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核心知识查漏014 光
一、光的折射与全反射
1．光的折射和全反射规律
（1）折射定律：n＝、n＝、n＝。
（2）全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就会
发生全反射。
2．应用折射定律注意“四点”
（1）折射率公式n＝中，不论光从真空射入介质，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。
3．各种色光的性质比较
二、光波所特有的现象
1．光的干涉
（1）光的干涉条件：两束光的频率相同、振
动方向相同、相位差恒定。
（2）双缝干涉
①干涉图样：单色光照射时形成等间距的，明
暗相间的条纹．白光照射时，中央是白色的条纹，
两边是彩色的条纹。
②条纹间距：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。
（3）薄膜干涉：由薄膜的前、后表面反射回
来的两列光相遇而形成的。
2．光的衍射
（1）发生明显衍射的条件
当孔或障碍物的尺寸比光波波长小或相差不多时，光才能发生明显的衍射现象。
颜色
红橙黄绿青蓝
紫
频率ν
低―→高
波长
大―→小
通过棱镜的偏折
角
小―→大
同一介质的折射
率
小―→大
同一介质中速度
大―→小
全反射临界角
大―→小
1
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（2）衍射图样
①单缝衍射：单色光衍射时，中央条纹亮且宽，两侧是间距不相等、明暗相间的条
纹。
白光衍射时，中央是较宽的白条纹，靠近中央的是紫光，远离中央的是红光。
②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。
③泊松亮斑：光照射到一个不透明的半径很小的圆板时，在圆板的影的中心出现的亮
斑。
3．光的偏振
（1）自然光：在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且各个方向光振
动的强度相同。
（2）偏振光：在垂直于光波传播方向的平面上，沿某个特定方向振动的光。
（3）光的偏振现象说明光波是横波。
1．（2025 静安一模·四·第3 题）在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，通过
显示屏的双缝干涉图样获得条纹间距时，为减小实验误差，应测量（ ）
A．相邻明条纹的间距
B．相邻暗条纹的间距
C．不相邻明条纹的间距
D．不相邻暗条纹的间距
【答案】D
2．（2025 崇明一模·二·第4 题）（多选）核心舱和地面间使用无线电波联系，核心舱
内宇航员之间使用声波交流。无线电波和声波的特点（ ）
A．都不需要介质传播
B．都属于电磁波
C．都能传递能量和信息
D．都能发生干涉和衍射
【答案】CD
3．（2025 青浦一模·三·第10 题）（多选）舞台景观水池的水面下安装有几个彩色灯
泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，红光的
折射率小于绿光。下列说法正确的是（ ）
2
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A．一束红光和一束绿光会发生干涉 B．游客看到的红灯的深度比实际深度要小
C．红光比绿光在水中传播的更快
D．若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
【答案】BCD
【解析】红光与绿光频率不同，两列光不会发生干涉，故A 错误；光从水下射到水平
要发生折射，折射角大于入射角，而人眼睛看到水下物体是按照光的直线传播看出去的，
因此游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小，故B 正确；绿光频率较高，水对绿光的折
射率较大，根据光在介质传播速度公式
可知，红光比绿光在水中传播的更快，故C 正
确；设单色光在水下S 处，实际深度为H0，光线在AB 两处恰好发生全反射，临界角为
C，如下图所示：
由图可知
根据临界角公式
联立可得光源把水面照亮的圆的半径
可知，红光的折射率小于绿光的折射率，则红光的半径大，所以红灯把水面照亮的面
积较大，故D 正确。故选BCD。
4．（2025 闵行一模·一·第2 题）（多选）内径为h、深度为h 的圆柱体枯井如图所
示。水的折射率n=
，当井水灌满后，蹲在井底中央处的青蛙（视为质点）（ ）
A．看到井外的范围变小
B．看到井外的范围变大
C．若可看到井外地面上的花，竖直向上跳到的位置距离井口最远为
h
D．若可看到井外地面上的花，竖直向上跳到的位置距离井口最远为
h
3
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【答案】BD
【解析】根据光的折射定律，当井水灌满时，蹲在井底中央处的青蛙看到井外的范围
变大，故B 正确，A 错误；如图所示，几乎贴着水面射入水里的光线，在青蛙看来是从折
射角为C 的方向射来的
根据折射定律有
设竖直向上跳到的位置距离井口最远为
，则
解得
故C 错误，D 正确。故选BD。
5．（2025 嘉定一模·三·第1 题）两支激光笔分别发射红、蓝两种激光，两者波长之比
为7 5∶，发射功率之比为 1 5∶，则红色、蓝色激光笔分别每秒发射的光子数之比为______。
【答案】7:25
【解析】根据光子能量公式
可知，光子数
则红色、蓝色激光笔分别每秒发射的光子数之比为
6．（2025 嘉定一模·三·第2 题）两圆形偏振片M、N 平行共轴放置，一束自然光沿图
示方向穿过两偏振片，a、b 为光路上两点。N 保持静止，M 缓慢绕轴OO'转动，可观察到
a、b 两处中______处光强发生变化（选“a”或“b”），这种现象发生是因为光______。
A．具有粒子性
B．具有波粒二象性
C．是横波
D．是纵波
【答案】b C
【解析】两偏振片M、N 平行共轴放置,一束自然光沿图示MN 方向穿过两偏振片，自
然光经过偏振片M 后变为偏振光，偏振光的振动方向与偏振片N 的透振方向一致时，偏振
光能通过偏振片N，此时偏振光的光强最大，当偏振光的振动方向与偏振片N 的透振方向
垂直时，偏振光不能通过偏振片N，此时偏振光的光强为零，所以可观察到b 处光强发生
变化，这种现象发生是因为光是横波，故C 正确，BD 错误。
4
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7．（2025 崇明一模·二·第7 题）空间站窗外射进一束阳光，照射到一空心水晶球上。
航天员发现水晶球特别明亮，这是光在水晶球内部空气表面发生了全反射现象，如图所
示。如果水晶折射的临界角为 C。
（1）则水晶的折射率 n =_____________。
（2）图中发生全反射的入射光线与反射光线间夹角 θ 大小一定（ ）
A．等于 C B．等于 2C C．小于 2C D．大于等于 2C
【答案】（1）（2 分）；（2）（3 分）D
8．（2025 浦东新区一模·四·第7 题）有一种反射式光纤位移传感器，其结构如图
（c）所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N。光纤的折射率为n。M、N 下端横截面
齐平且与被测物表面平行。激光在M 内多次全反射后从下端射向被测物体，经被测物体表
面反射至N 下端，该光线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。
（1）从图示位置起，增大角i，则角θ 将（ ）
A．减小 B．增大 C．不变
（2）若n＝
，当激光在M 内恰好发生全反射时，sinθ＝ 。
【答案】(1)A (2)
【解析】（1）从图示位置起，增大角i，光从M 下端横截面折射出光纤的入射角为
，
入射角将减小，则折射角θ 将减小。故选A。
（2）由题意可知，当光在两侧刚好发生全反射时，设入射角为
，则从M 下端面出
射的光与竖直方向夹角为
，光在M 下端与竖直方向的夹角为
，由全反射临界条件
得
又根据折射定律得
联立解得
。
水晶
空气
O
θ
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（2024·上海闵行·统考一模）四、波
可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象，其本质是一种电磁波，具有
一些和机械波相同的波的特性，又有和机械波不同的特点。
9．下面关于光的现象和原理说法不正确的是（ ）
A．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是因为光的折射
B．激光防伪标识上的彩色图案是因为光的衍射
C．用“偏振片”可以检验并得到：光是横波
10．如图所示，折射率为1.41 的直角棱镜ABC 置于空气中。
（1）一束光从BC 面垂直射入后又会从棱镜 （选：A．AB
面 B．BC 面 C．AC 面）射出，
（2）其射出方向与射入方向之间的夹角约为 °。（结果保留两位有效数
字）
11．区别于光波，机械振动的传播需要依赖介质，如图振源A 从0 时刻开始带动细绳
上各点上下做简谐运动，0.5s 时在绳上形成的波形如图所示。若规定向上为质点振动位移
的正方向，振幅为0.1m，试画出0 ~ 0.5s 内A 点的振动图像，标注好描述振动的物理量。
【答案】9．AB 10． C 45° 11．见解析
【解析】9．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是光的干涉现象，故
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A 错误；激光防伪标识是利用光的干涉原理制作的一种色彩斑斓难以仿冒的防伪标签，故
B 错误；偏振是横波特有的现象，用“偏振片”可以检验并得到：光是横波，故C 正确。
本题选错误项，故选AB。
10．C，45
11．坐标轴单位1 分，振幅1 分，周期1 分，振动图像形状1 分
（2024·上海崇明·统考一模）光和机械波一样，都具有波的性质，他们不仅能够产生
反射、折射，还能产生干涉和衍射，能够传递能量，携带信息。完成下列问题：
12．下列关于光的说法正确的是（ ）
A．光波和超声波属于同种性质的波
B．光能发生偏振现象，说明光波是一种横波
C．阳光照耀下的肥皂泡呈现彩色花纹是光衍射的结果
D．将白光分别照射到单缝和双缝上，光屏上都可能呈现彩色条纹
13．如图所示，一个半圆形的玻璃砖，其折射率n。入射光a 沿着玻璃砖半径射到直
边上O 点，分成两束光线b 和c，虚线为过O 点的法线，则有（ ）
A．
B．
C．
D．
14．一列机械横波向右传播，在
时的波形如图所示，A、B 两质点间距为8m，
B、C 两质点在平衡位置的间距为3m，当
时，质点C 恰好通过平衡位置，该波的波速
可能为（ ）
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A．
m/s
B．3m/s
C．13m/s
D．27m/s
【答案】12．BD 13．A 14．C
【解析】12．光波是电磁波，超声波是机械波，故A 错误；光能发生偏振现象，说明
光波是一种横波，故B 正确；阳光照耀下的肥皂泡呈现彩色花纹是光干涉的结果，故C 错
误；将白光分别照射到单缝和双缝上，衍射和干涉时不同色光的亮条纹位置不同，光屏上
都可能呈现彩色条纹，故D 正确。故选BD。
13．根据折射定律
，根据几何关系有
，可得
，故选A。
14．机械横波向右传播，质点C 恰好通过平衡位置，根据平移法可得
（n=0，1，2，3…）
该波的波速
（n=0，1，2，3…）
当
时，波速为
。故选C。
（2024·上海虹口·统考一模）反射与折射现象
波到达两种不同介质的界面时，通常会同时发生反射与折射。
15．如图，站在清澈的湖边，可以同时看到湖旁景物的倒影和水底的枯枝。（ ）
A．景物的倒影是光在水面折射形成的
B．看到的枯枝是光在水面反射形成的
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C．看到枯枝的深度比湖底的深度更大一些
D．人在湖边看到景物的倒影，潜在水中向上也能看到湖边景物，说明光在水面同时
发生了反射与折射
16．光导纤维呈圆柱形，中间是直径为微米级的纤芯A，外面包裹材料B，最外层是
塑料护套C，它能远距离、高效传导各种光信号。（ ）
A．光导纤维运用了光的色散原理
B．纤芯A 的折射率最小
C．包裹材料B 的折射率最大
D．可以选用折射率由内向外逐渐减小的渐变型纤芯
17．如图，游泳池注满水，光源S 在水面下2.0m 处，离水池右侧的边缘为1.5m，水的
折射率为1.33。
（1）光在水中传播的速度 光在空气中传播的速度（选填“大于”、“小
于”或“等于”）。
（2）从池边观察，看到光源S 的像离水面的距离约为 m（保留2 位有效
数字）。
18．水深小于波长区域的水波叫浅水波。水的深度发生变化，浅水波的传播方向会发
生变化，传播速度也随之变化。浅水波的波速v=
，其中g 为重力加速度，h 为水的深
度。如图，从左侧发出一列水波，途经A、B 两处。
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（1）由图可知，A 处水波的波长 B 处水波的波长，A 处的水深
B 处的水深（均选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）假设水波的折射与光的折射遵从相同规律，B 相对于A 的等效折射率n=1.5，A
处水深hA=1.8cm，则B 处水深hB为 cm。
【答案】15．D 16．D 17．小于 1.1 18．大于 大于 0.8
【解析】15．景物的倒影是光在水面反射形成的，故A 错误；看到水底的枯枝是光在
水面折射形成的，故B 错误；由于光的折射，导致我们看到枯枝的深度比湖底的深度更小
一些，故C 错误。人在湖边看到景物的倒影，潜在水中向上也能看到湖边景物，说明光在
水面同时发生了反射与折射，故D 正确。故选D。
16．光导纤维利用了光的全反射原理，故A 错误；全反射发生在光从光密介质进入光
疏介质的情况下，光密介质折射率相对较大，光疏介质折射率相对较小，所以纤芯A 的折
射率大，包裹材料B 的折射率小，故BC 错误；由上分析可知，可以选用折射率由内向外
逐渐减小的渐变型纤芯，故D 正确。故选D。
17．（1）[1]由于水的折射率大于空气的折射率，则根据
可知，光在水中传播的
速度小于光在空气中传播的速度。
（2）[2]根据题意可得，光路如下图所示
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则根据折射定律有
解得，从池边观察，看到光源S 的像离水面的距离为
18．（1）[1]由图可知，A 处水波的波长大于B 处水波的波长。
[2]波的频率由波源决定，与介质无关，所以A、B 两处水波的频率相同。由于A 处水
波的波长大于B 处水波的波长，则根据
可知，A 处水波的波速大于B 处水波的波
速，则根据波速v=
，可知A 处的水深大于B 处的水深。
（2）[3]B 相对于A 的等效折射率n=1.5，根据
可知，A 处水波的波速等于1.5 倍
的B 处水波的波速，则有
解得
19．（2024·上海黄浦·统考一模）天宫二号搭载的三维成像微波高度计的示意图如图
（a），天线1 和2 同时向海面发射微波，然后通过接收回波和信号处理，从而确定平均海
平面的高度值。图（b）为高度计所获得海面上微波的 条纹图样，两列天线发射的微
波需满足的条件是 。
【答案】干涉 相干波
【解析】[1][2]天线1 和2 同时向海面发射微波，在观察区域发生了叠加，图（b）是
一些明暗条纹相间，间距相等的条纹，所以是微波的干涉条纹。要得到图（b）稳定的干涉
条纹，两列波需满足的条件是两列振动频率相同的相干波。
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（2024·上海静安·统考一模）一、汽车
汽车自驾游是人们喜爱的出游方式之一，驾驶过程中常常离不开卫星导航，遵守交通
规则安全文明驾驶是出游的重要保障。驾驶车辆前要对汽车的后视镜、雨刮器等进行检
查。
20．智能雨刮器会在下雨时自动启动。如图所示为前挡风玻璃的横截面示意图。雨刮
器的工作原理可做如下简化：不下雨时，激光光源P 发出的光在玻璃内传播斜射到N 处，
若光的入射角θ 大于临界角就会发生 而被接收器Q 接收；下雨时N 处的外
侧有水滴，接收器Q 接收到的光照强度 （选涂：A．“变大” B．“不
变”C．“变小”），从而启动雨刮器。
【答案】全反射 C
【解析】激光光源P 发出的光在玻璃内传播斜射到N 处，若光的入射角θ 大于临界角
就会发生全反射而被接收器Q 接收；下雨时N 处的外侧有水滴，则在N 处发生全反射的临
界角变大，接收器Q 接收到的光照强度变小，从而启动雨刮器。故选C。
（2024·上海四区·统考一模）光梳是一种复色光，包含频率等间距分布的多种单色
光，其中各单色光光强I（
）与频率
的关系如图所示。各单色光的频率可以表示为
，其中
是中心频率，相邻两单色光的频率差为
。
21．某光梳的光强I 与频率
的关系如题图所示，则光强I 与波长
的关系可能为
（ ）
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A．
B．
C．
D．
22．为把光梳中不同频率的单色光分开，可利用同种玻璃对不同频率光的折射率n 不
同这一规律。使光束斜射入一矩形玻璃砖，光束通过玻璃砖后各个单色光会分开并平行地
从玻璃砖射出。为测定玻璃砖对某一单色光的折射率，将玻璃砖置于方格纸上，用插针法
得到四个大头针a、b、c、d 的位置如图所示。
（1）画出入射光线、折射光线和出射光线 ；
（2）由此得到玻璃砖对该单色光的折射率
。（保留2 位有效数字）
23．如图，由玻璃砖出射的多束平行单色光经单缝后垂直入射到刻有双缝的不透明平
面。双缝间距为d，双缝所在平面与光屏之间距离为D。
（1）为使光屏上干涉条纹间距变大，可 双缝平面与光屏之间的距离D。
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（2）同步地上、下移动单缝和双缝平面，分别得到两种不同频率单色光的相邻干涉条
纹间距为
和
，这两种单色光的频率差为 。
【答案】21．C 22．见解析 1.7 23．增大
【解析】21．根据
，可知光的频率
与波长
成反比，从单色光光强I（
）与
频率
的关系如图可知，随着
的等间距增大，光强先变大后变小，光强最小值出现在最
右边，最大值为正数第3 条图线，则可知单色光光强I 与频率
的关系变化情况与光强I 与
频率
的变化情况相反，即光强度的最小值出现在最左边，且光强度的最大值出现在正数
的第5 条图线上，由于频率
等间距变化，波长不会出现等间距变化，也即是右边图线较
密，左边较稀疏，结合选项图像，故选C。
22．（1）[1]根据题意，可作出入射光线AO 及折射光线OP 和出射光线PB，如图所示
[2]根据光路图，以入射点O 为圆心，半径R 画圆，分别过圆与入射光线和折射光线的
交点作垂线NM 和EF，如图所示
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设正方向每一小格的长度为
，可得
，
根据折射定律，可得
23．（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式
，可知为使光屏上干涉条纹间距变
大，可增大双缝平面与光屏之间的距离D；
（2）[2]根据
结合
可得
同步地上、下移动单缝和双缝平面，分别得到两种不同频率单色光的相邻干涉条纹间
距为
和
，则有
，
这两种单色光的频率差为
15
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