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光路控制与光的色散
1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点
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
射光线向棱镜底面
偏折
圆界面的法线是过圆
心的直线，光线经过
两次折射后向圆心偏
折
应用
测量玻璃的折射
率
全反射棱镜，改变
光的传播方向
改变光的传播方向
2.各种色光的比较与分析
颜色
红橙黄绿蓝靛
紫
频率ν
低→高
同一介质中的折射率
小→大
同一介质中的速度
大→小
同一介质中的波长
大→小
通过同一棱镜的偏折角
小→大
同一介质中的临界角
大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距
大→小
例1 如图1 所示，三棱镜的AC 面上镀有反射膜，一束白光斜射向AB 面，经棱
镜AB 面折射、AC 面反射、再经BC 面折射后，在离BC 面很近的屏MN 的ab 段
形成光带。则( )
1
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图1
A.增大入射角，光束可能在AB 面发生全反射
B.a、b 间为明暗相间的单色光带
C.棱镜材料对照射到a 点的色光的折射率大
D.照射到a 点的色光为红色
答案 D
解析 发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质并且入射角大于临界角，
题目中的光线在AB 面是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，故A 错
误；根据色散现象可知白光折射到ab 间的是彩色光带，故B 错误；玻璃对红光
的折射率最小，对紫光的折射率最大，通过AB 面时红光的偏折角最小，紫光的
偏折角最大，在AC 面反射后，由反射定律可知到达BC 面上的光线红光在左，
紫光在右，再经BC 面折射后，红光在光带的最左端，红光的折射率小，故C 错
误，D 正确。
例2 (多选)如图2 所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO 方向射向一立方
体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光膜，
下列说法正确的是( )
2
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图2
A.光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B.光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C.改变α 角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ无法保持平行
D.在玻璃砖中，光束Ⅱ的速度小于光束Ⅲ的速度
答案 AD
解析 两种单色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，
它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致
偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A 正确；光路如图所示，由图可知光
束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃砖对光束Ⅱ的折
射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B 错误；
一束由两种单色光混合的复色光沿PO 方向射入，经过折射、反射、再折射后，
光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α 角，光线Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ仍保持平行，故C 错误；玻璃砖对光束Ⅱ折射率大，根据n＝可知，在玻璃砖
中，光束Ⅱ的速度小于光束Ⅲ的速度，故D 正确。
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1.由红、蓝两种单色光组成的复色光以一定的入射角从空气斜射向平行玻璃砖，
射出时形成如图1 中a、b 所示的两束光，下列说法正确的是( )
图1
A.a 光为蓝光
B.b 光光子的能量较大
C.b 光在玻璃砖中传播的速度更大
D.a、b 光通过同一狭缝时b 光的衍射现象更明显
答案 B
解析 因为b 光的偏折程度大，则玻璃对b 光的折射率较大，可知a 光为红光，
b 光为蓝光，故A 错误；b 光为蓝光，频率较大，由ε＝hν 可知，b 光光子的能量
较大，故B 正确；玻璃对b 光的折射率较大，根据v＝可知，在玻璃砖中b 光的
传播速度小于a 光的传播速度，故C 错误；a 光的波长大于b 光的波长，通过同
一狭缝时，a 光的衍射现象更明显，故D 错误。
2.如图2 所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为a、b、c 三束单色光。其中
光束b 是黄光，则关于这三束光的说法正确的是( )
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图2
A.光束c 可能是红光
B.用同一装置做双缝干涉实验，a 光的条纹间距最大
C.玻璃对单色光c 的折射率最小
D.光束a 在玻璃中传播的速度最小
答案 B
解析 由光路图可知，光束c 的偏折程度大于光束b，所以光束c 的折射率大于
黄光的折射率，则光束c 不可能是红光，故A 错误；同理可知a 光的偏折程度最
小，玻璃对单色光a 的折射率最小，即波长最长，根据Δx＝λ 可知，用同一装置
做双缝干涉实验，a 光的条纹间距最大，故B 正确；玻璃对单色光c 的折射率最
大，C 错误；根据v＝可知，光束a 在玻璃中传播的速度最大，故D 错误。
3.一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射，其光路图如图3 所示，a、b
为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是( )
图3
A.在冰晶中，a 光的折射率较大
B.在冰晶中，b 光的传播速度较大
C.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较大
D.a、b 光在真空中传播时，b 光的波长较长
答案 C
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解析 设入射角为α，折射角为β，由图可知，a 光和b 光入射角相同，a 光折射
角大于b 光折射角，根据n＝可知，a 光折射率小于b 光折射率，故A 错误；结
合v＝可知在冰晶中a 光的传播速度较大，b 光的传播速度较小，故B 错误；根
据临界角公式sin C＝知，a 光折射率小，所以a 光的临界角大于b 光的临界角，
故C 正确；由于a 光折射率小于b 光折射率，知a 光频率小于b 光频率；根据c
＝λf 可知，a 光的波长大于b 光的波长，故D 错误。
4.如图4 所示，一束由绿、橙、蓝三种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，在
右侧光屏M、N、P 处各呈现一亮线，不计光在三棱镜中的多次反射，以下说法
正确的是( )
图4
A.光屏上的三条亮线由上到下的顺序是蓝、绿、橙
B.光屏上的三条亮线是光的干涉条纹
C.三种色光相比，照射到P 处的色光在三棱镜中传播的时间最长
D.三种色光相比，照射到P 处的色光最容易发生明显衍射
答案 C
解析 因蓝光折射率最大，橙光折射率最小，可知光屏上的三条亮线由上到下的
顺序是橙、绿、蓝，选项A 错误；光屏上的三条亮线是光的折射造成的色散现
象，选项B 错误；三种色光相比，照射到P 处的蓝光折射率最大，由v＝可知，
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在棱镜中的速度最小，在棱镜中传播距离最长，可知该色光在三棱镜中传播的时
间最长，选项C 正确；三种色光相比，照射到P 处的蓝色光波长最短，最不容
易发生明显衍射，选项D 错误。
5.(2024·辽宁大连高三期末)如图5 所示，一束含有两种频率的复色光斜射向一块
厚玻璃砖，玻璃砖的另一面涂有水银，光线经折射、反射、再折射后从玻璃砖入
射面一侧射出，分成了两束单色光a 和b，则下列说法正确的是( )
图5
A.a、b 两束出射光不会是平行的
B.该玻璃砖对a 光折射率小于对b 光折射率
C.a 光频率大于b 光频率
D.从该玻璃砖射向空气，a 光临界角小于b 光临界角
答案 B
解析 作出光路图如图所示，因为a、b 两光在左边表面的折射角与反射后在左
边表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，故A 错
误；根据折射定律，入射角相同，因为b 光偏折大，a 光的折射角大于b 光的折
射角，所以a 光的折射率小于b 光的折射率，故B 正确；根据频率越大，折射率
越大，所以a 光的频率小于b 光的频率，故C 错误；由sin C＝可得，从玻璃砖
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射向空气中时，a 光临界角大于b 光临界角，故D 错误。
6.一束白光从顶角为θ 的一边以较大的入射角i 射入并通过三棱镜后，在屏P 上
可得到彩色光带，如图6 所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的
彩色光带先后全部消失。下列说法正确的是( )
图6
A.紫光在三棱镜中的速率比红光大
B.屏上的彩色光带最上面为紫色
C.屏上最先消失的是红光，最后消失的是紫光
D.黄光从空气进入三棱镜后，频率不变，波长变小
答案 D
解析 根据折射规律，屏上的彩色光带最上面为红光，最下面为紫光，三棱镜对
紫光的折射率大于红光的折射率，根据v＝，可知紫光在三棱镜中的速率比红光
小，选项A、B 错误；根据发生全反射临界角公式sin C＝，三棱镜对紫光的折
射率最大，紫光的临界角最小，故紫光首先发生全反射从屏上消失，红光的临界
角最大，最后从屏上消失，选项C 错误；根据λ＝可知，黄光从空气进入三棱镜
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后，频率不变，传播速度减小，波长变小，选项D 正确。
7.(多选)如图7 所示，某一复合光线对准一半圆形玻璃砖的圆心O 入射，当在O
点的入射角为30°时，出射光线分成a、b 两束，光束a 与下边界的夹角为37°，
光束b 与下边界的夹角为53°，则下列说法正确的是( )
图7
A.a 光的频率比b 光的频率大
B.a 光在玻璃砖中的传播速率比b 光的大
C.a、b 两束光在该玻璃砖中的折射率之比为3∶4
D.若使入射角增大，则出射光线a 先消失
答案 AD
解析 根据折射定律n＝，由图可知，a 光的折射率为na＝＝1.6，b 光的折射率
为nb＝＝1.2，a、b 两束光在该玻璃砖中的折射率之比为＝＝，故C 错误；由于
a 光的折射率大于b 光的折射率，则a 光的频率比b 光的频率大，故A 正确；根
据v＝可知，a 光在玻璃砖中的传播速率比b 光的小，故B 错误；根据sin C＝知，
a 光的临界角小于b 光的临界角，若使入射角增大，则出射光线a 先消失，故D
正确。
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