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第46 讲 光学
目录
01 课标达标
练.................................................................................................................................................................................2
题型01 折射率的计算...............................................................................................................................................2
题型02 全反射的理解及应用...............................................................................................................................5
题型03 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)的光路...........................................................................................8
题型04 干涉的理解................................................................................................................................................10
题型05 光的衍射、偏振.....................................................................................................................................12
02 核心突破练.....................................................................................................................................................13
03 真题溯源练.....................................................................................................................................................20
1
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01 折射率的计算
1.（2025·安徽·高考模拟训练三）宝石切工决定价值，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面
简化如图，一束复合光斜射到宝石的AB 面上，经折射后分成a、b 两束单色光照射在CO 面上，下列说法
正确的是（ ）
A．宝石对a 光的折射率比b 光的大
B．宝石中a 光的传播速度比b 光的大
C．b 光从空气进入宝石，频率变低
D．逐渐减小光斜射到AB 面上的入射角，从CO 面射出的光线中a 光先消失
【答案】B
【详解】A．由题意知宝石对单色光a 的偏折程度比对单色光b 的偏折程度小，因此宝石对单色光a 的折射
率小，A 错误；
B．由
得
，可知单色光a 在宝石中的传播速度比单色光b 在宝石中的传播速度大，B 正确；
C．单色光b 从空气进入宝石，频率不变，C 错误；
D．由
可知，单色光a 的临界角大于单色光b 的临界角，逐渐减小斜射到AB 面上的入射光束的入射角，从CO 面
射出的光束中单色光b 最先消失，D 错误。
故选B。
2．（2025·安徽天一联考·最后一卷）阳台窗户大多使用双层玻璃，双层平行玻璃中间是空气。如图所示，
2
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现有两块厚度均为h 的玻璃，两玻璃平行且与竖直方向成
角，用一支红色激光笔，让激光从左侧以与
水平方向成
角射入左边的玻璃，发现在玻璃中的折射光线恰好水平。下列说法正确的是（ ）
A．激光穿出玻璃后的传播方向与入射方向平行
B．玻璃的折射率为2
C．激光在空气中的传播速度比在玻璃中慢
D．若改用绿色激光，光屏上的光点将上移
【答案】A
【详解】AB．画出光路图，如图所示
由几何关系知光线AB 进入左边玻璃的入射角
折射角
则由折射定律可知玻璃的折射率为
光线穿出后与原方向平行，故B 错误，A 正确；
C．由
，可知激光在空气中的传播速度比在玻璃中的快，故C 错误；
D．玻璃对绿光的折射率更大，由几何关系可知，光线经过双层玻璃折射后，光点将下移，故D 错误。
故选A。
3．（2025·安徽合肥·二模）某透明柱形材料的横截面是半径为R 的四分之一圆，其BC 面涂有反光涂层。
如图所示的截面内，一与AB 边平行的细光束从圆弧上D 点入射，光束进入柱体后射到BC 边上的E 点，
3
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经反射后直接射到A 点。已知D 到AB 的距离为
，光在空气中的速度为c，求：
(1)材料的折射率；
(2)光从D 传播到A 的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）如图所示
从D 点的入射光线的延长线与BC 的交点设为F，令
，
由几何关系可知
因为
则
，
又
4
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解得
则根据光的折射定律
解得
（2）光在材料中的传播速度
又
,
则光从D 到A 的传播时间
02 全反射的理解及应用
4．（24-25 高三下·安徽蚌埠二中·最后一卷）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。下列说法错误的是（ ）
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
【答案】D
【详解】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为
，故折射率为
故A 正确，不符合题意；
5
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B．设临界角为C，得
故
，故若
，会发生全反射，光线c 消失，故B 正确，不符合题意；
C．由于光线b 为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a 变为白光，光线b 为白光，故C 正确，不符
合题意；
D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a 变为紫光，折射角将变大，光线b 和c 不会垂直，
故D 错误，符合题意。
本题选择错误选项，故选D。
5．（24-25 高三下·安徽合肥一六八中学·最后一卷）巢湖是安徽省最大的淡水湖，为合肥及周边城市提供
饮用水源和农业灌溉用水，渔业年产值超10 亿元，是安徽重要的水产基地。我校学生在学完光学之后，
利用单色点光源来测定巢湖水的折射率。该同学在平静的巢湖水面下，让工作的单色点光源沿竖直方向向
下移动h 的距离，发现点光源在水面形成圆斑的半径增大
。求：
(1)巢湖水的折射率为多少？
(2)若测得圆形光斑的半径为，求点光源距水面的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）由图可知
（2）由几何关系
解得
6
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6．（24-25 高三上·安徽淮北&淮南·一检）某实验小组研究一块半圆柱形玻璃砖的折射率。半圆柱形玻璃砖
的半径
，其横截面如图所示，O 点为圆心，
为直径MN 的垂线，足够大的光屏PQ 与直径MN
垂直并接触于N 点。使用激光笔沿半径方向发射一细光束射向圆心O 点，当入射光线与
夹角
，
光屏PQ 上出现两个光点，经测量，这两个光点之间的距离为
。
(1)求半圆形玻璃砖的折射率n。
(2)保持光线始终沿半径方向，将激光笔逆时针缓慢转动，当光屏PQ 上只有一个光点时停止转动，此时光
点距N 的距离是多少？
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）光路图如图所示。
折射率
其中
7
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由几何关系可得
，
，
解得
（2）保持光线始终沿半径方向逆时针级慢转动液光笔，当光屏 PQ 上只有一个光点时，光发生全反射。
光路图如图。
则
，
解得
光点距N 的距离
03 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)的光路
7.（2025·安徽合肥八中·模拟预测）转角菱方氮化硼光学晶体，是世界上已知最薄的光学晶体，仅有微米量
级厚度，能效相较于传统晶体提升了100 至1 万倍。如图为氮化硼光学晶体的截面图，其截面长为
。一
束单色光斜射到上表面A 点，当入射角
时反射光线和折射光线恰好垂直，折射光线经长方体侧面反
射后射到下表面，光在真空中的传播速度为。
8
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(1)求透明材料的折射率
；
(2)若改变光线在A 点的入射角，求光从上端面传播至下端面的最长时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）单色光在透明材料上表面的入射角为60°，反射角也为60°，反射光线和折射光线恰好垂直，
则折射角为
根据折射定律，有
（2）折射光线在介质中的速度为
若改变A 点的入射角，使A 点折射角为C，则有
此时
，则在侧面发生全反射。
为光线在侧边能取到的最小入射角，故最长时间为
8．（24-25 高三·安徽合肥集团校·最后一卷）如图所示，直角三角形ABC 为一棱镜的横截面，
，边AC 长为a，棱镜的折射率为
。一束光线从AC 边的中点D 垂直射入棱镜，不
考虑光线在棱镜中的多次反射，已知光在真空中的传播速度为c，求：
9
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(1)光线射出棱镜时的方向与射出点法线的夹角；
(2)光线在棱镜中的传播时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）设临界角为
，根据
解得
可得
作出光线在棱镜中的传播路径如图所示
根据几何关系知
所以光线在
面发生全反射，根据几何关系知
根据折射定律有
解得
可得
（2）光线在棱镜中的传播速度
根据几何关系知光在棱镜中的传播路程
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光在棱镜中的传播时间
9．（2025·安徽A10 联盟·5 月最后一卷）如图所示是半径为R 的玻璃半球的截面图，MO 为其半径，某平
行单色光垂直于半球的平面入射，该单色光柱的横截面半径恰好与该玻璃半球的半径相等。已知光在真空
中的传播速度为c，玻璃半球对该单色光的折射率
，不考虑反射，求：
(1)从半球面射出的光，在玻璃半球内传播的最长时间；
(2)从半球的平面入射的单色光中，能从球面透射出去的光占入射光的比例。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）光在玻璃半球内的传播速度为
从半球面射出的光，在玻璃半球内传播的最长距离为
传播的时间为
解得
（2）发生全反射时，临界角为
可得
由几何关系，刚好发生全反射的光线入射点距离圆心O 的距离为
则能射出球面的光在MO 平面入射的面积为
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入射到半球平面上的光的面积为
则有
解得
04 干涉的理解
10．（24-25 高三下·安徽六安一中·模拟预测）彩虹是由阳光进入水滴，先折射然后在水滴的背面反射，最
后再次折射离开水滴时形成的。如图，一束白光
由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反
射和两次折射后的两条出射光线（
、
是单色光）。下列关于
、
光说法正确的是（ ）
A．
光光子的能量比
光光子的能量大
B．水滴对
光的折射率小于对
光的折射率
C．a、b两束光在由空气进入水滴后波长变长
D．用同一装置做双缝干涉实验，
光相邻亮条纹间距大
【答案】A
【详解】AB．由图可知，光线第一次折射时，a 光的折射角小于b 光的折射角，根据光的折射定律
可知，入射角相同时，折射角越大，折射率越小，因此水滴对a 光的折射率大于对b 光的折射率，a 光的
频率大于b 光的频率，所以
光光子的能量比
光光子的能量大，A 正确，B 错误；
C．光由空气进入水中，传播速度变小，频率不变，根据
可知，波速减小时，波长减小，C 错误；
D．结合上述分析可知，a 光的波长小于b 光的波长，根据
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可知用同一装置做双缝干涉实验，
光相邻亮条纹间距小，D 错误。
故选A。
11．（2025·安徽淮北&淮南·二模）“天宫课堂”中，航天员演示了微重力环境下的神奇现象，液体呈球状，
往其中央注入空气，可以在液体内部形成一个同心球形气泡。液体球和同心球形气泡可简化为空心透明球
壳模型，图示为该球壳截面图，O 为球壳的球心。若液体球壳内表面的P 点有一个点光源，可发出两种不
同频率的单色光a 和b。当图中
时，a 光恰好不能从液体球壳的外表面射出，b 光射出的折射角
。已知真空中的光速为c。则（ ）
A．a 光在液体中折射率为
B．b 光在液体中传播的速度为
C．分别用a、b 光在同一装置上做双缝干涉实验，a 光产生的条纹间距大于b 光
D．b 光照射到某金属表面能发生光电效应现象，a 光照射到该金属表面也一定能发生光电效应现象
【答案】D
【详解】A．根据题意可知a 光恰好不能从液体球壳的外表面射出，则有
解得
故A 错误；
B．对b 光根据折射率，有
解得
在液体中传播的速度为
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故B 错误；
C．因为a 光的折射率大于b 光的折射率，a 光的频率大于b 光的频率，所以a 光的波长小于b 光的波长，
根据双缝干涉条纹间距公式
可知分别用a、b 光在同一装置上做双缝干涉实验，a 光产生的条纹间距小于b 光，故C 错误；
D．因为a 光的折射率大于b 光的折射率，a 光的频率大于b 光的频率，所以b 光照射到某金属表面能发生
光电效应现象，a 光照射到该金属表面也一定能发生光电效应现象，故D 正确。
故选D。
05 光的衍射、偏振
12．（24-25 高三下·安徽卓越县中联盟·5 月检测）如图所示，O 为半圆形玻璃砖的圆心，a 和b 两束光射向
玻璃砖的O 点后，汇聚成一束混合光ab，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对a 光的折射率比b 大
B．a 光的频率比b 光的频率高
C．若照射同一金属都能发生光电效应，a 光照射时逸出的光电子最大初动能大
D．在小孔尺度相同时，a 光的衍射现象更明显
【答案】D
【详解】AB．a 和b 两束光射向玻璃砖的O 点后，汇聚成一束混合光ab，根据折射定律可得
由图可知，相同，
，则有
，即玻璃砖对a 光的折射率比b 小，a 光的频率比b 光的频率小，
故AB 错误；
C．若照射同一金属都能发生光电效应，根据
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由于a 光的频率比b 光的频率小，所以a 光照射时逸出的光电子最大初动能小，故C 错误；
D．由于a 光的频率比b 光的频率小，则a 光的波长比b 光的波长大，在小孔尺度相同时，a 光的衍射现象
更明显，故D 正确。
故选D。
1．（2025·安徽A10 联盟·原创预测（二））如图所示，一束黄光从空气射向厚度为的玻璃砖，由
点射
入，入射角为
，最后从
点射出。若要使
、
间的距离减小，下列操作可行的是（ ）
A．仅将黄光换成红光
B．减小光的入射角
C．增大玻璃砖的厚度
D．换成折射率较小的玻璃砖
【答案】B
【详解】A．设黄光从A 点射入的折射角为
，根据光的折射定律可得
由几何关系可得
仅将黄光换成红光，则折射率变小，
变大，则
变大，故A 错误；
B．减小光的入射角
，则
变小，则
变小，故B 正确；
C．增大玻璃砖的厚度h，则
变大，故C 错误；
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D．换成折射率较小的玻璃砖，则
变大，则
变大，故D 错误。
故选B。
2．（2025·安徽芜湖·二模）自行车尾灯是一组全反射棱镜结构，在夜晚可以反射汽车车灯的光，如图所示，
将一束单色光以入射角
从全反射棱镜AB 面射入等腰直角三棱镜中，其中
为直角。进入棱镜的光，
先后经过AC 面和BC 面全反射，从AB 面再射出，则出射光线相对于最初的入射光线的偏转角度为
（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】作出光路图如图所示
根据几何关系，由于是等腰直角三棱镜，利用折射定律和反射定律解得，出射时的入射角
与入射时的
折射角
相等，根据光路可逆原理，出射光线相对于入射光线的偏转的角度为
，与折射率和入射角
均无关。
故选C。
3．（2025·安徽马鞍山二中·高考适应性）（多选）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θ=30°时，反射光b 和折射光c 刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
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A．该材料对红光的折射率为
B．若θ=45°，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
【答案】BC
【详解】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为
，折射率为
，故A
错误；
B．设临界角为C，则有
可得
，若θ=45°，会发生全反射，光线c 消失，故B 错误；
C．由于光线b 为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a 变为白光，光线b 为白光，故C 正确；
D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a 变为紫光，折射角将变大，光线b 和c 不会垂直，
故D 错误。
故选BC。
4．（2025·安徽合肥九中·高考最后一卷）如图所示，等腰直角三棱镜
中，
，
长为
，
为
的中点，一单色光平行于
照射在
边的
点，其折射光线刚好照射在
点，将入射光线绕
点
在竖直平面内沿顺时针方向转动，当光线与
边垂直时，入射光线在
边刚好发生全反射，真空中的
光速为，求：
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(1)三棱镜对光的折射率；
(2)光从
点传播到
点所用的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）根据题意，折射光在
边发生全反射的临界角为
则三棱镜对光的折射率
（2）如图所示
当光以平行于
方向入射时，入射角
设折射角为，则有
解得
根据几何关系
根据正弦定理有
解得
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光在三棱镜中传播速度为
则光从
点传播到
点所用时间为
5．（2025·安徽A10 联盟·高考卷二）如图甲所示，在平静的水面下深
处有一个点光源，它发出
、
两种不同颜色的光，
、
两种光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域如图乙所示，该区域的中间
是
、
两种单色光所构成的复色光区域，复色光区域外为
光的单色光环状区域。已知水对
、
两种光
的折射率分别为
、
，光在真空中的速度为。求：
(1)复色光圆形区域的面积；
(2)
光从光源至环状区域外边缘的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）画出光路图如图所示
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由全反射规律可得
由几何知识知
复色光圆形区域的面积为
（2）由全反射规律可得
由几何知识知
a 光传播速度为
光从光源至环状区域外边缘的时间为
6.（24-25 高三下·安徽芜湖安师大附中·模拟）我国研制的某型号光刻机光学镜头投影原理简化如图所示，
等腰直角三角形ABC 为三棱镜的横截面，半球形玻璃砖的半径为R，O 为球心，
点为AC 上一点，
为垂直于半球形玻璃砖的水平底面的轴线，间距为
的两束平行紫外光线a、b 从棱镜左侧垂直于AB 边
射入，经AC 边全反射后关于轴线
对称进入半球形玻璃砖，最后汇聚于硅片上表面的M 点（图中未画
出）。已知半球形玻璃砖的折射率为
，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)为使紫外光线a、b 在AC 边发生全反射，三棱镜折射率的最小值
；
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(2)紫外光线a 在D 点发生折射的折射角
；
(3)紫外光线a 在半球形玻璃砖中的传播时间t。（不考虑多次反射）
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）为使紫外光线a、b 在AC 边发生全反射，
由于三棱镜的横截面为等腰直角三角形，则有
由
解得
即三棱镜的折射率的最小值为
。
（2）作出紫外光线a 的光路如图所示：
令紫外光线a 在D 点折射的入射角为
，折射角为
，则有
根据几何关系有
解得：
，
（3）由上问可知，
根据几何关系有
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由
紫外光线a 在半球形玻璃砖中传播的速度和时间
解得：
1.（2024·天津·高考真题）下列关于光的说法正确的是（ ）
A．光电效应揭示了光具有波动性
B．光从真空进入介质，波长不变
C．光纤通信利用了光的全反射现象
D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象
【答案】C
【详解】A．光电效应揭示了光具有粒子性，故A 错误；
B．光从真空进入介质，频率不变，波速减小，根据
，可知波长变短，故B 错误；
C．光纤通信利用了光的全反射现象，故C 正确；
D．油膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故D 错误。
故选C。
2.（2024·重庆·高考真题）某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，
其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂
直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该
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方案可知（ ）
A．若h = 4cm，则
B．若h = 6cm，则
C．若
，则h = 10cm
D．若
，则h = 5cm
【答案】B
【详解】根据几何关系画出光路图，如图所示
标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得
A．若
，则
，故A 错误；
B．若
，则
，故B 正确；
C．若
，则
，故C 错误；
D．若
，则
，故D 错误。
故选B。
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