第50讲 光的折射 全反射 光的波动性 讲义-2027届高三物理一轮复习

第50讲 光的折射 全反射 光的波动性 考点一 折射定律和折射率的理解与应用 知识点1 折射定律和折射率及光的色散 一、光的折射定律、折射率 1.折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 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）在光的折射现象中，光路是可逆的。 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）表达式：n＝。 （3）计算公式：n＝ 　，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于 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）光密介质和光疏介质是相对的。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。 5.对折射率的理解 （1）公式的理解 公式n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 （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。 6.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制 类别 项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体（球） 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 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，出射光线向棱镜底边偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 7.视深和视高问题 （1）视深：在岸上看水中的物体，由于折射产生虚像的深度（视深）h，h＝(H：物体在水中的实际深度，n为水的折射率)。 （2）视高：从折射率为n的透明介质中，观察正上方距界面高为L处的物体，看到物体像点的高度，即视高h＝nL（L：物体距离界面的实际高度）。 考向1 折射和折射率 例1 （2026·内蒙古呼和浩特·一模）分别利用两种单色光照射某金属，光能发生光电效应，光不能。则组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光路图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式训练1】（2026·内蒙古赤峰·模拟预测）“水染青红带一条，和云和雨系天腰”是宋代释智嵩《赋虹霓》中的浪漫诗句。某同学利用特殊材质的塑料球（其折射率与水接近）模拟小水滴，探究大气光学现象虹和霓的成因。图甲和图乙分别是模拟虹和霓的形成过程，图中的出射光线分别为红光和紫光，下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是紫光 B．形成虹的主要原因是光的衍射 C．形成霓的主要原因是光的干涉 D．若用a光和b光分别照射同一金属板，a光更易发生光电效应 【变式训练2】（2026·黑龙江哈尔滨·二模）一个圆柱桶的底面直径与桶高均为2d。如图（a），当桶内没有液体时，从点A恰能看到桶底边缘的点B。如图（b），当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，B、C两点相距。已知光在真空中传播速度为c，则（　　） A．任何单色光从真空传到该液体中频率都变大 B．该液体材料折射率为 C．光在该液体中传播速度为 D．若桶内盛有相同体积的折射率更小的液体，则C点右移 【变式训练3】（2026·黑龙江双鸭山·一模）宝石切工决定价值，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面简化如图，一束复合光斜射到宝石的AB面上，经折射后分成a、b两束单色光从CO面上射出，则下列说法正确的是（　　） A．宝石对a光的折射率比b光的小 B．宝石中a光的传播速度比b光的大 C．b光从空气进入宝石，频率变低 D．逐渐减小光斜射到AB面上的入射角，从CO面射出的光线中a光先消失 【变式训练4】（多选）（2026·四川·模拟预测）如图所示，水池的底面与水平面所成夹角为，一尺寸很小的遥控船模某时刻从点沿以的速度匀速向岸边点行驶，此时太阳位于船模的正后上方，太阳光线方向与水平面的夹角。已知水的折射率，。（     ） A．求该时刻太阳光线在水中的折射角为 B．求该时刻太阳光线在水中的折射角为 C．该时刻遥控船模在水池底部的影子沿水池底面向点运动速度的大小为 D．若图中太阳光线方向与水平面的夹角变小，遥控船模在水池底部的影子沿水池底面向点运动的速度将增大 考点二 光的折射、全反射的综合应用 知识点1 光的全反射 一、全反射　光导纤维 1.定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。 2.条件 （1）光从光密介质射入光疏介质。 （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，若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝ 　。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小　。 4.光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射，如图所示。 5.解答全反射问题的技巧 （1）解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件； ①光必须从光密介质射入光疏介质。 ②入射角大于或等于临界角。 （2）利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 二、全反射规律的应用 （1）全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的棱镜（通常是玻璃做成的）叫全反射棱镜。它的特殊作用一般有如图所示的四种情况。 （2）光导纤维 光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝（直径在几微米到一百微米之间），由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。 考向1 光的全反射 例1 （2026·内蒙古包头·二模）如图，某广场有一喷泉，喷泉底部装有一水平直线条形的绿色灯带MN（不计灯带宽度）。水池面积足够大。则水面上能看到绿光的形状为（　　） A． B． C． D． 【变式训练1】（2026·辽宁丹东·一模）如图1所示，水平转盘上同轴固定一个半圆柱面观测屏，为观测屏的中线上的点，将半圆柱体透明待测材料同轴放置在转盘上，其截面与连线重合。在某次实验中，一束平行单色激光沿材料的水平半径方向从左侧入射，此时观测屏上有亮点。现将材料从图2（俯视图）所示位置开始随转盘一起逆时针匀速旋转，当转盘转动时，亮点突然消失，则下列说法中正确的（　　） A．待测材料的折射率为2 B．观测屏上的亮点只出现在一侧观测屏上 C．激光穿过待测材料后进入空气的过程中，传播速度保持不变 D．若改用频率更高的单色激光，则亮点首次消失时转盘转过的角度小于 【变式训练2】（2026·辽宁·二模）在2026年哈尔滨冰雪大世界“极光幻境”展区，用一束白光从空气垂直射入一块冰制的直角三棱镜，在另一侧的白墙上投射出彩色光谱，光路如图所示，A、B为光谱的上、下边缘。已知红光在冰中的折射率略小于紫光（即），下列说法正确的是（　　） A．在冰中红光的传播速度小于紫光的传播速度 B．从该冰棱镜射向空气红光的临界角小于紫光的临界角 C．若只将入射光线向下平移少许，则白墙上A、B间距离将变大 D．白墙上的A处是红色，B处是紫色 【变式训练3】（2026·辽宁鞍山·二模）如图，冰雕展上有一长方体冰块，O和分别为冰块上、下表面的中心点。在冰块内靠近处嵌入一点光源，能同时发出a、b两种单色光，a光在冰块上表面P点恰好发生全反射，b光则能在P点发生折射。不考虑二次反射，则（　　） A．a光的频率小于b光 B．冰块对a光的折射率小于b光 C．a光从到P的传播时间短于b光 D．b光可从OP连线上所有点射出冰块 【变式训练4】（多选）（2026·山东泰安·模拟预测）一个均匀的透明圆柱体切成横截面如图所示的柱体，一束平行光从空气垂直平面方向射入柱体，关于这束光初次在柱体内到达圆弧形界面时，不考虑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域的边界光线，则（　　） A．从区域Ⅰ、Ⅲ入射的光线有可能发生全反射 B．从区域Ⅰ、Ⅲ入射的光线一定不会发生全反射 C．从区域Ⅱ入射的光线有可能发生全反射 D．从区域Ⅱ入射的光线一定不会发生全反射 考向2 光导纤维 例2 （2026·辽宁大连·模拟预测）曾获诺贝尔物理学奖的华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”。如图是光在纤芯中传播的示意图，光纤的内芯和外套材料不同。下列说法正确的是（　　） A．光从空气进入光纤内芯后，频率变大 B．光从空气进入光纤内芯后，其波长变大 C．内芯的折射率比外套的折射率大 D．光从内芯射向外套时一定能发生全反射 【变式训练1】（2024·辽宁·一模）1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递；引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。此举被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其中为直径，一束单色光以入射角从空气射向圆心，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信应用了光的衍射 B．单色光从射入光导纤维时，折射角大于入射角 C．若时，单色光刚好不从射出，则光导纤维的折射率为 D．若光导纤维的折射率为2，则无论入射角为多少，单色光都不会从或射出 【变式训练2】（2026·河南驻马店·模拟预测）如图所示，长为的光纤由内芯和外套组成，内芯对某激光束的折射率为，外套对该激光束的折射率为，真空中的光速为，让该激光束从左侧面斜射入光纤的内芯，在内芯和外套的界面发生全反射，若激光束射入内芯的最大入射角为（未知）。则下列说法正确的是（     ） A． B． C．改变入射角，激光束在光纤中传播的最短时间为 D．改变入射角，激光束在光纤中传播的最长时间为 【变式训练3】（2026·山西·二模）医用内窥镜采用光导纤维传输信息，某同学在查阅资料时发现，光导纤维过度弯曲会导致有光线逸出。该同学利用弯曲成半圆弧形的圆柱形光导纤维进行模拟实验，如图所示，光导纤维中心轴线长为、折射率为，、为光导纤维的两个圆形端面，光垂直入射端面。假设纤维置于空气中，为使光在传播过程中侧面完全不漏光，始终发生全反射，则长度与直径必须满足的关系是（　　） A． B． C． D． 【变式训练4】（多选）（2026·福建·模拟预测）如图所示，“液导激光”是一项新型的激光加工技术，其原理是利用稳定的液柱引导激光，通过全反射实现激光传输。已知液柱的折射率为n，激光从液柱射向空气时发生全反射的临界角为C，则（　　） A．临界角C满足 B．若改用折射率更大的某种液体，临界角将变小 C．激光在液柱中传播时的频率与空气中的不同 D．改用频率更低的激光沿原来方向照射也一定能实现“液导激光” 考向3 光在玻璃砖中的折射和全反射 例3 （2025·吉林长春·模拟预测）如图所示，真空中一束激光从O点射入厚度为d的均匀介质，经下表面B点反射后，从上表面A点射出，照到与介质垂直的屏幕上，在O点反射的光也照到屏幕上，产生相距为L的两个光点。下列说法正确的是（　　） A．同真空相比，介质中光的频率发生了变化 B．由于不知道O点入射角大小，利用其余条件不能求得介质的折射率 C．屏幕上哪个光点先亮与介质的厚度有关 D．屏幕上哪个光点先亮与介质的厚度无关 【变式训练1】（2026·四川·模拟预测）如图所示，一束复色光斜射到上下表面平行的玻璃砖上表面，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A．玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度 B．真空中a光的波长大于b光的波长 C．两束光从玻璃砖下表面出射时，出射角大小相等 D．增大上表面的入射角，折射光在玻璃砖的下表面可能会发生全反射 【变式训练2】（2026·安徽阜阳·模拟预测）如图所示，实线为宽度为、长度足够大的长方体玻璃砖块的横截面图，其折射率为，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束光线垂直左侧面从点射入砖块后从右侧面射出，在光屏上出现一亮点；现保持入射光线不变，将砖块绕点顺时针转过（图中虚线位置），光屏上亮点位置变为，，则、两点在屏上的距离为（　　） A． B． C． D． 【变式训练3】（2026·浙江杭州·二模）一束单色光射向汽车玻璃时的光路图如图所示，各界面可视为相互平行的平面，和分别是界面1和界面2上的入射角，界面2上的反射光线与折射光线相互垂直。已知玻璃对该光的折射率，，则下列说法正确的是（　　） A．出射光线①、②不平行 B．增大入射角，光线③可能在界面3发生全反射 C．该光在隔热膜中传播速度小于在玻璃中的速度 D．汽车隔热膜对该光的折射率 【变式训练4】（多选）（2026·四川资阳·三模）如图所示，足够大的平行玻璃砖厚度为d，底面镀有反光膜CD，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点（B点图中未画出）射出。已知玻璃砖对该光线的折射率为，c为光在真空中的传播速度，不考虑多次反射。下列说法正确的是（　　） A．该光线在玻璃砖中传播的速度为c B．该光线在玻璃砖中的折射角为30° C．平行玻璃砖对该光线的全反射临界角为45° D．若该光线入射角可在［0°，90°）内变化，光线依然由A点入射，经底面反光膜反射，从顶面射出，则B点可覆盖面积能超过 考向4 光在三角玻璃砖中的折射和全反射 例4 （2026·内蒙古乌兰察布·二模）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为顶角、腰长为L的等腰三角形，S为AB边的中点。一细光束由S点斜射入棱镜，光束与AB边的夹角为，折射光线与AC边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。则下列说法正确的是（　　） A．透明介质材料的折射率为 B．光束能从BC边射出棱镜 C．光束第一次从棱镜射出时相对入射光的偏角为 D．光在棱镜中传播的时间为 【变式训练1】（2026·山西晋中·三模）如图所示为医用内窥镜的光学探头简化模型，其三棱镜横截面为等腰直角三角形ABC，。一束载有图像信号的单色光从左侧AC面垂直入射，已知棱镜材料对该单色光的折射率为，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．光在棱镜中的传播速度为 B．光在AB面上发生全反射 C．该单色光发生全反射的临界角为60° D．该单色光最后全部从AC面射出 【变式训练2】（2026·河北沧州·三模）如图所示为由某种透明介质制成的器件，其截面图为直角三角形，为直角，AB长度为l，现有一束细光从AB中点O垂直AB边射入该器件，该器件对这束细光的折射率为2，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光线垂直界面入射时的反射现象，下列说法正确的是（     ） A．没有光线从BC边射出 B．光线在AC边发生折射和反射现象 C．光线在介质中传播的时间为 D．光线在介质中传播的时间为 【变式训练3】（2026·河南·三模）某光学组件可简化为如图所示的等腰三角形玻璃砖MDC，两腰上的两点A、B连线平行于DC，且AB=2l，DC=3l，AB到DC的距离为l，一束单色光从玻璃砖上的A点垂直MD边入射，已知玻璃砖的折射率为，光在真空中传播的速度为c，则该单色光在玻璃砖内传播的时间为（　　） A． B． C． D． 【变式训练4】（多选）（2026·重庆北碚·模拟预测）一束由两种波长不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则、两束光（     ） A．a光的波长较长 B．从玻璃射向空气发生全反射时，a光临界角比光的小 C．a光在玻璃中传播速度较大 D．通过相同的双缝干涉装置时，光干涉条纹间距更大 考向5 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射 例5 （2026·黑龙江哈尔滨·三模）如图，一束单色光垂直射入横截面为半圆形的玻璃砖，并在半圆面上恰好发生全反射，已知半圆面的半径为R，玻璃的折射率为，光速为c。则光在玻璃砖内传播的时间为（　　） A． B． C． D． 【变式训练1】（2026·湖南怀化·一模）市面上常用光学玻璃的折射率一般在1.4~1.9之间，某研发团队为突破上限对制作的超高折射特种玻璃进行了相关检测。如图所示，发射器发射一束光线从空气垂直进入横截面为四分之三圆面的柱状玻璃砖中，入射点为A点，光线打在紧贴玻璃砖表面的感光仪上，感光仪可检测光点强度。现控制发射器缓慢下移，测得光强几乎不变，在越过B点的瞬间感光仪测得光强骤然下降。已知圆的半径为R，，，光在真空中传播的速度为c，则（　　） A．玻璃砖的折射率为 B．光线在玻璃砖中的传播速度为 C．光线在玻璃砖中的频率为真空中的一半 D．光线从A点传到感光仪所用时间为 【变式训练2】（2026·湖南怀化·三模）某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”，如图1所示。该同学先测出了“水晶球”的直径，并标记了其中一条水平直径对应的两端点，球外某光源发出的一细束单色光从球上点射向球内，当折射光线与水平直径成角时，出射光线与平行，如图2所示。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（     ） A．该“水晶球”的折射率为 B．光在“水晶球”中的传播时间为 C．仅改变入射光线与水平直径的夹角（大于且小于），可以使其在球内发生全反射 D．若仅换用波长更长的入射光，则光在“水晶球”中的传播速度变小 【变式训练3】（2026·重庆大足·模拟预测）如图所示，一个边长为等边三角形的发光元件，平放在半径为的透明半球上面，其圆心与三角形的中心重合，是半球的顶点。已知光在真空中的速度大小为，不考虑反射，则下列说法正确的是（　　） A．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 B．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 C．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最长时间 D．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最短时间 【变式训练4】（多选）（2026·湖南·模拟预测）如图所示，一半径为R的半圆形玻璃砖平放在水平面上，O为横截面的圆心，AB面涂有反光材料，BC为一个与玻璃砖相切于B点的屏。一束极细的单色光以平行于BC的方向照射到玻璃砖上的D点，经AB面一次反射后从E点射出。图中OD与AB的夹角，。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　 ） A．玻璃砖对该单色光的折射率为 B．光线在玻璃砖内传播的时间为 C．光线射到屏上的光斑到B点的距离为 D．若去掉AB面的反光材料也不会有光线从AB面射出 考点三 光的干涉 知识点1 光的干涉现象 一、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 （1）原理如图所示。 （2）条纹特点 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 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）。 ③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝λ　。 （3）对公式Δx＝λ的理解 l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。 （4）亮、暗条纹的判断方法 对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差： (1)r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…）时，光屏上出现亮条纹； (2)r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹。 注意：对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。 4.薄膜干涉 （1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。 （2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹。 （3）亮、暗条纹的判断 若在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ（n＝1,2,3，…），薄膜上出现亮条纹。 若在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。 注意：式中λ为光在薄膜中的波长。 （3）薄膜干涉现象的应用 增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。 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。 楔形薄膜的干涉条纹间距：根据明暗条纹的形成条件可推知，光在薄膜中的波长为λ时，倾角为θ的楔形薄膜的条纹间距Δx＝。注意：同一干涉条纹的薄膜宽度是一样的。如上图，向左凸时，即劈尖向左，宽度变小，但薄膜宽度是一样的，所以该处一定是凹下去的，以保证薄膜宽度。 第n个条纹波程差为2，第n+1个条纹波程差为2，为两亮（暗）条纹间距。如图中所示： 推导过程：=n =(n+1) 所以牛顿环越往外，条纹越密。 考向1 双缝干涉 例1 （2026·山东聊城·三模）某同学做双缝干涉实验，装置如图所示，虚线为双缝a、b的中垂线且垂直光屏交于O点，单缝位于虚线上。红色激光沿虚线从单缝射入，在光屏上形成干涉条纹。下列说法正确的是（     ） A．若把整个装置浸没在水中，其余条件不变，则光屏上的条纹间距不变 B．若将单缝向双缝靠近，其余条件不变，则光屏上的条纹间距会变小 C．若将b缝挡住，其余条件不变，则光屏上仍会出现明暗相间的条纹 D．若将a缝挡住，其余条件不变，则光屏上就没有明暗相间的条纹 【变式训练1】（2026·浙江杭州·二模）如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度，在右侧有一竖直光屏，单色光源刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，为半圆形遮光板，使光源发出的光不能直接照射到光屏上。用光源照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现的条纹是光线衍射的结果 B．若增大入射光的频率，屏上条纹间距增大 C．把光屏向右移，屏上条纹间距减小 D．把光源向右移，屏上条纹间距减小 【变式训练2】（2026·辽宁抚顺·模拟预测）如图为双缝干涉实验的示意图，实验使用的激光波长为，屏上O处为中心亮纹，P处为某条暗纹的中心，且P到O之间（不包含O、P）还有两条亮纹，则P点到双缝和的距离差为（    ） A． B． C． D． 【变式训练3】（2026·广东·一模）断层成像是重要的医学成像方法。如图，光源发出的光，被分光器分成甲、乙两束光。甲经过参考臂反射，乙经过样品某一深度反射，两束反射光在分光器下表面发生叠加后，射入探测器，测出其光强变化，即可构建断层图像。两束反射光叠加发生的是（　　） A．干涉现象 B．衍射现象 C．偏振现象 D．色散现象 【变式训练4】（多选）（2026·江西九江·二模）1834年洛埃镜实验进一步验证了光具有波动性，其装置如图所示。单色光源S发出的光，一部分直接照射到光屏上，另一部分经平面镜反射后到达光屏。S到平面镜的垂直距离为a，到光屏的垂直距离为L(L≫a)，单色光的波长为λ，下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现等间距的明暗相间条纹 B．将平面镜沿垂直光屏方向向右移动一小段距离后，光屏上相邻亮条纹的中心间距将变大 C．若将平面镜稍微向上移动，相邻亮条纹的中心间距变大 D．若将整套装置完全浸入透明溶液中，条纹将变得更密集 考向2 薄膜干涉 例2 （2026·内蒙古赤峰·一模）光伏板生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，用来提高光的利用率。原理如图，入射光会分别在增透膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度。该技术主要用到了（   ） A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．多普勒效应 【变式训练1】（2026·辽宁·一模）蓝莓的果皮里并没有蓝色色素，之所以呈现为蓝色是由于蓝莓表面有一层蜡质结构层。蓝光在蜡质结构层（可视为一层薄膜）里、外两个表面的反射光干涉加强。已知蓝光的频率为v，蜡质结构层的折射率为n，光在真空中的传播速度大小为c，不考虑半波损失，则蓝莓表面的蜡质结构层厚度可能为（　　） A． B． C． D． 【变式训练2】（2026·辽宁沈阳·一模）一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块水平有机玻璃上，当光通过有机玻璃时，会产生如图所示的花纹。下列说法正确的是（　　） A．受到向上的支持力是由于发生形变而产生的 B．对的压力与对的支持力是一对平衡力 C．利用该现象可以推测有机玻璃各部位的形变情况 D．与间产生的弹力来源于核子间的强相互作用 【变式训练3】（2026·山东济宁·三模）某小组用如图所示的装置测量激光的波长。激光经透明薄板反射与折射后形成两束相干光，再分别经反射镜和反射，在接收屏上出现干涉条纹。此时屏上处为亮条纹（记为第1条亮条纹），将向右平移过程中，观察到处明暗交替，当处出现第条亮条纹时，平移的距离为，则该激光的波长为（     ） A． B． C． D． 【变式训练4】（多选）（2026·山东·模拟预测）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，中间存在空气薄膜，从凸透镜上方可观察到以O为圆心、亮暗相间的环形条纹，其中图示P点为亮条纹，不考虑半波损失。下列说法正确的是（　　） A．从O到P环形条纹间距越来越大 B．从O到P环形条纹间距越来越小 C．将该装置放入水中，P点亮条纹可能变为暗条纹 D．仅更换凸透镜的材质，P点亮条纹可能变为暗条纹 考点四 光的衍射和偏振 知识点1 光的衍射 1.光的衍射 发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小　的时候，衍射现象才会明显。 2.三种衍射图样的比较 （1）单缝衍射：若为单色光，中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，条纹间距不等，且离中央条纹越远，亮条纹的亮度越弱，宽度越小（如图甲所示）。中央亮斑的宽度：Δx＝2λ,l为缝和屏距离，d为单缝宽度。 （2）单孔衍射：若为单色光，中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小（如图乙所示）；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小。 （3）泊松亮斑（圆盘衍射）：当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在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。（如图丙所示） 3.对光的衍射的理解 （1）波长越长，衍射现象越明显。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。 （2）衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。 4.双缝干涉与单缝衍射的比较 内容 干涉 衍射 产生条件 两束光频率相同、振动方向相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小 图样特点 不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等、中央最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 5.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 知识点2 光的偏振现象 1.光的偏振现象 （1）偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。 （2）自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。 （3）偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 （4）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。 （5）光的偏振现象说明光是一种横波。 2.自然光与偏振光的比较 类别 自然光（非偏振光） 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 3.激光的特点及应用 （1）传播方向、偏振、相位等性质完全相同，可以进行光纤通信。 （2）平行度好，可以进行精确的测距。 （3）亮度高，可以进行切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以做“光刀”。 考向1 单缝衍射和小孔衍射 例1 （2026·辽宁·模拟预测）光在传播过程中遇到不同的障碍物可呈现不同的现象，现有四幅光遇到障碍物后呈现的图像，下列说法正确的是（　　） A．图（a）是泊松亮斑 B．图（b）是单缝衍射 C．图（c）是泊松亮斑 D．图（d）是双缝干涉 【变式训练1】（2026·河北·一模）利用薄膜干涉原理可以检查工件表面的平整度，如图1所示。用a、b两种单色光分别照射装置，得到的干涉图样分别如图2中甲、乙所示，则（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光在真空中的传播速度大于b光的传播速度 C．若图1中薄片向右移动，a光相邻干涉条纹间距减小 D．照射同一单缝时，a光能发生衍射，b光不能发生衍射 【变式训练2】（2026·湖南·一模）如图为双缝干涉实验装置，缝宽可调的单缝前有绿色滤光片，双缝间距为。开启光源，从目镜可看到毛玻璃片上的绿色干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．毛玻璃屏向双缝方向靠近，相邻两条亮条纹中心距离不变 B．改用间距大于的双缝，相邻两条亮条纹中心距离变宽 C．红光波长比绿光长，把绿色滤光片换成红色，相邻两条亮条纹中心距离变大 D．取下双缝，逐渐将单缝的缝宽调窄，毛玻璃片上的亮纹宽度逐渐变窄 【变式训练3】（2026·北京朝阳·二模）用红色激光分别照射两个单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A．甲图对应的缝宽大于乙图对应的缝宽 B．若仅减小缝宽则甲、乙两图的中央亮纹均更宽 C．若仅减小激光频率则甲、乙两图的中央亮纹均更窄 D．该现象说明光具有粒子性 【变式训练4】（多选）（2026·吉林长春·一模）用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴狭缝且让狭缝与日光灯管平行，下列说法正确的是（    ） A．会观察到彩色线状条纹 B．会观察到彩色环状条纹 C．条纹的产生是由于光的衍射 D．条纹的产生是由于光的折射 考向2 泊松亮斑 例2 （2026·四川绵阳·模拟预测）下列内容与“光的波动性”无关的是（     ） A． B． C． D． 【变式训练1】（2026·北京昌平·二模）下列现象属于光的衍射的是（　　） A．水中的气泡看起来特别明亮 B．肥皂膜在日光照射下看起来是彩色的 C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带 D．单色光照射圆盘后，影的中心出现一个亮斑 【变式训练2】（2026·辽宁沈阳·三模）在实验室用单色光照射在直径恰当的小圆板时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，形成这种现象的原因是（　　） A．光的衍射 B．光的干涉 C．光的全反射 D．光的折射 【变式训练3】（2026·四川泸州·二模）数学家泊松曾试图驳倒菲涅尔等人的波动理论。然而，菲涅尔等人根据泊松提出的实验方案，反复实验后，观察到了如图所示被后人称为“泊松亮斑”的现象。泊松亮斑的形成原因是（　　） A．光透过一个圆孔后发生衍射 B．光透过一个圆孔后发生折射 C．光照射不透明圆盘发生衍射 D．光照射不透明圆盘发生折射 【变式训练4】（2023·山东济南·模拟预测）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）    A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 考向3 光的偏振现象 例3 （2026·辽宁沈阳·二模）如图，一束单色光入射到方解石晶体的一个平面上发生双折射现象，在晶体中分成振动方向相互垂直的寻常光（o光）和非常光（e光），两束光射出晶体（上下表面平行），通过偏振片后射到光屏上，则（　　） A．该现象体现了方解石晶体的各向同性 B．旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化同步 C．若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向 D．若增大入射角，o光有可能在晶体下表面发生全反射 【变式训练1】（2026·吉林长春·二模）炎热的夏天，远处的公路表面看起来像有积水，这种现象被称为“公路蜃景”，其成因是（　　） A．光的干涉 B．光的折射与全反射 C．光的偏振 D．光的衍射 【变式训练2】（2026·黑龙江哈尔滨·一模）如图，将偏振片和太阳镜的镜片平行共轴放置，让太阳光平行中心轴线照射偏振片，当绕中心轴旋转偏振片时观察到亮度发生明显变化。此现象说明（　　） A．光具有粒子性 B．该太阳镜镜片为偏振片 C．光是机械波 D．光通过偏振片前后频率发生变化 【变式训练3】（2026·浙江·二模）以下四幅图片对应四种光学现象：图甲是光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a、b射向A点后形成一束复色光，图丁是光的偏振实验，当M固定缓慢转动N时，光屏上的亮度将交替变化。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，中央亮斑特别亮，是因为光子落在该区域的概率大 B．图乙中，若只增大屏到双缝间距离，两相邻亮条纹中心间距离将减小 C．图丙中，水下某点光源向水面发射此复色光，水面上a光形成的光斑更小 D．图丁中，这种现象表明光是纵波 【变式训练4】（多选）（2026·湖北黄冈·三模）细铜丝因其良好的导电性、柔韧性和易加工性，在多个领域有广泛应用，细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（     ） A．这个操作利用了光的偏振现象 B．这一技术利用了光的衍射现象 C．如果发现光屏上的条纹变窄，表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的是中央亮且宽的不等间距条纹 【真题回顾】 1．（2026·浙江·高考真题）下列说法正确的是（   ） A．图甲中线框在图示时刻的电流沿顺时针方向（俯视） B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，LC电路振荡周期减小 C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，明暗条纹间距越大 D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷 2．（2026·河南·高考真题）如图，一棱镜的横截面视为半径的半圆与等腰三角形的组合，半圆直径与三角形底边重合，等腰三角形的顶角为。在横截面所在平面内，一束光从点垂直于三角形底边入射，从点射出。已知、到三角形底边距离均为，出射光线与入射光线平行，则棱镜的折射率为（     ） A． B． C． D．2 3．（2026·云南·高考真题）在测量某种透明树脂折射率的实验中，让激光束射入一块两面平行的树脂砖，改变入射点和入射角，得到①、②、③、④四条出射光线，如图所示。不考虑反射，图中经P点射入树脂砖的光，出射后的光线可能是（     ） A．① B．② C．③ D．④ 4．（2026·山东·高考真题）半径为的半圆形玻璃砖横截面如图所示，底部等腰梯形区域充满不反射、不透光的吸光性材料。梯形下底中点与圆心重合，下底为，上底为，高为。单色光线从左侧入射，方向始终平行于直径。当入射点从点逐渐向上移动至点时，光线恰能从玻璃砖另一侧射出，点与的距离为，该玻璃的折射率为（     ） A． B． C． D． 5．（2025·贵州·高考真题）天花板上有一发光的白炽灯，桌上有一盆水。某同学第一次透过偏振片观察白炽灯，如图（a）所示；第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影，如图（b）所示。在两次观察中，以所观察光的传播方向为轴旋转偏振片时，透过偏振片观察到（　　） A．白炽灯和倒影的亮度均变化 B．白炽灯和倒影的亮度均不变 C．白炽灯亮度不变，倒影亮度变化 D．白炽灯亮度变化，倒影亮度不变 6．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量 C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 7．（2025·重庆·高考真题）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则（　　） A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为 C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为 8．（多选）（2026·浙江·高考真题）如图1所示，三块同质有机玻璃板甲、乙、丙，拼接形成两层同心圆弧空气膜。现让一束激光从P点射入，并在空气膜Q处注入一滴油，呈现图2所示的光路（其中、为相应光线的入射角）。已知空气折射率为1，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是（   ） A．有机玻璃的折射率 B．光在有机玻璃中的传播速度 C．有机玻璃的折射率可能大于油的折射率 D．若在R处注入同种油滴，光线不会从R处进入乙 9．（多选）（2026·浙江·高考真题）光射入方解石晶体发生双折射，产生寻常光（光）和非常光（光）。现将一方解石晶体沿特定方向切割成相同的两块，把切割面磨成平整的光学面、用均匀等厚的薄透明树脂胶粘合在一起，形成晶体—树脂胶—晶体AC界面，制作成如图所示的光学器件ABCD（俯视图），其中，BC和AD面涂黑吸收光线。已知黄光在树脂胶中折射率；在方解石晶体中，光折射率，光折射率。一束黄光以入射角从AB面射入该器件，折射光均能到达AC面。下列说法正确的是（     ）（光从折射率为的介质射入折射率为的介质，入射角为，折射角为，有） A．光和光的光子能量不相等 B．图中光线1是光，光线2是光 C．从CD面不可能射出平行的两束光 D．当时，只有一束光从CD面射出 10．（多选）（2026·陕晋青宁卷·高考真题）玻璃镜片折射率是影响眼镜厚度的主要因素之一、如图，一束单色光从空气斜射入厚度为d的平行玻璃砖左表面，从右表面射出，出射光线相对入射光线侧移量为Δx。现换用折射率较大的玻璃砖，保持入射角不变，下列说法正确的是（     ） A．若厚度d相同，侧移量变小 B．若厚度d相同，侧移量变大 C．若侧移量Δx相同，厚度变小 D．若侧移量Δx相同，厚度变大 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 第50讲 光的折射 全反射 光的波动性 考点一 折射定律和折射率的理解与应用 知识点1 折射定律和折射率及光的色散 一、光的折射定律、折射率 1.折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 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）在光的折射现象中，光路是可逆的。 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）表达式：n＝。 （3）计算公式：n＝ 　，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于 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）光密介质和光疏介质是相对的。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。 5.对折射率的理解 （1）公式的理解 公式n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 （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。 6.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制 类别 项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体（球） 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 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，出射光线向棱镜底边偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 7.视深和视高问题 （1）视深：在岸上看水中的物体，由于折射产生虚像的深度（视深）h，h＝(H：物体在水中的实际深度，n为水的折射率)。 （2）视高：从折射率为n的透明介质中，观察正上方距界面高为L处的物体，看到物体像点的高度，即视高h＝nL（L：物体距离界面的实际高度）。 考向1 折射和折射率 例1 （2026·内蒙古呼和浩特·一模）分别利用两种单色光照射某金属，光能发生光电效应，光不能。则组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光路图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据光电效应方程 光能发生光电效应，光不能，可知光频率大于光，可知a光的折射率小。 AB．根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故AB错误； CD．由 分析可知，a光的临界角较大。当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b光，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射从棱镜射出；若a不发生全反射，能射出棱镜，b光可能发生全反射不从棱镜射出，故C错误，D正确。 故选D。 【变式训练1】（2026·内蒙古赤峰·模拟预测）“水染青红带一条，和云和雨系天腰”是宋代释智嵩《赋虹霓》中的浪漫诗句。某同学利用特殊材质的塑料球（其折射率与水接近）模拟小水滴，探究大气光学现象虹和霓的成因。图甲和图乙分别是模拟虹和霓的形成过程，图中的出射光线分别为红光和紫光，下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是紫光 B．形成虹的主要原因是光的衍射 C．形成霓的主要原因是光的干涉 D．若用a光和b光分别照射同一金属板，a光更易发生光电效应 【答案】D 【详解】A．由光路图可知，塑料球对a光的偏折程度较大，可知a光的折射率较大，频率较大，即a光是紫光，b光是红光，A错误； BC．形成霓和虹的主要原因都是光的折射造成的，BC错误； D．若用a光和b光分别照射同一金属板，因a光的频率较大，可知a光更易发生光电效应，D正确。 故选D。 【变式训练2】（2026·黑龙江哈尔滨·二模）一个圆柱桶的底面直径与桶高均为2d。如图（a），当桶内没有液体时，从点A恰能看到桶底边缘的点B。如图（b），当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，B、C两点相距。已知光在真空中传播速度为c，则（　　） A．任何单色光从真空传到该液体中频率都变大 B．该液体材料折射率为 C．光在该液体中传播速度为 D．若桶内盛有相同体积的折射率更小的液体，则C点右移 【答案】C 【详解】A．改变介质材料，不会改变入射光频率，A错误； B．由题干信息可知，入射角为，折射角为 可得 根据折射定律，该液体材料折射率为，B错误； C．根据公式，光在该液体中传播速度为，C正确； D．若桶内盛有相同体积的折射率更小的液体，则光线在O点的折射角变大，则点左移，D错误。 故选C。 【变式训练3】（2026·黑龙江双鸭山·一模）宝石切工决定价值，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面简化如图，一束复合光斜射到宝石的AB面上，经折射后分成a、b两束单色光从CO面上射出，则下列说法正确的是（　　） A．宝石对a光的折射率比b光的小 B．宝石中a光的传播速度比b光的大 C．b光从空气进入宝石，频率变低 D．逐渐减小光斜射到AB面上的入射角，从CO面射出的光线中a光先消失 【答案】D 【详解】A．由题意知，宝石对单色光a的偏折程度比对单色光b的偏折程度大，因此宝石对单色光a的折射率大，故A错误； B．由可知，单色光a在宝石中的传播速度比单色光b在宝石中的传播速度小，故B错误； C．单色光b从空气进入宝石，频率不变，故C错误； D．由可知，单色光a的临界角小于单色光b的临界角，逐渐减小斜射到AB面上的入射光束的入射角，从CO面射出的光束中单色光a最先消失，D正确。 故选D。 【变式训练4】（多选）（2026·四川·模拟预测）如图所示，水池的底面与水平面所成夹角为，一尺寸很小的遥控船模某时刻从点沿以的速度匀速向岸边点行驶，此时太阳位于船模的正后上方，太阳光线方向与水平面的夹角。已知水的折射率，。（     ） A．求该时刻太阳光线在水中的折射角为 B．求该时刻太阳光线在水中的折射角为 C．该时刻遥控船模在水池底部的影子沿水池底面向点运动速度的大小为 D．若图中太阳光线方向与水平面的夹角变小，遥控船模在水池底部的影子沿水池底面向点运动的速度将增大 【答案】AC 【详解】A．根据题意可知，太阳光线与水平面的夹角，则光线在水面的入射角为，根据折射定律有 代入已知数据解得 可知该时刻太阳光线在水中的折射角为，故A正确； B．由对A选项的分析可知，该时刻太阳光线在水中的折射角为，故B错误； C．设某时刻遥控船模到点的距离为，其影子到点的距离为，由几何关系可知，在由点、船模位置和影子位置构成的三角形中，船模处的内角为，点处的内角为，根据正弦定理有 整理得 代入和解得 由于遥控船模以速度匀速运动，结合位移和速度的关系可得影子运动的速度表达式为 代入数据解得，故C正确； D．由C选项的分析可知，影子的速度大小表达式为 将其变形为 当太阳光线方向与水平面的夹角变小时，入射角变大，根据折射定律可知折射角变大，则变大，由表达式可知将减小，即影子的运动速度将减小，故D错误。 故选AC。 考点二 光的折射、全反射的综合应用 知识点1 光的全反射 一、全反射　光导纤维 1.定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。 2.条件 （1）光从光密介质射入光疏介质。 （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，若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝ 　。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小　。 4.光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射，如图所示。 5.解答全反射问题的技巧 （1）解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件； ①光必须从光密介质射入光疏介质。 ②入射角大于或等于临界角。 （2）利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 二、全反射规律的应用 （1）全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的棱镜（通常是玻璃做成的）叫全反射棱镜。它的特殊作用一般有如图所示的四种情况。 （2）光导纤维 光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝（直径在几微米到一百微米之间），由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。 考向1 光的全反射 例1 （2026·内蒙古包头·二模）如图，某广场有一喷泉，喷泉底部装有一水平直线条形的绿色灯带MN（不计灯带宽度）。水池面积足够大。则水面上能看到绿光的形状为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】光从水射向空气时，入射角大于等于临界角时会发生全反射，无法射出水面；只有入射角小于临界角的光才能透出水面。对水下深度处的任意一个点光源，能透出光的水面区域是一个半径为的圆，，为水的折射率，所有点的都相同。 本题中光源是沿水平直线排列的条形灯带，所有圆形透光区域的圆心都在灯带投影到水面的同一条直线上；将所有圆形区域叠加后，整体轮廓为：垂直灯带方向宽度恒为，两端为半圆形，整体是长轴沿灯带方向的椭圆形。 故选D。 【变式训练1】（2026·辽宁丹东·一模）如图1所示，水平转盘上同轴固定一个半圆柱面观测屏，为观测屏的中线上的点，将半圆柱体透明待测材料同轴放置在转盘上，其截面与连线重合。在某次实验中，一束平行单色激光沿材料的水平半径方向从左侧入射，此时观测屏上有亮点。现将材料从图2（俯视图）所示位置开始随转盘一起逆时针匀速旋转，当转盘转动时，亮点突然消失，则下列说法中正确的（　　） A．待测材料的折射率为2 B．观测屏上的亮点只出现在一侧观测屏上 C．激光穿过待测材料后进入空气的过程中，传播速度保持不变 D．若改用频率更高的单色激光，则亮点首次消失时转盘转过的角度小于 【答案】D 【详解】A．转盘转动时，亮点突然消失，可知全反射的临界角为，则待测材料的折射率为，故A错误； B．将材料从图2（俯视图）所示位置开始随转盘一起逆时针匀速旋转，当转盘转动角度小于时，入射光从材料的上半部分射入，从O点折射后观测屏上的亮点出现在一侧观测屏上，故B错误； C．激光穿过待测材料后进入空气的过程中，根据可知，传播速度变大，故C错误； D．若改用频率更高的单色激光，则折射率更大，根据全反射临界角公式可知，全反射临界角变小，则亮点首次消失时转盘转过的角度小于，故D正确。 故选D。 【变式训练2】（2026·辽宁·二模）在2026年哈尔滨冰雪大世界“极光幻境”展区，用一束白光从空气垂直射入一块冰制的直角三棱镜，在另一侧的白墙上投射出彩色光谱，光路如图所示，A、B为光谱的上、下边缘。已知红光在冰中的折射率略小于紫光（即），下列说法正确的是（　　） A．在冰中红光的传播速度小于紫光的传播速度 B．从该冰棱镜射向空气红光的临界角小于紫光的临界角 C．若只将入射光线向下平移少许，则白墙上A、B间距离将变大 D．白墙上的A处是红色，B处是紫色 【答案】D 【详解】A．光在介质中速度，折射率越大，速度越小，故红光速度大于紫光，A项错误； B．临界角满足，n越大，越小，故紫光的临界角小于红光的临界角，B项错误； C．若只将入射光线向下平移少许，因各种色光在出射点的入射角和折射角都不变，但出射点距白墙的距离变小了，根据几何关系可得，白墙上A、B间距离将变小，C项错误； D．白光中各种色光在冰棱镜中斜面上的入射角都相同，根据折射定律，射出时红光折射角最小，射到A处，紫光折射角最大，射到B处，D项正确。 故选D。 【变式训练3】（2026·辽宁鞍山·二模）如图，冰雕展上有一长方体冰块，O和分别为冰块上、下表面的中心点。在冰块内靠近处嵌入一点光源，能同时发出a、b两种单色光，a光在冰块上表面P点恰好发生全反射，b光则能在P点发生折射。不考虑二次反射，则（　　） A．a光的频率小于b光 B．冰块对a光的折射率小于b光 C．a光从到P的传播时间短于b光 D．b光可从OP连线上所有点射出冰块 【答案】D 【详解】AB．a光在P点恰好发生全反射，b光在P点发生折射，说明a光的临界角小于b光的临界角，即。根据可知，冰块对a光的折射率大于对b光的折射率，即。折射率越大，光的频率越高，所以a光的频率大于b光的频率，故AB错误； C．光在介质中的传播速度，因为，所以。两光从到的路程相等，根据可知，a光的传播时间长于b光，故C错误； D．b光在P点能发生折射，说明b光在P点的入射角小于其临界角。在OP连线上，从O到P，光线的入射角逐渐增大，P点入射角最大。既然最大入射角都小于临界角，那么OP连线上所有点的入射角都小于临界角，b光均可从OP连线上所有点射出冰块，故D正确。 故选D。 【变式训练4】（多选）（2026·山东泰安·模拟预测）一个均匀的透明圆柱体切成横截面如图所示的柱体，一束平行光从空气垂直平面方向射入柱体，关于这束光初次在柱体内到达圆弧形界面时，不考虑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域的边界光线，则（　　） A．从区域Ⅰ、Ⅲ入射的光线有可能发生全反射 B．从区域Ⅰ、Ⅲ入射的光线一定不会发生全反射 C．从区域Ⅱ入射的光线有可能发生全反射 D．从区域Ⅱ入射的光线一定不会发生全反射 【答案】BC 【详解】CD．Ⅱ部分光线垂直AB射入圆柱体，方向不变射到圆柱体的内表面上，能否全部射出圆柱体，要看光线能否发生全反射，根据全反射的条件：入射角大于等于临界角，可知，Ⅱ部分光线能否全部射出与透明体的临界角有关，由全反射临界角公式，可知临界角与折射率有关，所以Ⅱ部分光线能否全部射出与透明体的折射率有关，有可能发生全反射，故D错误，C正确； AB．从区域Ⅰ、Ⅲ入射的所有光线射入圆柱体时的折射角等于再射到圆柱体内表面上的入射角，根据光路的可逆性原理可知，光线不能在圆柱体内表面发生全反射，一定能从透明体射出，故B正确，A错误。 故选BC。 考向2 光导纤维 例2 （2026·辽宁大连·模拟预测）曾获诺贝尔物理学奖的华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”。如图是光在纤芯中传播的示意图，光纤的内芯和外套材料不同。下列说法正确的是（　　） A．光从空气进入光纤内芯后，频率变大 B．光从空气进入光纤内芯后，其波长变大 C．内芯的折射率比外套的折射率大 D．光从内芯射向外套时一定能发生全反射 【答案】C 【详解】A．光从空气进入光纤内芯后，波长和波速会发生变化，但频率不变，故A错误； C．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C正确； B．根据可知光在光纤内芯中传播的速度小，根据可知波长变短，故B错误； D．全反射的条件除了光从光密介质射向光疏介质外，还需要入射角大于等于临界角，所以光从内芯射向外套时不一定能发生全反射，故D错误。 故选C。 【变式训练1】（2024·辽宁·一模）1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递；引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。此举被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其中为直径，一束单色光以入射角从空气射向圆心，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信应用了光的衍射 B．单色光从射入光导纤维时，折射角大于入射角 C．若时，单色光刚好不从射出，则光导纤维的折射率为 D．若光导纤维的折射率为2，则无论入射角为多少，单色光都不会从或射出 【答案】D 【详解】A．光纤通信应用了光的全反射，故A错误； B．单色光从射入光导纤维时，即从光疏介质进入光密介质，折射角小于入射角，故B错误； C．若时，单色光刚好不从射出，光路图如图甲所示 根据折射定律 临界角为 根据几何关系有 则光导纤维的折射率为 故C错误； D．无论入射角为多少，单色光都不会从或射出，光导纤维的折射率最小时，光路图如图乙所示 根据折射定律 临界角为 根据几何关系有 则光导纤维的折射率最小值为 故若光导纤维的折射率为2，则无论入射角为多少，单色光都不会从或射出，故D正确。 故选D。 【变式训练2】（2026·河南驻马店·模拟预测）如图所示，长为的光纤由内芯和外套组成，内芯对某激光束的折射率为，外套对该激光束的折射率为，真空中的光速为，让该激光束从左侧面斜射入光纤的内芯，在内芯和外套的界面发生全反射，若激光束射入内芯的最大入射角为（未知）。则下列说法正确的是（     ） A． B． C．改变入射角，激光束在光纤中传播的最短时间为 D．改变入射角，激光束在光纤中传播的最长时间为 【答案】C 【详解】A．光在内芯和外套界面发生全反射，必须满足条件：光从光密介质射入光疏介质，即内芯折射率大于外套折射率，即，故A错误； B．若激光束射入内芯的最大入射角为，如图所示 设激光束在内芯与外套界面的临界角为，有 根据折射定律有， 联立可得，故B错误； C．激光在内芯中的传播速度为 当激光沿光纤轴线传播时，路径最短（长度为L），传播时间最短，故C正确； D．当入射角为最大时，在内芯中折射角最大，此时传播路径与轴线的夹角最大，路径长度最长，路径长度为 可得传播的最长时间为，故D错误。 故选C。 【变式训练3】（2026·山西·二模）医用内窥镜采用光导纤维传输信息，某同学在查阅资料时发现，光导纤维过度弯曲会导致有光线逸出。该同学利用弯曲成半圆弧形的圆柱形光导纤维进行模拟实验，如图所示，光导纤维中心轴线长为、折射率为，、为光导纤维的两个圆形端面，光垂直入射端面。假设纤维置于空气中，为使光在传播过程中侧面完全不漏光，始终发生全反射，则长度与直径必须满足的关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设纤维轴线半径为R，从A端面内侧垂直端面入射的光在射向空气时的入射角为，如图所示 则 根据几何关系 根据全反射临界角公式有 根据题意有 联立解得 故选C。 【变式训练4】（多选）（2026·福建·模拟预测）如图所示，“液导激光”是一项新型的激光加工技术，其原理是利用稳定的液柱引导激光，通过全反射实现激光传输。已知液柱的折射率为n，激光从液柱射向空气时发生全反射的临界角为C，则（　　） A．临界角C满足 B．若改用折射率更大的某种液体，临界角将变小 C．激光在液柱中传播时的频率与空气中的不同 D．改用频率更低的激光沿原来方向照射也一定能实现“液导激光” 【答案】AB 【详解】A．激光从液柱射向空气刚好全反射时，临界角满足，故A正确； B．折射率越大，临界角越小，故B正确； C．激光在液柱中的频率由光源决定，与介质无关，故C错误； D．光的频率越低，在介质中的折射率越小，越不容易发生全反射，不一定能继续实现“液导激光”，故D错误。 故选AB。 考向3 光在玻璃砖中的折射和全反射 例3 （2025·吉林长春·模拟预测）如图所示，真空中一束激光从O点射入厚度为d的均匀介质，经下表面B点反射后，从上表面A点射出，照到与介质垂直的屏幕上，在O点反射的光也照到屏幕上，产生相距为L的两个光点。下列说法正确的是（　　） A．同真空相比，介质中光的频率发生了变化 B．由于不知道O点入射角大小，利用其余条件不能求得介质的折射率 C．屏幕上哪个光点先亮与介质的厚度有关 D．屏幕上哪个光点先亮与介质的厚度无关 【答案】D 【详解】A．光的频率由光源决定，与介质种类无关，故A错误； B．设光在介质上表面的入射角为，在介质中的折射角为，如图 则折射率 又，，解得 由数学知识可以求出折射率，故B错误； CD．由几何关系可知，从O点直接反射到屏幕的距离小于经OBA再到屏幕的距离，且光在真空中的速度大于在介质中的速度，所以从O点直接反射到屏幕的时间短，上面的光点先亮，所以屏幕上哪个光点先亮与介质的厚度无关，故D正确，C错误。 故选D。 【变式训练1】（2026·四川·模拟预测）如图所示，一束复色光斜射到上下表面平行的玻璃砖上表面，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A．玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度 B．真空中a光的波长大于b光的波长 C．两束光从玻璃砖下表面出射时，出射角大小相等 D．增大上表面的入射角，折射光在玻璃砖的下表面可能会发生全反射 【答案】C 【详解】由图可知，a光折射角小于b光折射角，二者入射角相同，由折射定律可知，则 A．介质中光速，由得，故A错误； B．波长，由得，故B错误； C．光线从空气进入玻璃砖上表面再经下表面射回空气，因为两面平行，出射光线与入射光线方向平行，两束光入射角相等，因此两束光从玻璃砖下表面出射时，出射角大小相等，故C正确； D．全反射发生的条件是，光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角。 折射光在玻璃砖的下表面时，入射角，出射角，在上表面，入射角，由折射定律，为临界角，所以永远有，即下表面的入射角永远小于临界角，不可能全反射，故D错误； 故选C。 【变式训练2】（2026·安徽阜阳·模拟预测）如图所示，实线为宽度为、长度足够大的长方体玻璃砖块的横截面图，其折射率为，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束光线垂直左侧面从点射入砖块后从右侧面射出，在光屏上出现一亮点；现保持入射光线不变，将砖块绕点顺时针转过（图中虚线位置），光屏上亮点位置变为，，则、两点在屏上的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】玻璃砖未转动时，光线垂直入射，沿直线传播，亮点在原入射水平轴线上。 玻璃砖绕顺时针转后，入射角，根据折射定律 代入、， 得 平行玻璃砖出射光线与入射光线平行，因此出射光线仍为水平方向，、的间距等于光线的侧移量， 平行玻璃砖侧移量为 利用三角恒等展开 即、间距为 故选C。 【变式训练3】（2026·浙江杭州·二模）一束单色光射向汽车玻璃时的光路图如图所示，各界面可视为相互平行的平面，和分别是界面1和界面2上的入射角，界面2上的反射光线与折射光线相互垂直。已知玻璃对该光的折射率，，则下列说法正确的是（　　） A．出射光线①、②不平行 B．增大入射角，光线③可能在界面3发生全反射 C．该光在隔热膜中传播速度小于在玻璃中的速度 D．汽车隔热膜对该光的折射率 【答案】D 【详解】A．在隔热膜的入射点，根据折射定律，有 在隔热膜的出射点，根据几何关系可知入射角为，折射角为，根据折射定律，有 联立可得，所以出射光线①、②平行，故A错误； B．根据平行玻璃砖对光线有平移效果及光路的可逆性可知光线只要能进入平行玻璃砖就能从平行玻璃砖射出，所以增大入射角，光线③不可能在界面3发生全反射，故B错误； C．根据折射定律，有 可得 因为，所以 光在介质中的传播速度为 可知该光在隔热膜中传播速度大于在玻璃中的速度，故C错误； D．根据界面2上的反射光线与折射光线相互垂直，可知 根据折射定律，有 代入数据解得，故D正确。 故选D。 【变式训练4】（多选）（2026·四川资阳·三模）如图所示，足够大的平行玻璃砖厚度为d，底面镀有反光膜CD，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点（B点图中未画出）射出。已知玻璃砖对该光线的折射率为，c为光在真空中的传播速度，不考虑多次反射。下列说法正确的是（　　） A．该光线在玻璃砖中传播的速度为c B．该光线在玻璃砖中的折射角为30° C．平行玻璃砖对该光线的全反射临界角为45° D．若该光线入射角可在［0°，90°）内变化，光线依然由A点入射，经底面反光膜反射，从顶面射出，则B点可覆盖面积能超过 【答案】BC 【详解】A．根据折射率与光速的关系 解得 ，A错误； B．根据折射定律 其中入射角 代入得 因此折射角，B正确； C．光从玻璃砖射向空气时，全反射临界角满足 解得临界角，C正确； D．当入射角 时，最大折射角 折射光线到达反光膜时，偏离法线的最大距离 出射点到入射点的最大水平距离 则点的覆盖区域是半径小于的圆，面积 因此不能超过，D错误。 故选BC。 考向4 光在三角玻璃砖中的折射和全反射 例4 （2026·内蒙古乌兰察布·二模）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为顶角、腰长为L的等腰三角形，S为AB边的中点。一细光束由S点斜射入棱镜，光束与AB边的夹角为，折射光线与AC边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。则下列说法正确的是（　　） A．透明介质材料的折射率为 B．光束能从BC边射出棱镜 C．光束第一次从棱镜射出时相对入射光的偏角为 D．光在棱镜中传播的时间为 【答案】C 【详解】A．由题意作出光路图，如图所示 入射光线与夹角为，因此入射角 折射光线与平行，，因此折射光线与夹角为，折射角 由折射定律 故A错误； B．该介质的全反射临界角满足 得 等腰三角形中 折射光线平行，因此在面的入射角 发生全反射，不能从射出，故B错误； C．折射光线在全反射后，到达边，入射到的入射角为，可以从射出。 由折射定律，出射角满足 得 入射光第一次偏折 出射时第二次偏折 总偏折角为 故C正确； D．由几何关系可得，折射光总路程 光在介质中速度 传播时间 故D错误。 故选C。 【变式训练1】（2026·山西晋中·三模）如图所示为医用内窥镜的光学探头简化模型，其三棱镜横截面为等腰直角三角形ABC，。一束载有图像信号的单色光从左侧AC面垂直入射，已知棱镜材料对该单色光的折射率为，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．光在棱镜中的传播速度为 B．光在AB面上发生全反射 C．该单色光发生全反射的临界角为60° D．该单色光最后全部从AC面射出 【答案】B 【详解】A．根据 可得光在棱镜中的传播速度，A错误； C．全反射临界角 因此临界角，C错误； B．单色光从AC垂直入射后，方向不变到达AB面，等腰直角三角形中，光在AB面的入射角为 根据， 可得入射角大于临界角，因此光在AB面上发生全反射，B正确； D．光在AB面全反射后，反射角等于入射角，最终光线垂直入射到BC面，从BC面射出，不会从AC面射出，D错误。 故选B。 【变式训练2】（2026·河北沧州·三模）如图所示为由某种透明介质制成的器件，其截面图为直角三角形，为直角，AB长度为l，现有一束细光从AB中点O垂直AB边射入该器件，该器件对这束细光的折射率为2，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光线垂直界面入射时的反射现象，下列说法正确的是（     ） A．没有光线从BC边射出 B．光线在AC边发生折射和反射现象 C．光线在介质中传播的时间为 D．光线在介质中传播的时间为 【答案】C 【详解】AB．发生全反射的临界角满足 解得，画出光路图，如图所示 光在界面的入射角为，刚好发生全反射，有光线从边垂直射出，故AB错误； CD．由光路图可知，光线在介质中传播的路程为 其中，， 光线在介质中的传播速度为 可得光线在介质中传播的时间为，故C正确，D错误。 故选C。 【变式训练3】（2026·河南·三模）某光学组件可简化为如图所示的等腰三角形玻璃砖MDC，两腰上的两点A、B连线平行于DC，且AB=2l，DC=3l，AB到DC的距离为l，一束单色光从玻璃砖上的A点垂直MD边入射，已知玻璃砖的折射率为，光在真空中传播的速度为c，则该单色光在玻璃砖内传播的时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】等腰三角形MDC中，△MAB与△MDC相似，相似比为AB:DC=2:3，AB到DC距离为l，可得M到AB距离为2l，M到DC总高度为3l。建立坐标系：M(0,3l)、D(-1.5l,0)、C(1.5l,0)，MD方程为，MC方程为，A点（AB与MD交点）坐标为。 光线垂直MD入射，斜率为MD斜率的负倒数，光线方程为 与DC（）交于，该段路程 DC面法线为竖直方向，光线在P点入射角满足 玻璃砖临界角满足， 故发生全反射。 反射光线斜率为，方程为 与MC交于，该段路程 总路程 光在介质中速度 故时间 故选B。 【变式训练4】（多选）（2026·重庆北碚·模拟预测）一束由两种波长不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则、两束光（     ） A．a光的波长较长 B．从玻璃射向空气发生全反射时，a光临界角比光的小 C．a光在玻璃中传播速度较大 D．通过相同的双缝干涉装置时，光干涉条纹间距更大 【答案】BD 【详解】A．由图可知，a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，即，折射率越大，频率越大，波长越短，所以a光的波长较短，故A错误； B．根据全反射临界角公式，因为，所以a光的临界角较小，故B正确； C．根据光在介质中的传播速度公式，因为，所以a光在玻璃中的传播速度较小，故C错误； D．根据双缝干涉条纹间距公式，因为b光波长较长，所以b光干涉条纹间距更大，故D正确。 故选BD。 考向5 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射 例5 （2026·黑龙江哈尔滨·三模）如图，一束单色光垂直射入横截面为半圆形的玻璃砖，并在半圆面上恰好发生全反射，已知半圆面的半径为R，玻璃的折射率为，光速为c。则光在玻璃砖内传播的时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据全反射临界角公式 解得临界角 光垂直直边入射，设垂直射入玻璃砖的位置为点，光路图所示 设，根据几何关系有 解得 根据几何关系，可得光在玻璃砖中走过的路程 设光在玻璃砖中的速度为，则 则光在玻璃砖中经历的时间 联立解得 故选A。 【变式训练1】（2026·湖南怀化·一模）市面上常用光学玻璃的折射率一般在1.4~1.9之间，某研发团队为突破上限对制作的超高折射特种玻璃进行了相关检测。如图所示，发射器发射一束光线从空气垂直进入横截面为四分之三圆面的柱状玻璃砖中，入射点为A点，光线打在紧贴玻璃砖表面的感光仪上，感光仪可检测光点强度。现控制发射器缓慢下移，测得光强几乎不变，在越过B点的瞬间感光仪测得光强骤然下降。已知圆的半径为R，，，光在真空中传播的速度为c，则（　　） A．玻璃砖的折射率为 B．光线在玻璃砖中的传播速度为 C．光线在玻璃砖中的频率为真空中的一半 D．光线从A点传到感光仪所用时间为 【答案】B 【详解】依题意，根据已知条件作出光路图 根据题意可知，光线从B点入射时恰好发生全反射，由几何关系可得临界角为 A．根据知，，A错误； B．根据，可得，B正确； C．光线频率由光源决定，故光线在玻璃砖中的频率不变，C错误； D．由光路图可知光线在玻璃中传播的路程，根据，解得，D错误。 故选B。 【变式训练2】（2026·湖南怀化·三模）某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”，如图1所示。该同学先测出了“水晶球”的直径，并标记了其中一条水平直径对应的两端点，球外某光源发出的一细束单色光从球上点射向球内，当折射光线与水平直径成角时，出射光线与平行，如图2所示。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（     ） A．该“水晶球”的折射率为 B．光在“水晶球”中的传播时间为 C．仅改变入射光线与水平直径的夹角（大于且小于），可以使其在球内发生全反射 D．若仅换用波长更长的入射光，则光在“水晶球”中的传播速度变小 【答案】A 【详解】A．设“水晶球”半径为 ，光线在球内从 P 点到达右侧球面上的点 M。由于 P 点在水平直径端点处，P 点处球面的法线就是水平直径所在直线，所以球内折射光线与法线的夹角为 ，由圆的几何关系，弦 与水平直径成角时，半径与水平直径的夹角为，因此光线在 M 点从“水晶球”射向空气时，球内入射角为 ，空气中的折射角为 ，根据折射定律有 解得 ，故A正确； B．由A项中的几何关系可知，光线在球内的传播路径是弦 ，弦长为 光在“水晶球”中的传播速度为 所以传播时间为 ，故B错误； C．若只改变从空气射入球内的入射光线方向，设光进入球内后的折射角为 。在空气进入“水晶球”的界面上，根据折射定律有 因为 ，所以 而“水晶球”到空气的临界角 满足 可得 。球面内同一条弦到达另一侧球面时的入射角仍等于该折射角 ，因此达不到发生全反射所需的临界角，故C错误； D．在正常色散情况下，入射光波长越长，“水晶球”对该光的折射率越小。 光在介质中的传播速度为 折射率变小，则光在“水晶球”中的传播速度变大，故D错误。 故选A。 【变式训练3】（2026·重庆大足·模拟预测）如图所示，一个边长为等边三角形的发光元件，平放在半径为的透明半球上面，其圆心与三角形的中心重合，是半球的顶点。已知光在真空中的速度大小为，不考虑反射，则下列说法正确的是（　　） A．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 B．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 C．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最长时间 D．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最短时间 【答案】A 【详解】AB．在相同情况下，三角形光源顶点处发出的光比光源其它部分发出的光到达界面时的入射角都大。因此只要顶点处发出的光能折射出去，其它部分发出的光一定能折射出去。如图所示 在界面处的临界角C满足 根据正弦定理有 当α等于90°时θ 最大，且最大值满足 当θm = C时恰好在界面发生全反射，联立解得 故要使光都能从球面射出去，折射率应满足，故A正确,B错误； C．根据几何关系，可知从三角形某一顶点到半球顶点A的距离最大，时间最长。设三角形某一顶点到圆心的距离为x，到顶点A的距离为s，如图所示 根据几何关系有 又 则最长的时间为 联立解得光线从到顶点A的最长时间，故C错误； D．根据几何关系可知，从边的中点射到A点的光传播时间最短，传播距离 则最长的时间为，故D错误。 故选A。 【变式训练4】（多选）（2026·湖南·模拟预测）如图所示，一半径为R的半圆形玻璃砖平放在水平面上，O为横截面的圆心，AB面涂有反光材料，BC为一个与玻璃砖相切于B点的屏。一束极细的单色光以平行于BC的方向照射到玻璃砖上的D点，经AB面一次反射后从E点射出。图中OD与AB的夹角，。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　 ） A．玻璃砖对该单色光的折射率为 B．光线在玻璃砖内传播的时间为 C．光线射到屏上的光斑到B点的距离为 D．若去掉AB面的反光材料也不会有光线从AB面射出 【答案】AC 【详解】A．光路图如图所示 由几何关系可知，，由折射定律可知，故A正确； B．由几何关系可知光在玻璃砖中的传播距离 传播速度 传播时间，故B错误； C．由几何关系可知 代入数据可得，故C正确； D．由全反射临界角与折射率关系可知 由几何关系可知光在P点的入射角为，则去掉AB面的反光材料光会从AB面射出，故D错误。 故选AC。 考点三 光的干涉 知识点1 光的干涉现象 一、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 （1）原理如图所示。 （2）条纹特点 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 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）。 ③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝λ　。 （3）对公式Δx＝λ的理解 l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。 （4）亮、暗条纹的判断方法 对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差： (1)r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…）时，光屏上出现亮条纹； (2)r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹。 注意：对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。 4.薄膜干涉 （1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。 （2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹。 （3）亮、暗条纹的判断 若在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ（n＝1,2,3，…），薄膜上出现亮条纹。 若在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。 注意：式中λ为光在薄膜中的波长。 （3）薄膜干涉现象的应用 增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。 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。 楔形薄膜的干涉条纹间距：根据明暗条纹的形成条件可推知，光在薄膜中的波长为λ时，倾角为θ的楔形薄膜的条纹间距Δx＝。注意：同一干涉条纹的薄膜宽度是一样的。如上图，向左凸时，即劈尖向左，宽度变小，但薄膜宽度是一样的，所以该处一定是凹下去的，以保证薄膜宽度。 第n个条纹波程差为2，第n+1个条纹波程差为2，为两亮（暗）条纹间距。如图中所示： 推导过程：=n =(n+1) 所以牛顿环越往外，条纹越密。 考向1 双缝干涉 例1 （2026·山东聊城·三模）某同学做双缝干涉实验，装置如图所示，虚线为双缝a、b的中垂线且垂直光屏交于O点，单缝位于虚线上。红色激光沿虚线从单缝射入，在光屏上形成干涉条纹。下列说法正确的是（     ） A．若把整个装置浸没在水中，其余条件不变，则光屏上的条纹间距不变 B．若将单缝向双缝靠近，其余条件不变，则光屏上的条纹间距会变小 C．若将b缝挡住，其余条件不变，则光屏上仍会出现明暗相间的条纹 D．若将a缝挡住，其余条件不变，则光屏上就没有明暗相间的条纹 【答案】C 【详解】A．光进入水中，频率不变，波速减小，根据 可知波长变短，即 。根据双缝干涉条纹间距公式 在 和 不变的情况下， 减小，则条纹间距 变小，故A错误； B．双缝干涉条纹间距公式为 其中 为双缝到光屏的距离， 为双缝间的距离。将单缝向双缝靠近，并没有改变双缝到光屏的距离 ，也没有改变双缝间距 和入射光波长 ，因此条纹间距 不变，故B错误； C．若将 缝挡住，光通过 缝发生单缝衍射，光屏上会出现衍射条纹，衍射条纹也是明暗相间的，故C正确； D．若将 缝挡住，光通过 缝发生单缝衍射，光屏上会出现明暗相间的衍射条纹，故D错误。 故选C。 【变式训练1】（2026·浙江杭州·二模）如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度，在右侧有一竖直光屏，单色光源刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，为半圆形遮光板，使光源发出的光不能直接照射到光屏上。用光源照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现的条纹是光线衍射的结果 B．若增大入射光的频率，屏上条纹间距增大 C．把光屏向右移，屏上条纹间距减小 D．把光源向右移，屏上条纹间距减小 【答案】D 【详解】A．光屏上的条纹是两块平面镜反射光的干涉结果，不是衍射，A错误； B．增大入射光频率，由 可知波长减小，根据 条纹间距减小，B错误； C．光屏向右移，虚光源到光屏的距离增大，增大，条纹间距增大，C错误； D．光源向右移，到双面镜交线的距离增大，两个虚相干光源的间距随右移成正比增大，最终减小，屏上条纹间距减小，D正确。 故选D。 【变式训练2】（2026·辽宁抚顺·模拟预测）如图为双缝干涉实验的示意图，实验使用的激光波长为，屏上O处为中心亮纹，P处为某条暗纹的中心，且P到O之间（不包含O、P）还有两条亮纹，则P点到双缝和的距离差为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】P处为暗纹，且到中心亮纹之间还有两条亮纹，可知P处的暗纹为第三级暗纹，所以P点到双缝和的距离差为。 故选B。 【变式训练3】（2026·广东·一模）断层成像是重要的医学成像方法。如图，光源发出的光，被分光器分成甲、乙两束光。甲经过参考臂反射，乙经过样品某一深度反射，两束反射光在分光器下表面发生叠加后，射入探测器，测出其光强变化，即可构建断层图像。两束反射光叠加发生的是（　　） A．干涉现象 B．衍射现象 C．偏振现象 D．色散现象 【答案】A 【详解】甲、乙两束光由同一光源发出，故为相干光，由于甲经过参考臂反射，乙经过样品某一深度反射，甲、乙两束光存在相位差，相遇时会形成明条纹或暗条纹，故两束反射光叠加发生的是干涉现象，A正确，BCD错误。 故选A。 【变式训练4】（多选）（2026·江西九江·二模）1834年洛埃镜实验进一步验证了光具有波动性，其装置如图所示。单色光源S发出的光，一部分直接照射到光屏上，另一部分经平面镜反射后到达光屏。S到平面镜的垂直距离为a，到光屏的垂直距离为L(L≫a)，单色光的波长为λ，下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现等间距的明暗相间条纹 B．将平面镜沿垂直光屏方向向右移动一小段距离后，光屏上相邻亮条纹的中心间距将变大 C．若将平面镜稍微向上移动，相邻亮条纹的中心间距变大 D．若将整套装置完全浸入透明溶液中，条纹将变得更密集 【答案】ACD 【详解】A．此题的原理是点光源S在平面镜中所成的像与光源S是相干光源,形成双缝干涉,在光屏上出现等间距的明暗相间条纹,故A正确； B．由，其中，将平面镜沿垂直光屏方向向右移动时，d、l、都不变，光屏上相邻亮条纹的中心间距不变，故B错误； C．若将平面镜稍微向上移动，d变小，则相邻亮条纹的中心间距变大，故C正确； D．由，，若将整套装置完全浸入透明溶液中，光的频率不变，光速变小，波长变短，则条纹将变得更密集，故D正确。 故选ACD。 考向2 薄膜干涉 例2 （2026·内蒙古赤峰·一模）光伏板生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，用来提高光的利用率。原理如图，入射光会分别在增透膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度。该技术主要用到了（   ） A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．多普勒效应 【答案】A 【详解】生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光发生干涉相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度，用了光的干涉的原理。 故选A。 【变式训练1】（2026·辽宁·一模）蓝莓的果皮里并没有蓝色色素，之所以呈现为蓝色是由于蓝莓表面有一层蜡质结构层。蓝光在蜡质结构层（可视为一层薄膜）里、外两个表面的反射光干涉加强。已知蓝光的频率为v，蜡质结构层的折射率为n，光在真空中的传播速度大小为c，不考虑半波损失，则蓝莓表面的蜡质结构层厚度可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】蓝光在真空中波长，进入折射率为的蜡质层后，波长变为 不考虑半波损失时，设蓝莓表面的蜡质结构层厚度为d，蜡质层上下表面反射光的光程差为，干涉加强要求光程差等于介质中波长的整数倍，即（） 联立得厚度表达式（） 当时， 故选B。 【变式训练2】（2026·辽宁沈阳·一模）一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块水平有机玻璃上，当光通过有机玻璃时，会产生如图所示的花纹。下列说法正确的是（　　） A．受到向上的支持力是由于发生形变而产生的 B．对的压力与对的支持力是一对平衡力 C．利用该现象可以推测有机玻璃各部位的形变情况 D．与间产生的弹力来源于核子间的强相互作用 【答案】C 【详解】A．P受到的支持力是由于Q形变产生的，A错误； B．对的压力与对的支持力是一对作用力与反作用力，B错误； C．不同部位的干涉花纹不同，故可以利用该现象推测有机玻璃各部位的形变情况，C正确； D．从微观角度，弹力来源于电磁相互作用，D错误。 故选C。 【变式训练3】（2026·山东济宁·三模）某小组用如图所示的装置测量激光的波长。激光经透明薄板反射与折射后形成两束相干光，再分别经反射镜和反射，在接收屏上出现干涉条纹。此时屏上处为亮条纹（记为第1条亮条纹），将向右平移过程中，观察到处明暗交替，当处出现第条亮条纹时，平移的距离为，则该激光的波长为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】该装置的原理类似迈克耳孙干涉仪，当反射镜向右平移距离时，经过反射的光往返经过平移段，总光程差增加了 初始处为第1条亮条纹，当处出现第条亮条纹时，说明亮纹级次变化了级，每相邻亮纹对应的光程差变化为1个波长，因此总光程差满足 解得 故选A。 【变式训练4】（多选）（2026·山东·模拟预测）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，中间存在空气薄膜，从凸透镜上方可观察到以O为圆心、亮暗相间的环形条纹，其中图示P点为亮条纹，不考虑半波损失。下列说法正确的是（　　） A．从O到P环形条纹间距越来越大 B．从O到P环形条纹间距越来越小 C．将该装置放入水中，P点亮条纹可能变为暗条纹 D．仅更换凸透镜的材质，P点亮条纹可能变为暗条纹 【答案】BC 【详解】AB．牛顿环条纹外密内疏，从O到P间距越来越小，故A错误，B正确； C．放入水中，光波长变短，光程差不变，P点光程差有可能变为半波长的奇数倍，则亮条纹可能变暗，故C正确。 D．仅更换凸透镜的材质，两反射相干光光程差仍为空气中的，故仍为亮条纹，故D错误。 故选BC。 考点四 光的衍射和偏振 知识点1 光的衍射 1.光的衍射 发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小　的时候，衍射现象才会明显。 2.三种衍射图样的比较 （1）单缝衍射：若为单色光，中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，条纹间距不等，且离中央条纹越远，亮条纹的亮度越弱，宽度越小（如图甲所示）。中央亮斑的宽度：Δx＝2λ,l为缝和屏距离，d为单缝宽度。 （2）单孔衍射：若为单色光，中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小（如图乙所示）；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小。 （3）泊松亮斑（圆盘衍射）：当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在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。（如图丙所示） 3.对光的衍射的理解 （1）波长越长，衍射现象越明显。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。 （2）衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。 4.双缝干涉与单缝衍射的比较 内容 干涉 衍射 产生条件 两束光频率相同、振动方向相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小 图样特点 不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等、中央最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 5.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 知识点2 光的偏振现象 1.光的偏振现象 （1）偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。 （2）自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。 （3）偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 （4）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。 （5）光的偏振现象说明光是一种横波。 2.自然光与偏振光的比较 类别 自然光（非偏振光） 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 3.激光的特点及应用 （1）传播方向、偏振、相位等性质完全相同，可以进行光纤通信。 （2）平行度好，可以进行精确的测距。 （3）亮度高，可以进行切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以做“光刀”。 考向1 单缝衍射和小孔衍射 例1 （2026·辽宁·模拟预测）光在传播过程中遇到不同的障碍物可呈现不同的现象，现有四幅光遇到障碍物后呈现的图像，下列说法正确的是（　　） A．图（a）是泊松亮斑 B．图（b）是单缝衍射 C．图（c）是泊松亮斑 D．图（d）是双缝干涉 【答案】C 【详解】AC．单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗，如图（a）；泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，图（c）是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，A错误，C正确； BD．单缝衍射与双缝干涉图样的区别：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则图（b）是双缝干涉图样，图（d）是单缝衍射图样，BD错误。 故选C。 【变式训练1】（2026·河北·一模）利用薄膜干涉原理可以检查工件表面的平整度，如图1所示。用a、b两种单色光分别照射装置，得到的干涉图样分别如图2中甲、乙所示，则（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光在真空中的传播速度大于b光的传播速度 C．若图1中薄片向右移动，a光相邻干涉条纹间距减小 D．照射同一单缝时，a光能发生衍射，b光不能发生衍射 【答案】C 【详解】A．光的干涉、衍射现象 由题图2可知，a光相邻干涉亮条纹间距大于b光相邻干涉亮条纹间距，则a光的波长大于b光的波长，根据可知，a光的频率小于b光的频率，故A错误； B．不同频率的光在真空中的传播速度相等，故B错误； C．设标准样板和被检查平面间的夹角为，相邻干涉亮条纹的水平间距为，结合干涉知识可得，相邻干涉亮条纹对应下方空气膜的高度差为，则 薄片向右移动，角增大，相邻亮条纹的水平间距减小，故C正确； D．a、b波长相差不大，照射同一单缝时，a光和b光均能发生衍射，只是a光的衍射现象比b光的衍射现象明显，故D错误。 故选C。 【变式训练2】（2026·湖南·一模）如图为双缝干涉实验装置，缝宽可调的单缝前有绿色滤光片，双缝间距为。开启光源，从目镜可看到毛玻璃片上的绿色干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．毛玻璃屏向双缝方向靠近，相邻两条亮条纹中心距离不变 B．改用间距大于的双缝，相邻两条亮条纹中心距离变宽 C．红光波长比绿光长，把绿色滤光片换成红色，相邻两条亮条纹中心距离变大 D．取下双缝，逐渐将单缝的缝宽调窄，毛玻璃片上的亮纹宽度逐渐变窄 【答案】C 【详解】AB．根据条纹间距表达式，毛玻璃屏向双缝方向靠近，则l减小，相邻两条亮条纹中心距离减小，改用间距大于的双缝，相邻两条亮条纹中心距离变窄，AB错误； C．根据条纹间距表达式，红光波长比绿光长，把绿色滤光片换成红色，相邻两条亮条纹中心距离变大，C正确； D．取下双缝，毛玻璃片上将出现衍射条纹，且当逐渐将单缝的缝宽调窄时，衍射现象变得更加明显，即亮纹宽度逐渐变宽，D错误。 故选C。 【变式训练3】（2026·北京朝阳·二模）用红色激光分别照射两个单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A．甲图对应的缝宽大于乙图对应的缝宽 B．若仅减小缝宽则甲、乙两图的中央亮纹均更宽 C．若仅减小激光频率则甲、乙两图的中央亮纹均更窄 D．该现象说明光具有粒子性 【答案】B 【详解】A．单缝衍射中，在波长和屏缝距离一定的情况下，缝宽越窄，衍射现象越明显，中央亮纹越宽。由图可知，甲图的中央亮纹比乙图宽，说明甲图对应的缝宽小于乙图对应的缝宽，故A错误； B．根据单缝衍射规律，中央亮纹宽度 （其中为波长，为缝宽）。 若仅减小缝宽，则增大，甲、乙两图的中央亮纹均更宽，故B正确； C．若仅减小激光频率 ，根据 可知，波长变大。根据，波长变大则条纹间距变大，甲、乙两图的中央亮纹均更宽，故C错误； D．光的衍射现象是波特有的现象，说明光具有波动性，故D错误。 故选B。 【变式训练4】（多选）（2026·吉林长春·一模）用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴狭缝且让狭缝与日光灯管平行，下列说法正确的是（    ） A．会观察到彩色线状条纹 B．会观察到彩色环状条纹 C．条纹的产生是由于光的衍射 D．条纹的产生是由于光的折射 【答案】AC 【详解】狭缝与日光灯管平行时，发生单缝衍射，观察到的是彩色线状条纹，而非彩色环状条纹，与光的折射无关。 故选AC。 考向2 泊松亮斑 例2 （2026·四川绵阳·模拟预测）下列内容与“光的波动性”无关的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．A选项图像为泊松亮斑，为光的衍射现象，衍射现象体现出光的波动性，故A错误； B．B选项图像为薄膜干涉，干涉现象体现出光的波动性，故B错误； C．C选项为光的全反射，与光的波动性无关，故C正确； D．D选项图像为光的双缝干涉实验，干涉现象体现出光的波动性，故D错误。 故选C。 【变式训练1】（2026·北京昌平·二模）下列现象属于光的衍射的是（　　） A．水中的气泡看起来特别明亮 B．肥皂膜在日光照射下看起来是彩色的 C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带 D．单色光照射圆盘后，影的中心出现一个亮斑 【答案】D 【详解】A．水中的气泡看起来特别明亮，是光从光密介质水射向光疏介质空气时发生全反射导致的，不属于衍射，故A错误； B．肥皂膜在日光照射下呈彩色，是肥皂膜前后表面反射的光发生薄膜干涉形成的，不属于衍射，故B错误； C．白光通过三棱镜出现彩色光带，是由于不同色光的折射率不同，发生折射色散形成的，不属于衍射，故C错误； D．单色光照射圆盘时影中心的亮斑为泊松亮斑，是光绕过圆盘障碍物发生衍射形成的，属于光的衍射，故D正确。 故选D。 【变式训练2】（2026·辽宁沈阳·三模）在实验室用单色光照射在直径恰当的小圆板时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，形成这种现象的原因是（　　） A．光的衍射 B．光的干涉 C．光的全反射 D．光的折射 【答案】A 【详解】当单色光照射在尺寸恰当的不透光小圆板时，光会绕过小圆板的边缘偏离直线传播，发生光的衍射，最终在小圆板阴影的圆心处形成亮斑，因此该现象的成因是光的衍射，故A正确，BCD错误； 故选A。 【变式训练3】（2026·四川泸州·二模）数学家泊松曾试图驳倒菲涅尔等人的波动理论。然而，菲涅尔等人根据泊松提出的实验方案，反复实验后，观察到了如图所示被后人称为“泊松亮斑”的现象。泊松亮斑的形成原因是（　　） A．光透过一个圆孔后发生衍射 B．光透过一个圆孔后发生折射 C．光照射不透明圆盘发生衍射 D．光照射不透明圆盘发生折射 【答案】C 【详解】泊松亮斑的成因是：单色光照射不透明的小圆盘时，光绕过障碍物边缘发生衍射，最终在圆盘阴影的中心出现亮斑，该现象就是泊松亮斑。 故选C。 【变式训练4】（2023·山东济南·模拟预测）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）    A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 【答案】CD 【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误； B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变薄，故B错误； C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转，故C正确； D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正确。 故选CD。 考向3 光的偏振现象 例3 （2026·辽宁沈阳·二模）如图，一束单色光入射到方解石晶体的一个平面上发生双折射现象，在晶体中分成振动方向相互垂直的寻常光（o光）和非常光（e光），两束光射出晶体（上下表面平行），通过偏振片后射到光屏上，则（　　） A．该现象体现了方解石晶体的各向同性 B．旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化同步 C．若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向 D．若增大入射角，o光有可能在晶体下表面发生全反射 【答案】C 【详解】A．该现象体现了方解石晶体在不同方向的透光性质不同，即各向异性，A错误； B．因为寻常光（o光）和非常光（e光）振动方向相互垂直，可知旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化不同步，B错误； C．因当偏振片的透振方向与光束的偏振方向平行时透光强度最大，垂直时透光强度最小，可知若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向，C正确； D．因光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，则若增大入射角，o光不可能在晶体下表面发生全反射，D错误。 故选C。 【变式训练1】（2026·吉林长春·二模）炎热的夏天，远处的公路表面看起来像有积水，这种现象被称为“公路蜃景”，其成因是（　　） A．光的干涉 B．光的折射与全反射 C．光的偏振 D．光的衍射 【答案】B 【详解】A．光的干涉是两列频率相同的光波叠加产生明暗条纹的现象，如薄膜干涉，与公路蜃景无关。故A错误； B．夏天路面温度高，靠近路面的空气温度高、密度小、折射率小，上层空气温度低、密度大、折射率大。远处物体发出的光线射向路面时，是从光密介质射向光疏介质，发生折射，入射角逐渐增大，当入射角大于临界角时发生全反射，人眼逆着反射光线看去，就看到了远处物体的倒影，看起来像积水。故B正确； C．光的偏振说明光是横波，与蜃景成因无关。故C错误； D．光的衍射是光绕过障碍物继续传播的现象，与蜃景成因无关。故D错误。 故选B。 【变式训练2】（2026·黑龙江哈尔滨·一模）如图，将偏振片和太阳镜的镜片平行共轴放置，让太阳光平行中心轴线照射偏振片，当绕中心轴旋转偏振片时观察到亮度发生明显变化。此现象说明（　　） A．光具有粒子性 B．该太阳镜镜片为偏振片 C．光是机械波 D．光通过偏振片前后频率发生变化 【答案】B 【详解】AC．偏振是横波特有的现象，该现象证明了光的波动性，不能说明光具有粒子性，且光本质是电磁波，不是机械波，故AC错误； B．太阳光为自然光，包含各个方向的振动；若太阳镜镜片不是偏振片，旋转前方偏振片时，透过光的亮度不会发生明显变化；只有太阳镜镜片本身也是偏振片时，两个偏振片透振方向的夹角改变，透过光的强度会随之变化，因此会观察到明显亮度变化，故B正确； D．光的频率由光源决定，光通过偏振片后频率不发生改变，故D错误。 故选B。 【变式训练3】（2026·浙江·二模）以下四幅图片对应四种光学现象：图甲是光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a、b射向A点后形成一束复色光，图丁是光的偏振实验，当M固定缓慢转动N时，光屏上的亮度将交替变化。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，中央亮斑特别亮，是因为光子落在该区域的概率大 B．图乙中，若只增大屏到双缝间距离，两相邻亮条纹中心间距离将减小 C．图丙中，水下某点光源向水面发射此复色光，水面上a光形成的光斑更小 D．图丁中，这种现象表明光是纵波 【答案】A 【详解】A．图甲是光的衍射图样，根据光的波粒二象性，光强代表光子出现的概率密度，中央亮斑最亮，说明光子落在该区域的概率大，故A正确； B．图乙中，根据双缝干涉条纹间距公式，若只增大屏到双缝间距离，两相邻亮条纹中心间距离将增大，故B错误； C．图丙中，两束光折射角相同，b光入射角较大，根据折射定律可知b光折射率较大，即，水下点光源发射复色光，根据全反射临界角公式可知b光临界角较小，光斑半径，则b光形成的光斑更小，故C错误； D．图丁中，光的偏振现象表明光是横波，故D错误。 故选A。 【变式训练4】（多选）（2026·湖北黄冈·三模）细铜丝因其良好的导电性、柔韧性和易加工性，在多个领域有广泛应用，细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（     ） A．这个操作利用了光的偏振现象 B．这一技术利用了光的衍射现象 C．如果发现光屏上的条纹变窄，表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的是中央亮且宽的不等间距条纹 【答案】BD 【详解】AB．该装置的工作原理是：细铜丝的尺寸与激光波长相近，激光照射细铜丝时发生明显衍射，利用衍射条纹的变化检测铜丝粗细，利用的是光的衍射现象，故A错误，B正确； C．衍射现象中，铜丝越细，衍射越显著，衍射条纹越宽。若光屏上的条纹变窄，说明衍射程度降低，表明抽出的铜丝变粗了，故C错误； D．障碍物衍射的条纹特点为：中央条纹最亮最宽，两侧条纹亮度逐渐降低、间距不等，不同于双缝干涉的等间距条纹，故D正确。 故选BD。 【真题回顾】 1．（2026·浙江·高考真题）下列说法正确的是（   ） A．图甲中线框在图示时刻的电流沿顺时针方向（俯视） B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，LC电路振荡周期减小 C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，明暗条纹间距越大 D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷 【答案】D 【详解】A．根据右手定则，图甲中线框在图示时刻的电流沿逆时针方向（俯视），A错误； B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，根据，ε变大，则C变大，根据可知，LC电路振荡周期增大，B错误； C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，波长越小，从透明膜前后表面反射的光的路程差相差一个波长的相邻两明纹的距离减小，即明暗条纹间距越小，C错误； D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷，两球由于排斥而使A转动，D正确。 故选D。 2．（2026·河南·高考真题）如图，一棱镜的横截面视为半径的半圆与等腰三角形的组合，半圆直径与三角形底边重合，等腰三角形的顶角为。在横截面所在平面内，一束光从点垂直于三角形底边入射，从点射出。已知、到三角形底边距离均为，出射光线与入射光线平行，则棱镜的折射率为（     ） A． B． C． D．2 【答案】C 【详解】根据题意一束光从点垂直于三角形底边入射，从点射出。已知、到三角形底边距离均为，画出光路图如图所示 根据几何关系有，， 根据反射定律可得 综上可得， 根据折射定律有 代入数据可得 故选C。 3．（2026·云南·高考真题）在测量某种透明树脂折射率的实验中，让激光束射入一块两面平行的树脂砖，改变入射点和入射角，得到①、②、③、④四条出射光线，如图所示。不考虑反射，图中经P点射入树脂砖的光，出射后的光线可能是（     ） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】B 【详解】光通过平行树脂砖，出射光线与入射光线平行； 由于由空气进入树脂为由光疏介质进入光密介质，折射角应小于入射角，则光线会向法线侧移，出射光线在入射光线延长线的左侧，符合条件的是②。 故选B。 4．（2026·山东·高考真题）半径为的半圆形玻璃砖横截面如图所示，底部等腰梯形区域充满不反射、不透光的吸光性材料。梯形下底中点与圆心重合，下底为，上底为，高为。单色光线从左侧入射，方向始终平行于直径。当入射点从点逐渐向上移动至点时，光线恰能从玻璃砖另一侧射出，点与的距离为，该玻璃的折射率为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意作出光线进入玻璃砖过程的法线，标出入射角和折射角，如图所示 由几何关系有 可得 则 由几何关系可得 则 则该玻璃的折射率为 故选C。 5．（2025·贵州·高考真题）天花板上有一发光的白炽灯，桌上有一盆水。某同学第一次透过偏振片观察白炽灯，如图（a）所示；第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影，如图（b）所示。在两次观察中，以所观察光的传播方向为轴旋转偏振片时，透过偏振片观察到（　　） A．白炽灯和倒影的亮度均变化 B．白炽灯和倒影的亮度均不变 C．白炽灯亮度不变，倒影亮度变化 D．白炽灯亮度变化，倒影亮度不变 【答案】C 【详解】白炽灯发出的光为自然光，其振动方向均匀分布，所以第一次透过偏振片直接观察白炽灯，白炽灯亮度不变；而自然光通过水面反射后为部分偏振光，则第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影时，当旋转偏振片时，偏振片的透振方向与反射光的主要振动方向的夹角不断变化，所以倒影的亮度会发生变化。 故选C。 6．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量 C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 【答案】D 【详解】C．由图可知，光干涉条纹间距小于光干涉条纹间距，根据条纹间距公式可知光的波长小于光的波长，故C错误： A．根据光子动量公式可知光光子动量大于光光子动量，故A错误； B．根据可知a光光子能量大于b光光子能量，故B错误； D．波长越长，通过单缝衍射装置，中央亮条纹越宽，则通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄，故D正确。 故选D。 7．（2025·重庆·高考真题）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则（　　） A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为 C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为 【答案】C 【详解】AB．根据题意，由图可知，相邻两亮条纹（暗条纹）间距为，故AB错误； CD．由公式可得，双缝之间的距离为，故C正确，D错误。 故选C。 8．（多选）（2026·浙江·高考真题）如图1所示，三块同质有机玻璃板甲、乙、丙，拼接形成两层同心圆弧空气膜。现让一束激光从P点射入，并在空气膜Q处注入一滴油，呈现图2所示的光路（其中、为相应光线的入射角）。已知空气折射率为1，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是（   ） A．有机玻璃的折射率 B．光在有机玻璃中的传播速度 C．有机玻璃的折射率可能大于油的折射率 D．若在R处注入同种油滴，光线不会从R处进入乙 【答案】AC 【详解】A．光线在外层空气膜发生全反射，则，即有机玻璃的折射率，A正确； B．光线在内层空气膜发生全反射，则，，可得光在有机玻璃中的传播速度，B错误； CD．在空气膜Q处注入一滴油后，光线能通过油膜界面，不再发生全反射，则此时临界角，则此时有机玻璃的折射率可能大于油的折射率，若在R处注入同种油滴，光线同样可沿直线通过油膜界面，光线会从R处进入乙，C正确，D错误。 故选AC。 9．（多选）（2026·浙江·高考真题）光射入方解石晶体发生双折射，产生寻常光（光）和非常光（光）。现将一方解石晶体沿特定方向切割成相同的两块，把切割面磨成平整的光学面、用均匀等厚的薄透明树脂胶粘合在一起，形成晶体—树脂胶—晶体AC界面，制作成如图所示的光学器件ABCD（俯视图），其中，BC和AD面涂黑吸收光线。已知黄光在树脂胶中折射率；在方解石晶体中，光折射率，光折射率。一束黄光以入射角从AB面射入该器件，折射光均能到达AC面。下列说法正确的是（     ）（光从折射率为的介质射入折射率为的介质，入射角为，折射角为，有） A．光和光的光子能量不相等 B．图中光线1是光，光线2是光 C．从CD面不可能射出平行的两束光 D．当时，只有一束光从CD面射出 【答案】BD 【详解】A．o光和e光是同一束黄光分解得到的，二者频率相同，光子能量，因此光子能量相等，故A错误； B．在左侧方解石中，o光折射率大于e光折射率，根据折射定律，相同入射角下，折射率越大折射角越小，因此光线1是e光，光线2是o光，故B正确； C． 两束光穿过树脂胶进入右侧方解石后，传播方向均平行于原入射树脂胶方向，最终从CD面出射进入空气时，可以得到两束平行的出射光（也可看作通过两个平行玻璃砖模型），故C错误； D．e光从方解石射入树脂胶是从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，一定能穿过树脂胶；而o光从方解石射入树脂胶是光密到光疏，存在全反射临界角。 入射光从空气以入射角射入AB面，设进入左方解石后，o光的折射角为，根据折射关系： 整理得： 由于，AB面的法线与AC面恰好平行，因此o光入射到AC界面时，光线与AC面法线的夹角满足几何关系： o光从方解石射入树脂胶，发生全反射的临界角满足全反射条件： 要让o光发生全反射，需要入射角 整理得到： o光在AC面发生全反射，被涂黑的面吸收，最终只有e光从CD面射出，故D正确。 故选 BD。 10．（多选）（2026·陕晋青宁卷·高考真题）玻璃镜片折射率是影响眼镜厚度的主要因素之一、如图，一束单色光从空气斜射入厚度为d的平行玻璃砖左表面，从右表面射出，出射光线相对入射光线侧移量为Δx。现换用折射率较大的玻璃砖，保持入射角不变，下列说法正确的是（     ） A．若厚度d相同，侧移量变小 B．若厚度d相同，侧移量变大 C．若侧移量Δx相同，厚度变小 D．若侧移量Δx相同，厚度变大 【答案】BC 【详解】AB．根据题意，画出光路图（蓝色），现换用折射率较大的玻璃砖，保持入射角不变，折射角变小，若厚度d相同，画出光路图（黄色），如图所示 由图可知，侧移量变大，故A错误，B正确； CD．根据题意，画出光路图（蓝色），现换用折射率较大的玻璃砖，保持入射角不变，折射角变小，若侧移量Δx相同，画出光路图（黄色），如图所示 由图可知，厚度变小，故C正确，D错误。 故选BC。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $