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考点53 光学和电磁波
1. 高考真题考点分布
题型
考点考查
考题统计
选择题
光的折射
2024 年贵州卷、重庆卷
选择题
光的干涉
2024 年广西卷
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】高考对光的折射和全反射、光的干涉的考查很频繁，大多以选择题或计算题中出现，题目难
度要求大多不是太高，较为基础，但也不排除个别年份题目较难。
【备考策略】
1.理解和掌握折射定律及应用。
2.理解和掌握全反射定律及应用。
3.理解和掌握光的干涉。
【命题预测】重点关注和掌握光的折射、光的干涉的基本规律，并会解决实际的光学物理问题。
一、光的折射定律 折射率
1．折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图所示(以光从空气射入水中
为例)。
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：＝n。
[注意] ①在光的折射现象中，光路是可逆的。
②当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于
折射角。
3．折射率
(1)折射率是反映介质的光学性质的物理量。
(2)定义式：n＝。
(3)计算式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。
1
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4．折射率的理解
(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。
(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质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。
二、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
(1)定义：折射角等于90°时的入射角。
(2)公式：sin C＝。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，由n＝得
sin C＝。
(3)大小：介质的折射率n 越大，发生全反射的临界角C 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。
三、光的干涉
1．产生干涉的条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2．杨氏双缝干涉
(1)如图所示。
3．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
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(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)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。
四、光的衍射
1．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．衍射条纹
五、光的偏振现象
1．偏振：光波只沿某一特定的方向振动。
2．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着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。光的偏振证明光是横波。自然光
通过偏振片后，就得到了偏振光。
4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。
六、电磁波的产生 电磁波的发射、传播
1．麦克斯韦电磁场理论与电磁场
如图所示：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个
完整的整体，这就是电磁场。
2．电磁波
(1)产生：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。
①电磁波是横波(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播不需要介质。
②真空中电磁波的速度为3×10
8 m/s。
③公式v＝λf 对电磁波同样适用。
④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
(2)电磁波的发射
①发射条件：足够高的振荡频率和开放电路。
②调制分类：调幅和调频。
(3)电磁波的接收
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
②解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。
3．电磁波谱
按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ 射线，形成电磁波谱。
3
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考点一 光的折射定律和全反射
考向
1 折射定律的应用
1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。
2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射
率等。
3.注意在折射现象中，光路是可逆的。
1．如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了
令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，
已知水的折射率为
，
，
，下列说法正确的是（ ）
A．光线射入水中频率减小
B．水中拍摄到的水上景物比实际位置偏低
C．进入镜头的光线与竖直方向的夹角
最大为37°
D．通过镜头拍摄到的岸上的景物在一个圆形区域内
【答案】D
【详解】A．光线由水上射入水中时，光的频率不变，故A 错误；
B．如图所示，
光源S 成像在
处，
的位置比S 的位置偏高，故B 错误；
C．当光线在水面的入射角为90°时，水中光线与竖直方向夹角达到最大值，即临界角
，且
4
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则
故C 错误；
D．由以上分析可知，水面上有岸上景物光线射入的区域为圆形，则通过镜头拍摄到的岸上的景物在一个
圆形区域内，故D 正确。
故选D。
2．如图所示为一正六边形玻璃棱镜的横截面，其边长为
，光源S 发出的光从
边上的A 点与垂直于
边的法线呈
角入射，
边不透光，S 距A 点的距离为
，光线穿过棱镜后从
边上的
点射
出，再传播到接收点
，
边不透光，
距
点的距离仍为
，则下列说法正确的是（ ）
A．出射光线
与入射光线
不平行
B．玻璃的折射率为
C．光在空气中
段传播的时间和在玻璃中
段传播的时间之比为
D．保持光源S 和六边形位置不变，入射光线入射点从A 点移动到
点的过程中，在
边上能出现全
反射现象
【答案】C
【详解】A．由题意可知光路图如图所示，从
点射出时，可知出射角等于从A 点入射时的入射角，则
出射光线
与入射光线
平行，A 错误；
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B．根据几何关系可得
，则
得
则玻璃的折射率
B 错误；
C．光在玻璃中传播的速度
则光在空气中
段传播的时间和在玻璃中
段传播的时间之比
C 正确；
D．根据发生全反射的条件可知，入射光线入射点从Ａ点移动到
点的过程中是光从空气射入玻璃，即从
光疏介质射入到光密介质，不可能发生全反射，D 错误。
故选C。
考向
2 光的
全反射
两个技巧
四点注意
(1)解答全反射类问题时，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
(1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介
质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可
能是光疏介质。
(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角
多大，都不会发生全反射现象。
(3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。
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在作光路图时尽量与实际相符。
(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的
折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，
不发生折射。
3．一种发光装置是由半径为R 的折射率为
的半球体透明介质和发光圆面组成的，发光部分MN 是一个
圆心与半球体介质球心O 重合的圆面。其纵截面如图所示，
，若不考虑多次反射，则（ ）
A．不论发光圆面的半径多大，一定会有部分光线到达球面时发生全反射现象
B．为使从发光圆面射向半球面上的所有光线都不会发生全反射，MN 的半径要小于
C．在此纵截面内，若从N 点斜向左射到半圆面上的光在D 点恰好发生全反射，且
，则
MN 的直径为
D．不论发光圆面的半径多大，所有光线都不可能在B 点发生全反射
【答案】C
【详解】AB．发光圆面射向半球面上发生全反射的临界角满足
可得
如图所示
根据几何关系可知，从N 或M 点垂直MN 射出的光线在半球面上的入射角最大，根据几何关系可得
可得
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可知为使从发光圆面射向半球面上的所有光线都不会发生全反射，MN 的半径要小于
；故AB 错误；
C．在此纵截面内，若从N 点斜向左射到半圆面上的光在D 点恰好发生全反射，且
，如图所
示
根据正弦定理可得
解得
则MN 的直径为
，故C 正确；
D．若发光圆面的半径刚好等于
，则光线从N 或M 点射向B 点的入射角刚好等于
，则光线在B 点刚
好发生全反射，故D 错误。
故选C。
4．光导管作为一种高效的光传输装置，在现代科技和生活中发挥着重要作用。如图所示，一单色光在截
面中心线位置以与水平中心线成45°角的方向进入光导管，恰好在MN 表面发生全反射。已知光导管长度
为L，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．单色光的折射角的正弦值为
B．光导管对该单色光的折射率为
C．光在光导管中的传播速度为
D．光在光导管中的传播时间为
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【答案】D
【详解】AB．由几何关系可知
由折射定律可得
由全反射临界角公式可得
联立解得
，
故AB 错误；
CD．由
解得光在光导管中的传播速度为
光在光导管中传播的路程为
则光在光导管中的传播时间为
故C 错误，D 正确。
故选D。
考点二 光的干涉
考向
1 双缝干涉
1.原理如图所示。
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2.形成亮、暗条纹的条件
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。
光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。
光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
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条纹间距公式：Δx＝λ。
5．某同学用如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
。用同一种单色光垂直照射狭缝，实验中在屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是
（ ）
A．当光通过狭缝时，只发生干涉现象不发生衍射现象
B．把光屏前移或后移，屏上将不能看到如图乙所示的明暗相间的条纹
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，其他条件不变，屏上中央亮条纹的宽度将增大
D．实验中仅将红光换成蓝光，实验得到的条纹间距增大
【答案】C
【详解】A．当光通过狭缝时，也发生了衍射现象，故A 错误；
B．把光屏前移或后移，改变双缝到屏距离，屏上能看到如图乙所示的明暗相间的条纹，故B 错误；
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，衍射范围增大，屏上中央亮条纹的宽度将增大，故C 正确；
D．实验中仅将红光换成蓝光，波长减小，由
可知，实验得到的条纹间距减小，故D 错误。
故选C。
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6．双缝干涉实验是物理史上最美的实验之一、如图所示，用单色光进行双缝干涉实验，单色光通过单缝S
后对称地通过平行于单缝的双缝
、
，光屏上出现明暗相间的条纹，O 点在
、
的中垂线上。则（
）
A．若将单缝S 向左移动，将看到光屏上明暗相间的条纹向O 点靠拢
B．若将光屏向左移动，将看到光屏上明暗相间的条纹向O 点靠拢
C．若将单缝S 向上移动，将看到光屏上明暗相间的条纹整体向上移动
D．若将双缝
、
的间距变小，将看到光屏上明暗相间的条纹向O 点靠拢
【答案】B
【详解】A．若将单缝S 向左移动，光屏上明暗相间的条纹间距不会变化，故A 错误；
B．由于
、
到光屏上O 处光程差为零，该处出现中央亮条纹，其余条纹均匀地分布在O 两侧，若将光
屏向左移动，根据
可知条纹间距减小，将看到光屏上明暗相间的条纹向O 点靠拢，故B 正确；
C．若将单缝S 向上移动，将看到光屏上明暗相间的条纹整体向下移动，故C 错误；
D．若将双缝
、
的间距离变小，根据
可知条纹间距增大，将看到光屏上明暗相间的条纹向O 点两侧移动，故D 错误。
故选B。
考向
2 薄膜干涉
薄膜干涉的理解和应用
(1)形成：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，在膜
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)亮、暗条纹的判断
①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。
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②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。
(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平
面是平整
7．利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小
（约为微米量级），实验装置如图1 所示，
和
是具有标准平面的玻璃平晶，
为标准金属丝，直径为
；A 为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为
。实验中用波长为
的单色光垂直照射平晶表面，观
察到的干涉条纹如图2 所示，测得相邻明条纹的间距为
。下列关系式正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】设两标准平面的玻璃板之间的夹角为
，由空气薄膜的干涉条件可知
由题设条件有
联立解得
故选B。
8．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
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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
【答案】C
【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉
条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，
即滚珠a 的直径与滚珠b 的直径相等，即滚珠b 合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a
的直径与滚珠c 的直径不相等，即滚珠c 不合格。
故选C。
考点三 光的衍射和偏振
考向
1 光的衍射
1.单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射
圆孔衍射
单色光
中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间
的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度
越弱，宽度越小
①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
②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增
加而减小
白光
中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度
逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，
其中最靠近中央的色光是紫光、离中央
最远的是红光
中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等
间距的彩色的同心圆环
2.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)。
9．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条
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纹即可判断细丝粗细的变化（ ）
A．这里应用的是光的干涉现象
B．这里应用的是光的直线传播性
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
【答案】D
【详解】AB．由题图可知，这里应用的是光的衍射现象，AB 错误；
CD．由光的单缝衍射现象特点可知，如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细，C 错误，D 正确。
故选D。
10．线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理是。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀
系数。右图是该实验的装置示意图，挡光片
固定，挡光片
放置在待测金属棒上端，让激光通过
、
间
的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度
、单缝宽度
、光的波长
、缝到屏的距离
，满足关系式
。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹
B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大
C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大
D．其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小
【答案】C
【详解】A．激光通过狭缝后在光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，故A 错误；
B．根据
其他实验条件不变，使用频率更大的激光，则激光的波长更小，中央亮条纹宽度变小，故B 错误；
C．根据
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其他实验条件不变，对金属棒加温，则单缝宽度
变小，中央亮条纹宽度变大，故C 正确；
D．根据
其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离
，则中央亮条纹宽度变大，故D 错误。
故选C。
考向
2 光的偏振
自然光(非偏振光)
偏振光
光的
来源
直接从光源发出的光
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，光沿任意方
向振动，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，光沿特定方向振
动
11．用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O 发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q 照到光
屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（ ）
A．白炽灯发出的光是纵波
B．偏振片Q 起到检偏的作用
C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直
D．将偏振片Q 以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ完全消失
【答案】B
【详解】A．白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q 照到光屏上，不能说明白炽灯的光是纵波，
A 错误；
B．当白炽灯光经偏振片P 后就成为偏振光，又经与P 平行的偏振片Q 照到光屏上，所以偏振片Q 起到检
偏的作用，B 正确；
C．光束Ⅱ中的光是经偏振片P 透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C 错误；
D．将偏振片P 以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，但不会完全消失，D 错误；
故选B。
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12．鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液
的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角
度α，这一角度α 称为“旋光度”，α 的值只与糖溶液的浓度有关，将α 的测量值与标准值相比较，就能确
定被测样品的含糖量了。如图所示，S 是自然光源，A、B 是偏振片，转动B，使到达O 处的光最强，然后
将被测样品P 置于A、B 之间，则下列说法错误的是（ ）
A．到达O 处的光的强度会明显减弱
B．到达O 处的光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片B 转过的角度等于α
D．将偏振片A 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片A 转过的角度等于α
【答案】B
【详解】AB．自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品
后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B 的光的偏振方向
与B 的透振方向不完全一致，故O 处光的强度会明显减弱，故A 正确，B 错误；
CD．若将A 或B 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，说明它们转过的角度等于α，故CD 正确。
本题选错误的，故选B。
考点四 电磁波
考向
1 电磁振荡物理量的变化
一、电磁振荡物理量的变化
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示)
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2.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示)
u、EE规律与q－t 图像相对应；EB规律与i－t 图像相对应。
3.各物理量变化情况一览表
时刻(时间)
工作过程
q
E
i
B
能量
0～
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E 电→E 磁
～
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E 磁→E 电
～
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E 电→E 磁
～T
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E 磁→E 电
二、LC 振荡电路的周期和频率
1.明确T＝2π，即T 取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。
2.明确电感线圈的自感系数L 及电容器的电容C 由哪些因素决定。L 一般由线圈的大小、形状、匝数及有
无铁芯决定，平行板电容器的电容C 由公式C＝可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S 及板间距
离d 有关。
13．LC 振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（ ）
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流方向由a 向b
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B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带正电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a 向b
【答案】C
【详解】AB．若磁场正在减弱，则磁场能在减小，电场能在增大，电容器在充电，根据磁感线的方向，由
右手螺旋定则可以判断出电流方向由b 向a，故电容器上极板带负电，故AB 错误；
CD．若磁场正在增强，则电场能在减小，电容器在放电，根据磁感线的方向，由右手螺旋定则可以判断出
电流方向由b 向a，故电容器上极板带正电，故C 正确，D 错误。
故选C。
14．如图甲所示为LC 振荡电路，图乙的
图像表示LC 振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的
关系，下列说法正确的是（ ）
A．
时间内，线圈中磁场能在减少
B．
两时刻电路中电流最大
C．
时间内，电容器内的场强在增大
D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
【答案】A
【详解】A．从
图像可知，
时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中
的磁场能在减少，故A 正确；
B．从
图像可知，
两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，
故B 错误；
C．从
图像可知，
时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的场强在减小，故C 错误；
D．根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小
电路的振荡周期，故D 错误。
故选A。
考向
2 电磁场理论
与
电磁波
一、电磁场理论
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1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
2.电磁波与机械波的比较
电 磁 波
机 械 波
产 生
由周期性变化的电场、磁场产生
由质点(波源)的振动产生
波的特点
横波
纵波或横波
波 速
在真空中等于光速c=3×108 m/s,
在介质中与频率有关
与介质有关,与频率无关
是否需要
介质
不需要介质(在真空中仍可传播)
必须有介质(真空中不能传播)
能量传播
电磁能
机械能
二、电磁波谱
1.电磁波谱的排列
按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线
。
2.不同电磁波的特点及应用
特点
用途
无线电波
波动性强
通讯、广播、导航
红外线
热作用强
加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光
感光性强
照明、照相等
紫外线
化学作用荧光效应
杀菌消毒、治疗皮肤病等
X 射线
穿透力强
检查、探测、透视、治疗
γ 射线
穿透力最强
探测、治疗
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15．如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变
化的磁场，其周围产生感应电场。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．甲图从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．甲图中闭合电路的存在只是提供了观测电场存在的手段，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的磁场周围产生电场，与闭合电路是否存在有关
【答案】C
【详解】A．若甲、乙两图中的磁场均匀变化，就会产生稳定的电场，稳定的电场不会产生磁场，就不会
产生电磁波，故A 错误；
B．甲图从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B 错误；
CD．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图中闭合电路的存在
只是提供了观测电场存在的手段，即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C 正确，D 错误。
故选C。
16．2023 年2 月12 日消息，河北廊坊广阳区实行雷达探测精准“号脉”助力小区治理。雷达是利用电磁
波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的
距离、方位、高度等信息。关于雷达、电磁波的特性，下列说法正确的是（ ）
A．雷达所用无线电波的波长比短波更长，只有连续发射无线电波才能发现目标
B．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
C．雷达发出的电磁波是纵波，电磁波中的电场和磁场平行，是振动方向与传播方向同轴的波
D．雷达发出的电磁波可以在真空中传播，是电场和磁场之间的相互感应并向周围空间传播电磁能
【答案】D
【详解】A．雷达所用无线电波为微波，微波的波长比短波更短，雷达通过发射无线电波的脉冲并接收电
磁脉冲工作，故A 错误；
B．电磁波的使用几乎不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故B 错误；
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C．电磁波中的电场和磁场互相垂直，并都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波，故C 错误；
D．电磁波可以在真空中传播，是电场和磁场之间的相互感应并向周围空间传播电磁能，故D 正确。
故选D。
考点五 测量玻璃的折射率
考向 测量玻璃的折射率
1.实验目的、器材、原理
实验
目的
测量玻璃的折射率，掌握光线发生
折射时入射角和折射角的确定方
法。
实验原理
如图所示，当光线AO 以一定的入射角θ1穿过两面平行的
玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光
线O′B，从而得出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝
或n＝计算出玻璃的折射率。
实验
器材
白纸、图钉、大头针、直尺、铅
笔、量角器、平木板、长方形玻璃
砖。
2．数据处理
(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时
的，并取平均值。
(2)图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1-sinθ2的图像，由n＝可知图像应是过
原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。
(3)“单位圆法”：以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线AO 于E 点，交折射
光线OO′于E′点，过E 作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，分别交NN′于点H、H′，如图所示，sin
θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
3．注意事项
(1)玻璃砖要用厚度较大的。
(2)入射角不宜过大或过小，一般控制在30°到60°之间。
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(3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应适当大一些。
(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。
4．误差分析
(1)入射光线、出射光线的确定造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。
(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。
17．在“测玻璃的折射率”实验中：
(1)如图1 所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法正确的是___________。
A．若
间的距离较大，通过玻璃砖会看不到
的像
B．为减小测量误差，过
插点的直线与法线
的夹角应尽量小些
C．为减小作图误差，
间的距离应适当大些
(2)增大入射角时，出射点与入射点的水平距离将 （填“增大”或“减小”）。
(3)如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （填“大”或
“小”）的玻璃砖来测量。
(4)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2 所示，
从图线可知玻璃砖的折射率为 。
(5)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面
与玻璃砖位置的关
系如图3 所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均
以
为界面画光路图。则：
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甲同学测得的折射率与真实值相比 ，乙同学测得的折射率与真实值相比 。（均填
“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】(1)C(2)增大(3)大(4)1.5(5) 偏小 不变
【详解】（1）A．根据光路可逆性原理结合几何关系可知，
间的距离较大，通过玻璃砖也会看到
的像，故A 错误；
B．为减小误差，入射角应适当大一些，即过
点的直线与法线
的夹角应尽量大些，但也不能太大，
故B 错误；
C．为了减小作图误差，
和
间的距离应适当取大些，故C 正确。
故选C。
（2）出射点与入射点的水平距离等于砖的宽度与折射角正切值的乘积，入射角增大，折射角就增大，玻
璃砖的宽度不变，所以出射点与入射点的水平距离增大。
（3）为减小折射角的测量误差，应使折射光线适当长些，故如果有几块宽度不同的玻璃砖可供选择，为
了减小误差，应选宽度大的玻璃砖来测量。
（4）玻璃砖的折射率
则
可知
图线斜率的倒数表示折射率，代入数据解
得
（5）甲同学测定折射率时，实验所得的折射光线为2，而实际的折射光线为1，如图甲所示。
可知实验所得的折射角
偏大，则由折射率
可知，甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；测折
射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，乙同学测得的折射率与真实值一致。
18．某同学对玻璃砖的折射率进行测量：先用视深法，再用插针法。
(1)如图1 所示的矩形玻璃砖，有三面磨砂面和三面光学面，将玻璃砖最大的磨砂面压在白纸上，从玻璃砖
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边缘部分的正上方朝下看，白纸上的黑点S“上浮”，用彩色水笔从侧面在黑点变浅的位置点“点”，记为
S'。用游标卡尺深度尺测出S'到下表面的距离h，如图2 所示，h= cm，总深H=1.50cm，算出玻璃
砖的折射率为 (保留2 位有效数字)。
(2)用插针法进行测量。如图3 在软木板上固定白纸，上面放上矩形玻璃砖，a 和a'分别是玻璃砖与空气的
两个界面。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针A 和B，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并插上大头针C，使
其挡住A、B 的像；接着插上大头针D，使其挡住C 和B、A 的像，用“·”表示大头针的位置，这样大头针
A、B 就确定了入射玻璃砖的光线。
根据以上信息，指出图4 中M、N 分别是_________。
A．A、B 大头针
B．B、A 大头针
C．A、B 的像
D．B、A 的像
(3)在图5 中画出光在玻璃中的传播光线 ；
(4)图5 中用刻度尺量出OP=
，OQ=
，O'P=x1，O'Q=x2，则折射率n= 。(用
、
、x1、x2表示)。
【答案】(1) 0.57 1.6(2)C(3)见解析(4)
【详解】（1）[1]游标卡尺读数为0.5cm+7×0.1mm=0.57cm
[2]做出光路图，如图
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由几何关系，可得
，
根据折射率的定义式，有
（2）图4 中玻璃砖观察者一侧两大头针的连线与M、N 的连线相比向左有一定的侧移，可知M、N 是确定
玻璃砖入射光线的两枚大头针，所以它们分别是A、B 的像。
故选C。
（3）在图5 中画出光在玻璃中的传播光线，如图
（4）设入射角为i，折射角为r，由几何关系，可得
，
根据折射率的定义式，有
考点六 用双缝干涉实验测量光的波长
考向 用双缝干涉实验测量光的波长
1．实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx 与双缝间距d、双缝
到屏的距离l、单色光波长λ 之间满足λ＝Δx。
2．实验过程
(1)观察双缝干涉图样
①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。
④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm。
⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
(2)测定单色光的波长
①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a1，将该条纹记为第1 条亮条纹；转
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动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数an，将该条纹记为第n 条亮
条纹。
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d 是已知的)。
④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量。
3．数据处理
(1)条纹间距Δx＝。
(2)波长λ＝Δx。
(3)计算多组数据，求λ 的平均值。
4．注意事项
(1)安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间
距适当。
(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。
(3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉
条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。
19．小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验，
(1)某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测量，下列方法能够
使条纹亮度增加的是________。
A．增加光源的功率
B．将毛玻璃换成透明玻璃
C．调节测量头的位置
(2)下列图示中条纹间距表示正确的是 。
(3)如图所示是小沈同学又参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、乙分别对应的是
第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中________。
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A．单缝与双缝的间距一定较大
B．光强度较小
C．光源到双缝的距离较大
D．双缝到光传感器的距离可能较小
【答案】(1)A(2)C(3)D
【详解】（1）为了便于测量，要使条纹亮度增加，即使得单位时间内的光子数目增多。
A．增加光源的功率，则单位时间内的光子数目增多，故A 正确；
B．将毛玻璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B 错误；
C．调节测量头的位置，亮度不变，故C 错误。
故选A。
（2）干涉条纹的宽度是指一个亮条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的亮条纹（或暗条纹）的中
心之间的距离。故图示中条纹间距表示正确的是C。
（3）由题图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据
A．单缝与双缝的间距对条纹间距无影响，故A 错误；
B．光强度对条纹间距无影响，故B 错误；
C．光源到双缝的距离对条纹间距无影响，故C 错误；
D．双缝到光传感器的距离l 较小，则条纹间距较小，故D 正确。
故选D。
20．实验小组的成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示。
(1)光具座放置的光学元件有光源、透镜、遮光筒和其他元件，其中
、
、、d 各元件的名称依次是
______（填选项前的字母）。
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A．单缝、滤光片、双缝、光屏
B．滤光片、单缝、双缝、光屏
C．单缝、双缝、滤光片、光屏
D．滤光片、双缝、单缝、光屏
(2)已知单缝到双缝之间的距离是
，双缝到屏的距离为
，双缝之间的距离为
，在屏上得
到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻度线在A 位置时螺旋测微器的读数为
，在
位置时读数
如图丙所示为
，则该光的波长为
（计算结果保留3 位有效数字）。
(3)若在另一组同学的实验操作中，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，
则此情形下波长的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
(4)为减小误差，本实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离
，而是先测量
个条纹的间距再求出
。下
列实验采用了类似方法的有______。（多选）
A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量
B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1 滴油酸酒精溶液的体积测量
【答案】(1)B(2) 14.536（14.533~14.538） 665(3)大于(4)AD
【详解】（1）根据实验原理可知，
、
、、d 各元件的名称依次是滤光片、单缝、双缝、光屏.
故选B。
（2）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
[2]A、
间距
其间有6 个条纹间隔，相邻两条纹间距
根据
解得所测光
的波长
（3）测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，实际值
其中
为条纹值与分
划板中心竖直刻线间的夹角，故可知测量值
大于实际值
，根据
可知波长的测量值大于其
实际值。
（4）A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量，采用的放大测量取平均值的方法，
故A 正确；
B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用等效替代的方法，故B 错误；
C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求平均值的方法，故C
错误；
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D．“用油腊法估测油酸分子的大小”的实验中1 滴油酸酒精溶液的体积测量，属于放大测量取平均值的
方法，故D 正确。故选AD。
1．如图所示，矩形透明容器中装满某种透明液体，液体中有一圆形气泡（气泡内有空气），一细光束垂
直左侧壁射入容器，该细光束在气泡中分成两束色光
，下列说法正确的是（ ）
A．液体对
光的折射率比对
光的折射率大
B．
光在液体中的传播速度比
光在液体中的传播速度大
C．两种色光通过同一双缝干涉装置，
光的条纹间距较宽
D．
光的频率大于
光的频率
【答案】D
【详解】A．根据题图可知，
光的偏折程度大于
光的偏折程度，则液体对
光的折射率比对
光的
折射率小，故A 错误；根据
B．由于液体对
光的折射率比对
光的折射率小，则
光在液体中的传播速度比
光在液体中的传播
速度小，故B 错误；
CD．由于液体对
光的折射率比对
光的折射率小，则
光的频率大于
光的频率，
光的波长小于
光的波长，根据
可知两种色光通过同一双缝干涉装置，
光的条纹间距较窄，故C 错误，D 正
确。故选D。
2．临床上常利用三棱镜矫正斜视。如图所示为两眼均向右斜视患者的病因示意图，由于眼球向右倾斜，
光线会聚焦在视网膜一侧的P 点导致成像模糊。为使光线正常聚焦在视网膜上的O 点，虚线框中矫正三棱
镜的放置方式正确的是（ ）
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A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】为使光线正常聚焦在视网膜上的O 点，射向两眼的光线都需要向左偏折；根据光线通过三棱镜后
向底边偏折的特点，可知虚线框中矫正三棱镜的放置方式正确的是左边是三棱镜的底边，故C 正确，ABD
错误。
故选C。
3．如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察
油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量。图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿
形的底部是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部。已知透明塑料的折射率小于油的折
射率，则下列说法正确的是（ ）
A．透明塑料的折射率应小于
B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变大
D．若入射光由红光换为绿光时，亮区范围不变
【答案】D
【详解】A．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从
透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率
即透明塑料的折射率应大于
，A 错误。
B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，B 错误；
C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，C 错误；
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D．若入射光由红光换为绿光时，不影响光线在界面处发生全反射，则亮区范围不变，D 正确。
故选D。
4．洛埃镜实验的基本装置如图所示，光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为π 的相位突变，
相当于光程差突变了半个波长，我们称之为平面镜反射存在半波损失。关于洛埃镜实验，下面说法正确的
是（ ）
A．若a 减小，相邻亮条纹的间距减小
B．若用频率更高的单色光，相邻亮条纹的间距将减小
C．若将平面镜向右移动一些，相邻亮条纹的间距减小
D．若用波长为λ 的单色光，在屏上某点得到暗条纹，改用波长为1.5λ 的单色光，该点一定是亮条纹
【答案】B
【详解】A．光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离L，设在平面镜中虚像为
，光源到
的间距
看做双缝的间距d，则有
根据双缝干涉条纹间距公式可得
故若a 减小，相邻亮条
纹的间距增大，故A 错误；
B．若用频率更高的单色光，根据
可知单色光的波长减小，相邻亮条纹的间距将减小，故B 正确；
C．若将平面镜向右移动一些，双缝到屏的距离和双缝的间距不变，则光屏上相邻明条纹中心间距离不变，
故C 错误；
D．若用波长为λ 的单色光，在屏上某点得到暗条纹，由于平面镜反射存在半波损失，则在屏上某点到、
的波程差为波长λ 的整数倍，改用波长为1.5λ 的单色光，由于该点到、
的波程差不一定为
的奇
数倍，该点不一定是亮条纹，故D 错误。
故选B。
5．神奇的自然界中有许多美妙的光学现象，人们利用这些现象背后的原理服务于我们的生活和工作。如
图所示为检验工件平整度的示意图，可推断出Q 弯曲处工件表面为凸起，这种方法可以实现亚微米甚至纳
米级的测量精度，不会对被测物体造成损伤，适用于测量光学薄膜、液体表面等敏感物体。下列现象中与
上述原理相同的是（ ）
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A．雨后的彩虹
B．荷叶上的水珠看起来特别明亮
C．透过昆虫的翅膀看阳光呈显彩色
D．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色
【答案】D
【详解】题中光学现象的原理是薄膜干涉。
A．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故A 错误；
B．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故B 错误；
C．透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故C 错误；
D．油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故D 正确。
故选D。
6．“超短激光脉冲展宽”曾获诺贝尔物理学奖，其主体结构的截面如图所示。在空气中对称放置四个相
同的直角三棱镜，三棱镜的顶角为θ，相邻两棱镜间的距离为d。两频率不同的光脉冲同时垂直射入第一个
棱镜左侧面某处，经过前两个棱镜后平行射向后两个棱镜，再经过后两个棱镜重新合成为一束，并从第四
个棱镜右侧面射出。两光脉冲出射时有一时间差
，从而完成脉冲展宽。则（ ）
A．频率较高的光脉冲先从出射点射出
B．θ 必须大于某一值才能实现光脉冲展宽
C．垂直入射点不同，
也不同
D．d 一定时，θ 越小，
也越小
【答案】D
【详解】A．光路图如图所示
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根据折射定律有
因入射角r 相同，下方光脉冲的折射角i 更大，故下方光脉冲的折射率更大，频率也更高，根据
可知下方光脉冲在棱镜传播的速度更小，且由图可知，其传播的路程更长，故频率较高的光脉冲传播的时
间更长，较后从出射点射出，故A 错误；
B．若θ 大于某一值，光脉冲可能在第一个三棱镜的斜面发生全反射，无法实现光脉冲展宽，故B 错误；
C．由于光脉冲在棱镜中的传播路径和所需时间只与棱镜的折射率和几何形状有关，与垂直入射点的位置
无关，所以
不会因垂直入射点的不同而改变，故C 错误；
D．当两棱镜间的距离d 一定时，θ 越小，光在棱镜中的传播路径就会越短，所需时间也会越少，因此时间
差
也会越小，故D 正确。
故选D。
7．如图所示，竖直挡板有镂空字母F，全反射棱镜的左侧面与挡板平行，一水平光束从挡板左侧入射，穿
过棱镜后在其下方水平光屏abcd 上形成的图样是（ ）
A．
B．
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C．
D．
【答案】C
【详解】光透过镂空部分后，会在全反射棱镜的倾斜面处发生全反射，如图所示：
一水平光束从挡板左侧入射，F 的上半部分根据光路可以确定在ab，下半部分靠近F 的下半部分。
故选C。
8．以下光学现象的判断正确的是（ ）
A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象
B．图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆孔越小衍射越明显
C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹
D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射
【答案】C
【详解】A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是折射现象，故A 错误；
B．图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，属于圆盘衍射，圆盘的尺寸与入射光波长相差不多时衍射越明
显，故B 错误；
C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹，故C 正确；
D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的全反射，故D 错误。
故选C。
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9．如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与AB 成θ 角射入，对射出
的折射光线的强度随θ 角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示.图丙是用这种材料制成的透明实体，左
侧是半径为R 的半圆柱体，右侧是长为8R、高为2R 的长方体，一束该单色光从左侧A′点沿半径方向，且
与长方体的长边成37°角射入透明实体.已知光在真空中传播的速度为c，以下说法中正确的是（ ）
A．该透明材料的临界角是37°
B．该透明材料的临界角是53°
C．该透明材料的折射率为
D．光线在透明体中传播的总时间为
【答案】BCD
【详解】AB．由图乙可知，θ=37°时，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界
角C，即得C=90°-37°=53°故A 错误，B 正确。
C．根据全反射临界角公式
得该透明材料的折射率
故C 正确；
D．因为临界角是53°，光线在玻璃砖中刚好发生3 次全反射，光路图如图所示，
则光程为
光在该透明材料中的传播速度为
光线在透明长方体中运动的总时间
故D 正确。故选BCD。
10．某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。电磁波从空气射
入这类材料时，折射定律和电磁波传播规律仍然不变，但是折射波与入射波位于法线的同一侧（此时折射
角取负值）。如图所示，波源S 发出的一束电磁波的入射角i=45°，经负折射率
的平板介质材料后，
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从另一侧面射出（图中未画出），已知平板介质的厚度为d，电磁波在真空中的传播速度为c，不考虑电磁
波在介面处的反射，下列说法正确的是（ ）
A．该电磁波的出射点位于法线OO1的上方
B．电磁波射出平板的出射方向与射入平板的入射方向平行
C．电磁波由空气进入平板介质，波长变长
D．电磁波在平板介质中的传播时间为
【答案】BD
【详解】A．由于平板介质材料的折射率为负值，则电磁波在材料中折射方向位于法线
的下方，所以
该电磁波的出射点位于法线
的下方，故A 错误；
B．根据光路可逆原理，电磁波的出射方向与电磁波入射到平板介质的方向平行，故B 正确；
C．根据
则电磁波由空气进入平板介质，波长变短，故C 错误；
D．根据
得折射光线与法线夹角为
由B 选项可知，光在平板介质中的速度为
，
则电磁波在平板介质中的传播时间为
故D 正确。故选BD。
11．图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB 代表端面。一
束光从真空射向玻璃丝的AB 端面，已知光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．光导纤维进行信号传输利用了光的全反射
B．为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，光线在AB 端面上的入射角应满足
C．为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，光线在AB 端面上的入射角应满足
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D．光线从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面所需的最长时间为
【答案】AB
【详解】A．光导纤维进行信号传输利用了光的全反射，故A 正确；
BC．为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，要保证不会有光线从侧壁射出去，在侧壁恰好发生
全反射时，画出光路图，如图所示
由折射定律得
根据几何关系有
则
又
解得
则
要保证发生全反射，应有
故B 正确，C 错误；
D．光在玻璃丝中传播速度为
光线从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面的最长路径为
所
需的最长时间为
故D 错误。故选AB。
12．如图（a）所示轻质弹簧下端固定在水池底部，上端固定一个小灯泡，其大小可忽略，点光源在水面
上的投影位置为
点，点光源静止不动时在
点，距离水面深度为
，现让点光源在竖直方
向做简谐运动，其振动图像如图（b）所示振幅为
，周期为2s，光源向左照射的最远位置记为
，当点
光源距离水面最近时
在
点，点光源距离水面最远时
在点．已知图（a）中
，
，水的折
射率为
，则下列正确的是（ ）
A．
在点时，光斑的移动速度最小
B．
从
到
经过的时间可能为1s
C．光斑振幅
D．点光源在
点时，有光射出水面的面积为
【答案】BC
【详解】A．根据题意可知，
在点时，光斑相当位于做简谐运动的平衡位置，则光斑的移动速度最大，
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故A 错误；
B．
从
到
，可能是路径是
，该过程经过的时间为周期的一半，即为1s，故B 正确；
C．设光从水中射出空气发生全反射的临界角为
，根据全反射临界角公式
根据几何关系可得光斑振幅满足
可知光斑的振幅为
故C 正确；
D．点光源在
点时，根据几何关系可得
解得
则有光射出水面的面积为
故D 错误。
故选BC。
13．如图所示，厚度为
、折射率为
的足够大平行玻璃砖下表面镀有特殊的镀层，距离上表面位置有一
光源
，
与玻璃砖上下表面垂直。光线以入射角
射入玻璃砖上表面，经过上表面和下表面多次反射并
从上表面出射后在
上生成多个像。其中第一次被下表面反射并出射所生成的像最明亮，称之为主像。
则下列说法正确的是（ ）
A．主像到上表面的距离为
B．上表面出射的所有光线的反向延长线与
的交点间距相等
C．
增大至一定值时经下表面反射的光线不会从上表面出射
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D．
时，主像到上表面的距离为
【答案】ABD
【详解】A．由題意可得第一次成像光路图如图所示，主像位置为
，设折射角为，则有
，根据
几何关系可知，主像到上表面的距离
解得
故A 正确；
B．光线每次经下表面反射后在上表面出射的点均向左移动
，根据几何关系可知，上表面出射的所
有光线的反向延长线与
的交点间距相等，故B 正确；
C．根据光路可逆性可知，光线不会在上表面发生全反射，故C 错误；
D．
时，即光线沿
方向，由
可得主像到上表面的距离为
故D 正确。
故选ABD。
14．利用迈克耳逊干涉仪测定气体折射率的光路如图所示，
为两块完全相同、平行放置的玻璃板，
为两个长度均为d 的完全相同的玻璃管，从光源S 发出一束频率为f 的单色光，经过
的反射和折射
后沿
的轴线射向
．测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E 处观察干涉条纹的
变化，即可测得该气体的折射率．已知真空中的光速为c，则下列说法中正确的有（ ）
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A．该单色光在折射率为n 的气体中的波长为
B．经
反射和折射的光，最终在E 处一定沿同一方向射出
C．
中均未充入气体时，在E 处将观察到亮条纹
D．某次测量时，将待测气体充入
管中，从开始进气到到达标准状态的过程中，在E 处恰好看到共
移过N 条干涉亮纹，则该气体在标准状态下对该单色光的折射率为
【答案】BCD
【详解】A．该单色光在折射率为n 的气体中的波速为
故
故A 错误；
B．根据反射定律和折射定律，可得经
反射和折射的光，最终在E 处一定沿同一方向射出，B 正确；
C．
中均未充入气体时，两列光波从S 到E 的波程差为0，两列光波发生相长干涉，故将观察到亮条
纹，C 正确；
D．待测气体充入
管中后，经
管的光到达E 处的时间增长
其中
，相对经
管到达E 处的光，其相位滞后
其中T 为光波的周期
，联立得
随着充气量的增加，n 逐渐增大，
逐渐增加，则在E 处恰好看到共移过N 条干涉亮纹时，有
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联立
，解得
D 正确。
故选BCD。
15．如图所示，一细束阳光从墙壁上开的小孔射入房间，在室内放一满盆清水，然后将一块薄平面镜以适
当倾斜角斜放在盆内，阳光经水面折射到平面镜上，反射后再经水面折射而投影到白色的墙壁上，就可以
在墙壁上看到阳光色散后的完整彩色光带。则下列说法中正确的是（ ）
A．彩色光带是不同色光之间相互干涉的结果
B．彩色光带最上面是红色的，最下面是紫色的
C．若平面镜绕着下端顺时针缓慢旋转，彩色光带将沿着墙壁逐渐向下移动直到完全消失，而光带中紫
光将最先消失
D．若平面镜的倾斜角改小一些，可能会出现阳光经水面折射后垂直射到平面镜上，反射光将沿入射光
方向原路返回，最终折射出水面的光束将仍然是一束白光
【答案】BC
【详解】A．本实验的原理是折射色散,即水对不同色光的折射率不同，故A 错误；
B．水对太阳光中的紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，故红光的折射光路弯折最小，紫光的折射
光路弯折最大，即墙壁上的彩色光谱中最上端是红光，最下端是紫光，故B 正确；
C．当光从水中折射出水面时，入射角超过临界角，就会发生全反射而无法射出水面，太阳光中紫光的折
射率最大，临界角最小，故紫光最先消失，故C 正确；
D．第一次折射后，由于折射色散，只可能是一种色光垂直射到平面镜上，因此不可能出现所有色光光路
重合的情况，故D 错误。
故选BC。
16．不久前，某移动分公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记
录，接近理论极限。产生5G 无线信号电波的LC 振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（ ）
A．线圈储存的磁场能正在减少
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B．电容器两极板间电场强度正在变大
C．电容器正在放电
D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相同
【答案】ABD
【详解】ABC．电流方向流向电容器的正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在
变大，电容器中的电场能正在增大，则线圈储存的磁场能正在减小，故AB 正确，C 错误；
D．线圈储存的磁场能正在减小，线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向与
线路中的电流方向相同，故D 正确。
故选ABD。
17．（2024 年山东高考真题）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。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）由题意设光在三棱镜中的折射角为
，则根据折射定律有
由于折射光线垂直EG 边射出，根据几何关系可知
代入数据解得
（2）根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB 恰好发生全反射的光路图如图
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则根据几何关系可知FE 上从P 点到E 点以
角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB 都可以发生全反射，
根据全反射临界角公式有
设P 点到FG 的距离为l，则根据几何关系有
又因为
联立解得
所以光线在EF 上的入射点D 到E 点的距离范围为
18．（2024 年全国甲卷真题）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。
【答案】
【详解】如图，画出光路图
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可知
设临界角为C，得
，
根据
可得
解得
故可得
故可知
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