文档内容
押江苏卷 3 题
光学
考点内容 考情分析
考点一 光的折射计算 几何光学主要考察光的折射、全反射的理解与
考点二 全反射应用 计算；光的干涉原理主要考察双缝干涉原理及
考点三 光的干涉与衍射原理分析 明暗条纹的判断；光电效应一般考察对爱因斯
坦光电效应方程的理解、光电效应图像的理
考点四 光电效应原理分析和图像
解。
考向一、光的折射与全反射
1．常用的三个公式＝n，n＝，sin C＝。
2．折射率的理解
（1）折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。
（2）光密介质指折射率大的介质，而不是指密度大的介质。
（3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
3．求解光的折射和全反射问题的思路
（1）根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。
（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系。
（3）利用折射定律等公式求解。
① 注意折射现象中光路的可逆性。
4．全反射
（1）定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的
现象．
（2）条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角。
（3）临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界
角为C，由n＝，得sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
考向二、光的干涉原理
1．双缝干涉（1）条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。
（2）明暗条纹的判断方法：
如图所示，相干光源S、S 发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r－r。
1 2 2 1
当Δr＝nλ(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹。
当Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。
2．薄膜干涉
（1）形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上
时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
（2）明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差 Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中
的波长为λ。
在P、P 处，Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗
1 2
条纹。
（3）应用：增透膜、检查平面的平整度。
3．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
双缝干涉 单缝衍射
两束光频率相同、相位差恒
产生条件 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射)
定
条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽
图样不 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等
同点 清晰条纹，亮度基本相
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗
等
与光的偏振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波
考向三、光电效应
1．光电效应的产生条件
入射光的频率大于或等于金属的截止频率。
2．光电效应规律
（1）每种金属都有一个截止频率ν，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。
c
（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。（3）光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。
（4）当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸
出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。
3．光电效应两条对应关系
（1）光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大；
（2）光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大。
4．定量分析时应抓住三个关系式
E＝hν－
k
爱因斯坦光电效应方程
W
0
最大初动能与遏止电压的
E＝eU
k c
关系
逸出功与截止频率的关系 W＝hν
0 c
5．光电效应图像
图像名称 图线形状 获取信息
①截止频率(极限频率)ν：图线与ν轴交点的横坐标
c
最大初动能
②逸出功W：图线与E 轴交点的纵坐标的绝对值
0 k
E 与入射光频率
k
W＝|－E|＝E
0
ν的关系图线
③普朗克常量h：图线的斜率k＝h
①截止频率ν：图线与横轴的交点的横坐标
c
遏止电压U
c
②遏止电压U：随入射光频率的增大而增大
c
与入射光频率ν
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的
的关系图线
乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)
颜色相同、
①遏止电压U：图线与横轴的交点的横坐标
c
强度不同的光，
②饱和电流：电流的最大值；
光电流与电压的
③最大初动能：E＝eU
k c
关系
颜色不同 ①遏止电压U 、U
c1 c2
时，光电流与电 ②饱和电流
压的关系 ③最大初动能E ＝eU ，E ＝eU
k1 c1 k2 c2
考点一 光的折射计算
1．常用的三个公式：＝n，n＝，sin C＝。
2．求解光的折射和全反射问题的思路
（1）根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系。
（3）利用折射定律等公式求解。
（4）注意折射现象中光路的可逆性。
【真题精讲】
1．（2022·山东卷·T7）柱状光学器件横截面如图所示， 右侧是以O为圆心、半径为R的四分之一圆，
左则是直角梯形， 长为R， 与 夹角 ， 中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直 面入
射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能
在 面全反射后，从 面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（ ）
A. 仅有a光 B. 仅有b光 C. a、b光都可以 D. a、b光都不可以
【巩固训练】
1．（2023·全国·高考真题）如图，一折射率为 的棱镜的横截面为等腰直角三角形 ，
，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC
边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。
考点二 全反射应用
1．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．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。
3．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，然后结合几何知识推
断和求解相关问题。
【真题精讲】1．（2023·浙江·高考真题）在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度
为0.9m，水的折射率 ，细灯带到水面的距离 ，则有光射出的水面形状（用阴影表示）为（ ）
A． B． C． D．
【巩固训练】
1．（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，经半反半透镜后分成
1 2
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。反射光入射到三棱镜一侧面
1 2 1 2
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
考点三 光的干涉与衍射原理分析
1．光的衍射：发生明显衍射的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显。
2．光的干涉：条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。当Δr＝
nλ(n＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。
3．光的偏振：光的偏振现象说明光是一种横波。
【真题精讲】
1．（2022·山东卷·T10）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
述不正确的是（ ）
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
【巩固训练】
1．（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
2．（2023·浙江·高考真题）（多选）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱
如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干
涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装
置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．图1中的 对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
考点四 光电效应原理分析和图像
光电效应的分析思路【真题精讲】
1．（2022·河北·高考真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压 与入射光频率 的
实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由
图像可知（ ）
A．钠的逸出功为 B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压 与入射光频率 成正比
【巩固训练】
1．（2021·江苏）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率 ，保持入
射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值 随电压U变化关系的图像是（ ）
A． B． C． D．
2．（2022·河北）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压 与入射光频率 的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可
知（ ）
A．钠的逸出功为 B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压 与入射光频率 成正比
1．（2023·全国·高考真题）（多选）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab = ac；一平行于bc边的细
光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下
方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
2．（2023·浙江·高考真题）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边 以
角度 入射，依次经 和 两次反射，从直角边 出射。出射光线相对于入射光线偏转了 角，则 （
）
A．等于 B．大于
C．小于 D．与棱镜的折射率有关
3．（2023·湖南·高考真题）（多选）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°
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°
4．（2023·江苏·高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会
发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2022·浙江·高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细
光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度 时，b、c、d也会随之
转动，则（ ）
A．光束b顺时针旋转角度小于
B．光束c逆时针旋转角度小于
C．光束d顺时针旋转角度大于D．光束b、c之间的夹角减小了
6．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和
两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射
光束c和d、已知光束a和b间的夹角为 ，则（ ）
A．光盘材料的折射率
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束 的强度
7．（2024·吉林白山·统考一模）如图所示，横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上，直径AB与平面镜垂
直。一束激光a射向半圆柱体的圆心O，激光与AB的夹角为 ，已知玻璃砖的半径为12cm，平面镜上的两个
光斑之间的距离为 ，则玻璃砖的折射率为（ ）
A． B． C．2 D．
8．（2024·河南·统考二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，
一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折
射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B
不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（ ）
A．若改用绿色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度
B．若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
D．改用任何颜色的光射入，都需要入射角i减小到某一合适的角度
9．（2024·河南·校联考模拟预测）如图所示为一潜水员在水下用相机竖直向上拍摄的一张照片。照片中，
水面外的场景呈现在半径 的圆形范围内，水面上一条小船的长度 ，已知水的折射率 ，船
的实际长度约为 ， ，则该潜水员所在水深 约为（ ）
A．2.0m B．2.4m C．2.6m D．2.9m
10．（2024·浙江·校联考模拟预测）如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角
为θ的直角三棱镜，对称放置在空气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为
平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱
镜斜面间的距离d=100.0mm，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为 和
。取 ， ， ，则（ ）
A．光1和2通过相同的双缝干涉装置后1对应条纹间距更大
B．为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ>45°
C．减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D．若θ=37°则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
11．（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．
12．（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
13．（2024·浙江嘉兴·统考一模）如图所示，水平地面上放置一截面为等腰梯形的玻璃砖 ，玻璃砖
的折射率为 。在 点正下方地面上处有一光源S，一束光自S射向 面上的 点，
，则（ ）
A．此光线射至 面恰好发生全反射
B．此光线经折射从 面射出时偏折了
C．此光线在玻璃内多次反射从 面射出的光线都相互平行
D．若自 发出的光束入射至 之间，此光束的折射光到 面可能发生全反射
15．（2023·江苏徐州·校考模拟预测）用频率为 的a光照射截止频率为 的金属时发生了光电效应，用b
光照射时不发生光电效应现象。普朗克常量为h，电子电量为e。则（ ）A．该金属的逸出功为
B．a光的强度一定比b光强
C．若用a光实验，将P右移，电流表示数变大
D．调节P使电流表的示数恰好为零，此时电压表示数为
16．（2023秋·江苏·高三统考开学考试）如图甲所示是一款光电烟雾探测器的原理图.当有烟雾进入时，来
自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流.如果产生的光电流大于
，便会触发报警系统.金属钠的遏止电压 随入射光频率 的变化规律如图乙所示，则（ ）
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波频率要小于金属钠的极限频率
B．图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量h
C．触发报警系统时钠表面会释放出光电子
D．无法通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度
