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小题精练16 光的折射 全反射 衍射和偏振
一、折射定律的理解与应用
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
(2)定义式：n＝.
(3)计算公式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.
(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，
入射角小于折射角．
二、光的波动性
1.光的双缝干涉和单缝衍射的比较
项目
双缝干涉
单缝衍射
产生条件
两束光频率相同、相位差恒定
障碍物或狭缝的尺寸足够小（明显衍射）
图样
图样不同点
条纹宽度条纹宽度相等
条纹宽度不等，中央最宽
条纹间距
各相邻条纹间距相等，
Δx=L
d λ
各相邻条纹间距不等
亮度情况清晰条纹，亮度基本相同
中央条纹最亮，两边变暗
与光的偏振的区别
干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波
2.双缝干涉明暗条纹判断
如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2−r1=kλ(k=0,±1,±2,
)
⋯时，光屏上
出现亮条纹；光的路程差r2−r1=(2k+1)λ
2 (k=0,±1,±2,
)
⋯时，光屏上出现暗条纹。
3.薄膜干涉中条纹间距公式及其应用
光在空气膜的上、下表面处反射，反射光发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为θ(θ
角极小，sinθ≈tanθ≈θ)，故可近似设Δl为两相邻亮条纹的间距，如图所示。两处光的
路程差分别为δ1=2d1，δ2=2d2, 因为δ2−δ1=λ ，所以d2−d1=λ
2
。由几何关系可得
d2−d1
Δl
=tanθ ，即Δl=λ
2tanθ =λ
2θ
。θ 减小，Δl增大，即条纹变疏。
三、光的偏振现象
1．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动．
2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，
而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．
3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．
自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．
4．偏振光的理论意义及应用
(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏
振现象说明了光波是横波．
(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
【例题1】（2025·河南·一模）某同学设计了一个光学实验来研究光的折射现象，如图所示，ABC
为等边三棱镜，P为AB边的中点，BC面镀有一层银，构成一个反射面，用激光笔发出的红光垂直
于BC边从P点射入三棱镜，经折射、反射，刚好照射在AC边的中点，并在三棱镜上方平行于BC
边的光屏上形成一个亮点。下列说法正确的是（ ）
A．当将光屏上下平行移动时，亮点的位置会相对于光屏移动
B．三棱镜对红光的折射率为❑√2
C．若仅将红光变成蓝光，则光点相对于光屏左移
D．若仅将红光变成蓝光，则蓝光可能在AC面上发生全反射
【例题2】（2025·浙江台州·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O 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，y 表示偏离平衡位置的位移，规定向上为正方
向，水的折射率为4
3
。下列说法中正确的是（ ）
A．0.75s时，点光源处于失重状态
B．光斑边缘的振动周期为8
3 s
C．光斑的最大面积为81
16 π m
2
D．光斑边缘上某点振动的振幅为1.5m
1.
（2025·浙江·一模）我们可以用“声线”来描述声波的传播情况，声线上某点的切线方向为该点声波
的传播方向。声线的传播规律与光的传播规律类似，遵循折射定律。地面上方一定高度S 处有一个
声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地
方，声波传播速度越大。则（ ）
A．M 点比N 点的温度要低
B．M 点和N 点接收到的声音强度相同
C．若将该声源移至N 点，传播到S 点的声线必过M 点
D．到达地面的声线与地面处处垂直
2.
（25-26 高三上·山西·月考）为实现高精度环境监测，某团队研发了一款基于光的全反射原理的光
纤传感模块，其核心部件为一等腰直角三棱镜ABC (∠A =90° , AB = AC)，棱镜折射率n= ❑√3，
光纤射出的一束单色光从AB边的中点D平行于AC边射入棱镜，传播过程始终在棱镜截面内。已知
光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜对该单色光的临界角为60°
B．该单色光在BC边会发生全反射
C．该单色光在棱镜中的传播速度为❑√3c
D．若增大棱镜折射率，临界角会变大
3.
（2025·湖南·一模）如图所示，两束相互平行的单色光a、b 射入平行玻璃砖上表面，已知单色光a
在玻璃砖中的折射率大于单色光b 在玻璃砖中的折射率。若不考虑光束在平行玻璃砖下表面反射后
的情况，下列说法正确的是（ ）
A．两束单色光线穿过平行玻璃砖后出射光不可能重合
B．若单色光b 能使某金属发生光电效应，则单色光a 不能使该金属发生光电效应
C．单色光a 可能是红光，单色光b 可能是绿光
D．单色光a 在玻璃砖下表面可能发生全反射
4.
（2026·江苏·一模）直角三棱镜能通过折射改变激光束宽度，原理如图所示，三角形ABC 为直角三
棱镜的横截面，宽度为d1 的光束从AC 上以入射角α 进入三棱镜，之后垂直AB 边射出，激光束宽
度变为d2。已知棱镜对光的折射率为n。则下列说法错误的是（ ）
A．sin α =nsinθ
B．d1cosθ =d2cosα
C．上方光束可能比下方光束先传播到AB 边
D．上下两束光同时传播到AB 边
5.
（2025·河北·模拟预测）中国最北端城市黑龙江漠河，极寒天气频繁，城市的路灯、霓虹灯、汽车
大灯等在稳定大气中易形成“寒夜灯柱”现象，这是一种冰晕现象，因大气中的冰晶反射灯光而形成。
简化光路如图所示，一束灯光（复色光）从左侧界面折射进入冰晶，分成两束单色光a 和b，再经
右侧界面反射，又从左侧界面折射出来被人们看到。关于这一现象，下列说法正确的是（ ）
A．b 光更易发生全反射
B．在冰晶中，a 光的速度比b 光的速度大
C．单色光b 在冰晶右侧的反射不是全反射
D．用同一装置做双缝干涉实验，b 光的条纹间距比a 光小
6.
（2025·河南·一模）如图所示为某透明介质棱镜的截面图，该截面为半径为R 的扇形，其中
∠AOB =120°，弧面AB 涂有反光材料（光线不能从弧面射出），一细光束由AO 边的S 点斜射入
棱镜，该细光束与AO 边的夹角为45°，光束第一次射入棱镜后折射光束与BO 平行。已知
SO =
❑√3
3 R，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜的折射率为❑√3
B．光束在弧面的偏转角为120°
C．光束第一次从BO 边射出时，出射光束与BO 的夹角为60°
D．光束从射入棱镜到第一次射出，光束在棱镜中的传播时间为
❑√3 R
2c
7.
（2025·浙江·一模）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。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，当红光从上方入
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 向右往底边方向拉出少许，图中的条纹间距会变得宽一些
B．保持其他条件不变，仅将红光换成绿光从上方入射，则干涉条纹会变疏
C．若增大红光射到平板玻璃a 上表面的入射角，则红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凹坑，则相应的干涉条纹会向右往底边方向弯曲一
点
8.
（25-26 高三上·贵州·期中）如图所示，一束单色光从一长方体玻璃砖上表面的M点以某一角度射
入玻璃砖，现缓慢改变入射角α，当α = 45°时，恰好在玻璃砖的右侧面看不见光射出。则此玻璃砖
的折射率为（ ）
A．3
2
B．
❑√6
2
C．
❑√5
2
D．
❑√7
2
9.
（25-26 高三上·云南·月考）某科技小组通过设计“水流导光”的实验演示光纤通信的原理。如图甲所
示，瓶内装有适量清水，水从小孔中喷出后形成了弯曲的水流。分别将红色和绿色的激光水平射向
小孔，使光束与水流保持在同一竖直平面内，经过调整水流喷出的速度后，只观察到一种色光沿着
弯曲的水流传播。已知这两种色光从激光器射向P点的路径一致，简化图如图乙所示，下列说法正
确的是（ ）
A．沿着弯曲的水流传播的是绿光
B．绿光比红光在水中的传播速度大
C．红光在P点处发生了全反射
D．光纤通信的物理原理与佩戴3D 眼镜观看立体电影的物理原理相同
10. （2025·浙江温州·一模）某同学采用如图所示的方案来观察光学现象。初始时，可换光学器件处未
放任何器件，能在光屏上看到彩色条纹，则（ ）
A．若透过红色滤光片观察光屏，会看到红黑相间的条纹
B．若仅把双缝转动90°，光屏的彩色条纹也将旋转90°
C．若在可换光学器件处放入偏振片，光屏上的彩色条纹将变成单色明暗相间的条纹
D．若在可换光学器件处分别放入红色、绿色滤光片，则放入绿色滤光片时，光屏上相邻亮条
纹中心间距更大
11. （2025·云南昭通·模拟预测）反光衣（如图甲）是利用玻璃微珠的“回归反射”原理，使光线沿原方
向返回，从而达到提醒的目的。如图乙，现有一束与光轴（经过O、B 两点）平行的光照在半径为
R 的玻璃微珠上，MA 是其中一条入射角i=60°的入射光线，玻璃微珠右侧是反光膜，真空中的光速
为c。下列说法正确的是（ ）
A．此玻璃材料的折射率为❑√2
B．光在空气中比在玻璃材料中更容易发生衍射
C．光在玻璃材料中的传播时间为3 R
c
D．若仅使平行光照射角度发生变化，将没有光线能被反向射回
12. （25-26 高二上·江苏·期中）某实验小组成员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Ⅰ置于玻璃和平板之间，材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气
劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹由玻璃的上表面和材料Ⅱ的上表面反射光叠加形成
B．仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料Ⅱ膨胀程度大
C．仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向右移动
D．材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
13. （2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示，一束单色光以60
∘入射角射到三棱镜的AB 面，经折射后到
达AC 面，∠C为60
∘，三棱镜对光的折射率为❑√3，光在真空中传播速度为c，不考虑光在BC 面上
的反射，下列说法正确的是（ ）
A．光在AB 面时的折射角为45
∘
B．光在AC 面上能同时发生反射和折射
C．光经AC 面反射后垂直射到BC 面上
D．若光在三棱镜中传播路程为s，则在三棱镜中传播时间为s
c
14. （2025·云南楚雄·模拟预测）“水下世界国际摄影大赛”的作品一般是由摄影师在水下对景物进行拍
摄而成的，获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，
光的传播路径如图所示，进入镜头的光线与竖直方向的最大夹角θ = 48.6°，已知sin 48.6° =0.75，
空气中的光速c =3.0×10
8 m/s，下列说法正确的是（ ）
A．光线射入水中后频率增大
B．摄影师看到的水上景物的位置比实际位置偏低
C．水的折射率为4
3
D．光线射入水中后速度变为1.8×10
8 m/s
15. （24-25 高二上·浙江宁波·期中）透镜表面质量的检测时，我们把玻璃样板与待测透镜表面紧贴，
用单色平行光入射，我们就可以看见与牛顿环类似的干涉条纹，为明暗相间的同心圆。通过向下轻
压样板，可以确定凸透镜边缘与样板的偏差情况，下列说法正确的是（ ）
A．图甲干涉条纹等间距同心圆排列，且向圆心移动
B．图甲干涉条纹不等间距同心圆排列，且向圆心移动
C．图乙干涉条纹等间距同心圆排列，且向圆心移动
D．图乙干涉条纹不等间距同心圆排列，且向圆心移动
16. （2026·福建·一模）一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，在玻璃砖中传播后分为a、b两
束从上表面射出，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃中a光的折射率大于b光的折射率
B．a光的频率大于b光的频率
C．遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象
D．增大空气一侧的入射角，a、b光线都不会消失
17. （2025·云南红河·一模）如图所示，一玻璃砖的横截面是半径为R 的半圆，圆心为O 点，直径与x
轴重合。一红色激光可从该横截面左半侧圆弧上任意一点沿半径方向入射。已知玻璃砖对红色激光
的折射率为❑√2，光在真空中的传播速度为c。若该红色激光恰好在圆心O 点处发生全反射，则（
）
A．该红色激光在玻璃砖中的传播时间为2❑√2 R
c
B．该红色激光在玻璃砖中的传播时间为2❑√3 R
c
C．该红色激光入射点到x 轴的距离为
❑√2
2 R
D．若改用绿色激光，刚好发生全反射时，入射点到x 轴的距离变小
18. （2025·浙江·二模）类似光学折射，电场中质子束的“折射”可定义折射率n=sinα
sin β
（α 为入射角，β
为折射角），如图，长方形区域内有竖直电场，ab、cd 间电势差U =−m v
2
2q ，质子（质量m、电荷
量q）水平速度恒为v，从ab 边入射时速度与法线夹角为α，从cd 边出射时速度与法线夹角为β，
已知ab、cd 间距离为L，下列说法正确的是（ ）
A．电场的“折射率”n=cosα
B．当质子恰好发生“全反射”时，入射角α 满足sinα =
❑√2
2
C．若质子在电场中发生“全反射”，则入射点与出射点的水平距离s 满足s≤2L
D．仅增大电势差U，“全反射”的临界角会增大
19. （2025·云南·模拟预测）如图所示，一玻璃柱体的横截面是圆心为O 的半圆形。一束由红光和紫光
构成的复色光，从O 点射入玻璃柱体，折射后分成a、b 两束光。已知α = 45°，β =60°。下列说
法正确的是（ ）
A．a 光是红光
B．玻璃对b 光的折射率为❑√2
C．a 光在玻璃中的传播速度比b 光的小
D．a 光在玻璃中的传播速度比b 光的大
20. （2025·广东中山·模拟预测）光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优
点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），
玻璃丝长AC = L，折射率为n，AB、CD代表端面，光从AB端面以某一入射角θ进入玻璃丝，在玻
璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，下列选项正确的是（ ）
A．
sinθ =
❑√n
2−1
B．内芯相对于外套是光疏介质
C．光在玻璃丝中传播的速度为c sinθ
D．光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为n
2
c L
