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第 14 章 光
第 1 节 光的折射 全反射
五年高考
1.★★(2024浙江6月,3,3分)如图为水流导光实验,出水口受激光照射,下面桶中的水
被照亮,则 ( )
A.激光在水和空气中速度相同
B.激光在水流中有全反射现象
C.水在空中做匀速率曲线运动
D.水在水平方向做匀加速运动
答案 B
2.★★★(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( )
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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
3.★★★(2021浙江6月,12,3分)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的
现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处,
空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d。已知光
束a和b间的夹角为90°,则( )
A.光盘材料的折射率n=2
B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度
答案 D
4.★★★★(2025浙江1月,10,3分)测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘
上共轴放置一圆柱形容器,容器被透明隔板平分为两部分,一半充满待测溶液,另
一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射,右侧放置足够大的观测屏。在某
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次实验中,容器从图2(俯视图)所示位置开始逆时针匀速旋转,此时观测屏上无亮
点;随着继续转动,亮点突然出现,并开始计时,经Δt后亮点消失。已知转盘转动角
速度为ω,空气折射率为1,隔板折射率为n,则待测溶液折射率n 为(光从折射率n
x 1
的介质射入折射率n 的介质,入射角与折射角分别为θ 与θ ,有sinθ =n ) ( )
2 1 2 1 2
sinθ n
2 1
1 1
A. B.
(ωΔt) (π−ωΔt)
sin sin
2 2
n n
C. D.
(ωΔt) (π−ωΔt)
sin sin
2 2
答案 A
5.★★★★(2023浙江6月,13,3分)在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角
4
三角形发光体,直角边的长度为0.9 m,水的折射率n= ,细灯带到水面的距离h=
3
√7
m,则有光射出的水面形状(用阴影表示)为 ( )
10
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A B C D
答案 C
三年模拟
1.★★(2024届杭州西湖高级中学模拟)如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截
面,OD为直径,一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从空气射入玻璃,可在
玻璃圆弧外侧观察到两束光分别从B、C点射出。记AO与DO延长线之间的夹
角为θ,则下列说法正确的是 ( )
A.光线OC为紫光
B.增大θ时,在玻璃圆弧外侧观察到紫光先消失
C.不论θ多大,在玻璃圆弧内表面不会发生全反射
D.两束光在玻璃中分别沿OB、OC传播的时间t <t
OB OC
答案 B
2.★★(2025届绍兴一模)为模拟光在光导纤维中的传播原理,取一圆柱形长直玻璃
丝进行实验。如图所示,纸面内有一束激光由空气以α=45°的入射角射向玻璃丝
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的AB端面圆心O,恰好在玻璃丝的内侧面发生全反射,此时内侧面入射角为θ。
下列说法正确的是( )
√6
A. sin θ=
4
B.玻璃丝只能传播特定频率的光
C.激光由空气进入玻璃丝后,其波长不变
D.减小入射角α,激光在玻璃丝中仍能发生全反射
答案 D
3.★★★(2025届杭州一模)如图所示,用折射率为n的玻璃制成顶角β很小(sinβ≈β)
的棱镜,称为光楔。一束光垂直光楔左侧射入,不考虑多次反射,光从光楔右侧出
射时与入射时相比 ( )
A.向上偏折了(n-1)β
B.向下偏折了(n-1)β
C.向上偏折了( 1)β
1−
n
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D.向下偏折了( 1)β
1−
n
答案 B
4.★★★(2024届湖丽衢二模)单镜头反光相机简称单反相机,它用一块放置在镜头与
感光部件之间的透明平面镜,把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图
像通过五棱镜的反射进入人眼中。图为单反相机取景器的简化示意图,ABCDE
为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,
且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出。则 ( )
A.光线垂直AB射入五棱镜后,光速增大
B.无论射向AB的入射角多大,光线一定会在CD和EA上发生全反射
C.若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值为√2
1
D.若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值为
sin22.5°
答案 D
5.★★★(2025届七彩阳光联盟开学考)半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜,PMQ
为玻璃砖的半圆形横截面,M为最高点,O为圆心,半径为R。一束宽为R的平行光
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的下边恰好沿着底边PQ,如图所示。其中从A点射入的光线经玻璃折射后从B
√2
点射出,已知A、B两点到PQ的距离分别为 R和0.26R。 sin 15°=0.26,不考虑
2
圆弧面上的反射光线,下列说法正确的是 ( )
A.玻璃的折射率为√3
B.有部分光线在圆弧MQ区域发生全反射
C.只有圆弧MQ的部分区域有光线射出
D.射向圆弧MQ区域的光线有一部分来源于PQ区域反射的光线
答案 C
6.★★★(2025届天域联盟一模)(多选)如图(a)所示,轻质弹簧下端固定在水池底部,上
端固定一个点光源,其大小可忽略,点光源在水面上的投影位置为O'点,点光源静
止不动时在O点,OO'=h=1.5 m,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A,周期为2 s,点光源的光能射出水面的最左端的位置记为P,当
点光源距离水面最近时P在a点,点光源距离水面最远时P在e点。已知图(a)中
4
ac=ce,bc=cd,水的折射率为 ,则下列说法正确的是 ( )
3
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A.P在c点时,光斑的移动速度最小
B.P从b到d经过的时间可能为1 s
3√7
C.光斑振幅A'= A
7
81
D.点光源在O点时,有光射出水面的面积为 π m2
64
答案 BC
7.★★★★(2025届稽阳11月月考)(多选)某兴趣小组设计了一种检测油深度的油量
计,如图甲所示油量计固定在油箱盖上并将油量计竖直插入油箱,通过油箱盖的矩
形窗口可看见油量计上端面的明暗区域。图乙是油量计的部分正视图,油量计是
由一块锯齿形的透明塑料制成的,锯齿数共有10个,锯齿形的底部是一个等腰直
角三角形,腰长为√2d,相邻两个锯齿连接的竖直短线长度为d,最右边的锯齿刚好
接触到油箱的底部,塑料的折射率小于油的折射率。若油面不会超过图乙中的虚
线Ⅰ,不计油量计对油面位置的影响,则 ( )
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A.窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射,返回油量计的上
端面并射出,形成亮区
B.窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中,油中反射光
线发生干涉,叠加加强,形成亮区
C.油的折射率可能为1.5
L
D.油的深度h与明线长度L满足的关系式为h=5d-
2
答案 AC
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第 2 节 光的波动性
五年高考
1.★(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
2.★★(2021浙江6月,16,2分)(多选)肥皂膜的干涉条纹如图所示,条纹间距上面宽、
下面窄。下列说法正确的是( )
A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C.肥皂膜从形成到破裂,条纹的宽度和间距不会发生变化
D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°,条纹也会跟着转动90°
答案 AB
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3.★★(2022山东,10,4分)(多选)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍
射现象,狭缝S 、S 的宽度可调,狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝,
1 2
实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是 ( )
甲
A.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射
B.遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大
C.照射两条狭缝时,增加L,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S 、S 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P
1 2
点处一定是暗条纹
答案 ACD
4.★★★(2024湖南,9,5分)(多选)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果
(称洛埃镜实验),平面镜沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平
面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是
( )
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A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动
B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小
C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变
D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动
答案 BC
三年模拟
1.★★(2025届温州一模)某兴趣小组剪裁、拼接偏振片来显示偏振光的偏振方向。
先将偏振片按图甲的虚线剪出18片顶角为20°的等腰三角形,偏振片透振方向与
各个等腰三角形的对称轴均平行,后将其拼接成圆环,制作成了“新型偏振片”。
如图乙所示,将“新型偏振片”放置在液晶屏幕前,观察偏振光,可能观察到的现
象是 ( )
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答案 A
2.★★(2025届新阵地教育联盟联考一)如图甲是检测球形滚珠直径是否合格的装置,
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c合格,b偏大或偏小
D.滚珠b合格,c偏大或偏小
答案 D
3.★★★(2024届湖州二模)某同学根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程
度的实验装置,如图所示。材料甲置于玻璃平板之间,材料乙的上表面3与上层玻
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璃的下表面2之间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃平板上,就可以观察到
干涉条纹。下列说法正确的是 ( )
A.表面3可以与表面2平行
B.干涉条纹是由上层玻璃上表面1与下层玻璃上表面4的反射光发生干涉形成
的
C.仅温度升高,若干涉条纹向左移动,则材料甲膨胀程度大
D.仅换用频率更小的单色光,干涉条纹将向左移动
答案 C
4.★★★(2024届金华义乌三模)双缝干涉实验原理如图所示,光源S到双缝S 、S 的
1 2
距离相等,S 、S 连线平行于光屏,O点为S 、S 连线的中垂线与光屏的交点。光
1 2 1 2
源S发出单色光经S 、S 传播到光屏上P点的时间差为Δt,其中S P垂直于光
1 2 1
屏,P为某亮条纹中心,OP之间还有m条亮条纹。若紧贴S 放置一厚度均匀的玻
1
璃片,光由S 垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S 直接传播到P点时间相等。已
1 2
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知光在真空中的传播速度为c、玻璃对该单色光的折射率为n,不考虑光在玻璃片
内的反射。则单色光在真空中的波长及玻璃片的厚度分别为( )
cΔt cΔt cΔt cΔt
A. , B. ,
m−1 n−1 m+1 n−1
cΔt cΔt cΔt cΔt
C. , D. ,
m+1 n+1 m−1 n+1
答案 B
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实验 15 测量玻璃的折射率
1.(2024浙江6月,16-Ⅲ,3分)如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面
分别记为A和B、顶角大小为θ)的折射率。
①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点;
②将侧面A沿ab放置,并确定侧面B的位置ef;
③在cd上竖直插上大头针P 和P ,从侧面B透过玻璃砖观察P 和P ,插上大头针
1 2 1 2
P ,要求P 能挡住 (选填“P ”“P ”或“P 和P ”)的虚像;
3 3 1 2 1 2
④确定出射光线的位置 (选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针;
⑤撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线ef的夹角为α,则玻璃砖折射率n=
。
cosα
答案 ③P 和P ④不需要 ⑤
1 2
sinθ
2.(2024届金华东阳三模)用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平
行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。
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(1)如果玻璃砖上、下表面平行,则可以选择上表面的两个对应角度(入射角和折
射角)来求折射率,也可以选择下表面的两个对应角度来求折射率,这两种方法是
等效的。如果所选择的玻璃砖上、下表面不平行,正确操作后得到图乙所示的光
路图,此时应选择 对应的两个角度来求折射率。
A.上表面
B.下表面
C.上表面或者下表面都没问题
D.上表面或者下表面都会有系统误差
(2)如果有几块宽度d不同的玻璃砖可供选择,则 。
A.选择宽度较大的玻璃砖可以减少误差
B.选择宽度较小的玻璃砖可以减少误差
C.玻璃砖的宽度对误差没有影响
答案 (1)C (2)A
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3.★★(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
1
点,移走玻璃砖,光点移到S 处。
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 ,S S =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
1 2
大”“变小”或“不变”)。
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)光线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,
1 2
交ad于C点,连接OC,光路图如图所示。
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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
√l2+l2
1 2
l −l sini l √(l −l ) 2+l2
角的正弦值sin γ= 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
1 2
的距离也会变小。
4.(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:
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。
图(a)
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。
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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。
图(b)
(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
5.(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:
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(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
1 2 1
cm。测得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
1 2
真实值
相对误差,实验中激光在M点入射时应尽量使入射角 。
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答案 (2)③2.25(2.24~2.26均可)
(3)d 1.51(1.50~1.52均可) (4)小一些
2
d
1
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实验 16 用双缝干涉测量光的波长
1.[2021浙江6月,17(2)]如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实
验中
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是 (单选)。
A.旋转测量头
B.增大单缝与双缝间的距离
C.调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是 (单选)。
A.减小单缝与光源间的距离
B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离
D.增大双缝与测量头间的距离
答案 ①C ②D
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。
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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:
单色光类别 x/mm x/mm
1 6
单色光1 10.60 18.64
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.(2025届金华一模)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。
(1)图1中的a、b、c对应的器材为
A.a是滤光片、b是单缝、c是双缝
B.a是单缝、b是双缝、c是滤光片
C.a是双缝、b是单缝、c是滤光片
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(2)该同学正确操作后观察到的干涉条纹如图2中甲所示,转动测量头的手轮,使分
划板中心刻线对准e位置,手轮的读数如图2中乙所示,此时手轮的读数为
mm。
(3)已知双缝间距为d,双缝到毛玻璃的距离为l,分划板中心刻线对准e位置时手轮
的读数记作x ,继续转动手轮,分划板中心刻线对准f位置时手轮的读数记作
1
x (x >x ),则所测单色光的波长λ= (用题中物理量符号表示)。
2 2 1
(4)为了减小误差,该实验先测量n个亮条纹的间距,再求出相邻亮条纹间距Δx,下
列实验采用了类似方法的有 。
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
d(x −x )
答案 (1)C (2)15.575 (3) 2 1 (4)AD
4l
4.(2024届台金七校期中)小王同学在实验室用双缝干涉装置测量光的波长,实验装
置如图1所示。
(1)单缝、双缝、光屏依次是图1中的 (填图中的字母)。
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(2)如图2是实验得到的红光双缝干涉图样,根据该图可判断双缝干涉的亮条纹间
距 (填“相等”或“不相等”)。
(3)某次测量中,观察图2中的亮条纹P,分划板中心刻线与条纹P中心对齐如图3
所示。然后转动手轮,当分划板中心刻线与亮条纹Q中心对齐时,目镜中观察到的
图应为以下图中的 。
(4)调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,并将该亮纹定为第1
条亮纹,此时测量头的读数为4.20 mm;接着再同方向转动手轮,使分划板中心刻线
与第6条亮纹中心对齐,此时测量头的示数如图4所示,则读数为 mm。
已知双缝间距d=0.25 mm,测得双缝到毛玻璃屏的距离L=60 cm,则所测光的波长
λ= m(保留3位有效数字)。
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答案 (1)CDF (2)相等 (3)A (4)11.98 6.48×10-7
5.(2024届花园外国语学校月考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,
(1)在观察白光的干涉图样时,现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、
单缝E等光学元件,如图甲所示将白光光源C放在光具座最右端,依次放置其他光
学元件,由右至左,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、 、
、A。
(2)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 ( )
A.仅左右转动透镜
B.仅旋转单缝
C.仅旋转双缝
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D.仅旋转测量头
(3)实验中,用测量头得到某次条纹读数为x=1.310 mm,则此测量数据是选用了测
量头 (选填“丙”或“丁”)测量得到的。
(4)为了使测得单色光的条纹间距增大,在其他条件不变的情况下,以下做法合适的
是( )
A.增大单缝与双缝间距
B.增大双缝与毛玻璃屏间距
C.增大双缝间距
D.增强光源亮度
答案 (1)D E B (2)D (3)丁 (4)B
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