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选择10 光学
考点内容
考情分析
考向一 光的折射与全反射计算
高考对于这部分知识点的命题形式是以生产或生活中的情景为
背景，强调情景与对应的光学知识的有机融合，突出了应用
性，巩固了基础性。
考向二 光路控制问题
考向三 光的干涉 衍射
1.思想方法
光的折射和全反射题型的分析思路
(1)确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象。
(2)找入射点，确认界面，并画出法线。
(3)明确两介质折射率的大小关系。
①若光疏→光密：一定有反射光线和折射光线。
②若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。
(4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，联立求解。
2.模型建构
一、折射定律的理解与应用
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
(2)定义式：n＝.
(3)计算公式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.
二、全反射现象的理解与应用
1．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．
1
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2．临界角：折射角等于90°时的入射角，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，则sinC＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
三、光路控制问题分析
类别
项目
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
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
棱镜底边偏折
圆界面的法线是过圆心
的直线，经过两次折射
后向圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
全反射棱镜，改变光的
传播方向
改变光的传播方向
四、光的干涉 衍射和偏振
1.双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同。
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ。
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹。
(4)亮暗条纹的判断方法
①如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上出现亮
条纹。
②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2…)时，光屏上出现暗条纹。
(5)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。
(6)常考习题拓展：洛埃镜是一块下表面涂黑的平玻璃片或者是金属板，从一狭缝发出的光，以掠入
射角（近90°的入射角i）入射到洛埃镜上，经反射，光的波阵面改变方向，反射光就像是光源的虚
2
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像发出的一样，两者形成一对相干光源，它们发出的光在屏上相遇，产生明暗相间的干涉条纹。
两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成
正比，即Δx＝λ d 为SS’的距离
2.薄膜干涉
(1)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。
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，
并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹。
(3)条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹；
②白光：彩色水平条纹。
五、各种色光的比较
颜色
红橙黄绿蓝靛紫
频率f
低→高
同一介质中的折射率
小→大
同一介质中速度
大→小
波长
大→小
临界角
大→小
通过棱镜的偏折角
小→大
考向一 光的折射与全反射计算
1.
（2024•浙江模拟）一个光学圆柱体的横截面如图所示，中心部分是空的正方形，外
3
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边界是半径为R 的圆，圆心O 也是正方形的中心，C 是正方形其中一个边上的中点，B 是≥圆
周上的一点，已知OC＝BC，∠BCO＝120°，光速为c，一束单色光AB 从B 点射入介质，入
射角为60°，折射光线为BC，下列说法正确的是（ ）
A．光在B 点的折射角为45°
B．正方形的边长为2√3 R
3
C．介质对此单色光的折射率为√2
D．光从B 到C 的传播时间为√3 R
c
2.
（2024•泰州模拟）某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻
璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为2R。一束单色光在截面上的A 点
以i＝45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光
的折射率为（ ）
A．0.5
B．√2
C．√3
D．2
3.
（2024•邢台二模）一半圆形玻璃砖的截面如图所示，截面内一细束单色光以45°的入
射角从MN 上射入，在入射点由N 缓慢移动到M 的过程中，不考虑光的反射，圆弧MN 上有
一半区域有光线射出，已知玻璃砖的半径为R，单色光在真空中的传播速度为c，A 为半圆的
中点，下列说法正确的是（ ）
4
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A．圆弧AN 上没有光线射出区域的长度与圆弧AN 长度之比为5：6
B．出射光线与水平方向最大夹角为60°
C．出射光线与入射光线均不平行
D．能从圆弧上射出的光线中，在玻璃砖内的最大传播时间为tmax = √6 R
3c
4.
（2024•浙江模拟）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ 角从
MN 面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP 面发生全反射，反射光射向PQ 面。若θ 逐
渐增大，两束光在NP 面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光
的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．在PQ 面上，红光比绿光更靠近P 点
B．θ 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ 逐渐增大时，入射光可能在MN 面发生全反射
D．θ 逐渐减小时，两束光在MN 面折射的折射角逐渐增大
5.
（2024•洛阳一模）彩虹是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面
发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b
是其中的两条出射光线，关于a 光和b 光的说法中，正确的是（ ）
A．在真空中传播时，a 光的波长更长
B．在水滴中，a 光的传播速度小
C．通过同一装置发生双缝干涉，b 光的相邻条纹间距小
5
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D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b 光的临界角小
6.
（2024•天河区三模）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，获得了美轮美奂、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4
3
，sin37°＝
0.6，cos37°＝0.8、空气中光速c＝3.0×108m/s，下列说法正确的是（ ）
A．光线射入水中频率减小
B．摄影师看到的水上景物比实际位置偏低
C．光进入水中速度变为v＝2.25×108m/s
D．进入镜头的光线与竖直方向的夹角θ 最大为37°
考向二 光路控制问题
7.
（2024•南昌模拟）如图所示，将正方形玻璃砖abcd 放置在水平桌面上，一束激光从
O 点出发，沿OA 方向从玻璃砖上的A 点水平入射，到达ab 面上的B 点发生全反射，再到C
点，D 点是OA 的延长线与ab 边的交点。则玻璃砖的折射率为（ ）
A．n= AB
AD
B．n= BC
Bb
C．n= AD
AB
D．n= Bb
BC
8.
（2024•盘锦三模）如图，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，
6
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往水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的p 点恰好发生全反射，
反射角为θ，光在真空中传播速度为c，则（ ）
A．水的折射率n＝sinθ
B．光在水球中的传播速度v =
c
sinθ
C．光从空气进入水球，波长变短
D．光从空气进入水球，频率变大
9.
（2024•长沙模拟）如图所示，一个折射率为n 的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆
OPQ 和直角三角形OQS 组成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束单色光从SQ 的中点A 以入射角i＝
60°入射，折射光线恰好射向圆心O 点，已知光在真空中传播的速度为c，则（ ）
A．玻璃砖材料的折射率n=√2
B．光束在O 点将发生全反射
C．光束在玻璃砖内的传播时间为na
c
D．如果入射光束绕A 点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在O 点发生全反射
10. （2024•武进区校级模拟）浦耳弗里许折射计的原理图如图所示。会聚光照射载有待
测物质的折射面AB，然后用望远镜从棱镜的另一侧AC 进行观测。由于棱镜的折射率大于待
测物的折射率，即ng＞n，所以在棱镜中将没有折射角大于θc的光线（θc是棱镜一待测物界面
的全反射临界角）。由望远镜观察到的视场是半暗半明的，中间的分界线与折射角为θc的光
线对应。n 与ng与和θ 的关系为（ ）
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A．ng
2 =n
2- sin
2θnn
B．n
2=ng
2 - sin
2θ
C．ng＝nsinθ
D．n＝ngsinθ
11. （2024•江宁区校级模拟）如图所示，AOB 为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO 面上
的C 点，入射光线与AO 面的夹角为30°，折射光线平行于BO 边，圆弧的半径为R，C 点到
BO 面的距离为R
2
，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中的传播速度为c，下列说法正确的是
（ ）
A．玻璃砖的折射率√2
B．光线在AB 圆弧面上出射时的折射角30°
C．光线会在AB 圆弧面上发生全反射
D．若不考虑每个界面的反射光，则光在玻璃砖中传播的时间为2 R
c
12. （2024•江苏模拟）如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖放置在水平面上，其中∠B
＝30°，现有一束平行于BC 边的单色光，从AB 边上的中点D 射入玻璃砖并从AC 边射出，已
知玻璃砖对该单色光的折射率为√3，不考虑光线在玻璃砖内的多次反射，下列说法正确的是
（ ）
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A．光在AB 边的入射角为30°
B．光在BC 边的入射角为30°
C．光垂直于AC 边射入空气
D．增大光在D 点的入射角，光可能在AB 边发生全反射
13. （2024•河西区校级模拟）ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，
AB⊥BC，由a、b 两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂
直于BC 射出，且在CD、AE 边只有a 光射出，光路图如图所示，则a、b 两束光（ ）
A．a 光的频率比b 光的频率大
B．b 光比a 光更容易发生明显衍射现象
C．在真空中，a 光的传播速度比b 光的大
D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小
考向三 光的干涉 衍射
14. （2024•大兴区校级模拟）如图所示MN 为半圆柱体玻璃砖的水平直径，O 为圆心，
两束平行的a 光和b 光从真空射到玻璃砖的MN 面，都折射到O 点正下方的P 点，下列说法正
确的是（ ）
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A．玻璃对a 光的折射率比对b 光的折射率要小
B．在玻璃砖中，b 光的传播速度大于a 光的传播速度
C．b 光有可能在P 点发生全反射
D．将a 和b 光通过相同的双缝干涉装置，b 光的干涉条纹间距较大
15. （2024•南京二模）为了装点夜景，常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示，空气水
下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个有光射出的圆形
区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b 光，中间小圆为复色光，下列说法正确的是（ ）
A．a 光发生全反射的临界角大
B．a 光的频率小于b 光
C．水对a 光的折射率大于对b 光的折射率
D．用同一装置做双缝干涉实验，b 光条纹间距更小
16. （2024•苏州校级二模）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准
圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。T1和T2是具有标准平面的
玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A 为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实
验中用波长为λ 的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的
间距为ΔL。则以下说法正确的是（ ）
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A．|D﹣D0|= λL
2 ΔL
B．A 与A0直径相差越大，ΔL 越大
C．轻压T1右端，若ΔL 增大则有D＜D0
D．A 与A0直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹
17. （2024•浙江模拟）双缝干涉的实验装置的截面图如图所示，光源到双缝S1、S2的距
离相等，O 是S1、S2连线中垂线与光屏的交点。若现在将该装置中垂线以下的部分没入水中，
则原本处在O 点的亮条纹将会（ ）
A．向上移动
B．向下移
C．不动
D．无法确定
18. （2024•泰安三模）如图甲所示，将两块平板玻璃M、N 放在水平桌面上，并在两块
玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到
如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（ ）
A．图乙中的条纹是M 的上表面、N 的下表面两列反射光发生干涉的结果
B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大
D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大
19. （2024•武进区校级模拟）如图甲所示为牛顿环装置意识图，将一块曲率半径较大的
平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同
心圆环，如图乙所示。如果将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙，则观察到的
条纹可能是（已知A 选项中的同心圆环条纹与乙图完全相同）（ ）
11
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A．
B．
C．
D．
20. （2024•浙江二模）如图所示，半径为R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为R
2
，
顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源S 向顶部发射一束由a、b 两种不同频率的光组成的
复色光，当光线与竖直方向夹角θ 变大时，出射点P 的高度也随之降低，只考虑第一次折射，
发现当P 点高度h 降低为1+√2
2
R时只剩下a 光从顶部射出，（光速为c）下列判断正确的是
（ ）
A．在此透光材料中a 光的传播速度小于b 光的传播速度
B．此透光材料对b 光的折射率为√10+ 4√2
C．a 光从P 点射出时，a 光经过SP 路程所需的时间为√5+2√2
2c
R
D．同一装置用a、b 光做单缝衍射实验，b 光的衍射现象更加明显
12
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