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２ １０ 5年高考3年模拟 B版 物理（教师用书）
续表 光， 正确。 三种色光的波长λ λ λ ，则ａ光形成的干涉条
Ｂ ｃ＜ ｂ＜ ａ
光的折射 全反射 纹间距最大， Ｃ 正确。 三种色光的频率ｆ ｃ＞ ｆ ｂ＞ ｆ ａ ，由于该金属的
极限频率与ｆ 的关系未知，故若ｃ光能使该金属板发生光电效
θ ａ
ｎ ｓｉｎ θ １ ｎ 为介质的折 根据ｎ ＝ ｓｉｎ θ １ ， 光刚发生全 应，ａ光也有可能使该金属板发生光电效应， Ｄ 错误。
＝ ｓｉｎ θ ２ ， ｓｉｎ ２
反射时 θ ° θ Ｃ 得 考点 2 光的波动性
规 射率 ， θ １ 指的是真空中的 １ ＝９０ 、 ２＝ ，
律 光线和法线的夹角 θ 指 ｎ ｓｉｎ９０ ° 所以ｎ １ 一、双缝干涉
， ２ ＝ Ｃ ， ＝ Ｃ，
的是介质中的光线和法 ｓｉｎ ｓｉｎ 1.单色光照射产生明、暗条纹的条件
线的夹角 则 Ｃ １ 光的路程差ｒ ｒ ｋλ ｋ 光屏上出现亮条纹
ｓｉｎ ＝ ｎ （１） ２－ １＝± （ ＝０，１，２，…）， 。
λ
同一种介质中 频率越大的光折射率越大 传播速度 光 的 路 程 差 ｒ ｒ ｋ ｋ
对 （１） ， ， （２） ２ － １ ＝ ± （２ ＋ １） （ ＝ ０， １，
折 越小 光屏上出现暗条纹 ２
射 光从一种介质进入另一种介质时频率不变 根据ｎ ２，…）， 。
率 （２） ， ＝ ｌ
2.相邻亮 暗 条纹的中心间距 ｘ λ
的
理
ｃ
ｖ
来判断光在不同介质中的传播速度
，
根据ｖ
＝
λｆ来判 （ ） Δ ＝ ｄ 。
解 二、薄膜干涉
断光在不同介质中的波长
1.原理 薄膜上不同位置厚度一般不同 入射光照在薄膜的不同
： ，
二、各种色光的比较 位置 来自薄膜前后两个面的反射光的路程差不同 叠加后出
， ，
现亮条纹或暗条纹
颜色 红橙黄绿青蓝紫 。
频率 低 高
→
光子的能量 小 大
→
同一介质中的折射率 小 大
→
通过同一棱镜的偏折角 小 大
→
同一介质中的传播速度 大 小
→ 2.应用 检测工件表面的平整度
： 。
同一介质中的波长 大 小
干涉条纹等间距 被检测平面平整 如图甲所示
→
（１） ， ， 。
同一介质中的临界角 大 小 对应亮纹 或暗纹 提前出现 如图乙所示 说明某处凹陷
→ （２） （ ） ， ， 。
对应条纹延后出现 如图丙所示 说明某处凸起
例 （多选）如图所示 一束白光通过三棱镜折射后分为各种单 （３） ， ， 。
，
色光 取其中ａ ｂ ｃ三种色光 并做如下实验 让这三种单色
， 、 、 ， ：①
光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹 双
（
缝间距和缝屏间距均不变 让这三种单色光分别照射到某
）；②
金属板表面 观察与金属板连接的静电计指针是否转动 下列 甲 乙 丙
， 。
说法正确的是 ＡＢＣ 三、单缝衍射和双缝干涉的比较
（ ）
单缝衍射 双缝干涉
图样 阴影
（
部分表示
在棱镜中ａ光的传播速度最大
亮条纹
Ａ．
）
如果减小白光在左侧面的入射角 最先消失的是ｃ光
Ｂ． ， 条纹 条纹宽度不相等 中
ａ光形成的干涉条纹间距最大 ， 条纹宽度相等
Ｃ． 宽度 央的最宽
若ｃ光能使该金属板发生光电效应 ａ光一定不能使该金属
Ｄ． ， 不 条纹 各相邻条纹中心间 各相邻条纹中心间距
板发生光电效应 同
点 间距 距不相等 相等
解析 由题图可得ｃ光的偏折程度最大，所以棱镜对三种色
中央条纹最亮 两边
光的折射率ｎ ｎ ｎ ；由ｎ ｃ 可得在棱镜中ａ光的传播速度 亮度 ， 清晰条纹 亮度基本相同
ｃ＞ ｂ＞ ａ ＝ ｖ 较暗 ，
干涉 衍射都是波特有的现象 属于波的叠加 光
最大， 正确。 由ｎ １ 可得ｃ光发生全反射的临界角最小， 相同点 、 ， ；
Ａ ＝ Ｃ 的干涉与衍射都有明暗相间的条纹
ｓｉｎ
且由题图可知，如果减小白光在左侧面的入射角，光从棱镜右
侧面射出时，ｃ光的折射角最大且继续变大，故最先消失的是ｃ
专题十四 光 ２ １１
学生用书P328
题型 23 光路分析
一、几种常见的对光路控制的光学器材
1.平行玻璃砖（如图所示）
甲 乙
在右侧弧面发生全反射的临界光线如图乙所示 在上下两
（２） ，
条临界光线外侧的光线均发生全反射 在图中可得到发生
，
全反射的在圆弧面上入射点范围
甲 乙 。
通过平行玻璃砖的光不改变传播方向 但会发生侧移 5.光导纤维（如图所示）
（１） ， 。
不同频率的单色光通过相同的玻璃砖 频率越高 侧移量越
（２） ， ，
大 反之越小
， 。
光不可能在玻璃砖下界面发生全反射
（３） 。
2.三棱镜（如图所示）
折射率ｎ ｎ
（１） １＞ ２。
随着入射角从 逐渐增大到ｉ 折射角逐渐增大到ｒ α逐渐
（２） ０ ， ，
减小 此时若α刚好减小到发生全反射的临界角Ｃ 则恰好
， ，
发生全反射 为保证入射的光线都能发生全反射 则入射
。 ，
角的最大值为ｉ
。
二、解题关键
甲 乙
在以上两图中 两条入射光线的入射角 相等 出射 1.根据光的折射定律和全反射规律作出正确的光路图是光路分
（１） ，①② ∠１ ，
光线的出射角 也相等 光线的偏折角δ相同 δ 析的基础
∠４ ， ［ ＝（∠１－ 。
2.在一系列的平行入射光线中找到发生全反射的临界光线 利
∠２）＋（∠４－∠３）］。 、
若入射角 逐渐减小 则第二次折射的入射角 逐渐增 用数学中的几何关系求出角度 均为处理光路问题的难点
（２） ∠１ ， ∠３ ， 。
大 当增大到临界角Ｃ时恰好发生全反射 通常假设在一系列光线中的某条光线恰好发生全反射 作出
， 。 ，
3.圆柱体（或球体）玻璃（如图所示）
光路图 然后结合 Ｃ １ 即可找到临界光线
， ｓｉｎ ＝ ｎ 。
典例 如图所示 半圆形透明柱体 其横截面的半径为Ｒ 圆心
， ， ，
为Ｏ ＡＢ为水平直径 现有一单色细光束从Ｃ点以与竖直方向
， ，
光路图具有对称性 入射角等于出射角且光线向圆心偏折 成α角度射入 光束折射后恰好能到达 Ｓ 点 已知ＢＣ ２ Ｒ
（１） ， 。 ， 。 ＝ ，
对着圆心入射的光传播方向不变 ３
（２） 。
知识拓展 α １０
ｓｉｎ ＝ 。
平行光第二次折射时，若入射角 发生全反射时的临界 ５
≥
角Ｃ，则会发生全反射，临界情况的光路图如图所示，在图中
可以得到发生全反射的入射点范围。
求该柱体的折射率ｎ
（１） ；
若用该单色光垂直照射整个ＡＢ面 求光进入透明柱体后在
（２） ，
半圆弧ＡＳＢ上有光直接折射射出的弧长与ＡＳＢ弧长的比值ｋ
。
不考虑半圆形透明柱体内的反射光
（ ）
审题指导 （ ）根据从Ｃ点入射的光束恰好过Ｓ点，画出折
１
射光线，根据几何知识求得折射角，从而求出该柱体的折射率。
4.半圆柱体（或半球体）玻璃
（ ）采用假设法找到恰好发生全反射的临界光线的入射位置。
如图甲所示 半圆柱体 或半球体 玻璃左侧垂直于直径入 ２
（１） ， （ ） 解析 （ ）光束从Ｃ点射入的光路图如图甲所示。
射的光传播方向不变 部分光经右侧弧面折射后射出 部分 １
， ， α
光会发生全反射 根据几何关系，结合光的折射定律，有ｎ ｓｉｎ 。
。 ＝ ＯＣ ＝２
Ｒ２ ＯＣ２
＋
２ １２ 5年高考3年模拟 B版 物理（教师用书）
则有 Ｃ １ ，解得Ｃ °，根据光路的对称性可知，在半圆弧
ｓｉｎ ＝ ｎ ＝３０
ＡＳＢ上有光透出的弧长所对圆心角为 °，所以有光直接折射
６０
°
甲 乙 射出的弧长与ＡＳＢ弧长的比值ｋ ６０ １ 。
＝ °＝
１８０ ３
（ ）若用该单色光垂直照射整个ＡＢ面，设从Ｆ点（Ｆ′点）射入的
２ 答案 （ ） （ ） １
光经过Ｅ点（Ｅ′点）刚好发生全反射，如图乙所示， １ ２ ２
３
学生用书P330
实验微专题 16 测量玻璃的折射率
一、实验原理及装置图
四、误差分析
1.若本实验方案中直线ａａ′与直线ｂｂ′不平行 则会产生误差
， 。
2.如图甲所示 若误将本实验方案中的玻璃砖稍向上平移了一
，
些 ａａ′ ｂｂ′的间距与玻璃砖的宽度仍相等 不影响实验结果
（ 、 ）， 。
如图所示 当光线ＡＯ以一定的入射角穿过两面平行的玻
，
璃砖时 通过插针法找出跟入射光线ＡＯ对应的出射光线Ｏ′Ｂ
， ，
从而画出折射光线 ＯＯ′ 测量入射角 θ 折射角 θ 再根据ｎ
， １、 ２， ＝
θ
ｓｉｎ １计算出玻璃的折射率
θ 。
ｓｉｎ ２
二、操作要领及注意事项 甲 乙
3.如图乙所示 若在本实验操作中误将两界面ａａ′ ｂｂ′的间距画
1.实验操作应注意哪些细节 尽可能将大头针竖直插在纸上 ， 、
： ， 得比玻璃砖的宽度大些 则会导致测量的折射率偏小
Ｐ 和Ｐ 之间 Ｐ 和Ｐ 之间 Ｐ 与Ｏ之间 Ｐ 与Ｏ′之间距离 ， 。
１ ２ 、 ３ ４ 、 ２ 、 ３
要稍大一些 插针时 眼睛在ｂｂ′的一侧透过玻璃砖观察两枚 实验微专题 17 用双缝干涉实验测量光的波长
； ，
大头针并调整视线方向 使Ｐ 挡住Ｐ Ｐ 的像 再插上Ｐ 使
， ３ １、 ２ ， ４， 一、实验原理
Ｐ 挡住Ｐ 和Ｐ Ｐ 的像
４ ３ １、 ２ 。 光源发出的光 经过滤光片后变成单色光 再经过单缝Ｓ时
2.入射角应满足什么要求 入射角θ 不宜太大 接近 ° 或太 ， ，
： １ （ ９０ ） 发生衍射 Ｓ Ｓ 相当于两个相干光源 相邻两条亮 暗 条纹间
小 接近 ° 入射角太大折射光较弱 入射角太小角度测量 ， １、 ２ ， （ ）
（ ０ ）。 ， ｌ
的误差较大 的距离 ｘ λ 因此 只要测出 ｘ ｄ ｌ即可测出波长λ
。 Δ ＝ ｄ 。 ， Δ 、 、 。
3.画线时应如何操作 先在白纸上画一条直线ａａ′ 再在白纸上
： ， 二、操作要领及注意事项
放上玻璃砖 使玻璃砖的一条长边与直线ａａ′对齐 并画出另
， ， 1.安装时应注意的细节 使光源 透镜 滤光片 单缝 双缝的中心
一条长边的对齐线ｂｂ′ 操作时 手不能触摸光通过的玻璃砖 ： 、 、 、 、
。 ， 均在遮光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行且间距适当
的光洁面 也不能把玻璃砖的棱当尺子画边界线 ， 、 。
， 。 2.如何进行调节 调整光源的高度和亮度 使它发出的光束能够
三、数据处理 ： ，
沿着遮光筒的轴线把屏照亮 调节测量头时 应使分划板中心
1.计算法 用量角器测量入射角θ 和折射角θ 计算不同入射 ； ，
： １ ２， 刻线和亮条纹的中心对齐 记下此时手轮上的读数 转动手
θ ， ，
角时的ｓｉｎ １ 并取平均值 轮 使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐 记下此时手
θ ， 。 ， ，
ｓｉｎ ２ 轮上的读数 两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离
2.图像法 改变不同的入射角 θ 测出不同的折射角 θ 作 ， 。
： １， ２， ｓｉｎ 三、数据处理
θ
θ θ 图像 由ｎ ｓｉｎ １可知图线应是一条过原点的倾斜 1.条纹间距的计算 转动测量头的手轮 分划板中心刻线在第
１－ｓｉｎ ２ ， ＝ θ ： ，
ｓｉｎ ２ 条亮条纹中央时读数为ａ 在第ｎ条亮条纹中央时读数为
直线
，
其斜率为折射率
。
１ １，
3.“单位圆”法 ： 以入射点Ｏ为圆心 ， 以一定的长度Ｒ为半径画 ａ ｎ， 则 Δ ｘ ＝ ａ ｎ ｎ－ ａ １ ， 再根据 Δ ｘ ＝ ｄ ｌ λ求出λ 。
ＥＨ Ｅ′Ｈ′ －１
圆 ， 如图所示 ，ｓｉｎ θ １＝ＯＥ，ｓｉｎ θ ２＝ ＯＥ′， ＯＥ ＝ ＯＥ′ ＝ Ｒ ， 则 ｎ ＝ 2.测量时需测量多组数据
，
求λ的平均值
。
四、误差分析
θ ＥＨ
ｓｉｎ １ 只要用刻度尺测量出ＥＨ Ｅ′Ｈ′的长度就可以求
θ ＝Ｅ′Ｈ′。 、 1.双缝到屏的距离ｌ的测量存在误差
ｓｉｎ ２ 。
出折射率ｎ 2.测条纹间距 ｘ带来的误差
。 Δ
专题十四 光 ２ １３
干涉条纹没有调整到最清晰的程度 但相邻亮条纹之间的距离测量误差较大
（１） 。 。
分划板中心刻线与干涉条纹不平行 中心刻线没有恰好位 方案二 洛埃镜实验
（２） ，
于条纹中心
。
测量多条亮条纹间的距离时因读数不精准存在的误差
（３） 。
五、其他方案
方案一 利用激光笔和双缝进行实验
单色光从单缝Ｓ射出 一部分入射到平面镜后反射到光屏
，
上 另一部分直接投射到光屏上 在光屏上两光束交叠区域里
， ，
将出现干涉条纹 单缝Ｓ和Ｓ通过平面镜成的像Ｓ′构成相干光
。
源 ｄ ｈ 通过洛埃镜在光屏上可以观察到明暗相间的干涉条
， ＝２ 。
让一束激光经过双缝后投射到光屏上 测出相邻两亮条纹 ｄ
， 纹 由λ ｘ可以求出λ
ｄ ， ＝ ｌ Δ 。
间的距离 ｘ 由λ ｘ测出λ 本方案操作简便 现象明显
Δ ， ＝ ｌ Δ 。 ， ，
专题十四 光 ２ １７
换用红色激光照射双缝 纹 Ｏ是两单色光中央亮条纹的中心位置 Ｐ 和Ｐ 分别是波
Ｂ． 。 ， １ ２
增大纸板与墙面的距离 长为λ 和λ 的光形成的距离Ｏ点最近的亮条纹中心位置
Ｃ． １ ２ 。
减小光源与纸板的距离 反射光入射到三棱镜一侧面上 从另一侧面 Ｍ 和 Ｎ 位置出
Ｄ． ，
６． （ 山东， ， 分）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理 射 则 Ｄ
２０２３ ５ ３ ， （ ）
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 Ａ
， ， （ ）
λ λ Ｍ是波长为λ 的光出射位置
Ａ． １＜ ２， １
λ λ Ｎ是波长为λ 的光出射位置
Ｂ． １＜ ２， １
λ λ Ｍ是波长为λ 的光出射位置
Ｃ． １＞ ２， １
λ λ Ｎ是波长为λ 的光出射位置
Ａ． 劈形空气层的厚度变大 ， 条纹向左移动 Ｄ． １＞ ２， １
１０． （ 湖南， ， 分）（多选） 年 洛埃利用平面镜得
劈形空气层的厚度变小 条纹向左移动 ２０２４ ９ ５ １８３４ ，
Ｂ． ，
到杨氏双缝干涉的结果 称洛埃镜实验 平面镜沿 ＯＡ 放
劈形空气层的厚度变大 条纹向右移动 （ ），
Ｃ． ，
置 靠近并垂直于光屏 某同学重复此实验时 平面镜意外
劈形空气层的厚度变小 条纹向右移动 ， 。 ，
Ｄ． ，
倾斜了某微小角度θ 如图所示 Ｓ为单色点光源 下列说
７． （ 江苏， ， 分）铁丝圈上附有肥皂膜 竖直放置时 肥 ， 。 。
２０２１ ６ ４ ， ，
法正确的是 ＢＣ
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 Ｃ
（ ）
4 0 θ "
LJ
沿ＡＯ向左略微平移平面镜 干涉条纹不移动
Ａ． ，
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 沿ＯＡ向右略微平移平面镜 干涉条纹间距减小
８． （ 浙江 月， ， 分）（多选）肥皂膜的干涉条纹如图 Ｂ． ，
２０２１ ６ １６ ２ 若θ ° 沿ＯＡ向右略微平移平面镜 干涉条纹间距不变
所示 条纹间距上面宽 下面窄 下列说法正确的是 ＡＢ Ｃ． ＝０ ， ，
， 、 。 （ ） 若θ ° 沿 ＡＯ 向左略微平移平面镜 干涉条纹向 Ａ 处
Ｄ． ＝０ ， ，
移动
１１． （ 山东， ， 分）用平行单色光垂直照射一层透明薄
２０２１ ７ ３
膜 观察到如图所示明暗相间的干涉条纹 下列关于该区域
， 。
过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
薄膜厚度ｄ随坐标ｘ的变化图像 可能正确的是 Ｄ
Ａ．
， （ ）
肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
Ｂ．
肥皂膜从形成到破裂 条纹的宽度和间距不会发生变化
Ｃ． ，
将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动 ° 条纹也会跟着
Ｄ． ９０ ，
转动 °
９０
９． （ 湖北， ， 分）如图所示 由波长为λ 和λ 的单色
２０２１ ５ ４ ， １ ２
光组成的一束复色光 经半反半透镜后分成透射光和反射光
， ，
透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
题型 23 光路分析 学生用书P187 " %
&
１． （ 湖南名校联合体联考）（多选）在光学仪器中 道 c c
２０２４ ，“
# $
威棱镜 被广泛用来进行图形翻转 如图所示 等腰梯形
” 。 ，
开始时 光束在Ｅ点射入棱镜时的折射角为 °
ＡＢＣＤ是 道威棱镜 的横截面 底角为 ° 一束单色光从 Ａ． ， ６０
“ ” ， ４５ 。
ＡＢ边的Ｅ点沿平行ＢＣ边的方向射入棱镜 折射光线经 ＢＣ
光束在Ｆ点发生折射 折射光线与ＢＣ边平行
Ｂ． ，
，
边反射后照射在ＣＤ边上的Ｆ点 图中未标出 然后让光束 在光束绕Ｅ点转动过程中 照射到ＢＣ边的光束会从ＢＣ边
（ ）， Ｃ． ，
绕Ｅ点沿顺时针转过 ° 此过程中ＢＣ边的反射光线均直接 射出
４５ ，
照射到ＣＤ边 不考虑光在ＣＤ边的反射 已知棱镜对光的折 在光束绕Ｅ点转动过程中 光束在棱镜中传播时间会越来
， ， Ｄ． ，
越短
射率为 下列说法正确的是 ＢＤ
２， （ ）
２． （ 辽宁名校联盟一模）（多选）一个柱状玻璃砖的横
２０２４
２ ２０ 5年高考3年模拟 B版 物理（教师用书）
利用所测量的物理量 写出玻璃砖折射率的表达式 ｎ ．调节拨杆使单缝与双缝平行
（３） ， ＝ Ｃ
ｄ 要增大观察到的条纹间距 正确的做法是 单选
２ 由测得的数据可得折射率ｎ为 ． （ ． ． 均可） ② ， Ｄ （ ）。
ｄ 。 １５１ １５０～１５２ 减小单缝与光源间的距离
１ Ａ．
结果保留 位有效数字 减小单缝与双缝间的距离
（ ３ ）。 Ｂ．
测量值 真实值 增大透镜与单缝间的距离
相对误差的计算式为δ ｜ － ｜ ％ 为了减 Ｃ．
（４） ＝ 真实值 ×１００ 。 增大双缝与测量头间的距离
Ｄ．
小ｄ １、 ｄ ２ 测量的相对误差 ， 实验中激光在Ｍ点入射时应尽量使 ２．［ ２０１９ 课标 Ⅱ ， ３４ （ ２ ）节选］某同学利用图示装置测量某种单
入射角 小一些
色光的波长 实验时 接通电源使光源正常发光 调整光路
。
。 ， ； ，
实验微专题 17 用双缝干涉实验测量光的波长 使得从目镜中可以观察到干涉条纹 回答下列问题
。 ：
学生用书P190
１．［ 浙江 月， （ ）］如图所示是 用双缝干涉测量光的波
２０２１ ６ １７ ２ “
长 实验的装置 实验中
” 。 若双缝的间距为ｄ 屏与双缝间的距离为ｌ 测得第 条
（ⅰ） ， ， １
暗条纹到第ｎ 条暗条纹之间的距离为 ｘ 则单色光的波长
Δ ，
ｘ·ｄ
λ Δ
＝ （ｎ ）ｌ ；
－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 某次测量时 选用的双缝的间距为 ． 测得屏与双
① ， ， （ⅱ） ， ０３００ ｍｍ，
是 单选 缝间的距离为 ． 第 条暗条纹到第 条暗条纹之间的距
Ｃ （ ）。 １２０ ｍ， １ ４
．旋转测量头 离为 ． 则所测单色光的波长为 结果保留
Ａ ７ ５６ ｍｍ。 ６３０ ｎｍ（
．增大单缝与双缝间的距离 位有效数字
Ｂ ３ ）。
