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第 14 章 光
第 1 节 光的折射 全反射
江苏视野 明晰规律 思维回归
1.(2024届南京、盐城期末)在光学仪器中,“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示,ABCD是棱镜
的横截面,其中∠A=∠D=45°、∠B=∠C=135°。现有与BC面平行的三条频率相同的光线1、2、3从AB面射
入,经AD面全反射后直接从CD面射出。设三条光线在棱镜中传播的时间分别为t、t 和t。则( )
1 2 3
A.t>t>t B.t=t=t C.t<t<t D.t<t<t
1 2 3 1 2 3 1 2 3 3 1 2
答案 B
视野聚焦 光的折射、全反射综合问题难度不大,江苏高考出现频率极高,作答得分的关键是准确画出光路
图。
五年高考
2.★(2023江苏,5,4分)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯
曲。下列光路图中能描述该现象的是( )
答案 A
3.★★(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
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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
4.★★(2022浙江6月,8,3分)如图所示,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验,在失重环境下,往大水球中
央注入空气,形成了一个空气泡,气泡看起来很明亮,其主要原因是( )
A.气泡表面有折射没有全反射
B.光射入气泡衍射形成“亮斑”
C.气泡表面有折射和全反射
D.光射入气泡干涉形成“亮纹”
答案 C
5.★★(2021江苏,7,4分)某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上,将激光束垂直于AC面入射,可以看
到光束从圆弧面ABC出射,沿AC方向缓慢平移该砖,在如图所示位置时,出射光束恰好消失。该材料的折射
率为( )
A.1.2 B.1.4 C.1.6 D.1.8
答案 A
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6.★★★(2023浙江1月,13,3分)如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB
以角度θ入射,依次经AC和BC两次反射,从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角,则α(
)
A.等于90° B.大于90°
C.小于90° D.与棱镜的折射率有关
答案 A
7.★★★(2023湖北,6,4分)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距
离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光射出部分的长度为(
)
1 √2
A. d B. d C.d D.√2d
2 2
答案 C
8.★★★(2022辽宁,5,4分)完全失重时,液滴呈球形,气泡在液体中将不会上浮。2021年12月,在中国空间站
“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡
与水球同心,在过球心O的平面内,用单色平行光照射这一水球,下列说法正确的是( )
A.此单色光从空气进入水球,频率一定变大
B.此单色光从空气进入水球,频率一定变小
C.若光线1在M处发生全反射,光线2在N处一定发生全反射
D.若光线2在N处发生全反射,光线1在M处一定发生全反射
答案 C
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9.★★(2022江苏,12,8分)如图所示,两条距离为D的平行光线,以入射角θ从空气射入平静水面,反射光线与
折射光线垂直。求:
(1)水的折射率n;
(2)两条折射光线之间的距离d。
答案 (1)tan θ (2)D·tan θ
10.★★★[2024全国甲,34(2),10分]一玻璃柱的折射率n=√3,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。
√2+√2
答案
2
11.★★★(2024山东,15,8分)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sin θ;
(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。
3 2√3R
答案 (1) (2)ED≤
4 9
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12.★★★[2022全国乙,34(2),10分]一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由D点入射(入射面在
1
棱镜的横截面内),入射角为i,经折射后射至AB边的E点,如图所示。逐渐减小i,E点向B点移动,当sin i=
6
时,恰好没有光线从AB边射出棱镜,且DE=DA。求棱镜的折射率。
3
答案
2
三年模拟
13.★(2023届南师大附中一模)由两种不同单色光组成的一束复色光,沿图示方向从空气射向圆柱形玻璃砖,
经过玻璃砖两次折射后射出,可能的光路是( )
答案 B
14.★(2024届连云港一模)如图所示,烧杯前侧表面上有a、b、c三点,粗细均匀的铅笔紧靠烧杯后侧外壁竖
直放置,且在b点正后方。将杯中注满水( )
A.通过b点看到铅笔变细
B.通过b点看到铅笔无变化
C.通过a点看到铅笔向右侧移
D.通过c点看到铅笔向右侧移
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答案 D
15.★★(2024届南通海安开学考)如图所示,一条光线从介质M通过介质N进入介质Q。则光在介质M、N、
Q中的传播速度( )
A.v =v =v B.v <v <v
M N Q N M Q
C.v <v <v D.v <v <v
M Q N Q N M
答案 B
16.★★(2024届宿迁一模)为了从坦克内部观察外部目标,在厚度为d的壁上开了直径为L的孔,将玻璃砖完全
嵌入孔中(图为俯视图),为了扩大向外的观察视野(从一个位置向两侧看到的视角范围),下列措施可行的是(
)
A.增大厚度d
B.减小直径L
C.观察者向后移动
D.换折射率较大的玻璃砖
答案 D
17.★★★(2024届苏锡常镇二模)如图所示为一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃
球的最高点,来自B点的光线从D点射出,出射光线平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的传播速度为c,
则下列说法正确的是( )
A.此玻璃的折射率为√2
√3R
B.光线从B到D需用时
c
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C.若增大∠ABD,光线可能在DM段发生全反射现象
D.若∠ABD=0°,则光线从A点射出,传播方向不变,光线速度保持不变
答案 C
18.★★★(2024届泰州四调)打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ<θ<θ
1 2
的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线,在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次
射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况),则下列判断正确的是( )
A.若θ>θ,光线一定在OP边发生全反射
2
B.若θ>θ,光线会从OQ边射出
2
C.若θ<θ,光线会从OP边射出
1
D.若θ<θ,光线会在OP边发生全反射
1
答案 D
19.★★★(2023届南通二模)如图所示,棱长为2a的正方体玻璃砖,底面中心有一单色点光源O,从外面看玻璃
砖的上表面刚好全部被照亮(不考虑光的反射)。从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为( )
A.2a2 B.a2 C.2πa2 D.πa2
答案 D
20.★★★(2023届镇江三模)如图所示,某长方体透明材料长为L,一单色光斜射到上表面A点,反射光线和折
射光线恰好垂直且入射光线的延长线与折射光线间的夹角为30°,折射光线经长方体侧面反射后射到下表面,
已知光在真空中的传播速度为c。求:
(1)透明材料对此单色光的折射率;
(2)光从透明材料上表面射到下表面的时间。
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2L
答案 (1)√3 (2)
c
第 2 节 光的波动性
江苏视野 突破情境 模型建构
1.(2025届高邮部分高中期初)关于薄膜干涉现象及其应用,下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
丁
A.如图甲所示,竖直放置的肥皂液膜,来自前后两个面的反射光发生干涉,形成明暗相间的竖直条纹
B.如图乙所示,照相机的镜头表面常常镀一层透光膜,膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看起
1
来有颜色,膜的厚度为光在膜中波长的
2
C.如图丙所示,利用光的干涉检查平整度,用单色光从上面照射,空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生
干涉,图中条纹弯曲说明此处是凹下的
D.如图丁所示,把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,让单色光从上方射入,从上往下看凸透镜,可以看到等间距
的明暗相间的圆环状条纹
答案 C
视野聚焦 光学内容江苏年年必考,所以各个知识点以及教材中提到的应用都要理解透彻。
五年高考
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2.★(2024江苏,2,4分)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,现在将手机屏幕旋
转90度,会观察到( )
A.两镜片都变亮
B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化
D.左镜片变暗,右镜片变亮
答案 D
3.★★(2021江苏,6,4分)铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置时,肥皂膜上的彩色条纹上疏下密,由此推测肥皂膜前
后两个面的侧视形状应当是 ( )
答案 C
4.★★(2023江苏,6,4分)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间
的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的( )
1 1
A. B. C.2倍 D.3倍
3 2
答案 B
5.★★(2022浙江6月,4,3分)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是( )
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
答案 B
6.★★(2023山东,5,3分)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表
面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已
知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是( )
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A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动
答案 A
7.★★(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
三年模拟
8.★(2023届南京、盐城一模补偿训练)关于光现象的叙述,下列说法正确的是( )
A.太阳光照射下肥皂膜呈现彩色,属于光的干涉
B.雨后天空中出现的彩虹,属于光的衍射
C.通过捏紧的两支铅笔间的狭缝观看工作着的日光灯管看到彩色条纹,属于光的干涉
D.阳光照射下树影中呈现的一个个小圆形光斑,属于光的衍射
答案 A
9.★★(2023届南通如皋中学段测)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光
方向,却看不到光亮,则( )
A.电灯S发出的光是偏振光
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B.偏振片A起检偏器的作用
C.以SP为轴将A转过45°,在P处看到光亮
D.将B沿SP向A平移至某位置时,在P处看到光亮
答案 C
10.★★★(2024届盐城中学三模)如图所示,由黄光和紫光组成的一束复色光沿着半圆形玻璃砖的半径入射,在
界面上分成ab、b两束光,则( )
A.a是黄光,b是紫光
B.a、b两束光分别通过相同的单缝,只有b能发生衍射现象
C.a在玻璃砖中的传播速度小于b在玻璃砖中的传播速度
D.用同一装置做双缝干涉实验,a光的干涉图样中相邻亮条纹间距较大
答案 C
11.★★★(2023届南京开学考)如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置,狭缝S、S 的宽度可调,狭
1 2
缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上,实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样(图中阴
影部分表示暗条纹)。下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.图乙是光的双缝干涉图样,图丙是光的衍射图样
B.遮住一条狭缝,仅减小另一狭缝的宽度,衍射图样中亮条纹宽度将减小
C.照射双缝时,仅增加L,干涉图样中相邻亮条纹的中心间距减小
D.照射双缝时,若S、S 到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍,P点处是亮条纹
1 2
答案 A
实验 15 测量玻璃的折射率
1.(2025届南京六校联合体期中)如图所示,在“测量玻璃的折射率实验中”,下列说法正确的是( )
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A.选取的玻璃砖两个光学面a和a'可以不平行
B.A、B、C、D处的四个大头针可以在同一条直线上
sinβ
C.玻璃的折射率n=
sinα
D.光线从空气进入玻璃,频率发生了变化
答案 A
2.(2023届南京二模)如图所示,某同学用“插针法”测量玻璃砖的折射率,他先在纸上紧贴玻璃砖画出参考线
aa'和bb',钉上大头针P、P,然后继续实验,并画出光路图,则下列说法正确的是( )
1 2
A.入射角i尽量小一些,可以减小误差
B.P、P 及P、P 之间的距离取得小一些,可以减小误差
1 2 3 4
C.若在钉大头针P 时不小心使玻璃砖平移到了虚线框位置,则最终测得的折射率偏大
3
D.若把bb'误画在了cc',其他操作均正确,则测得的折射率偏小
答案 D
3.(2023届南京、盐城一模补偿训练)小明同学在实验室里用插针法测平行玻璃砖折射率时,已确定好入射方
向AO,插了两枚大头针P
1
和P
2
,如图所示(①②③是三条直线)。在以后的操作中,你认为正确的是( )
A.在bb'侧调整观察视线,另两枚大头针P 和P 可能插在①线上
3 4
B.在bb'侧调整观察视线,另两枚大头针P 和P 可能插在③线上
3 4
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C.若保持O点不动,减小入射角,bb'侧调整观察视线,另外两枚大头针P 和P 可能插在①线上
3 4
D.若保持O点不动,增大入射角,在bb'侧调整观察视线,看不清P 和P 的像,这可能是光在bb'界面发生全反
1 2
射
答案 C
4.(2023海南,14,6分)如图所示,在用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与光屏P平行放置,从另一侧用激
光笔以一定角度照射,此时在光屏上的S 处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S 处。
1 2
(1)请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图;
(2)已经测出AB=l,OA=l,SS=l,则折射率n= (用l、l、l 表示);
1 2 1 2 3 1 2 3
(3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验,则S、S 间的距离会 (填“变大”“变小”或“不变”)。
1 2
l √(l -l )2+l2
答案 (1)见解析图 (2) 1 1 3 2 (3)变小
(l -l )√l2+l2
1 3 1 2
解析 (1)穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行,过S 作BS 的平行线,交ad于C点,连接OC,光路图如
1 2
图所示。
l
(2)设入射角为i,折射角为γ,根据几何关系可知,入射角的正弦值sin i= 1 ,折射角的正弦值sin γ=
√l2+l2
1 2
l -l sini l √(l -l )2+l2
1 3 ,根据折射定律有n= = 1 1 3 2。
√(l -l )2+l2 sinγ (l -l )√l2+l2
1 3 2 1 3 1 2
(3)若玻璃砖的宽度变小,ad边与两条光线的交点距离变小,即BC变小,则S、S 间的距离也会变小。
1 2
5.(2024湖北,11,7分)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
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①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB',交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA',并使
其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP',M'、P'是垂足,并用刻度尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像,如图(b)所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 (单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y-x图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果 (填“偏大”“偏小”
或“不变”)。
答案 (1)B (2)1.58(1.56~1.60均可) (3)不变
6.(2024安徽,11,6分)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
(1)为测量玻璃的折射率,按图甲所示进行实验,以下表述正确的一项是 。(填正确答案标号)
图甲
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'
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B.在玻璃砖一侧插上大头针P、P,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使P 把P 挡住,这样就可以确定
1 2 2 1
入射光线和入射点O。在眼睛这一侧,插上大头针P,使它把P、P 都挡住,再插上大头针P,使它把P、
1 3 1 2 4 1
P、P 都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点O
2 3 2
C.实验时入射角θ 应尽量小一些,以减小实验误差
1
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。
保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种
介质,折射率与光的频率有关,频率大,折射率 (填“大”或“小”)。
(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质,如图丙、丁所示。保持相
同的入射角α,测得折射角分别为α、α(α<α),则玻璃和该介质的折射率大小关系为n n (填
1 2 3 2 3 玻璃 介质
“>”或“<”)。此实验初步表明:对于一定频率的光,折射率与介质材料有关。
答案 (1)B (2)大 (3)>
实验 16 用双缝干涉测量光的波长
1.(2024届兴化期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样
时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图乙所示,若要使两者对齐,该同学应如何调节( )
甲 乙
A.仅左右转动透镜 B.仅旋转单缝
C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头
答案 D
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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.(2024届南通三模)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,使用的实验装置如图所示。下列说法中正确的
是( )
A.图中屏的右侧要加装带有测量头的目镜
B.在没有单色光源的情况下,光源用高亮度白炽灯即可
C.要有单色滤光片,且滤光片一定要放在单缝和双缝之间
D.只要光源、单缝、双缝三者的中心共线,屏上一定能成清晰的像
答案 A
4.(2024届苏锡常镇二模)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,下列操作正确的是( )
A.光源的线状灯丝应与单缝垂直
B.滤光片应加在单缝与双缝之间
C.应先测多个亮条纹间距离再求相邻两亮条纹间距离
D.发现干涉条纹与分划板竖线不平行应通过拨杆调节
答案 C
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5.(2024届南通四模)如图所示是双缝干涉实验装置,用红色激光照射时,光屏上有明暗相间的条纹,则( )
A.减小屏与双缝的距离,条纹间距变大
B.减小屏与双缝的距离,条纹间距不变
C.换成绿色激光,条纹间距变大
D.换成绿色激光,条纹间距变小
答案 D
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