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专题15 光学
3 大考点概览
考点01 光的折射
考点02 光的全反射
考点03 光的干涉、衍射
1．（2026·四川字节教育·一模）图中OBCD 为半圆柱体玻璃的横截面，OD 为直径，一束由b 光和c 光组
成的复色光沿AO 方向从真空射入玻璃，b 光、c 光分别从B、C 点射出。设玻璃对b 光的折射率为n1，
b 光由O 到B 的传播时间为
，玻璃对c 光的折射率为n2，c 光由O 到C 的传播时间为
。则下列说法
正确的是（ ）
A．n1小于n2
B．n1等于n2 C．
小于
D．
等于
【答案】D
【解析】AB．如图
根据折射定律可知
n1= sinθ
sin α1
n2= sinθ
sin α2
考点1
光的折射
由于α1<α2，所以n1大于n2，AB 错误；
CD．光在玻璃中传播的时间
t = OD⋅sin α
v
v = c
n = c sin α
sinθ
代入得
t = OD⋅sinθ
c
可知时间与光在玻璃中的折射角大小无关，所以
等于
，C 错误，D 正确。
故选D。
2．（2026·四川攀枝花·一模）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OC 为直径，一束复色光沿PO 方向
从真空射到分界面OC 上，在玻璃内分成a、b 两束单色光，分别从A、B 点射出。下列说法中正确的是
（ ）
A．a 光的光子能量大于b 光的光子能量
B．真空中，a 光光子的动量小于b 光光子的动量
C．在玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度
D．在玻璃砖中，a 光的传播时间小于b 光的传播时间
【答案】A
【解析】A．根据折射定律n= sini
sin r 可知，a 光与b 光的入射角相等，而a 光的折射角小于b 光的折射角，
所以玻璃对a 光的折射率更大，a 光的频率更大，根据ε =h ν可知，a 光的光子能量更大，故A 正确；
B．由于a 光的频率更大，a 光的波长更短，根据p= h
λ 可知，a 光光子的动量更大，故B 错误；
C．根据v = c
n可知，玻璃对a 光的折射率更大，则a 光的传播速度小于b 光的传播速度，故C 错误；
D．设玻璃砖的半径为R，则光在玻璃砖中的传播时间为
由此可知，在玻璃砖中a 光的传播时间等于b 光的传播时间，故D 错误。
故选A。
3．（2026·四川巴中·一模）如图所示，一束复色光通过矩形玻璃砖后分解成两束单色光a、b，下列说法正
确的是（ ）
A．a 光的频率比b 光大
B．在玻璃砖中的传播速度，a 光比b 光小
C．若用b 光照射某金属表面能发生光电效应，则用a 光照射该金属也一定能发生光电效应
D．通过同一双缝干涉演示仪，a 光形成的条纹间距比b 光的大
【答案】D
【解析】A．由图知两束光的入射角相等，b 的折射角小于a 的折射角，根据折射定律可知，玻璃砖对
a 光的折射率比对b 光的小，由于折射率越大，光的频率越大，则a 光的频率比b 光的频率小，故A 错
误；
B．由于玻璃砖对b 光的折射率大，根据
v = c
n
可知在玻璃砖中b 光的传播速度比a 光的小，故B 错误；
C．根据光电效应的发生条件可知，由于b 光的频率较大，若b 光能使某金属发生光电效应，则a 光不
一定能使该金属发生光电效应，故C 错误；
D．由于玻璃砖对b 光的折射率大，故空气中b 光的波长更小，根据
Δx = L
d λ
可知，经同一套双缝干涉装置发生干涉，a 光形成的条纹间距比b 光的大，故D 正确。
故选D。
4．（2026·四川绵阳·一模）如图所示为一块下表面镀银（反光物质），厚度为h 的玻璃砖，一束黄光从空
气由玻璃砖上表面A 点以入射角θ 射入，经下表面反射后从B 点射出，下列可使A、B 间的距离减小的
操作是（ ）
A．换成一束红光
B．减小入射角θ
C．增大玻璃砖的厚度h
D．换成折射率较小的玻璃砖
【答案】B
【解析】设黄光从A 点射入的折射角为
，根据光的折射定律可得
n= sinθ
sin β
由几何关系可得
x AB=2h tan β
A．红光的折射率小于黄光的折射率，折射角更大，A、B 间的距离更大，A 错误；
B．减小入射角θ，对应的折射角
也随之减小，A、B 之间的距离减小，B 正确；
C．结合上述结论可知，增大玻璃砖的厚度h，A、B 之间的距离增大，C 错误；
D．根据上述分析可知，换成折射率较小的玻璃砖，折射角随之变大，A、B 之间的距离增大，D 错误。
故选B。
5．（2025·四川攀枝花·一模）如图所示，某池子底部是水平面，池中装有某透明液体，液体深0.6m，将一
直杆竖直插入池底，从杆顶端到池底的高度为1.2m。一簇单色平行光以与液面成θ角从右上方射入液体，
测得直杆在池底的影长为1.3m。已知tanθ = 2
3，则该透明液体对这簇光的折射率为（ ）
A．2
3
B．3
2
C．5
3
D．3
5
【答案】B
【解析】设光线从空气进入液体时，入射角为i，折射角为r，光路图如图所示，
由几何关系，可得
BD = AB
tanθ = AC - BC
tanθ
=0.9m，EF = EC - FC =0.4 m
则有
sini=
BD
❑√B D
2+ A B
2，sin r =
EF
❑√E F
2+ BC
2
由折射率定义，可得
n= sini
sin r
联立，解得
n= 3
2
故选B。
6．（2025·四川宜宾·一模）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出
后分成a、b 两束单色光，则（ ）
A．玻璃砖对a 光的折射率为❑√2
B．玻璃砖对a 光的折射率为1.5
C．b 光在玻璃中的传播速度比a 光的小
D．b 光在玻璃中的传播速度比a 光的大
【答案】AC
【解析】AB．根据折射定律，可得a 光在玻璃中的折射率
n＝
＝❑√2
故A 正确，B 错误；
CD．由图可知，b 光的偏折程度比a 光的大，可知b 光在玻璃中的折射率较大，根据
v = c
n
可知b 光在玻璃中的传播速度较小，故C 正确，D 错误。
故选AC。
7．（2026·四川眉山·一模）半圆柱体玻璃砖的横截面如图所示，O 为圆心，半径OP 长为R，一束由a、b
两种单色光组成的复色光沿AP 方向从PO 面射入玻璃砖，
，a 光恰好在玻璃砖曲面上发生
全反射。已知玻璃对a 光的折射率大于玻璃对b 光的折射率，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)玻璃对a 光的折射率；
考点2
光的全反射
(2)b 光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所用的时间。
【答案】(1)
(2)t =
❑√3 R
c
【解析】（1）a 光在玻璃中传播路径如图所示
由题意可知i=60° r +C =90°
由折射定律na= sini
sin r
a 光恰好在玻璃砖曲面上发生全反射，则
解得
（2）玻璃对a 光的折射率大于玻璃对b 光的折射率，则b 光第一次到达曲面时不会发生全反射设b 光
的折射率为nb，则nb= sini
sin r2
光在玻璃砖中传播速度
光在玻璃砖中传播距离
光在玻璃中传播时间t = l
v
联立解得t =
❑√3 R
c
8．（2026·四川泸州·开学考试）如图，一半径为
、圆心为O 的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表
面上，O 点正下方液体中A 点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为60°的光线AB 经
过纸片的边缘B 点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为45°。已知光在真空中的传播速度大小
为c。
(1)求光在液体中的传播时间；
(2)若使此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。
【答案】(1)2❑√2r
c
(2)(❑√3-1)r
【解析】（1）由图可知光折射时，在空气中的折射角为r =90° - 45° = 45°
在液体中的入射角为
结合折射率定义，可知该液体的折射率为n= sin 45°
sin30° = ❑√2
光在液体中的传播速度为v = c
n =
❑√2c
2
光在液体中的传播距离为s=
r
cos60° =2r
则光在液体中的传播时间为t = s
v
解得t = 2❑√2r
c
（2）若使此光源发出的光都不能射出液面，需使光在B点恰好发生全反射，根据全反射临界角公式可
得sinC = 1
n =
❑√2
2
解得发生全反射的临界角为C = 45°
由几何关系，可知光源应向上移动的最小距离满足h=r tan 60° -
r
tan 45°
解得h=(❑√3-1)r
9．（2026·四川泸州·一模）如图所示，质量m= 400 g的激光发射器悬挂在劲度系数k = 40 N /m的轻质弹
簧下端，发射器右侧竖直放置一块直径D =60cm的半圆柱形玻璃砖。发射器静止时，激光恰好从圆心
O点射入玻璃砖。已知玻璃砖对该激光的折射率n= ❑√3，激光与水平方向的夹角始终为θ =60
∘，光在
真空中的传播速度c =3×10
8m/ s，激光与玻璃砖在同一竖直面内，取重力加速度g=10m/ s
2，结果
可用根号表示。
(1)求从圆心O点射入的激光在玻璃砖中的折射角大小；
(2)求从圆心O点射入的激光在玻璃砖中的传播时间；
(3)向下拉动发射器一段距离后释放，发射器做简谐运动，照射到半圆柱形玻璃砖的激光恰好都能从圆
弧面射出。已知弹簧振子的周期公式为T =2π ❑√
m
k （其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数），以
向下为正方向，以最低点释放为零时刻，求发射器做简谐运动的振动方程（即位移与时间的关系）。
【答案】(1)α =30
∘
(2)t = ❑√3×10
-9 s
(3)y =0.2cos(10t )m
【解析】（1）如下图所示，由圆心射入的激光，在玻璃砖中的折射角α
根据折射定律n= sin 60°
sin α
解得α =30°
（2）激光在玻璃砖中的传播速度v = c
n
射入的激光在玻璃砖中的传播时间t = D
2v
解得t = ❑√3×10
-9 s
（3）如图所示，激光恰好都能从圆弧面射出，玻璃砖恰好发生全反射的光路如图所示
由几何关系可得∠OAB =120°，∠OED =60°
根据sinC = 1
n
在△ABO中，根据正弦定理AO
sinC =
R
sin120°
在△EDO中，根据正弦定理EO
sinC =
R
sin60°
得AO = EO = 2 R
3
故弹簧振子的振幅为A = 2 R
3 =0.2m
根据T =2π ❑√
m
k
可得T =0.2π (s)
弹簧振子的振动方程y = A sin(
2π
T t +φ0)=0.2sin(10t + π
2)m=0.2cos(10t )m
10．（2025·四川泸州·一模）如图所示，一个半圆形玻璃砖可在纸面内绕过圆心O 点的轴转动，一束单色
光沿半径方向射入。当玻璃砖底面与光屏平行时，光束经玻璃砖射到光屏上的P 点，测出入射光在O
点与法线间的夹角θ =30°，O 点到光屏的垂直距离h=10cm，P 点距玻璃砖圆心O 的距离x =20cm。
现保持入射光线不变，使玻璃砖绕O 点顺时针转动
，则（ ）
A．光透过玻璃砖射到光屏上的点在P 点的左边
B．光透过玻璃砖射到光屏上的点在P 点的右边
C．光透过玻璃砖射到光屏上的点仍然在P 点
D．光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点
【答案】D
【解析】由几何关系可知，光束在O 点的折射角α满足
sin α =
❑√x
2-h
2
x
根据折射率的定义式，可知
n= sin α
sinθ
联立，解得
n= ❑√3
保持入射光线不变，使玻璃砖绕O 点顺时针转动
，则入射角为45°，由
sinC = 1
n =
❑√3
3 <sin 45° =
❑√2
2
可知此时入射光线发生全反射，光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点。
故选D。
11．（2025·四川合江·一模）图甲是水下灯光装置简化图，轻质弹簧下端固定在水池底部，上端连接一点
光源，点光源静止在
点，其在水面上的投影位置为O'，OO' =h=
❑√7
2
m。现让点光源在竖直方向做
简谐运动，其振动图像如图乙所示，水的折射率为4
3 。下列说法中正确的是（ ）
A．0.25s 时，点光源处于失重状态
B．光斑边缘的振动周期为2s
C．光斑的最大面积为81
16 πm²
D．光斑边缘上某点振动的振幅为1.5m
【答案】BC
【解析】A．由图乙可得0.25s 时，点光源加速度竖直向上处于超重状态，故A 错误；
B．光斑边缘即光刚好发生全反射的位置，当点光源在最低点时，光斑边缘距离最远，当点光源在最高
点时，光斑边缘距离最近，故光斑边缘的振动周期与光源的振动周期相同，由图乙可知光源振动周期
为2s，故光斑边缘的振动周期也为2s，故B 正确；
C．设光从水中射出空气发生全反射的临界角为C，根据全反射临界角公式sinC = 1
n
光源在最低点时，光斑的面积最大，此时h
' =h+ A = 3 ❑√7
4
m
由几何关系tanC = r
h
'
光斑的最大面积为S = π r
2= 81π
16 m
2，故C 正确；
D．根据几何关系可得光斑振幅满足tanC = A
'
A
光斑边缘上某点振动的振幅为A
' =0.75m，故D 错误。
故选BC 。
12．（2026·四川泸州·一模）某同学买一副3D 眼镜，其镜片就是偏振片，将它们从镜架上取下，按图示方
式把甲乙两个镜片互相平行并排放在一起，一束自然光沿中心轴方向照射镜片。绕中心轴顺时针或逆
时针旋转镜片，观察到光屏上透射光的亮度发生了明暗变化。某时刻，透射到光屏上的光亮度最强，
下列操作能让透射光亮度变为最弱的是（ ）
A．同时使甲、乙镜片顺时针旋转90
∘
B．同时使甲、乙镜片逆时针旋转45
∘
C．甲顺时针旋转90
∘的同时将乙逆时针旋转90
∘
D．甲顺时针旋转45
∘的同时将乙逆时针旋转45
∘
考点3
光的干涉、衍射、偏振
【答案】D
【解析】某时刻透射到光屏上的光亮度最强，可知两镜片的偏振方向平行，若让透射光亮度变为最弱，
则只需两镜片的偏振方向变为垂直；
AB．同时使甲、乙镜片顺时针旋转90
∘，或者同时使甲、乙镜片逆时针旋转45
∘，则两镜片的偏振方向
仍平行，AB 错误；
C．甲顺时针旋转90
∘的同时将乙逆时针旋转90
∘，则两镜片的偏振方向仍平行，C 错误；
D．甲顺时针旋转45
∘的同时将乙逆时针旋转45
∘，则两镜片的偏振方向垂直，D 正确。
故选D。
13．（2026·四川字节教育·期中）如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO 方向射向一立方体玻
璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是（
）
A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C．光线Ⅱ、Ⅲ分别通过同一双缝干涉装置，光线Ⅲ的干涉条纹间距更宽
D．在玻璃砖中，光束Ⅱ的速度大于光束Ⅲ的速度
【答案】AC
【解析】A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相
同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，
故A 正确；
B．根据题意得如下图
可知光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，则光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的
频率大于光束Ⅲ的频率，故B 错误；
C．由于光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，根据λ = c
f
可知光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，根据Δx = L
d λ
可知光线Ⅱ、Ⅲ分别通过同一双缝干涉装置，光线Ⅲ的干涉条纹间距更宽，故C 正确；
D．光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，根据v = c
n
可知在玻璃砖中，光束Ⅱ的速度小于光束Ⅲ的速度，故D 错误。
故选AC。
