文档内容
专题 16 光学 电磁波 相对论
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
2025·河北卷、山东卷
基础概念仍是考查重点，如光的反射、折
考点1 光的 2024·山东卷、全国甲卷、甘肃卷
射定律，全反射、干涉、衍射等规律，常
折射与全反射 2023·全国甲卷、山东卷
的综合应用 2022·河北卷、广东卷 以选择题形式出现。命题注重知识应用与
2021·辽宁卷、海南卷 创新，常结合现代科技成果、生活实际设
置新情境，考查学生知识迁移与创新能
2025·山东卷、陕晋宁青卷 力。同时，会加强对光学实验的考查，如
考点2 光的干 2024·湖南卷、广西卷、辽宁卷 测量折射率、用双缝干涉测量光的波长等
涉、衍射和偏 2023·辽宁卷、山东卷 实验，要求学生理解实验原理、掌握操作
振 2022·山东卷、浙江卷
方法。备考时应注重基础知识掌握，提升
2021·湖北卷、山东卷
实验操作与创新能力。
考点01 光的折射与全反射的综合应用
1．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中
心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与
物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度
，盖玻片与物镜的间距 ，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速
。
(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；
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学科网（北京）股份有限公司(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为 ，求 （结果保留2位有效数字）。
2．（2025·山东·高考真题）由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点为圆心，
上表面圆弧以 点为圆心，两圆弧的半径及O、 两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。
左界面AF和右界面CH与 平行，到 的距离均为 。
(1)B点与 的距离为 ，单色光线从B点平行于 射入介质，射出后恰好经过 点，求介质对
该单色光的折射率n；
(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长线上，E
点在 上， 、E两点间的距离为 ，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。
3．（2025·安徽·高考真题）如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一
束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为
，P、Q间的距离为 。
(1)求玻璃砖的折射率；
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光
线与x轴之间夹角的范围。
4．（2025·海南·高考真题）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下
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学科网（北京）股份有限公司I．在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点 和 ，
取走玻璃砖，用刻度尺求圆心 点，过 点作 垂线 ，放回玻璃砖，将光屏垂直 贴近玻璃砖
点放置。
II．沿玻璃砖由 向 缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心 ，从玻
璃砖射出的激光在 下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点 ，取走玻璃砖，过 点作 的垂线
。
(1)步骤II中，当激光从 点入射到 点在 面下方光屏上恰好消失时是光的_____。
A．色散现象 B．衍射现象 C．全反射现象
(2)用刻度尺测得 、 ，则玻璃砖的折射率 _____。
5．（2025·广西·高考真题）如图扇形的材料，折射率大于 ，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传
播，光线1传到圆弧（ 圆）AC的中点B．光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况（
）
A．1不全反射，2全反射 B．都不全反射
C．都全反射 D．1全反射，2不全反射
6．（2025·河南·高考真题）折射率为 的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，
光线与竖直方向的夹角为 ，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线
在圆柱内的反射）（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A． B． C． D．
7．（2025·甘肃·高考真题）已知一圆台容器，高 ，上口径 ，容器底部中心有一质点，
未装入水时，人眼从容器边缘无法观测到该质点，装入某种液体后，恰好可以看到，此时液面高度
，人眼观测角度 满足 ，人眼到入射处距离为 。光在真空中的传播速度
，求：
(1)该液体的折射率；
(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。
8．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为 的玻
璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为 ，该折射率为（ ）
A． B． C． D．
9．（2025·湖南·高考真题）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真
空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下
列说法正确的是（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．入射角θ小于45°
B．该介质折射率大于
C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射
D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射
10．（2025·四川·高考真题）某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块
上下表面平行（ ）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射
出。则（ ）
A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B．若选用折射率为1.6的光学玻璃， 可以设定为
C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为
D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
11．（2025·河北·高考真题）光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一
端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
(1)若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为 ，求光在玻璃丝内发生全反射时的最
小入射角。
(2)若探测器光阴极材料的逸出功为 ，求该材料的截止频率。（普朗克常量
）
12．（2024·浙江·高考真题）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则
（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．激光在水和空气中速度相同
B．激光在水流中有全反射现象
C．水在空中做匀速率曲线运动
D．水在水平方向做匀加速运动
13．（2024·海南·高考真题）一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全
反射，则玻璃砖的折射率（ ）
A． B． C． D．2
14．（2024·甘肃·高考真题）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入
射到圆心O，当 时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A．该材料对红光的折射率为 B．若 ，光线c消失
C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
15．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以 角从MN面射入某
长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若 逐渐增大。两束光在
NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确
的是（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B． 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C． 逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D． 逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
16．（2024·山东·高考真题）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三
棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单
色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折
射率均为1.5。
（1）求sinθ；
（2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D
（图中未标出）到E点距离的范围。
17．（2024·全国甲卷·高考真题）一玻璃柱的折射率 ，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图
所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距
离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。
18．（2024·江苏·高考真题）如图所示，光线以相同的入射角 从空气射入甲、乙两种浓度不同的NaCl溶
液，折射角β<β。已知NaCl溶液的折射率随浓度增加而增大。则与乙相比（ ）
1 2
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学科网（北京）股份有限公司A．甲的折射率大 B．甲的浓度小
C．甲中光速大 D．甲的临界角大
19．（2023·福建·高考真题）如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。
瓶内装有适量清水．水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持
在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的
是（ ）
A．减弱激光强度
B．提升瓶内液面高度
C．改用折射率更小的液体
D．增大激光器与小孔之间的水平距离
20．（2023·重庆·高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现
在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜
射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（ ）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
21．（2023·山东·高考真题）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M、N，相距为d，直径均为 ，折射率为n（ ）。M、N下
端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M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N下端面，N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M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N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
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学科网（北京）股份有限公司端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
22．（2023·湖北·高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为 ，OP边上的点光源S到顶点
O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为 。不考虑多次反射，OQ边上有光射出
部分的长度为（ ）
A． B． C． D．
23．（2023·湖南·高考真题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，
设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出
的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为
B．水的折射率为
C．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
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学科网（北京）股份有限公司D．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
24．（2022·重庆·高考真题）如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴
上有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为 和 。为使从光源
照射到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），若红灯到水面的最大距离
为 ，
（1）求蓝灯到水面的最大距离；
（2）两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？
25．（2022·辽宁·高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国
空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图
所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（
）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
26．（2022·广东·高考真题）一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截
面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。
当光束与竖直方向成 角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传
播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。
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学科网（北京）股份有限公司27．（2022·河北·高考真题）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一
束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
（i）玻璃的折射率；
（ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
28．（2022·全国甲卷·高考真题）如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。
在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反
射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
29．（2022·全国乙卷·高考真题）一细束单色光在三棱镜 的侧面 上以大角度由D点入射（入射面
在棱镜的横截面内），入射角为i，经折射后射至 边的E点，如图所示，逐渐减小i，E点向B点
移动，当 时，恰好没有光线从 边射出棱镜，且 。求棱镜的折射率。
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学科网（北京）股份有限公司30．（2021·重庆·高考真题）如图所示，一直角棱镜 。从 边界面垂直入射的甲、
乙两种不同频率的单色光，在棱镜中传播速度分别为 和 （ 为真空中的光速），
甲光第一次到达 边恰好发生全反射。求：
（1）该棱镜分别对甲光和乙光的折射率；
（2） 边的长度。
31．（2021·江苏·高考真题）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于 面射入，
可以看到光束从圆弧面 出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，
该材料的折射率为（ ）
A．1．2 B．1.4 C．1.6 D．1.8
32．（2021·海南·高考真题）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形 ， ，其折射率为 。
一束单色光在纸面内以 的入射角从空气射向 边的中点O，则该束单色光（ ）
A．在 边的折射角为
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学科网（北京）股份有限公司B．在 边的入射角为
C．不能从 边射出
D．不能从 边射出
33．（2021·辽宁·高考真题）一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比
较内芯中的a、b两束光，a光的（ ）
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C．频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
考点02 光的干涉、衍射和偏振
34．（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝 关于 轴对称，
光屏垂直于 轴放置。将偏振片 垂直于 轴置于双缝左侧，单色平行光沿 轴方向入射，在
屏上观察到干涉条纹，再将偏振片 置于双缝右侧， 透振方向平行。保持 不动，将 绕
轴转动 的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．条纹间距不变，亮度减小 B．条纹间距增大，亮度不变
C．条纹间距减小，亮度减小 D．条纹间距不变，亮度增大
35．（2025·北京·高考真题）下列现象属于光的衍射的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹 B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D．水中的气泡看上去特别明亮
36．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为 的蓝色激光和波长为
的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为 ，双缝到屏的距离为 ，则
屏上（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B．蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C．距中央亮条纹中心 处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D．距中央亮条纹中心 处蓝光和红光亮条纹中心重叠
37．（2024·广西·高考真题）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜
反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设
光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l， ，镜面与光屏垂直，单色光波长为 。下列说法
正确的是（ ）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 ，则该液体的折
射率为
38．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、
c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测
滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
39．（2024·湖南·高考真题）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
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学科网（北京）股份有限公司镜沿 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。S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A处移动
40．（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方
向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在
墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（ ）
A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离
41．（2023·山东·高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，
C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成
干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）
A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
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学科网（北京）股份有限公司42．（2023·江苏·高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改
变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的
（ ）
A． 倍 B． 倍 C．2倍 D．3倍
43．（2022·浙江·高考真题）关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A．用复色光投射就看不到条纹
B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹
D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大
44．（2022·山东·高考真题）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝 ， 的宽
度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示
图样。下列描述正确的是（ ）
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 、 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条
纹
45．（2021·江苏·高考真题）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推
测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（ ）
A． B． C． D．
46．（2021·湖北·高考真题）如图所示，由波长为λ 和λ 的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分
1 2
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学科网（北京）股份有限公司成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央
亮条纹的中心位置，P 和P 分别是波长为λ 和λ 的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射
1 2 1 2
光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则（ ）
A．λ <λ，M是波长为λ 的光出射位置 B．λ <λ，N是波长为λ 的光出射位置
1 2 1 1 2 1
C．λ >λ，M是波长为λ 的光出射位置 D．λ >λ，N是波长为λ 的光出射位置
1 2 1 1 2 1
47．（2021·山东·高考真题）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。
下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
48．（2021·浙江·高考真题）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．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
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
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学科网（北京）股份有限公司D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动 ，条纹也会跟着转动
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