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第29讲 光学的五种题型
题型一 光的折射题型............................................................................................................................ 1
题型二 光的全反射题型........................................................................................................................ 2
题型三 光的干涉题型............................................................................................................................ 4
题型四 光的衍射、偏振题型................................................................................................................ 5
题型五 几何光学与物理光学的综合题型............................................................................................7
综合提升............................................................................................................................................................8
题型一 光的折射题型
1．（2026•海南模拟）如图所示，玻璃砖的横截面是底角为θ（θ＜45°）的等腰△ABC，O 为底边BC 的
中点。一束平行于BA 的激光从O 点由空气射入玻璃砖，并垂直AC 边射出，不考虑反射光线。则玻
璃砖的折射率为（ ）
A．1
sinθ
B．1
cosθ
C．1
tanθ
D．2
tanθ
2．（2026•孝感二模）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔，孔内安装一透明材
料，厚度与坦克壁厚度相同。已知坦克壁厚度d 为15cm，该材料对光的折射率为❑√3。不考虑光在左
右侧面的反射，若坦克内的人通过这块材料（可移动观察）能看到的外界角度范围最大为120°，则透
明材料的宽度L 为（ ）
A．5 ❑√3cm
B．15 ❑√3cm
C．10 ❑√3cm
D．30 ❑√3cm
3．（2026•陕西模拟）水幕电影是很多景区重点展示的宣传项目，其工作原理简化如下：高压供水系统
把水喷出并通过装置形成厚度约2∼5cm 的水雾幕墙，幕墙内有无数个雾化而成的球形水滴，高清投影
仪把影片投射到幕墙之后可带来震撼的视觉体验。如图所示，投影机射向水滴的光线经折射、散射后
被观众看到，若某光线进出水滴过程中，光线偏转了60°，光在水滴中传播的距离为水滴半径的❑√3
倍，则水滴对该光的折射率为（ ）
A．❑√2
B．❑√3
C．2❑√3
3
D．3
2
4．（多选）（2026•湖南二模）某兴趣小组设计了一种监测透明溶液浓度的装置。如图所示，一水平放
置的长方体透明容器（容器壁厚度忽略不计）内部装有待测溶液。一束单色激光以设定的入射角θ 从
左侧空气斜射入溶液，经两次折射后打在竖直光屏上。已知该溶液的折射率n 随浓度增大而增大。保
持入射角θ 及激光笔、容器、光屏的位置不变，下列说法正确的有（ ）
A．若溶液浓度增大，激光在溶液中的传播速度将减小
B．若溶液浓度增大，光屏上的光斑将向上移动
C．若溶液浓度增大，激光束从容器右侧射出时的出射角将减小
D．若保持溶液浓度不变，改用频率更高的单色激光进行测试，光屏上的光斑将向下移动
题型二 光的全反射题型
1．（2026•蜀山区校级模拟）细线下栓接一小铁球（视为质点），细线从圆形薄软木塞（厚度不计）中
心穿过。用手调节球浸没的深度，从液面上方软木塞外边缘以外区域看，恰好看不到小铁球时，球浸
没在水面以下d 处。已知软木塞半径为r，则该液体的折射率为（ ）
A．d
r
B．r
d
C．n=
❑√r
2+d
2
r
D．❑√r
2+d
2
d
2．（2026•沧州校级模拟）如图所示，直角三角形ABC 为透明三棱镜的截面，其中∠A＝60°。单色光
垂直于AC 面入射，在AB 面恰好发生全反射，下列说法正确的是（ ）
A．该三棱镜的折射率为2
B．该三棱镜的折射率为❑√3
C．该光从三棱镜中首次出射时的折射角的正弦值为
❑√3
3
D．该光从三棱镜中首次出射时的折射角的正弦值为
❑√3
2
3．（2026•江西模拟）玻璃砖的采光、透光功能远高于其他的装饰材料，通过光线漫散射使整个空间
的光线更加柔和，所以玻璃砖在室内装饰装修中广泛应用。如图，一横截面为半圆形的透明玻璃砖，
圆心为O，半径为R，AB 为半圆的直径。一束宽为2R 的平行光垂直下表面射入玻璃砖，这束光进入
玻璃砖后，圆弧AB 部分有光射出区域与没有光射出区域的面积比值为37：53。不考虑光在玻璃砖中
的多次反射，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。则玻璃砖对该光的折射率为（ ）
A．4
3
B．5
3
C．4 ❑√3
3
D．5 ❑√2
3
4．（多选）（2026•河南模拟）如图所示，液面上浮有一厚度不计、半径为r 的软木塞，在它的圆心处
插着一枚大头针，调整大头针插入软木塞的深度，当液体中大头针露在软木塞外面的长度为h 时，从
液面上各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，则（ ）
A．液体的折射率为n=
❑√h
2+r
2
h
B．液体的折射率为n=
❑√h
2+r
2
r
C．若软木塞的厚度不能忽略，液体折射率的测量值与实际值相比不变
D．若软木塞浸入水中的深度不能忽略，液体折射率的测量值比实际值略小
题型三 光的干涉题型
1．（2026•新泰市校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．图甲中线框在图示时刻的电流沿顺时针方向（俯视）
B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，LC 电路振荡周期减小
C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，明暗条纹间距越大
D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A 与C 带同种电荷
2．（2026 春•柳州期末）如图所示为利用薄膜干涉检测工件的平整度，小垫块放在两平行玻璃砖P、Q
的左端，P 为标准工件，Q 为待测工件且保持水平，平行单色光从P 的上表面竖直射入。下列说法正
确的是（ ）
A．有光垂直Q 的下表面射出
B．干涉条纹应在Q 的下表面
C．若垫块向右移动少许，则干涉条纹变稀疏
D．如果Q 的上表面有一个凸起，则干涉条纹向右弯曲
3．（2026•宜昌模拟）激光干涉仪是高精度位移测量工具，如图所示为其核心部分结构及光路图。激光
源发出光束1，被分光镜分为反射光束2 和透射光束3，两光束分别经角锥镜A、B 反射后再经分光镜
汇聚为光束4。角锥镜B 固定在被测物体上，当物体向右移动时，通过传感器记录光束4 的强弱变化
得到物体的位移。已知激光波长为λ，在传感器记录的相邻三次极强过程中，物体位移大小为
（ ）
A．1
2 λ
B．λ
C．3
2 λ
D．3λ
4．（多选）（2026•河北一模）生物膜干涉技术基于光的干涉现象，原理如图所示，光源发出的光沿光
纤传导至传感器探头顶端，探头表面包覆一层光学膜（可固定配体），当光照射到光学膜时，会在前
后两个界面发生反射，两束反射光叠加形成干涉光谱，仪器通过监测光谱变化分析分子与光学膜的结
合情况。已知与膜结合的分子增大、分子与膜的结合位点增多，均会使膜增厚。初始时光学膜的厚度
为300nm，不同可见光所对波长范围如下表，若各种光的强度相同，膜的最大厚度为600nm，膜的折
射率略小于1.1，则（ ）
颜色
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
波长/nm
630～760
600～630
570～600
500～570
450～500
430～450
400～430
A．初始时，仪器检测到反射光强度最大的一定是橙光
B．膜上某处有分子结合，仪器可能检测到红光强度逐渐增大
C．青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度
D．膜上可能存在一位置，使所有色光在该位置的反射光均强度最大
题型四 光的衍射、偏振题型
1．（2026•辽宁模拟）在实验室用单色光照射在直径恰当的小圆板时，会在之后的光屏上出现环状的互
为同心圆的条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，形成这种现象的原因是
（ ）
A．光的衍射
B．光的干涉
C．光的全反射
D．光的折射
2．（2026•江西模拟）2026 年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的
中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验
证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。
下列能反映光的波动性的是（ ）
A．光的衍射现象
B．黑体辐射现象
C．光电效应
D．康普顿效应
3．（2026•芦淞区校级模拟）在芯片生产过程中，光刻机相当于雕刻机。当初光刻机光源波长被卡在
193nm 上，为了突破这一限制，阿斯麦公司使用创新方法，如图所示，在光刻机透镜和硅片间直接加
上一层液体，可以通过光的折射原理，让原来激光波长缩短到132nm，这个方法被称为“浸没式光
刻”，则（ ）
A．激光波长越短，其衍射效应越明显
B．激光在真空中传播速度为在液体中的1.46 倍
C．激光入射到液体中，频率变大了1.46 倍
D．该改进方案与全息摄影的原理是一样的
4．（多选）（2026 春•韩城市期末）下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述正确的是
（ ）
A．图甲中，当太阳光照射铁丝圈上的肥皂膜时，膜上会呈现彩色条纹，这是光的衍射现象
B．图乙是利用光的干涉来检查样板平整度，若将右侧垫得更高，条纹将变密集
C．图丙中，为防止司机在夜间行车时出现眩目情况，挡风车窗会采用偏振玻璃或偏振膜
D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆盘时发生干涉产生的
题型五 几何光学与物理光学的综合题型
1．（2026•龙潭区校级模拟）如图，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在
光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由光导纤维的
一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；另一束绿光也
从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间，t2从另一端射出。
下列说法正确的是（ ）
A．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为❑√
t1
t2
B．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为t1
t2
C．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为❑√
t1
t2
D．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为t2
t1
2．（2026•泰安四模）如图所示，劈尖干涉是一种薄膜干涉。将一块平板玻璃a 放置在另一平板玻璃b
之上，在一端夹入一张薄纸片c，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当绿光从上方入射
后，从上往下看有明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．当纸片c 向左往顶角方向塞入少许，图中的条纹间距会变得宽一些
B．保持其他条件不变，仅将绿光换成紫光，则干涉条纹会变疏
C．若增大绿光射到平板玻璃a 上表面的入射角，则绿光有可能在平板玻璃a 的下表面发生全反射
D．若平板玻璃b 的上表面某处有一个细小的凸起，则相应的干涉条纹会向右往底边方向弯曲一点
3．（2026•昆明二模）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞
里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a 处光源发出沿ab 方向的光在b 点恰好发生全反射，被c
处的潜水员观察到。若水的折射率为n，反射光线与水面的夹角为θ。则（ ）
A．sinθ = 1
n
B．cosθ = 1
n
C．光在水中的频率比在空气中大
D．光在水中的波长比在空气中大
4．（多选）（2026•保定一模）一透明材料的截面如图所示，其中AOC 为四分之一圆，AOB 为等腰直
角三角形，AB 长为l。一束宽度为l 的平行光从AB 边垂直射入，若此材料对该光的折射率n＝2，真
空中光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．光线在透明材料中发生全反射时的临界角C＝45°
B．射向O 点的光线在透明材料中传播的时间为(❑√2+1)l
c
C．从圆弧面AC 出射的光线其传播方向一致
D．若改用形状相同折射率更小的材料，则从圆弧面AC 出射的光束范围会增大
综合提升
一．选择题
1．（2026•晋城一模）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为等腰三角形，∠BAC＝
120°，腰长为L，S 为AB 边的中点。一细光束由S 点从真空斜射入棱镜，光束与AB 的夹角为θ＝
45°，折射光线与AC 边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（
）
A．透明介质材料的折射率为❑√3
B．光束能从BC 边射出棱镜
C．光束从AC 边射出时的折射角为45°
D．光在棱镜中传播的时间为
❑√3 L
c
2．（2026•安徽模拟）如图，等腰三角形玻璃砖的截面ABD 的底边长BD＝2L，∠B＝∠D＝30°。一束
细光线垂直AB 面入射，恰好在底边中点E 处发生全反射。不考虑光在玻璃砖内传播时在AB 和AD 面
的反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．该玻璃砖对这种光的折射率为3
B．光在该玻璃砖中传播的速度大小为c
3
C．光在该玻璃砖内部传播的时间为2 L
c
D．光在AD 边上的入射角等于90°
3．（2026•杭州模拟）用波长为λ 的单色平行光，以入射角α 斜入射到双缝间距为d 的双缝上，双缝到
屏的垂直距离为L（L≫d）。下列说法正确的是（ ）
A．随着α 慢慢增大，条纹保持不动
B．随着α 慢慢增大，条纹向下移动
C．中央P 点上方距离2 Lλ
d
处一定是亮纹
D．相邻亮纹间距会随入射角α 增大而变化
4．（2026•衡水校级模拟）下列说法中正确的是（ ）
A．图甲描述的是多普勒效应，A 观察者接收到波的频率大于B 观察者接收到波的频率
B．图乙中，电影院提供的观看立体电影的眼镜，应用的是光的干涉原理
C．图丙的雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性工作的
D．图丁中激光切割金属，利用了激光相干性好的特点
5．（2026•滨州二模）瑞利干涉仪的结构如图，以钠光灯作为光源置于透镜L1的前焦点，在透镜L2的
后焦面上观测干涉条纹的变动。在两个透镜之间安置一对完全相同的玻璃管A 和B。实验开始时，A
管和B 管都抽成真空，此时在E 点观测到亮条纹。缓慢向B 管充入气体，直到E 点再一次观察到亮条
纹。已知，A 管和B 管的长度均为L，光波的周期为T，光在真空中的传播速度为c。则B 管中充入的
气体的折射率为（ ）
A．1+ cT
L
B．1+2 cT
L
C．1+3 cT
L
D．1+ 4 cT
L
二．多选题
6．（多选）（2026•烟台二模）如图所示，一块折射率为❑√2的薄玻璃砖由两部分组成，左部分为边长为
2R 的正方形，右部分为半径为R 的半圆形，其圆心为O。一束单色光在薄玻璃砖平面内以45°入射角
从P 点射入玻璃砖，从Q 点首次从玻璃砖射出，出射角为θ（未知），已知光在真空中传播速度为c，
则单色光从P 点射入玻璃砖到从Q 点首次射出的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．θ 的度数为30°
B．θ 的度数为45°
C．在正方形部分中传播的时间为4 ❑√2 R
c
D．在正方形部分中传播的时间为8 R
c
7．（多选）（2026•镇安县校级模拟）很多场所新装修时会安装如图甲所示的水晶灯，水晶灯下方的吊
坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。某种吊坠的截面图
如图乙所示，MN 的长度与MP 相等，∠MNO＝∠MPO＝90°，∠NOP＝120°。一束单色光从MN 边上
距N 点
❑√3
2 L处的A 点以入射角i＝60°射入吊坠，经界面MN 折射后恰好直接射到ON 上距N 点3
2 L处
的B 点（图中没有画出），下列说法正确的是（ ）
A．该材料折射率为❑√2
B．该材料折射率为❑√3
C．该束光在B 点会发生全反射
D．该束光在B 点不会发生全反射
8．（多选）（2026•浙江二模）在“观察肥皂膜和棉线的变化”实验中，用弹性细线代替棉线，刺破细
线一侧的肥皂膜形成图示形状。将液膜竖起，用一束频率为ν、在肥皂膜中折射率为n 的平行光垂直照
射该液膜，某高度处干涉图样条纹间距为Δx。测得刺破前细线正好拉直、刺破后细线形状是圆心角为
θ 的圆弧。已知真空中光速为c；细线遵守胡克定律且劲度系数为k。补充公式：液体表面张力F＝
γl，l 为接触长度，γ 为表面张力系数。则（ ）
A．该高度处液膜两面夹角约为
c
2nνΔx
B．该高度处液膜两面夹角约为
c
nνΔx
C．肥皂膜表面张力系数为k( θ
2 −sin θ
2 )
D．肥皂膜表面张力系数为2k( θ
2 −sin θ
2 )
9．（多选）（2026•辽宁校级开学）如图是我们现实生活、生产和科研中遇到的现象。下列说法中正确
的是（ ）
A．图甲中医用纤维式内窥镜，光信号在光导纤维中发生全反射，则光导纤维内芯是光疏介质，外套
是光密介质
B．图乙中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，这是光的干涉现象
C．图丙中单色光通过狭缝可以在光屏上呈现条纹状图样，这是光的衍射现象
D．图丁表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大
10．（多选）（2026•岳阳模拟）某物理兴趣小组设计了一套光的干涉实验装置，其截面如图所示，直
线MN 与OA 垂直共面，两块平面镜边缘对齐交于O，两镜面与MN 成微小角度θ，A 点处有一垂直于
OA 的光屏。S 点处有一个单色光源，在小挡光板的遮挡下，光线不能直接射到光屏。已知光源S 到O
点的水平距离为s，光屏到O 点的距离为L（L 远大于s）。则（ ）
A．若仅减小入射光的频率，屏上条纹间距不变
B．若仅减小入射光的频率，屏上条纹间距变大
C．若仅减小两镜面与MN 的夹角θ，屏上条纹间距变大
D．若仅减小光屏到O 点的距离L，屏上条纹间距增大
三．解答题
11．（2026•句容市校级模拟）某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC 与半圆形直
径重合，∠ACB＝30°，半圆形的半径为R，一束光线从E 点与AC 成30°射入介质，其延长线过半圆
形的圆心O，已知光线在E 点的折射角θ2＝30°。求：
（1）介质折射率为多少；
（2）已知光速为c，求光在介质中传播的时间。
12．（2026•孝感模拟）如图所示，ABCD 是一块矩形玻璃砖的截面，某同学在研究玻璃折射率时将激
光笔对准AB 边上某点P，使激光以60°角入射，发现该光束恰好在AD 边发生全反射，此后在DC 和
BC 边各经过一次反射后又恰好回到P 点，已知AD 边长为l，光在真空中传播速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）激光束从P 点进入，第一次回到P 点的时间。
13．（2026•台州模拟）图1 装置可实现精密测量，光滑轻质滑轮一端用轻质细线悬挂半径为r 的陶瓷圆
盘，圆盘的侧面绕有水平方向的n 匝线圈，圆盘和线圈总质量为M。滑轮的另一端悬挂质量为M 的重
物。圆盘的上方和下方各有一个固定不动的圆形永磁体（未画出）。如图2 所示，在圆盘可移动的范
围内，永磁体形成了沿圆盘半径方向的辐射状磁场，线圈所在位置处磁感应强度的大小为定值B0。圆
盘初始保持水平静止，使其只能在竖直方向运动。
（1）若线圈中不接入电流，圆盘受到外界扰动向下运动，则从上往下看线圈回路中将产生
（选填“顺时针”或“逆时针”）方向电流；
（2）若线圈接入恒流源，电流恒定为I0，n 匝线圈中电流方向从上往下看为顺时针，系统从静止释
放，求此时线圈受到的安培力大小及圆盘竖直运动的加速度大小；
（3）如图3 所示，圆盘下端连接一质量为m 的平板玻璃放置在规则平板镜片之上，两板之间形成一个
倾角为θ（θ 很小）的劈形空气薄膜，线圈中恒定电流大小为I 时，上下板恰好无作用力。用波长为λ
的光从上向下照射，从上往下会看到干涉条纹。
①求此时线圈中电流I 的表达式（用已知量m、g、n、B0、r 表示）；
②若由于发生扰动，圆盘向上移动了一小段距离后系统再次稳定，发现条纹移动了Δx，则条纹移动
方向为
（选填“向左”或“向右”），求圆盘移动的位移大小h。
14．（2026•海珠区校级模拟）为研究冰块对某单色激光的折射率，某同学先用双缝干涉装置测量该激
光的波长，激光通过间距为d＝0.3mm 的双缝后，投射到光屏上得到如图甲所示的干涉条纹，图甲中
A、B 两亮纹中心间距x＝66.0mm，双缝到光屏间的距离L＝3.0m。然后，如图乙所示，将该激光从M
点水平射入一立方体形状的冰块abcd 内，入射角为θ，光线在ab 面上的N 点射出，光线QM 的延长线
与ab 交于P 点，MP＝3.00cm，MN＝3.90cm。求：
（1）该激光的波长λ；
（2）该激光在冰块中的折射率n。
15．（2026•苏州三模）如图所示，一段光导纤维弯成半圆形，外半径为R，内半径为
❑√3
2 R。一细束单
色光垂直于光导纤维的端头沿内侧切线射入时恰好发生全反射，然后从另一端也沿内侧切线射出。已
知真空中的光速为c，求：
（1）光导纤维对该单色光的折射率；
（2）该单色光在光导纤维中传播的时间。
