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第 14 章 光
第 1 节 光的折射 全反射
粤题风向 物理本质 明晰规律 思维回归
(2024广东,6,4分)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
答案 B
考法点睛 抓住折射率这一概念的本质,可以将折射、全反射等情境结合光路图一起考查,并通过
色光或介质的差异对光的波动性做联动考查。
五年高考
1.★(2024重庆,5,4分)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16 cm,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。忽略器壁厚度,由该方案可知 ( )
A.若h=4 cm,则n=√3
4
B.若h=6 cm,则n=
3
5
C.若n= ,则h=10 cm
4
3
D.若n= ,则h=5 cm
2
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答案 B
2.★★(2024江苏,6,4分)现有一束光以相同的入射角θ,打在两杯不同浓度的NaCl溶液
甲、乙中,折射光线如图所示(β<β),已知折射率随NaCl浓度增大而增大。则 (
1 2
)
A.光在甲中折射率较大
B.甲中NaCl浓度较小
C.光在甲中的传播速度较大
D.光在甲中发生全反射的临界角较大
答案 A
3.★★(2024甘肃,10,5分)(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( )
A.该材料对红光的折射率为√3
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 ABC
4.★★★(2023福建,3,4分)如图,一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液
流导光”实验。瓶内装有适量清水,水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平
射向小孔,使光束与液流保持在同一竖直平面内,观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列
操作中,有助于光束更好地沿液流传播的是( )
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A.减弱激光强度
B.提升瓶内液面高度
C.改用折射率更小的液体
D.增大激光器与小孔之间的水平距离
答案 B
5.★★★(2023湖南,7,5分)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援
人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,如图所示。他发现只有当α大于
41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是( )
1
A.水的折射率为
sin41°
1
B.水的折射率为
sin49°
C.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小
于60°
D.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大
于60°
答案 BC
6.★★★[2022广东,16(2),6分]一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体,液体
上方是空气,其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动,它所
发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时,恰好观察不到从液体表
面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率n和激光在
液体中的传播速度v。
√2
答案 √2 c
2
7.★★★[2021广东,16(2),6分]如图所示,一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强
度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中,测得入射
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角为α,折射角为β;光从P点射向外侧N点,刚好发生全反射并被Q接收,求光从玻璃射
向空气时临界角θ的正弦值表达式。
sinα
答案 sin θ=
sinβ
三年模拟
8.★★★(2025届广东百校联考)某同学用红色光从真空对着一正方体透明玻璃砖的AB
边与法线成θ角入射,在玻璃砖内AD边的中点发生全反射,如图所示,下列说法正确的是
( )
A.该光线还会在CD边发生全反射
B.该光线不会在CD边发生全反射,出射光线与开始入射的光线平行
C.若θ角度增大到一定程度,则会在AB边发生全反射
D.若θ不变,换用折射率大一点的紫色光入射,则在AD边发生全反射的点下移靠近D点
答案 D
9.★★★(2024届惠州三模)图中有一直杆竖直插入水深为1.2 m的水池池底,恰好有一
半露出水面,太阳光与水平面成37°角射在水面上,测得直杆在池底的影长EC为2.5 m,
已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列说法正确的是 ( )
A.直杆在池底的影长中午比早晨更长
B.直杆在水面的影长为0.9 m
4
C.水的折射率为
3
D.当太阳光和水面的夹角变化时,在水面上有可能发生全反射
答案 C
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10.★★★(2024届华南师大附中4月考)水平放置的某种透明材料的截面图如图所示,
DOC是半径为R的四分之一圆,圆心为O,ABOD为矩形,AD边长为√3R。若将一束与水平方
向夹角θ=45°的平行单色光从AB面射入透明材料,该平行光经界面BC反射后,其中的
一部分能够直接从圆弧面CD上射出,不考虑光在透明材料中的多次反射。已知从A点入
射的光恰好到达圆心O,则圆弧面上有光射出部分的弧长为 ( )
1 1 1 1
A. πRB. πRC. πRD. πR
4 5 6 7
答案 A
11.★★★(2024届深圳二模)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1
km,直径为d=0.2 mm的长直光纤,一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入,经过
5×10-6 s在光纤另一端接收到该光束。
(1)求光纤的折射率。
(2)如图所示该光纤绕圆柱转弯,若平行光纤射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射,求
该圆柱体半径R的最小值。
答案 (1)1.5 (2)0.4 mm
12.★★★(2024届佛山三水九校联考)义眼可看成一个折射率为√3、半径为R的透光球
体,如图所示,球心为O。有两条与中轴线平行的单色光分别从眼眶边缘的A、B两点进入
义眼,A、B关于轴线对称,最终两条光线恰相交于球面上同一点C。求:
(1)两条光线之间的距离d ;
AB
(2)光在义眼中传播的时间t(不考虑光在C处的反射)。
3R
答案 (1)√3R (2)
c
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第 2 节 光的波动性
粤题风向 物理本质 明晰规律 思维回归
(2024届深圳二模)1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。实验基
本装置如图所示,单色点光源S发出的光直接照在光屏上,同时S发出的光还通过平面镜反射在光
屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,这样就形成了两个相干光源。设光
源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L,光的波长为λ。如果仅改变以下条
件,关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx的描述正确的是 ( )
A.平面镜水平向左移动少许,Δx将变小
B.平面镜竖直向下移动少许,Δx将变小
C.光屏向左移动少许,Δx将变大
D.点光源S由红色换成绿色,Δx将变大
答案 B
考法点睛 广东省对光的波动性的考查通常与其他知识一起在选择题中多项多点考查,单独考查
以定性分析为主。
五年高考
1.★(2023天津,4,5分)下列哪个现象可以说明光是横波 ( )
答案 C
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2.★★(2024黑吉辽,4,4分)某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄
缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示。
用绿色激光照射双缝,能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹
中心间距变小的是 ( )
A.换用更粗的头发丝
B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离
D.减小光源与纸板的距离
答案 A
3.★★★(2023重庆,5,4分)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光
的干涉条纹,发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又
将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气,发现a光的折射角比b光的大。则 (
)
A.在空气中传播时,a光的波长比b光的大
B.在水中传播时,a光的速度比b光的大
C.在水中传播时,a光的频率比b光的小
D.由水射向空气时,a光的全反射临界角比b光的小
答案 D
4.★★★(2024广西,9,6分)(多选)如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,
一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出
的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,a l,镜
面与光屏垂直,单色光波长为λ。下列说法正确的是 ( )
≪
l
A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 λ
2a
l
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为 λ
a
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,此时单色光的波长变为nλ
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D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则
l
该液体的折射率为 λ
2aΔx
答案 AD
三年模拟
5.★★(2024届佛山南海期中)增透膜原理如图所示,入射光会分别在薄膜的前表面和后
表面发生反射,两束反射光发生干涉相互抵消,从而降低反射光的强度,增强透射光的强度;
已知某单色光在薄膜中的波长为λ,则关于增透膜的最小厚度d,正确的是 ( )
λ
A.d=λ B.d=
2
λ λ
C.d= D.d=
3 4
答案 D
6.★★★(2024届深圳七校期中联考)(多选)用同一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的
双缝干涉实验,获得的干涉条纹分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是 ( )
A.甲光的波长比乙光的波长短
B.对同一种介质,甲光的折射率小于乙光的折射率
C.从同种介质射向空气,甲光发生全反射的临界角大于乙光
D.遇到同一障碍物,乙光比甲光更容易发生明显的衍射现象
答案 BC
7.★★★(2024届中山纪念中学期中)如图甲所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,
在屏上观察到如图乙所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图丙所示。他
改变的实验条件可能是 ( )
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A.减小双缝到光屏之间的距离
B.增大双缝之间的距离
C.将绿光换为红光
D.减小光源到单缝的距离
答案 C
8.★★★(2024届梅州5月联考)(多选)将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上,
在一端夹入两张纸片,从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当光垂直入射后,
从上往下看到的干涉条纹可能如图乙、丙所示。以下说法正确的是 ( )
A.若要使干涉条纹变密,可增加垫的纸张数量
B.若要使干涉条纹变密,可使用波长更长的单色光
C.若要使干涉条纹变密,可以向左移动纸片
D.图丙条纹弯曲处对应待检测平板玻璃有凹陷
答案 AC
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实验 15 测量玻璃的折射率
1.(2023广东,11,7分)某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率。实验过
程如下:
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上,用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射,到达ef面上的O点后反射到N点射
出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。
②移走玻璃砖,在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路,作QM连线的延长线与ef面的
边界交于P点,如图(a)所示。
③用刻度尺测量PM和OM的长度d和d。PM的示数如图(b)所示,则d为 cm。测得
1 2 1
d为3.40 cm。
2
(3)利用所测量的物理量,写出玻璃砖折射率的表达式n= 。由测得的数据可得折
射率n为 (结果保留3位有效数字)。
|测量值-真实值|
(4)相对误差的计算式为δ= ×100%。为了减小d、d测量的相对
1 2
真实值
误差,实验中激光在M点入射时应尽量使入射角 。
d
答案 (2)③2.25(2.24~2.26均可) (3) 2 1.51(1.50~1.52均可) (4)小一些
d
1
2.(2024届大湾区一模)某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率,实验过程如下:
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d,确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上;
②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上,使其底面圆心和直径分
别与O点和x轴重合,将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置,如图(a)所示;
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③激光器发出的激光从玻璃砖外壁始终指向O点射入,从y轴开始向右缓慢移动激光器,
直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上y<0的区域时,在白纸上记录激光束从玻璃砖
外壁入射的位置P;
④取走玻璃砖,过P点作y轴的垂线PQ,用刻度尺测量PQ的长度L。
根据以上步骤,回答下列问题:
(1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图(b)所示,则d= cm;
(2)步骤③中,没有激光从玻璃砖射出至挡板上y<0区域的原因是激光束在玻璃砖所在界
面处发生了 ;
(3)根据以上测量的物理量,写出计算玻璃砖折射率的表达式为n= ,若测得PQ的
长度L=2.00 cm,计算可得玻璃砖的折射率为n= 。(结果保留3位有效数字)
d
答案 (1)6.43 (2)全反射 (3) 1.61
2L
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实验 16 用双缝干涉测量光的波长
1.[2024广东,11(3),2分]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中,在光具座
上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节 ,使光束沿遮光筒
的轴线把光屏照亮。取下光屏,装上单缝、双缝和测量头。调节测量头,并缓慢调节单缝
的角度直到目镜中观察到 。
答案 光源(的高度和角度) 清晰的明暗相间的条纹,且分划板的中心刻线与亮条纹的
中心平行对齐
2.[2024河北,11(1)]某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图所示,其中
测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条
和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类
x/mmx/mm
1 6
别
单色光1 10.6018.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据,判断单色光1为 (填“红光”或“绿光”)。
答案 绿光
3.(2024届佛山顺德十四校联考)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,
接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ;
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第2条暗条纹到第n条暗条纹之间的距
离为x,则单色光的波长λ= ;
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(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第2条
暗条纹到第5条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 nm(结果
保留3位有效数字)。
xd
答案 (1)B (2) (3)630
(n-2)l
4.(2024届深圳龙岗中学期中)如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将
实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.4 mm的双缝。从仪器注明的规格可
知,像屏与双缝间的距离l=0.5 m。接通电源使光源正常工作。
(1)由理论分析可知,波长为λ的单色光在双缝干涉实验中形成干涉条纹,其相邻两个亮
条纹或暗条纹的中心间距Δx= (用已知量字母表示)。
(2)用某种单色光照射双缝得到如图乙所示的干涉条纹,测量头手轮示数如图丙所示,则分
划板中心刻线在图乙中B位置时手轮示数为x= mm。
(3)若已知分划板中心刻线处于A位置时,手轮示数为10.578 mm,则该单色光的波长λ=
m(结果保留2位有效数字)。
l
答案 (1) λ (2)15.078(15.077~15.079均可)
d
(3)6.0×10-7
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