判断方法：对于单色光，当薄膜前后两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)时，出现亮条纹；两列光波的路程差Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，出现暗条纹。 要点 折射定律及折射率的理解与应用 1.对折射率的理解 (1)公式n＝中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2都是指介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝。 (3)折射率由介质本身的性质和入射光的频率共同决定，与入射角和折射角的大小无关。 (4)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (5)同一种介质中，频率越高的色光折射率越大，传播速度越小。 (6)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长可能不同，但频率相同。 2．光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射射出。 要点速测 1．保定市某广场安装的高透曲面玻璃观景天幕如图所示。清晨，太阳光以一定角度斜射向观景天幕的平整外侧玻璃面，入射光未垂直分界面。关于光的传播现象，下列说法正确的是（     ） A．光进入玻璃介质后传播速度变大 B．光在玻璃外表面发生反射时，反射光与入射光不在同一平面 C．若玻璃上、下表面平行，则光一定能射出玻璃 D．仅改变太阳光入射角，玻璃内部光路的偏折角度不会改变 【答案】C 【详解】A．光在介质中的传播速度，玻璃的折射率，光进入玻璃后速度变小，选项A错误； B．根据光的反射定律，反射光线、入射光线、法线一定共面，选项B错误； C．若玻璃上、下表面平行，则光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，则光一定能射出玻璃，选项C正确； D．入射角改变，由折射定律可知折射角改变，玻璃内光路偏折角度改变，选项D错误。 故选C。 2．如图所示，直角三角形为一棱镜的横截面，，。一束光线平行于底边从边射入棱镜，经边反射后垂直于边射出。该棱镜的折射率为（     ） A． B． C．2 D．1.5 【答案】B 【详解】 入射光线平行于底边，因此入射光线与边夹角为 可得入射角 出射垂直，结合和反射定律，可推得棱镜内第一次折射后的折射光线与法线的折射角 根据折射定律 解得 故选B 。 3．如图所示，直角三角形为某棱镜的截面，其中，边长为，将棱镜固定在水平地面上，面平行于地面。一细束单色光从边的中点垂直于面射入棱镜，不考虑光线在棱镜内的反射，单色光在边射出的光线在水平地面上的光斑为点，。光在真空中的传播速度为，求： (1)棱镜对单色光的折射率； (2)单色光从点射到点所用的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光路分析如图所示 由几何关系可得， 可知 所以 则，又因为， 解得 （2）由几何关系可得， 根据 解得 时间， 解得， 总时间 解得 要点 全反射现象的理解和应用 1.发生全反射的条件 (1)光必须从光密介质射入光疏介质； (2)入射角必须大于或等于临界角。 2．全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上已经没有折射光了。 (4)从能量角度理解全反射现象：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量减弱为零，这时就发生了全反射。 3．全反射的有关现象 海水浪花呈白色、玻璃或水中的气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、海市蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不能照亮整个水面等。 4．全反射的应用 (1)全反射棱镜：用来改变光的方向。 　 (2)光导纤维(简称光纤) ①结构：是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。 ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内芯和外套的界面上时，入射角都大于临界角，从而发生全反射。 要点速测 1．如图所示的等腰直角三角形表示三棱镜，光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此看出棱镜的折射率不可能是（　　） A．1.4 B．1.5 C．1.6 D．1.7 【答案】A 【详解】光线射向底边的入射角为45°，因为发生全反射，所以临界角要小于或等于45°，故有 本题选择不可能的，故选A。 2．如图所示，某学校教师为了更好地给同学们模拟光导纤维的工作原理，特地用亚克力板制成的容器装满水，用绿色激光模拟了光导过程，如图甲。老师用手指蘸了点容器里面的水，然后按在光线的第一个全反射点，神奇的现象发生，容器中后面的光线不见了，如图乙。根据上述现象，请判断下列说法中正确的是（     ） A．甲图中光在容器与空气的界面上发生了全反射 B．甲图中光在水与容器的界面上发生全反射 C．如果用干燥的手去轻触第一个全反射点，容器中后面的光线也会消失不见 D．若换用紫色光源以相同角度入射，则无法实现全反射光导 【答案】A 【详解】A．光线在亚克力内部传播，射向亚克力与空气的界面；亚克力是光密介质，空气是光疏介质，且入射角大于临界角，所以发生全反射，故A正确； B．水的折射率小于亚克力，光从水射向亚克力时是从光疏介质射向光密介质，不满足全反射的介质条件，故B错误； C．干燥手指轻触时不能像蘸水手指那样在界面处形成连续水膜，界面外侧仍近似为空气，不能据此使首次全反射失效，后面的光线不会因此消失，故C错误； D．紫光在亚克力中的折射率通常大于绿光，由，可知紫光的临界角更小；绿光以该角度能够全反射时，紫光同样能够全反射，故D错误。 故选A。 3．介质中的气泡有时看起来比较明亮是因为入射光发生了全反射。某玻璃砖内封闭有球形气泡，截面如图所示，且截面过球心，固定线光源a垂直射向玻璃砖，光在气泡界面发生折射和反射，虚线为法线，气泡可视为真空，不考虑光在气泡界面上的二次反射和折射，下列分析正确的是（     ） A．光是折射光线，光是反射光线 B．玻璃的折射率 C．将玻璃砖竖直下移，光可能在气泡界面发生全反射 D．将玻璃砖竖直上移，光不可能在气泡界面发生全反射 【答案】C 【详解】A．光由玻璃射向真空气泡，在界面同时发生反射与折射。反射光线留在原介质，折射光线进入另一介质。图中光线在玻璃侧，为反射光线；光线进入气泡，为折射光线，故A错误； B．根据光的折射定律，光从玻璃射入真空满足，可得折射率，选项中公式角度颠倒，故B错误； C．全反射需满足：光从光密介质射向光疏介质、入射角≥临界角。玻璃砖竖直下移，光线入射位置偏离中轴线，入射角增大，可达到临界角，可能发生全反射，故C正确； D．玻璃砖竖直上移，过了球心向下，入射点同样偏离中轴线，入射角同样增大，仍可达到临界角，存在全反射可能，因此选项中的“不可能发生全反射”表述错误，故D错误。 故选C。 4．（多选）现代都市的景观设计中，经常使用一种“幻影棱镜”装置，其结构如图所示：一个横截面为直角三角形的透明棱镜ABC，，，一束单色光从BC边上的O点垂直射入棱镜。已知棱镜对该单色光的折射率，光在真空中的速度为c，，不考虑光线在同一面的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．光线能从AC、AB、BC面射出 B．从AC面射出的光线与AC面的夹角为 C．从AB面射出的光线与AB面垂直 D．从AB面射出的光线在棱镜中传播的时间为 【答案】BCD 【详解】A．光在棱镜中的光路如图所示 几何关系可知， 由于 因此光线只在AC、AB面有折射光线射出，在BC面发生全反射，未射出，故A错误； BC．结合光路图和折射定律可得，折射光线1与AC的夹角为 解得 几何关系可知折射光线2与AB的夹角为，故BC正确； D．光线从AB面射出，在棱镜中传播的路程 速度 联立解得时间，故D正确。 故选BCD。 5．如图所示，直角梯形为由某种透明材料制成的柱体的横截面，一细束光垂直于从边的中点射入，恰好在边发生全反射，最后从边射出。已知，，，光在真空中的传播速度为。求： (1)画出完整光路图； (2)该透明材料对该光的折射率； (3)光从点入射到从边射出所用的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意，结合光的折射折定律，其完整光路图如下 （2）结合题意及几何知识可知，单色光在边BM发生全反射的临界角 则透明材料对该光的折射率 （3）由题可知，光在透明材料中传播的距离 光在透明材料中传播的速度大小为 则光从点入射到从边射出所用的时间 要点 光的干涉现象 1.双缝干涉 (1)亮暗条纹的判断方法 ①如图甲所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝±kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现亮条纹。 ②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现暗条纹。 (2)亮条纹中心的位置的推导 如图甲所示，在线段P1S2上作P1M＝P1S1，于是S2M＝r2－r1。由于两缝之间的距离d远远小于缝到屏的距离l，所以能够认为三角形S1S2M是直角三角形。根据三角函数的关系，有r2－r1＝dsinθ。 另一方面：当角θ很小时，用弧度表示的θ与它的正弦sinθ、正切tanθ，三者近似相等。所以x＝ltanθ≈lsinθ，消去sinθ，有r2－r1＝d，当两列波的路程差为波长的整数倍，即d＝nλ(n＝0，±1，±2，…)时出现亮条纹，也就是说，亮条纹中心的位置为x＝nλ。 (3)条纹间距：由上面的分析可知，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长。 2．薄膜干涉 (1)形成原因：如图乙所示，竖直放置的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。 光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别发生反射，形成的两列频率相同的光波相互叠加，发生干涉。 (2)明暗条纹的判断方法：对于单色光，当薄膜前后两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)时，出现亮条纹；两列光波的路程差Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，出现暗条纹。 1．干涉中亮暗条纹的一般分析步骤和应注意的问题 (1)一般分析步骤 ①由题设情况，求得光在双缝与光屏间的波长(双缝干涉)或薄膜中的波长(薄膜干涉)。 ②由干涉出现亮暗条纹的条件判断出现的是亮条纹还是暗条纹。 ③根据出现亮条纹的判断式Δr＝±kλ(k＝0，1，2，…)或出现暗条纹的判断式Δr＝±(2k＋1)(k＝0，1，2，…)判断出k的取值，从而判断条纹数。 (2)应注意的问题 ①λ真＝nλ介可以根据c＝λ真f，v＝λ介f，n＝三个式子推导得到。 ②两列光发生干涉的必要条件是两列光的频率相同，相位差恒定。 ③相干光的获得方法：a.将一束光分成两束而获得，此法称为分光法；b.利用激光。 2．薄膜干涉现象的应用 (1)增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一的奇数倍，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半的奇数倍，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。 (2)利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。 要点速测 1．如图所示，某同学做双缝干涉实验，激光通过双缝后，到达光屏上的点。已知激光的波长为，，点为双缝中垂线与光屏的交点，下列说法正确的是（　　） A．、间有2条暗条纹 B．若将光屏向左移动少许，则光屏上的条纹间距增大 C．若将激光改为白光，则处为白色亮纹 D．若用波长为的单色光做该实验，则、间暗条纹数增加 【答案】C 【详解】A．暗纹条件是光程差满足 O点光程差为0，是中央亮纹，P点光程差为，故暗纹对应的光程差为、、、共四条，故A错误； B．根据 可知若将光屏向左移动少许，则L减小，则光屏上的条纹间距减小，故B错误； C．O点是双缝中垂线与光屏的交点，光程差为0，各种颜色的光在O点都形成亮纹，叠加后为白色亮纹，故C正确； D．用波长的光照射时，暗纹条件是光程差满足 可知k可取0、1，即O、P间暗条纹数为2条，可知暗条纹数减少了，故D错误。 故选C。 2．图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（     ） A．若只增大挡板与屏间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．屏上任意一条亮条纹处到双缝的距离一定相等 C．丙图样对应光的频率比乙图样对应光的频率大 D．若只增大双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 【答案】D 【详解】A．根据双缝干涉条纹间距公式可知，若只增大挡板与屏间的距离，相邻亮条纹间的距离将增大，故A错误； B．屏上亮条纹处满足路程差（），只有中央亮纹（）处到双缝的距离相等，其他亮条纹处到双缝的距离不相等，故B错误； C．由图可知，丙图样的条纹间距大于乙图样的条纹间距，即 根据公式可知，丙光的波长大于乙光的波长，即 根据可知，波长越长频率越小，所以丙图样对应光的频率比乙图样对应光的频率小，故C错误； D．根据双缝干涉条纹间距公式可知，若只增大双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小，故D正确。 故选D。 3．一显示薄膜干涉现象的实验装置如图所示，是附有肥皂膜的铁丝圈，是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，火焰便是黄色的。在图示的情况下（　　） A．可在薄膜上靠近火焰的一侧观察到明暗相间的水平条纹 B．可在薄膜上靠近火焰的一侧观察到明暗相间的竖直条纹 C．可在薄膜上与火焰相对的一侧观察到明暗相间的水平条纹 D．可在薄膜上与火焰相对的一侧观察到明暗相间的竖直条纹 【答案】A 【详解】如图所示，肥皂薄膜的重力作用会使薄膜上方较薄、下方较厚，光线射到肥皂薄膜前后表面的反射光在肥皂薄膜的前表面（靠近火焰一侧）发生叠加，所以在薄膜靠近火焰的一侧出现明暗相间的条纹；由于薄膜的厚度不同，有的地方路程差是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，有的地方路程差是半波长的奇数倍，振动减弱，为暗条纹，薄膜厚度是从上到下逐渐增加的，所以薄膜上出现的明暗条纹是水平排列的，故选A。 4．工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用a、b两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（　　） A．图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凹陷 B．a光的波长小于b光的波长 C．a、b两种单色光以相同的入射角从空气射入水中，a光的折射角大于b光的折射角 D．照射同一单缝时，a光能够发生衍射现象，b光不能发生衍射现象 【答案】C 【详解】A．图2中弯曲的条纹对应的被检查平面空气膜厚度与右边的未弯处平面的空气膜厚度相同，可知，对应的位置是凸起的，故A错误； B．图2中a的条纹间距宽，说明a的波长大于b的波长，a的频率低于b的频率，故B错误； C．在同一介质中，a的折射率小于b的折射率，故以相同的入射角射入水中，根据折射定律可知a光的折射角大于b光的折射角，故C正确； D．衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，故照射同一单缝时a、b光均能发生衍射现象，故D错误。 故选C。 5．在照相机镜头前镀氟化镁膜层，利用光的干涉来增透绿光可以提高拍摄清晰度，这些镜头在自然光照射下常呈蓝紫色或淡紫色，没有镀膜的镜头则无颜色。已知某绿光在真空中的波长为λ，n表示薄膜对该绿光的折射率，则（     ） A．所镀薄膜的厚度最小应为（不计半波损失） B．所镀薄膜的厚度最小应为（不计半波损失） C．没有镀膜的镜头无颜色，是因为镜头前后表面反射的同种色光叠加时波长差不恒定 D．没有镀膜的镜头无颜色，是因为镜头前后表面反射的同种色光叠加时相位差不恒定 【答案】D 【详解】AB．增透膜的原理是让薄膜前后表面的反射光发生相消干涉，减少绿光反射、增加绿光透射。绿光在薄膜中的波长为（为真空中波长，为薄膜折射率） 不计半波损失时，两束反射光的光程差为，相消干涉条件为（） 取最小厚度时，得，故AB错误； CD．同种色光频率固定，在相同介质中波长固定，波长差恒定，未镀膜的镜头厚度远大于可见光波长，前后表面反射的两束光的光程差超过自然光的相干长度，相位差随机不恒定，无法发生稳定的干涉相长或相消，因此无特殊颜色，故C错误，D正确。 故选D。 要点 光的衍射和偏振 1.单缝衍射与双缝干涉的比较 两种现象 单缝衍射 双缝干涉 不同点 图样特点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹中心间距 两相邻亮条纹中心间距不等 两相邻亮条纹中心间距相等 亮度情况 中央条纹最亮，两侧条纹逐渐变暗 条纹清晰，亮度基本相等 发生条件 产生明显衍射的条件：障碍物或孔、缝的尺寸与光的波长差不多或比光的波长更小 两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，波长越长越明显；干涉、衍射都形成明暗相间的条纹 2.白光干涉和衍射形成彩色条纹的原因 (1)双缝干涉时，根据亮条纹中心位置的公式x＝nλ(n＝0，±1，±2，…)，各种单色光的波长不同，在屏上的亮纹位置(间距)就不同，所以各色光亮纹不重合呈现彩色条纹，中央位置对各单色光路程差都为0，所以叠加出白色条纹。 (2)单缝衍射时，缝宽一定，光的波长越长，中央亮纹越宽，且各单色光衍射时的其他条纹位置不同，所以白光的单缝衍射中央亮纹叠加出白色，两侧呈彩色。 3．干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。光的干涉是两列光波的叠加，光的单缝衍射是来自单缝不同位置的无限列光波通过缝之后叠加时加强或削弱的结果。 4．偏振光的产生方式 (1)自然光通过起偏器时产生偏振光。 通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。 (2)自然光射到两种介质的界面上时，反射光和折射光都是偏振光。 要点速测 1．下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】增透膜、检查平面的平整度、牛顿环都是光的干涉现象，光经过针尖时产生条纹是光的衍射现象。 故选B。 2．最近，一则题为《太阳镜的妙用之雨天实用》的帖子在微博上被网友热议，原帖内容为：“大雨时，就算将雨刷调到最大频率，依然看不清前方的视线。但戴上偏光太阳镜，突然间，遮住视线的倾盆大雨，好像不见了，只剩下前方的车辆，视线清楚无比。”其原理是雨天驾驶时，雨水会覆盖在挡风玻璃上，导致光线经过雨水散射和反射，产生眩光效应，影响驾驶员的视线。而偏光太阳镜通过其特殊的偏振功能，整理进入眼睛的光线方向，减少杂乱的光线干扰，使视野更加清晰。关于以下说法不正确的是（     ） A．偏光太阳镜清晰是表面贴有增透膜的缘故 B．太阳光是自然光 C．挡风玻璃的反射光为部分偏振光 D．光线在雨滴内部可能发生全反射 【答案】A 【详解】A．偏光太阳镜利用的是偏振片过滤杂乱偏振光，不是增透膜，增透膜的作用是减少镜片表面的反射光，和偏振消眩光无关，故A 错误； B．太阳光是自然光，包含各个方向振动的光，故B正确； C．自然光在玻璃表面反射后，会变成部分偏振光，故C 正确； D．光线射入雨滴，在雨滴内表面入射角大于临界角时，可以发生全反射，故D 正确。 本题选不正确的，故选A。 3．（多选）如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（    ） A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小 B．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小 C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小 D．在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象 【答案】ACD 【详解】A．根据题图可知，b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距。由双缝干涉条纹间距公式，可知，b光的波长比a光的大。由，可知，b光的频率比a光的小，则在同种介质中，b光的折射率小于a光，根据，可知，在介质中，a光的传播速度比b光的小，A正确； B．从真空射入同种介质，从光疏介质进入光密介质不会发生全反射，B错误； C．由介质射入真空发生全反射的临界角公式，可知，a光折射率较大，从同种介质射入真空发生全反射时a光全反射临界角小，C正确； D．由于b光的波长比a光的大，根据发生明显衍射现象的条件可知，在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象，D正确。 故选ACD。 难点光的折射问题 光的折射问题的规范求解 (1)一般解题步骤 ①根据题意作出光路图，注意准确作出法线。对于球形玻璃砖，法线是入射点与球心的连线。 ②利用数学知识找到入射角和折射角。 ③利用折射定律列方程。 (2)应注意的问题 ①入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。 ②应用公式n＝时，要准确确定哪个角是θ1，哪个角是θ2。 ③在折射现象中，光路是可逆的。 难点 折射和全反射综合问题的思路 分析折射和全反射综合问题的思路 (1)首先判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。 (2)光从光疏介质进入光密介质时，判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象(或求出全反射临界角，画出临界光线)。 (3)然后画出反射、折射或全反射的光路图(必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图)，再由光学规律结合几何知识推断和求解相关问题。 难点 薄膜干涉现象的应用 利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。 考点 折射定律及折射率的理解与应用 ▌例1 “浮云不共此山齐，山霭苍苍望转迷”，雨后山中常常云雾弥漫，如图所示，某同学计划在雨后的清晨从山坡向阳面登山观赏日出，他在预计日出时间（天气晴朗时的日出时间）到达山顶。云雾可视为均匀介质，太阳光可视为平行光，山附近没有障碍物遮挡，下列说法正确的是（　　） A．该同学到达山顶时，山顶还未被照亮 B．该同学爬到山腰上某处时山顶就被照亮 C．光在空气中的传播速度比在云雾中的慢 D．光在空气中的波长等于云雾中的波长 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，太阳光射入云雾时会发生折射，光路图如图中所示 在预计日出时间之前，部分太阳光经折射照射到山上，故该同学在山腰上向阳侧某处时，该处往上部分均被照亮，故A错误，B正确； C．根据 可知光在空气中的传播速度比在云雾中的快，故C错误； D．光传播过程，频率不变，根据 可知光在空气中的波长大于在云雾中的，故D错误。 故选B。 ▌迁移练1-1 如图所示，截面积为等腰直角三角形的三棱镜，为，一束光线垂直于射入棱镜，由射出棱镜进入空气，测得出射光线与入射光线间的夹角为，则该棱镜的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】如图所示 由题意可知，光线从棱镜射向空气时，入射角，折射角，则棱镜的折射率，故选B。 ▌迁移练1-2 夏日阳光炽热，多肉植物往往难以幸免于晒伤之虞，可以利用莫泽灯解决这个问题。莫泽灯制作简单：在矿泉水瓶中加入适量的清水和漂白剂进行混合即可，如图甲所示。为方便研究，将其简化为图乙所示的灌满溶液的透明圆柱桶模型，一束单色光以入射角从桶壁上M点射向圆桶的中轴线，光束经圆筒另一侧面N点射出，M、N两点距底面的高度分别为h、。已知圆柱底面直径为d，光在真空中的传播速度为c，忽略桶壁对光的折射影响。求： (1)该溶液对该单色光的折射率； (2)该单色光在溶液中的传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设光线在溶液中的折射角为r。由题意及图乙可知，光线在过圆柱轴线的竖直平面内传播。光线从M点传播到N点，水平位移为圆柱直径 d，竖直位移为 由几何关系可知 根据三角函数关系可得 根据折射定律 解得 （2）光在溶液中传播的路程为 光在溶液中的传播速度为 则传播时间 解得 考点 光的折射和全反射的综合问题 ▌例1 如图所示，矩形玻璃砖折射率，，，一束光从中点入射，入射角，已知真空中的光速为。 (1)试通过计算说明，这束光第一次到达BC边界时是否发生全反射； (2)求这束光第一次到达BC边界时在玻璃砖中传播的时间。 【答案】(1)发生全反射 入射光从AB中点M以入射角射入。由折射定律 解得， 光线直线传播至BC边，由几何关系，与BC边交点N满足， 故光线直接打到BC边上，未经过其他边。在BC边上，光从玻璃射向空气，入射角为光线与BC法线的夹角。光线方向与竖直方向成 临界角满足 由 可知，所以发生全反射。 (2) 【详解】（1）解析参照答案 （2）光线从M到N的路径长度 光在玻璃中的速度 传播时间 ▌迁移练1-1如图， 为一半径为 的 圆弧， 为圆弧的圆心， 构成等腰直角三角形， 图中阴影部分 为某种透明材料的横截面。在圆心 处有一束激光 垂直照射在 圆弧上，并以一定的角速度从 开始逆时针转过 ，激光在真空中的波长为 ，在材料中的波长为 ，不考虑光线的多次反射。透明材料对该激光的折射率为 ，光束在旋转过程中， 截面上没有光线直接射出部分的长度为 ，则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设激光在材料中的传播速度为v，在真空中，有 在介质中，有 因为 联立解得 设激光发生全反射时的临界角为C，则有 解得 刚好不从AB直接射出的光线如图所示 AB截面上没有光线直接射出部分的总长度 故选B。 ▌迁移练1-2 同心玻璃球壳外半径R，折射率为，圆柱形平行光束半径为R，光束正好射向左侧球壳进入其中，所有光线正好都到达内腔的表面。已知光的频率为f，真空中光速为c，求： (1)光在玻璃中的速度和波长以及内腔的半径r。 (2)入射光束中某区域的光能够进入内腔中，求此区域在入射光束总区域中的占比。 【答案】(1)，， (2) 【详解】（1）由题可知，光在玻璃中的波速为 波长为 作出光的折射光路图，如图所示 由图及光的折射规律可知 解得 （2）由图可知 解得 根据光的折射规律可得 由几何知识可得 解得 故占比为 考点 光的色散 ▌例1 某款激光器中激光形成的原理如图所示：一束含紫、蓝、绿光的复色光以一定入射角射入三棱镜，经折射后照射到三点，其中在点垂直射到反射膜的光才能原路返回形成激光并输出，则该激光器输出的激光为（　　） A．紫光 B．蓝光 C．绿光 D．含紫、蓝光的复色光 【答案】B 【详解】三棱镜对紫光的折射率大于蓝光，对蓝光的折射率大于绿光，根据折射定律可得，入射角相同，折射后照射到点的一定是蓝光，该激光器输出的激光为蓝光。 故选B。 ▌迁移练1-1 冰晶是一种由水分子组成的晶体，在适当的条件下会形成正六角形结构。一束太阳光射入冰晶后发生色散，其中a、b两种单色光的光路如图所示。比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．冰晶对a光的折射率较大 B．b光在冰晶中的传播速度较大 C．a光的波长比b光的波长小 D．a光的频率比b光的频率小 【答案】D 【详解】根据光路图分析，太阳光在冰晶中发生折射，b光的偏折程度大于a光，表明冰晶对b光的折射率更大，即 AB．由，结合光在介质中的速度公式可知，折射率越大，传播速度越小，因此，故A错误，B错误； CD．折射率越大，光的频率越高，所以，即a光的频率小于b光；根据波长与频率的关系式可知，频率越低，波长越长，因此，即a光的波长大于b光，故C错误，D正确。 故选D。 ▌迁移练1-2 （多选）如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中、、三种色光，下列说法正确的是（     ） A．a、b、c三种色光，a光的频率最大 B．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小 C．若分别让a、b、c三色光通过同一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最小 D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入同一介质，最有可能发生全反射的是a光 【答案】AC 【详解】A．由图可知光的偏折程度最大，玻璃对光的折射率最大，所以光的频率最大，故A正确； B．玻璃对、、三种色光的折射率依次减小，由 可知，它们在玻璃中的传播速度依次增大，故B错误； C．光的频率最大、波长最小，由双缝干涉条纹间距可知，光形成的干涉条纹间距最小，故C正确； D．光从空气射入介质时是从光疏介质射向光密介质，不具备发生全反射的条件，故D错误。 故选AC。 考点 双缝干涉 ▌例1 通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象。从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况。图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况。下列有关A、B两种色光的说法中正确的有（　　） A．光通过的可能是缝板上的单缝 B．A光的波长比B光的波长长 C．A光的频率比B光的频率大 D．A光在玻璃中的传播速度小于B光在玻璃中的传播速度 【答案】B 【详解】A．从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，故A错误； BC．由图样可看出，A光的条纹间距大于B光的条纹间距，由可知，A光的波长大于B光的波长，A光的频率小于B光的频率，故B正确，C错误； D．A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，由可知，A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，故D错误。 故选B。 ▌迁移练1-1 用如图所示的装置来测量光的波长，激光照射双缝，光屏上出现干涉条纹，测出双缝与屏间的距离以及双缝间的距离和相邻的两条明条纹间的距离，下列说法正确的是（　　） A．当双缝间的距离减小，其它条件不变，干涉条纹间距变小 B．若测得中央亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则 C．若测得第1级亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则波长为 D．测量过程中误将6个条纹间距数成5个，波长测量值偏大 【答案】D 【详解】A．根据干涉条纹间距公式可知，当双缝间距d减小，其它条件不变，干涉条纹间距变大，故A错误； B．中央亮条纹是第0级亮条纹，若测得中央亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为x，则有 可得，故B错误； C．若测得第1级亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为x，则有 可得 根据干涉条纹间距公式 联立可得，故C错误； D．条纹间距 其中a为n条明条纹或暗条纹之间的宽度，若测量过程中误将6个条纹间距数成5个，则条纹间距变大；根据干涉条纹间距公式可知，波长的测量值变大，故D正确。 故选D。 ▌迁移练1-2 （多选）如图所示为双缝干涉实验装置示意图，当使用波长为λ的可见光做实验时，光屏上P点出现中央0级亮条纹，P1点为 P点上方相邻的亮条纹，则（　　） A．P1点到双缝的距离之差为0.5λ B．P1点到双缝的距离之差为1.0λ C．换用波长为 λ的可见光重复上述实验后，P1点处将出现暗条纹 D．如果将单缝S下移，光屏的条纹将向下移动 【答案】BC 【详解】AB．点为P点上方相邻的亮条纹，可知点到双缝的距离之差为，故A错误，B正确； C．换用波长为的可见光重复上述实验后，则可见光的波长变为 点到双缝的距离之差为，可知点处将出现暗条纹，故C正确； D．如果将单缝S下移，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹。如图所示 对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0，则有， 则 所以中央亮纹O的位置略向上移动，即光屏的条纹将向上移动，故D错误。 故选BC。 考点 薄膜干涉的分析 ▌例1 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点： （1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等； （2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。 现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（     ） A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失 【答案】A 【详解】劈尖干涉属于等厚干涉，相邻两条同性质亮（暗）条纹对应的空气膜厚度差恒定，大小为（为入射光波长）。 设劈形空气膜的劈尖角为，相邻条纹的间距为，由几何关系可得：，即条纹间距。 抽去一张纸片后，空气膜的最大厚度减小，劈尖角变小，而入射光波长不变，因此相邻条纹的间距变大，观察到的干涉条纹变疏。 故选A。 ▌迁移练1-1肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　） A．过肥皂膜最高点和最低点的截面一定是梯形 B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° 【答案】B 【详解】A．肥皂膜因为自身重力的作用会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，故A错误； B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，故B正确； C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，故C错误； D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，故D错误。 故选B。 ▌迁移练1-2 （多选）竖直放置的肥皂薄膜，由于重力作用，下面厚、上面薄，其截面图如图甲所示，用红光水平照射肥皂膜，会在肥皂膜上形成干涉条纹。利用该现象原理还可以检查平面的平整度，如图乙（a）所示，现将一薄片放在透明标准板和待检工件间形成一楔形空气薄层，当黄光从上方入射后，从上往下可以观察到如图（b）所示的明暗相间的条纹，条纹的弯曲处和分别对应和处，下列说法中正确的是（　　） A．甲图中干涉条纹上密下疏 B．甲图中干涉条纹上疏下密 C．乙图的上表面处向下凹陷 D．乙图的上表面处向下凹陷 【答案】BC 【详解】AB．由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚得越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，故A错误，B正确； CD．对于A处（P点）：条纹向左弯曲，说明此处空气膜厚度与左侧（更靠近劈尖）的厚度相同，因此A处向下凹陷，对于B处（Q点）：条纹向右弯曲，说明此处空气膜厚度与右侧（更远离劈尖）的厚度相同，因此B处向上凸起，故C正确，D错误。 故选BC。 基础达标 1．地球表面附近空气折射率并非均匀不变，而是呈现出随高度降低而逐渐增大的规律。有一位同学手持激光发射装置，将激光射向空中，由于空气折射率的变化，激光会发生弯曲，下列光路图中能描述该现象的是：（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】因为地球表面附近空气的折射率并非均匀，而是随高度降低而逐渐增大，所以将激光射向空中的过程中，激光总是由折射率较大的空气射向折射率较小的空气，根据光的折射定律可知，光线总会远离法线，因此离地面的高度越来越大，光线近似在同种介质中传播，因此激光在离地面较远的区域近似直线传播。 故选A。 2．（25-26高二上·江苏南通·期中）如图甲所示为牛顿环装置图，将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用紫光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的如图乙所示的同心圆环。如果改用红光，则观察到的条纹可能是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】当光从玻璃射入凸透镜和玻璃板间的空气膜时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光在凸透镜的下表面相遇，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状不等距的干涉条纹；由于红光的波长大于紫光的波长，故若改用红光照射，则观察到的圆环状条纹间距变宽，条纹变得更疏。 故选D。 3．（25-26高二上·江苏常州·期末）某同学通过查阅资料得知一玻璃砖对某单色光的折射率为2，他欲通过实验进行验证，实验过程中，他把玻璃砖一边与对齐，但另一条边画得略宽于玻璃砖如图，其它操作符合要求，则他测得的折射率可能为（　　） A．1.5 B．2 C．2.5 D．3 【答案】A 【详解】由测玻璃砖折射率的实验原理画出入射光线，如图所示 若另一边画得明显略宽，则折射光线为图中②，而准确的折射光线应为图中①，故折射角比实际值偏大，由可知，折射率比真实值小，所以测得的折射率应小于2但大于1。 故选A。 4．如图是水导激光的现象，关于该现象下列说法正确的是（     ） A．水流宽一些，现象越明显 B．激光在水中做一个匀变速曲线运动 C．水落到地面的距离与水的流速无关 D．水导激光和光导纤维的原理相同 【答案】D 【详解】A．水导激光现象依赖于光在水流与空气界面发生全反射。若水流过宽，光线射向界面时的入射角可能减小，当入射角小于临界角时，光线将折射出水面，导致现象不明显，故A错误； B．激光在水流中传播时，在两次全反射之间沿直线传播，整体路径是折线，并非匀变速曲线运动（匀变速曲线运动通常指受恒力作用，如平抛运动），且光速大小不变，故B错误； C．水流离开容器后做平抛运动，竖直方向 ，水平方向 解得 ，可见水落到地面的水平距离与水的流速 有关，故C错误； D．水导激光是利用光在水和空气界面发生全反射，将光限制在水流中传播；光导纤维是利用光在纤芯和包层界面发生全反射传输光信号，两者原理相同，故D正确。 故选 D。 5．（25-26高二上·江苏无锡·期末）以下光学现象的判断正确的是（　　） A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象 B．图乙为圆盘衍射图样，中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆盘越大衍射一定越明显 C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹 D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射 【答案】C 【详解】A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是折射现象，故A错误； B．图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，属于圆盘衍射，圆盘的尺寸与入射光波长相差不多时衍射越明显，故B错误； C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹，故C正确； D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的全反射，故D错误。 故选C。 6．（多选）（24-25高二上·四川宜宾·期末）“鱼鹰”是国家二级保护动物，食物以鱼类为主。它是凭借触觉来抓捕猎物的，鱼鹰事先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯冲的姿势，快速用爪子冲入水中将猎物捕获。已知光在真空中的速度为c，水对光的折射率为，则下列说法正确的是（     ） A．光从水中进入空气频率变大 B．光在水中传播的速度为0.75c C．鱼鹰观察到鱼的位置比实际的位置要浅 D．光从水中进入空气时的临界角的正切值为 【答案】BC 【详解】A．光从水中进入空气频率不变，A错误； B．根据可得，光在水中传播的速度为，B正确； C．鱼鹰看到鱼的光路图如图所示： 眼睛总认为光沿直线传播，由图和光路可逆可知，鱼鹰观察到鱼的位置比实际的位置要浅，C正确； D．光从水中进入空气时的临界角的正弦值为，正切值，D错误。 故选BC。 7．（24-25高二下·四川成都·阶段检测）某实验小组在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，在水平白纸上放好长方形玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气界面的投影。如图（a）所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察并先后插上大头针和。 (1)下列说法正确的是________。 A．只需挡住的像 B．只需挡住的像 C．需同时挡住和的像 D．需同时挡住和的像以及 (2)下列哪些措施能提高测量的准确度________。 A．插在玻璃砖同侧的两大头针的间距尽量大一些 B．选用厚度（即与间距）较大的玻璃砖 C．选用较粗的大头针 (3)如果在某次实验过程中，得到如图（b）所示的光路图，点为出射光线的反向延长线与玻璃砖右边界的交点。测得和的长度分别为和，则该玻璃砖的折射率为________（用和表示）。 (4)若利用三棱镜测量时，放置三棱镜的位置发生了微小平移（移至图中虚线位置，底边依然重合），如图所示，三棱镜的折射率的测量值________其真实值。（填“>”、“<”或“=”） 【答案】(1)CD (2)AB (3) (4) 【详解】（1）该实验用大头针标记光路，要求同时挡住和的像，需同时挡住和以及的像。 故选CD。 （2）AB．所用玻璃砖的厚度以及插在玻璃砖同侧的大头针的间距尽量大一些，可减小测量的相对误差，故AB正确； C．选用较细的大头针有利于提高准确度，故C错误。 故选AB。 （3）设光线在点的入射角为，折射角为，如图所示 根据几何关系有， 根据折射定律有 （4）做出光路图，如图所示 真正的折射角小于实验测量值，根据折射定律公式，由于，则，即折射率的测量值小于真实值。 8．（25-26高二上·江苏南京·期末）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l。然后，接通电源使光源正常工作。 (1)如图乙为拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的（　　） A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝 B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A处丫字叉套住的单缝 C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A处丫字叉套住的单缝 (2)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示。如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是（　　） A．仅转动透镜 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 D．仅转动测量头 (3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，有效的实验操作或者装置的设计是（　　） A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．使用间距更小的双缝 D．转动手轮 (4)已知双缝之间的距离为0.6mm，双缝到屏的距离为1.5m，绿光的干涉图样如图丁所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128mm，在B位置时读数如图戊所示，则该绿光的波长为________nm（计算结果保留三位有效数字，1nm=10-9m）。 (5)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长（红光为625nm、黄光为570nm）。图A、B、C是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图（　　） A． B． C． 【答案】(1)B (2)D (3)B (4)540 (5)C 【详解】（1）由实验操作步骤可知，拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A处丫字叉套住的单缝。 故选B。 （2）若亮条纹与分划板中心刻线不平行，需使单缝与双缝相互平行，即应转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行。 故选D。 （3）要想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小干涉条纹间距，根据双缝干涉条纹间距公式可知，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离。 故选B。 （4）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以分划板中心刻线在B位置时螺旋测微器的读数为 根据双缝干涉条纹间距公式可得 代入数据解得 （5）根据干涉条纹间距公式可知，波长越长，则条纹间距越大，波长越小，间距越小，红光、黄光、绿光中绿光波长最小，则条纹间距最小。 故选C。 9．（25-26高二上·湖北荆州·阶段检测）空气中有同种玻璃材料制成的三棱镜和柱体，其截面分别是等腰直角三角形和圆心角为的扇形，将两个元件如图所示摆放，边与边长度均为且相互垂直。一束宽为的平行光平行于截面从边垂直射入三棱镜，恰好能在边发生全反射，从三棱镜射出后平行照射在上。若不透光，只考虑首次入射到圆弧上的光，求： (1)该玻璃材料的折射率； (2)圆弧上有光透出部分的弧长。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）恰好能在边发生全反射，此时入射角为且等于临界角，则有    代入数据解得 （2）平行光经三棱镜反射后平行射向边，入射角均为 根据折射率 解得折射角均为 由图知圆弧上部分没有光线射入，对段入射光线，设光线从玻璃中射出时恰好发生全反射，在中，有 又因为 可得 故 圆弧上有光透出部分为，其弧长为 10．（25-26高二上·湖北·阶段检测）为弄清水中气泡格外明亮的原因，某同学找到一个中空玻璃球模拟研究。玻璃球截面如图所示，球心为，外半径为。在横截面所在平面内，用一单色细光束从球面上点射入玻璃球。当入射角由缓慢增大到时，观察到光在玻璃球的内表面恰好发生了全反射；继续增大入射角，当入射角增至时，观察到折射光线恰与内圆相切，已知，，求 (1)内圆半径的值； (2)玻璃球对该单色光的折射率。 【答案】(1) (2)1.6 【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示 点界面有 若该单色光在点恰好发生全反射，根据全反射条件可知 在中由正弦定理有 联立解得 （2）当折射光与内表面相切时，在点界面有 其中 结合上述结论 联立解得 11．由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件右表面AD是以O点为圆心半径为R的圆弧。在O点放置一单色点光源，其中一束水平向左发射的光线垂直射到BC上。该光线在空气中的传播时间与在介质中的相同。已知，，，光在空气中的速度为，求： (1)透明介质对该单色光的折射率； (2)从O点发出的光能再次回到O点所经过的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由几何关系，点到的距离为 光在介质中的传播距离为 光在介质中的传播速度 光在介质中传播的时间 光在空气中的传播距离为，传播时间为 由，解得 （2）由几何关系，从O点发出能再次回到O点的光路图如图所示 F是BC的中点，是OF的中点，可得 光在空气中的传播时间 光在介质中的传播时间 光经过的总时间 12．（25-26高二下·河北唐山·期末）如图所示，有一透明材料做成的柱形光学元件，其横截面ABCD是边长为a的正方形，内部是半径为R的圆形中空区域，在圆心O处有一红色点光源。已知该透明材料对红光的折射率，真空中光速为c，只考虑从O处直接射向AB边的光线。求： (1)光线从O处发出到从AB边射出所用的最短时间t； (2)AB边无光线射出区域的长度l。 【答案】(1) (2) 【分析】由图可知圆心在正方形中心，圆形中空区域内可认为光速为，透明材料中红光速度为。从发出的光线到达圆形中空区域边界时沿半径方向入射，因此在圆形边界处为法线入射，进入透明材料后传播方向不变。 【详解】（1）设光线与垂直于AB边的方向夹角为，从到AB所在直线的距离为，光线从到AB的几何长度为 其中中空区域内路程为，透明材料内路程为，所用时间为 代入得 当时，最大，所用时间最短，解得 （2）光线在AB边由透明材料射向空气，设临界角为，根据全反射临界条件有 代入解得，即 只有入射角的光线能从AB边射出。设为AB边中点，光线射到AB边上的点为，则 能射出的区域满足 因此AB边有光线射出的总长度为 所以AB边无光线射出区域的总长度为 能力进阶 13．（2026·重庆·高考真题）某种特殊眼镜通过三棱镜改变光路给人们视物带来方便。如图所示，三棱镜的MN面为镜面，光从空气经MK面射入棱镜，最终从NK面射出，进入眼睛。若，某单色光从MK面P点与MK成45°角射入后，垂直射到镜面MN上，则（     ） A．三棱镜对该光的折射率为1.5 B．三棱镜对该光的折射率为 C．该光从三棱镜射入空气发生全反射的临界角为45° D．该光从三棱镜射入空气发生全反射的临界角为60° 【答案】C 【详解】AB．入射光线与MK界面成45°角射入，入射角是入射光线与界面法线的夹角，因此空气中的入射角： 已知光进入棱镜后垂直射到镜面MN上，可得棱镜内的折射角： 根据折射定律 代入数值： ，故AB错误； CD．全反射临界角满足，代入得： ，故C正确，D错误。 故选C。 14．（2025·江西新余·三模）我们经常发现在晴朗的天气下欣赏城市喷泉景观时，会在喷泉中看到彩虹。“彩虹”是一种光学现象。当太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空中形成拱形的七彩光谱。其光路如下左图所示，现有红光和紫光的混合光通过小水珠，已知，研究其中一条色光的光路如下右图所示，已知入射角，水珠对该色光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．左图中光为红光 B．在同一种介质中，光的传播速度大 C．右图中入射光与出射光之间的夹角 D．分别照射同一狭缝时，光通过狭缝时的衍射现象更明显 【答案】C 【详解】A．水珠对紫光的折射率大，紫光在水珠中偏折程度大，对红光的折射率小，红光在水珠中偏折程度小，故为紫光，为红光，故A错误； B．光的折射率大，根据光在同一种介质中的传播速度小，故B错误； C．画出光路如图所示，在点由折射定律得 解得 由几何关系及对称性，有 把、代入得，故C正确； D．根据题意光的折射率大，波长短，不容易发生明显的衍射现象，故D错误。 故选C。 15．（2026·重庆渝中·模拟预测）图甲是在热学学习过程中见过的空气压缩引火仪，它是由中空的厚玻璃圆筒和活塞组成。现有一束光射向该装置的均匀中空厚圆筒，入射角为θ，在外表面发生折射，折射光穿过筒壁后在内表面恰好发生全反射，如图乙所示。已知该圆筒外表面半径为R，则该圆筒筒壁厚度为（　　） A．Rsinθ B．Rcosθ C．R(1-sinθ) D．R(1-cosθ) 【答案】C 【详解】设玻璃的折射率为，光线在外表面的折射角为，在内表面恰好发生全反射时的入射角为临界角，圆筒厚度为。在外表面，由光的折射定律得 内表面恰好发生全反射时， 由正弦定理得 故筒壁厚度为 故选C。 16．（多选）（2026·四川·模拟预测）电子氟化液是无色透明不导电的液体，探究小组利用干涉原理测定其折射率。方法是将双缝和屏置于透明容器的前后壁中，容器空置时，测出相邻两干涉条纹间距；将电子氟化液填充满容器中，测出相邻两干涉条纹间距。通过对比、 就可算出氟化液的折射率，则下列判断正确的是（     ） A． B． C．电子氟化液的折射率为 D．电子氟化液的折射率为 【答案】AC 【详解】AD．把空气换成电子氟化液后，光在介质中的传播速度减小，根据可知，入射光的频率f不变，波长减小，根据干涉的条纹间距公式可知，对同一个装置来说，波长减小，条纹间距减小，即，故A正确，B错误； CD．根据可知，对同一个装置来说，正比于波长，则电子氟化液的折射率为，故C正确，D错误。 故选AC。 17．（多选）（2027·陕西渭南·模拟预测）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为；两者中心间距为。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　） A． B． C．与直径相差越大，越小 D．与直径相差越大，越大 【答案】AC 【详解】AB．空气薄膜的等厚干涉中，相邻两条明纹（或暗纹）对应的空气膜厚度差为，两个金属丝之间的空气膜等效为一个劈尖，劈尖的总厚度差就是两个金属丝的直径差，已知两金属丝中心间距为，相邻条纹的水平间距为。由几何比例关系可得： 整理后得到，故A正确，B错误； CD．由上述公式变形可得，可见两金属丝直径相差越大，相邻条纹间距越小，故C正确，D错误。 故选AC 。 18．（2025·甘肃天水·模拟预测）图中半圆表示一透明材料做成的半圆柱形光学元件的横截面，该光学元件紧靠一光屏且面与光屏垂直，O为半圆的圆心，一细单色光束PO以的入射角射到O点，如图所示，经AB面折射和反射后在光屏上显现两个光点M、N（图中未画出），若测得半圆半径为R，两个光点M、N之间的距离为，光在真空中的传播速度为c。 求： (1)该透明材料的折射率； (2)光在这种介质中的传播速度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图所示，由几何关系有， 结合 解得 由折射定律有 解得 （2）由折射定律有 解得 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 光 复习要点 一、光的折射定律　折射率 1．光的反射现象与折射现象 一般来说，光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射；另一部分光会 ，这个现象叫作光的折射(如图所示)。 2．折射定律 (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在 内，折射光线与入射光线分别位于法线的 ；入射角的正弦与折射角的正弦 。 (2)表达式： ＝n12，式中n12是比例常数。 3．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时， 的正弦与 的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。 (2)物理意义：折射率反映介质的 特性，折射率大，说明光线以相同入射角从真空斜射入该介质时偏折的角度大，反之偏折的角度小。 (3)定义式：n＝，不能说n与sinθ1成正比、与sinθ2成反比，对于确定的某种介质而言，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。 (4)光在不同介质中的传播速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝。由于c>v，故任何介质的折射率都 (填“大于”或“小于”)1。 4．光密介质与光疏介质 (1)光密介质：折射率 的介质。 (2)光疏介质：折射率 的介质。 (3)光密介质与光疏介质是 的。某种介质相对其他不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。 二、全反射、光的色散 1．全反射 (1)条件：①光从光密介质射入 ； ②入射角 临界角。 (2)现象：折射光完全消失，只剩下 。 (3)临界角：折射角等于90°时的入射角。光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC＝ 。 (4)应用：①全反射棱镜；②光导纤维。 2．光的色散 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。 (2)色散规律：白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的，折射率依次增大，红光的最小，紫光的最大，当一束白光入射到棱镜界面时，七种色光以相同的入射角射到棱镜界面，各种色光的折射角不同，红光偏折得最小，紫光偏折得最大；当它们从另一个界面射出时，仍然是 的偏折最大， 光的偏折最小。 (3)光的色散现象说明 ①白光为复色光； ②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率 ； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，根据n＝，频率越大，折射率越大，则波速 。 (4)光的色散的种类 除光的折射时的色散，还有光的干涉时的色散、光的衍射时的色散。 三、光的干涉 1．如果两列光的 相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生 。 2．光的双缝干涉 (1)原理如图2所示 (2)出现亮、暗条纹的条件 ①光的路程差r2－r1＝ ，光屏上出现亮条纹。 ②光的路程差r2－r1＝ ，光屏上出现暗条纹。 (3)相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝ λ。 (4)干涉条纹的特点 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为 ，如图3所示。 ②白光：光屏上出现 条纹且中央亮条纹是 (填写颜色)，即发生色散，如图4所示。 3．薄膜干涉 (1)原理：如图5所示，不同位置的薄膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光的 不同，叠加后出现明暗相间的条纹。 (2)应用 ①增透膜和增反膜。 ②利用薄膜干涉的原理对镜面或其他精密的光学平面的平滑度进行检测。 (3)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的 相等。单色光照射薄膜形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹，即薄膜干涉中的色散。 四、光的衍射 1．几种典型衍射条纹的特点 (1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为 (填特点)的单色条纹，两侧是 的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。如图7所示。 ②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹，如图8所示，这是光在衍射时的色散。 (2)圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的 ，周围分布着明暗相间的 圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。 (3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现 ，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 2．发生明显衍射的条件 在障碍物或狭缝的尺寸 的时候，衍射现象才会十分明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。 五、光的偏振 1．偏振 在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向 。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是 ，这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。 2．自然光 太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿 振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。如图11所示。 3．偏振光 在 于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光。光的偏振证明光是 。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光(如图12所示)，入射角变化时偏振的程度也有变化。 复习重难点 重点： 1.对折射率的理解 (1)公式n＝中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2都是指介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝。 (3)折射率由介质本身的性质和入射光的频率共同决定，与入射角和折射角的大小无关。 (4)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (5)同一种介质中，频率越高的色光折射率越大，传播速度越小。 (6)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长可能不同，但频率相同。 2．光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射射出。 3．全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上已经没有折射光了。 (4)从能量角度理解全反射现象：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量减弱为零，这时就发生了全反射。 难点2．薄膜干涉 (1)形成原因：如图乙所示，竖直放置的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。 光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别发生反射，形成的两列频率相同的光波相互叠加，发生干涉。 (2)明暗条纹的判断方法：对于单色光，当薄膜前后两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)时，出现亮条纹；两列光波的路程差Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，出现暗条纹。 要点 折射定律及折射率的理解与应用 1.对折射率的理解 (1)公式n＝中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2都是指介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝。 (3)折射率由介质本身的性质和入射光的频率共同决定，与入射角和折射角的大小无关。 (4)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (5)同一种介质中，频率越高的色光折射率越大，传播速度越小。 (6)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长可能不同，但频率相同。 2．光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射射出。 要点速测 1．保定市某广场安装的高透曲面玻璃观景天幕如图所示。清晨，太阳光以一定角度斜射向观景天幕的平整外侧玻璃面，入射光未垂直分界面。关于光的传播现象，下列说法正确的是（     ） A．光进入玻璃介质后传播速度变大 B．光在玻璃外表面发生反射时，反射光与入射光不在同一平面 C．若玻璃上、下表面平行，则光一定能射出玻璃 D．仅改变太阳光入射角，玻璃内部光路的偏折角度不会改变 2．如图所示，直角三角形为一棱镜的横截面，，。一束光线平行于底边从边射入棱镜，经边反射后垂直于边射出。该棱镜的折射率为（     ） A． B． C．2 D．1.5 3．如图所示，直角三角形为某棱镜的截面，其中，边长为，将棱镜固定在水平地面上，面平行于地面。一细束单色光从边的中点垂直于面射入棱镜，不考虑光线在棱镜内的反射，单色光在边射出的光线在水平地面上的光斑为点，。光在真空中的传播速度为，求： (1)棱镜对单色光的折射率； (2)单色光从点射到点所用的时间。 要点 全反射现象的理解和应用 1.发生全反射的条件 (1)光必须从光密介质射入光疏介质； (2)入射角必须大于或等于临界角。 2．全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上已经没有折射光了。 (4)从能量角度理解全反射现象：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量减弱为零，这时就发生了全反射。 3．全反射的有关现象 海水浪花呈白色、玻璃或水中的气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、海市蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不能照亮整个水面等。 4．全反射的应用 (1)全反射棱镜：用来改变光的方向。 　 (2)光导纤维(简称光纤) ①结构：是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。 ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内芯和外套的界面上时，入射角都大于临界角，从而发生全反射。 要点速测 1．如图所示的等腰直角三角形表示三棱镜，光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此看出棱镜的折射率不可能是（　　） A．1.4 B．1.5 C．1.6 D．1.7 2．如图所示，某学校教师为了更好地给同学们模拟光导纤维的工作原理，特地用亚克力板制成的容器装满水，用绿色激光模拟了光导过程，如图甲。老师用手指蘸了点容器里面的水，然后按在光线的第一个全反射点，神奇的现象发生，容器中后面的光线不见了，如图乙。根据上述现象，请判断下列说法中正确的是（     ） A．甲图中光在容器与空气的界面上发生了全反射 B．甲图中光在水与容器的界面上发生全反射 C．如果用干燥的手去轻触第一个全反射点，容器中后面的光线也会消失不见 D．若换用紫色光源以相同角度入射，则无法实现全反射光导 3．介质中的气泡有时看起来比较明亮是因为入射光发生了全反射。某玻璃砖内封闭有球形气泡，截面如图所示，且截面过球心，固定线光源a垂直射向玻璃砖，光在气泡界面发生折射和反射，虚线为法线，气泡可视为真空，不考虑光在气泡界面上的二次反射和折射，下列分析正确的是（     ） A．光是折射光线，光是反射光线 B．玻璃的折射率 C．将玻璃砖竖直下移，光可能在气泡界面发生全反射 D．将玻璃砖竖直上移，光不可能在气泡界面发生全反射 4．（多选）现代都市的景观设计中，经常使用一种“幻影棱镜”装置，其结构如图所示：一个横截面为直角三角形的透明棱镜ABC，，，一束单色光从BC边上的O点垂直射入棱镜。已知棱镜对该单色光的折射率，光在真空中的速度为c，，不考虑光线在同一面的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．光线能从AC、AB、BC面射出 B．从AC面射出的光线与AC面的夹角为 C．从AB面射出的光线与AB面垂直 D．从AB面射出的光线在棱镜中传播的时间为 5．如图所示，直角梯形为由某种透明材料制成的柱体的横截面，一细束光垂直于从边的中点射入，恰好在边发生全反射，最后从边射出。已知，，，光在真空中的传播速度为。求： (1)画出完整光路图； (2)该透明材料对该光的折射率； (3)光从点入射到从边射出所用的时间。 要点 光的干涉现象 1.双缝干涉 (1)亮暗条纹的判断方法 ①如图甲所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝±kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现亮条纹。 ②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现暗条纹。 (2)亮条纹中心的位置的推导 如图甲所示，在线段P1S2上作P1M＝P1S1，于是S2M＝r2－r1。由于两缝之间的距离d远远小于缝到屏的距离l，所以能够认为三角形S1S2M是直角三角形。根据三角函数的关系，有r2－r1＝dsinθ。 另一方面：当角θ很小时，用弧度表示的θ与它的正弦sinθ、正切tanθ，三者近似相等。所以x＝ltanθ≈lsinθ，消去sinθ，有r2－r1＝d，当两列波的路程差为波长的整数倍，即d＝nλ(n＝0，±1，±2，…)时出现亮条纹，也就是说，亮条纹中心的位置为x＝nλ。 (3)条纹间距：由上面的分析可知，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长。 2．薄膜干涉 (1)形成原因：如图乙所示，竖直放置的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。 光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别发生反射，形成的两列频率相同的光波相互叠加，发生干涉。 (2)明暗条纹的判断方法：对于单色光，当薄膜前后两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)时，出现亮条纹；两列光波的路程差Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，出现暗条纹。 1．干涉中亮暗条纹的一般分析步骤和应注意的问题 (1)一般分析步骤 ①由题设情况，求得光在双缝与光屏间的波长(双缝干涉)或薄膜中的波长(薄膜干涉)。 ②由干涉出现亮暗条纹的条件判断出现的是亮条纹还是暗条纹。 ③根据出现亮条纹的判断式Δr＝±kλ(k＝0，1，2，…)或出现暗条纹的判断式Δr＝±(2k＋1)(k＝0，1，2，…)判断出k的取值，从而判断条纹数。 (2)应注意的问题 ①λ真＝nλ介可以根据c＝λ真f，v＝λ介f，n＝三个式子推导得到。 ②两列光发生干涉的必要条件是两列光的频率相同，相位差恒定。 ③相干光的获得方法：a.将一束光分成两束而获得，此法称为分光法；b.利用激光。 2．薄膜干涉现象的应用 (1)增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一的奇数倍，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半的奇数倍，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。 (2)利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。 要点速测 1．如图所示，某同学做双缝干涉实验，激光通过双缝后，到达光屏上的点。已知激光的波长为，，点为双缝中垂线与光屏的交点，下列说法正确的是（　　） A．、间有2条暗条纹 B．若将光屏向左移动少许，则光屏上的条纹间距增大 C．若将激光改为白光，则处为白色亮纹 D．若用波长为的单色光做该实验，则、间暗条纹数增加 2．图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（     ） A．若只增大挡板与屏间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．屏上任意一条亮条纹处到双缝的距离一定相等 C．丙图样对应光的频率比乙图样对应光的频率大 D．若只增大双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 3．一显示薄膜干涉现象的实验装置如图所示，是附有肥皂膜的铁丝圈，是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，火焰便是黄色的。在图示的情况下（　　） A．可在薄膜上靠近火焰的一侧观察到明暗相间的水平条纹 B．可在薄膜上靠近火焰的一侧观察到明暗相间的竖直条纹 C．可在薄膜上与火焰相对的一侧观察到明暗相间的水平条纹 D．可在薄膜上与火焰相对的一侧观察到明暗相间的竖直条纹 4．工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用a、b两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（　　） A．图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凹陷 B．a光的波长小于b光的波长 C．a、b两种单色光以相同的入射角从空气射入水中，a光的折射角大于b光的折射角 D．照射同一单缝时，a光能够发生衍射现象，b光不能发生衍射现象 5．在照相机镜头前镀氟化镁膜层，利用光的干涉来增透绿光可以提高拍摄清晰度，这些镜头在自然光照射下常呈蓝紫色或淡紫色，没有镀膜的镜头则无颜色。已知某绿光在真空中的波长为λ，n表示薄膜对该绿光的折射率，则（     ） A．所镀薄膜的厚度最小应为（不计半波损失） B．所镀薄膜的厚度最小应为（不计半波损失） C．没有镀膜的镜头无颜色，是因为镜头前后表面反射的同种色光叠加时波长差不恒定 D．没有镀膜的镜头无颜色，是因为镜头前后表面反射的同种色光叠加时相位差不恒定 要点 光的衍射和偏振 1.单缝衍射与双缝干涉的比较 两种现象 单缝衍射 双缝干涉 不同点 图样特点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹中心间距 两相邻亮条纹中心间距不等 两相邻亮条纹中心间距相等 亮度情况 中央条纹最亮，两侧条纹逐渐变暗 条纹清晰，亮度基本相等 发生条件 产生明显衍射的条件：障碍物或孔、缝的尺寸与光的波长差不多或比光的波长更小 两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，波长越长越明显；干涉、衍射都形成明暗相间的条纹 2.白光干涉和衍射形成彩色条纹的原因 (1)双缝干涉时，根据亮条纹中心位置的公式x＝nλ(n＝0，±1，±2，…)，各种单色光的波长不同，在屏上的亮纹位置(间距)就不同，所以各色光亮纹不重合呈现彩色条纹，中央位置对各单色光路程差都为0，所以叠加出白色条纹。 (2)单缝衍射时，缝宽一定，光的波长越长，中央亮纹越宽，且各单色光衍射时的其他条纹位置不同，所以白光的单缝衍射中央亮纹叠加出白色，两侧呈彩色。 3．干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。光的干涉是两列光波的叠加，光的单缝衍射是来自单缝不同位置的无限列光波通过缝之后叠加时加强或削弱的结果。 4．偏振光的产生方式 (1)自然光通过起偏器时产生偏振光。 通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。 (2)自然光射到两种介质的界面上时，反射光和折射光都是偏振光。 要点速测 1．下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是（　　） A． B． C． D． 2．最近，一则题为《太阳镜的妙用之雨天实用》的帖子在微博上被网友热议，原帖内容为：“大雨时，就算将雨刷调到最大频率，依然看不清前方的视线。但戴上偏光太阳镜，突然间，遮住视线的倾盆大雨，好像不见了，只剩下前方的车辆，视线清楚无比。”其原理是雨天驾驶时，雨水会覆盖在挡风玻璃上，导致光线经过雨水散射和反射，产生眩光效应，影响驾驶员的视线。而偏光太阳镜通过其特殊的偏振功能，整理进入眼睛的光线方向，减少杂乱的光线干扰，使视野更加清晰。关于以下说法不正确的是（     ） A．偏光太阳镜清晰是表面贴有增透膜的缘故 B．太阳光是自然光 C．挡风玻璃的反射光为部分偏振光 D．光线在雨滴内部可能发生全反射 3．（多选）如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（    ） A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小 B．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小 C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小 D．在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象 难点光的折射问题 光的折射问题的规范求解 (1)一般解题步骤 ①根据题意作出光路图，注意准确作出法线。对于球形玻璃砖，法线是入射点与球心的连线。 ②利用数学知识找到入射角和折射角。 ③利用折射定律列方程。 (2)应注意的问题 ①入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。 ②应用公式n＝时，要准确确定哪个角是θ1，哪个角是θ2。 ③在折射现象中，光路是可逆的。 难点 折射和全反射综合问题的思路 分析折射和全反射综合问题的思路 (1)首先判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。 (2)光从光疏介质进入光密介质时，判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象(或求出全反射临界角，画出临界光线)。 (3)然后画出反射、折射或全反射的光路图(必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图)，再由光学规律结合几何知识推断和求解相关问题。 难点 薄膜干涉现象的应用 利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。 考点 折射定律及折射率的理解与应用 ▌例1 “浮云不共此山齐，山霭苍苍望转迷”，雨后山中常常云雾弥漫，如图所示，某同学计划在雨后的清晨从山坡向阳面登山观赏日出，他在预计日出时间（天气晴朗时的日出时间）到达山顶。云雾可视为均匀介质，太阳光可视为平行光，山附近没有障碍物遮挡，下列说法正确的是（　　） A．该同学到达山顶时，山顶还未被照亮 B．该同学爬到山腰上某处时山顶就被照亮 C．光在空气中的传播速度比在云雾中的慢 D．光在空气中的波长等于云雾中的波长 ▌迁移练1-1 如图所示，截面积为等腰直角三角形的三棱镜，为，一束光线垂直于射入棱镜，由射出棱镜进入空气，测得出射光线与入射光线间的夹角为，则该棱镜的折射率为（　　） A． B． C． D． ▌迁移练1-2 夏日阳光炽热，多肉植物往往难以幸免于晒伤之虞，可以利用莫泽灯解决这个问题。莫泽灯制作简单：在矿泉水瓶中加入适量的清水和漂白剂进行混合即可，如图甲所示。为方便研究，将其简化为图乙所示的灌满溶液的透明圆柱桶模型，一束单色光以入射角从桶壁上M点射向圆桶的中轴线，光束经圆筒另一侧面N点射出，M、N两点距底面的高度分别为h、。已知圆柱底面直径为d，光在真空中的传播速度为c，忽略桶壁对光的折射影响。求： (1)该溶液对该单色光的折射率； (2)该单色光在溶液中的传播时间。 考点 光的折射和全反射的综合问题 ▌例1 如图所示，矩形玻璃砖折射率，，，一束光从中点入射，入射角，已知真空中的光速为。 (1)试通过计算说明，这束光第一次到达BC边界时是否发生全反射； (2)求这束光第一次到达BC边界时在玻璃砖中传播的时间。 ▌迁移练1-1如图， 为一半径为 的 圆弧， 为圆弧的圆心， 构成等腰直角三角形， 图中阴影部分 为某种透明材料的横截面。在圆心 处有一束激光 垂直照射在 圆弧上，并以一定的角速度从 开始逆时针转过 ，激光在真空中的波长为 ，在材料中的波长为 ，不考虑光线的多次反射。透明材料对该激光的折射率为 ，光束在旋转过程中， 截面上没有光线直接射出部分的长度为 ，则（　　） A． B． C． D． ▌迁移练1-2 同心玻璃球壳外半径R，折射率为，圆柱形平行光束半径为R，光束正好射向左侧球壳进入其中，所有光线正好都到达内腔的表面。已知光的频率为f，真空中光速为c，求： (1)光在玻璃中的速度和波长以及内腔的半径r。 (2)入射光束中某区域的光能够进入内腔中，求此区域在入射光束总区域中的占比。 考点 光的色散 ▌例1 某款激光器中激光形成的原理如图所示：一束含紫、蓝、绿光的复色光以一定入射角射入三棱镜，经折射后照射到三点，其中在点垂直射到反射膜的光才能原路返回形成激光并输出，则该激光器输出的激光为（　　） A．紫光 B．蓝光 C．绿光 D．含紫、蓝光的复色光 ▌迁移练1-1 冰晶是一种由水分子组成的晶体，在适当的条件下会形成正六角形结构。一束太阳光射入冰晶后发生色散，其中a、b两种单色光的光路如图所示。比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．冰晶对a光的折射率较大 B．b光在冰晶中的传播速度较大 C．a光的波长比b光的波长小 D．a光的频率比b光的频率小 ▌迁移练1-2 （多选）如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中、、三种色光，下列说法正确的是（     ） A．a、b、c三种色光，a光的频率最大 B．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小 C．若分别让a、b、c三色光通过同一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最小 D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入同一介质，最有可能发生全反射的是a光 考点 双缝干涉 ▌例1 通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象。从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况。图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况。下列有关A、B两种色光的说法中正确的有（　　） A．光通过的可能是缝板上的单缝 B．A光的波长比B光的波长长 C．A光的频率比B光的频率大 D．A光在玻璃中的传播速度小于B光在玻璃中的传播速度 ▌迁移练1-1 用如图所示的装置来测量光的波长，激光照射双缝，光屏上出现干涉条纹，测出双缝与屏间的距离以及双缝间的距离和相邻的两条明条纹间的距离，下列说法正确的是（　　） A．当双缝间的距离减小，其它条件不变，干涉条纹间距变小 B．若测得中央亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则 C．若测得第1级亮条纹与第5级亮条纹之间的距离为，则波长为 D．测量过程中误将6个条纹间距数成5个，波长测量值偏大 ▌迁移练1-2 （多选）如图所示为双缝干涉实验装置示意图，当使用波长为λ的可见光做实验时，光屏上P点出现中央0级亮条纹，P1点为 P点上方相邻的亮条纹，则（　　） A．P1点到双缝的距离之差为0.5λ B．P1点到双缝的距离之差为1.0λ C．换用波长为 λ的可见光重复上述实验后，P1点处将出现暗条纹 D．如果将单缝S下移，光屏的条纹将向下移动 考点 薄膜干涉的分析 ▌例1 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点： （1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等； （2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。 现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（     ） A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失 ▌迁移练1-1肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　） A．过肥皂膜最高点和最低点的截面一定是梯形 B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° ▌迁移练1-2 （多选）竖直放置的肥皂薄膜，由于重力作用，下面厚、上面薄，其截面图如图甲所示，用红光水平照射肥皂膜，会在肥皂膜上形成干涉条纹。利用该现象原理还可以检查平面的平整度，如图乙（a）所示，现将一薄片放在透明标准板和待检工件间形成一楔形空气薄层，当黄光从上方入射后，从上往下可以观察到如图（b）所示的明暗相间的条纹，条纹的弯曲处和分别对应和处，下列说法中正确的是（　　） A．甲图中干涉条纹上密下疏 B．甲图中干涉条纹上疏下密 C．乙图的上表面处向下凹陷 D．乙图的上表面处向下凹陷 基础达标 1．地球表面附近空气折射率并非均匀不变，而是呈现出随高度降低而逐渐增大的规律。有一位同学手持激光发射装置，将激光射向空中，由于空气折射率的变化，激光会发生弯曲，下列光路图中能描述该现象的是：（　　） A． B． C． D． 2．（25-26高二上·江苏南通·期中）如图甲所示为牛顿环装置图，将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用紫光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的如图乙所示的同心圆环。如果改用红光，则观察到的条纹可能是（     ） A． B． C． D． 3．（25-26高二上·江苏常州·期末）某同学通过查阅资料得知一玻璃砖对某单色光的折射率为2，他欲通过实验进行验证，实验过程中，他把玻璃砖一边与对齐，但另一条边画得略宽于玻璃砖如图，其它操作符合要求，则他测得的折射率可能为（　　） A．1.5 B．2 C．2.5 D．3 4．如图是水导激光的现象，关于该现象下列说法正确的是（     ） A．水流宽一些，现象越明显 B．激光在水中做一个匀变速曲线运动 C．水落到地面的距离与水的流速无关 D．水导激光和光导纤维的原理相同 5．（25-26高二上·江苏无锡·期末）以下光学现象的判断正确的是（　　） A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象 B．图乙为圆盘衍射图样，中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆盘越大衍射一定越明显 C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹 D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射 6．（多选）（24-25高二上·四川宜宾·期末）“鱼鹰”是国家二级保护动物，食物以鱼类为主。它是凭借触觉来抓捕猎物的，鱼鹰事先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯冲的姿势，快速用爪子冲入水中将猎物捕获。已知光在真空中的速度为c，水对光的折射率为，则下列说法正确的是（     ） A．光从水中进入空气频率变大 B．光在水中传播的速度为0.75c C．鱼鹰观察到鱼的位置比实际的位置要浅 D．光从水中进入空气时的临界角的正切值为 7．（24-25高二下·四川成都·阶段检测）某实验小组在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，在水平白纸上放好长方形玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气界面的投影。如图（a）所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察并先后插上大头针和。 (1)下列说法正确的是________。 A．只需挡住的像 B．只需挡住的像 C．需同时挡住和的像 D．需同时挡住和的像以及 (2)下列哪些措施能提高测量的准确度________。 A．插在玻璃砖同侧的两大头针的间距尽量大一些 B．选用厚度（即与间距）较大的玻璃砖 C．选用较粗的大头针 (3)如果在某次实验过程中，得到如图（b）所示的光路图，点为出射光线的反向延长线与玻璃砖右边界的交点。测得和的长度分别为和，则该玻璃砖的折射率为________（用和表示）。 (4)若利用三棱镜测量时，放置三棱镜的位置发生了微小平移（移至图中虚线位置，底边依然重合），如图所示，三棱镜的折射率的测量值________其真实值。（填“>”、“<”或“=”） 8．（25-26高二上·江苏南京·期末）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l。然后，接通电源使光源正常工作。 (1)如图乙为拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的（　　） A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝 B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A处丫字叉套住的单缝 C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并作为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A处丫字叉套住的单缝 (2)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示。如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是（　　） A．仅转动透镜 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 D．仅转动测量头 (3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，有效的实验操作或者装置的设计是（　　） A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．使用间距更小的双缝 D．转动手轮 (4)已知双缝之间的距离为0.6mm，双缝到屏的距离为1.5m，绿光的干涉图样如图丁所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128mm，在B位置时读数如图戊所示，则该绿光的波长为________nm（计算结果保留三位有效数字，1nm=10-9m）。 (5)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长（红光为625nm、黄光为570nm）。图A、B、C是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图（　　） A． B． C． 9．（25-26高二上·湖北荆州·阶段检测）空气中有同种玻璃材料制成的三棱镜和柱体，其截面分别是等腰直角三角形和圆心角为的扇形，将两个元件如图所示摆放，边与边长度均为且相互垂直。一束宽为的平行光平行于截面从边垂直射入三棱镜，恰好能在边发生全反射，从三棱镜射出后平行照射在上。若不透光，只考虑首次入射到圆弧上的光，求： (1)该玻璃材料的折射率； (2)圆弧上有光透出部分的弧长。 10．（25-26高二上·湖北·阶段检测）为弄清水中气泡格外明亮的原因，某同学找到一个中空玻璃球模拟研究。玻璃球截面如图所示，球心为，外半径为。在横截面所在平面内，用一单色细光束从球面上点射入玻璃球。当入射角由缓慢增大到时，观察到光在玻璃球的内表面恰好发生了全反射；继续增大入射角，当入射角增至时，观察到折射光线恰与内圆相切，已知，，求 (1)内圆半径的值； (2)玻璃球对该单色光的折射率。 11．由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件右表面AD是以O点为圆心半径为R的圆弧。在O点放置一单色点光源，其中一束水平向左发射的光线垂直射到BC上。该光线在空气中的传播时间与在介质中的相同。已知，，，光在空气中的速度为，求： (1)透明介质对该单色光的折射率； (2)从O点发出的光能再次回到O点所经过的时间。 12．（25-26高二下·河北唐山·期末）如图所示，有一透明材料做成的柱形光学元件，其横截面ABCD是边长为a的正方形，内部是半径为R的圆形中空区域，在圆心O处有一红色点光源。已知该透明材料对红光的折射率，真空中光速为c，只考虑从O处直接射向AB边的光线。求： (1)光线从O处发出到从AB边射出所用的最短时间t； (2)AB边无光线射出区域的长度l。 能力进阶 13．（2026·重庆·高考真题）某种特殊眼镜通过三棱镜改变光路给人们视物带来方便。如图所示，三棱镜的MN面为镜面，光从空气经MK面射入棱镜，最终从NK面射出，进入眼睛。若，某单色光从MK面P点与MK成45°角射入后，垂直射到镜面MN上，则（     ） A．三棱镜对该光的折射率为1.5 B．三棱镜对该光的折射率为 C．该光从三棱镜射入空气发生全反射的临界角为45° D．该光从三棱镜射入空气发生全反射的临界角为60° 14．（2025·江西新余·三模）我们经常发现在晴朗的天气下欣赏城市喷泉景观时，会在喷泉中看到彩虹。“彩虹”是一种光学现象。当太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空中形成拱形的七彩光谱。其光路如下左图所示，现有红光和紫光的混合光通过小水珠，已知，研究其中一条色光的光路如下右图所示，已知入射角，水珠对该色光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．左图中光为红光 B．在同一种介质中，光的传播速度大 C．右图中入射光与出射光之间的夹角 D．分别照射同一狭缝时，光通过狭缝时的衍射现象更明显 15．（2026·重庆渝中·模拟预测）图甲是在热学学习过程中见过的空气压缩引火仪，它是由中空的厚玻璃圆筒和活塞组成。现有一束光射向该装置的均匀中空厚圆筒，入射角为θ，在外表面发生折射，折射光穿过筒壁后在内表面恰好发生全反射，如图乙所示。已知该圆筒外表面半径为R，则该圆筒筒壁厚度为（　　） A．Rsinθ B．Rcosθ C．R(1-sinθ) D．R(1-cosθ) 16．（多选）（2026·四川·模拟预测）电子氟化液是无色透明不导电的液体，探究小组利用干涉原理测定其折射率。方法是将双缝和屏置于透明容器的前后壁中，容器空置时，测出相邻两干涉条纹间距；将电子氟化液填充满容器中，测出相邻两干涉条纹间距。通过对比、 就可算出氟化液的折射率，则下列判断正确的是（     ） A． B． C．电子氟化液的折射率为 D．电子氟化液的折射率为 17．（多选）（2027·陕西渭南·模拟预测）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为；两者中心间距为。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　） A． B． C．与直径相差越大，越小 D．与直径相差越大，越大 18．（2025·甘肃天水·模拟预测）图中半圆表示一透明材料做成的半圆柱形光学元件的横截面，该光学元件紧靠一光屏且面与光屏垂直，O为半圆的圆心，一细单色光束PO以的入射角射到O点，如图所示，经AB面折射和反射后在光屏上显现两个光点M、N（图中未画出），若测得半圆半径为R，两个光点M、N之间的距离为，光在真空中的传播速度为c。 求： (1)该透明材料的折射率； (2)光在这种介质中的传播速度。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $