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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
【答案】C
【详解】A．画出光路图
根据对称性及光路可逆结合几何关系可知光由AC面射出以后垂直于BC边向上，所以当将光屏上
下平行移动时，亮点的位置不会相对于屏移动，A 错误；
B．光在AB面的入射角i=60°，折射角r =30°
根据折射定律有n= sini
sin r = ❑√3，B 错误；
C．若仅将红光变成蓝光，折射率变大，则折射角变小，作出光路图分析可知光点相对于光屏左
移，C 正确；
D．若仅将红光变成蓝光，在AC边上的入射角恒小于临界角C，所以不可能发生全反射，D 错误。
故选C。
【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
【答案】AC
【详解】A．0.75s 时，点光源向上减速，加速度向下，属于失重，A 正确；
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 错误；
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，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 `=0.75 m，故
D 错误。
故选AC。
难度：★★★ 建议时间：45 分钟 正确率： /20
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
【答案】C
【详解】A．从M 点到N 点"声线"向下弯曲，说明折射率增大，由v = c
n
知声波传播速度减小，结合
气温越高的地方，声波传播速度越大，可知M 点比N 点的温度要高，A 错误；
B．声波在传播过程中除折射外还有反射，所以声波向四周分散，声音强度会减弱，则N 点接收到
的声音强度比M 点弱，B 错误；
C．类比光路的可逆性可知"声线"是可逆的，若将同一声源移至N 点，声源发出的声波传播到S 点
一定沿图中声线，必过M 点，C 正确；
D．根据折射定律可知，折射声线越来越靠近法线，但折射角不会达到0
∘，所以到达地面的声线不
会与地面垂直，D 错误。
故选C。
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
【答案】B
【详解】A．根据临界角公式sinC = 1
n
代入数据解得sinC = 1
❑√3
，因此临界角C并非60°，故A 错误；
B．该单色光平行于AC边射入AB边，因AB边与AC边垂直，该单色光垂直AB边入射，传播方向
不变，沿水平方向到达BC边。等腰直角三棱镜中∠B = 45°，该单色光到达BC边时的入射角等于
45°（通过几何关系推导，入射光线与BC边的法线夹角为45°）。由于sin 45°>sinC（临界角），
满足全反射条件（光从光密介质射向光疏介质，且入射角≥临界角），因此该单色光在BC边会发
生全反射，故B 正确；
C．光在介质中的传播速度与真空中光速的关系n= c
v
解得v = c
❑√3 =
❑√3c
3
，故C 错误；
D．由临界角公式sinC = 1
n
可知，折射率增大时，sinC减小，临界角C会变小，故D 错误。
故选B。
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
【答案】A
【详解】A．因为玻璃砖上下表面平行，光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面
第一次折射时的折射角，根据光路可逆原理可知，第二次折射光线与第一次入射光线平行，所以从
玻璃砖下表面射出的两束光仍然平行且间距增大，两束单色光线穿过平行玻璃砖下表面后不可能重
合，故A 正确；
B．单色光a 折射率大，则单色光a 频率更高，若单色光b 可使某金属发生光电效应，单色光a 必定
可以，故B 错误；
C．根据题意可知，单色光a 的折射率大于单色光b，由于绿光的折射率大于红光的折射率，则单
色光a 可能是绿光，单色光b 可能是红光，故C 错误；
D．根据题意，由光路的可逆性可知，单色光a 在平行玻璃砖下表面不可能发生全反射，故D 错误。
故选A。
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
【答案】C
【详解】A．光束在AC 上发生折射，根据几何关系可知折射角为θ，根据折射定律有n= sin α
sinθ
可得sin α =nsinθ，故A 正确；
B．根据几何关系有d2
cosθ =
d1
cosα
可得d1cosθ =d2cosα，故B 正确；
CD．设光束在空气中传播速度为c，则光束在三棱镜中的传播速度v = c
n
在空气中，传播到AC 边，上方光束比下方光束所用时间多t1= d1tan α
c
在三棱镜中，由AC 边传播到AB 边，下方光束比上方光束所用时间多
t2= d2tanθ
v
= nd2tanθ
c
= d1tan α
c
=t1
所以上下两束光同时传播到AB 边，故C 错误，D 正确。
本题选说法错误项，故选C。
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
【答案】C
【详解】A．图像可知a 光偏折程度比b 光的大，故a 光的折射率比b 光的折射率大，a 光临界角小，
更易发生全反射；故A 错误；
B．根据v = c
n
，由于a 光的折射率比b 光的折射率大，故在冰晶中，a 光的速度比b 光的速度小，
故B 错误；
C．根据图示光路图，简化图中左右界面平行，右侧界面的入射角等于左侧界面的折射角，可知，
若在右侧界面发生全反射，则左侧界面也要发生全反射，人眼将看不到光线，所以简化光路图中
“寒夜灯柱”的形成过程没有全反射，故C 正确；
D．由于a 光的折射率大，故a 光频率大，a 光波长小，根据Δ x = l
d λ，可知b 光的条纹间距比a 光
大，故D 错误。
故选C。
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
【答案】B
【详解】A．由题意作出光路图，如图所示
由几何关系可知∠2=30°，由折射定律得n= sin ∠1
sin ∠2 = ❑√2，故A 错误；
B．已知SO =
❑√3
3 R，OC = R，则有tan ∠3= SO
CO =
❑√3
3
解得∠3=30°，由反射定律可知∠4 =30°，所以光束在弧面C 点的偏转角为120°，故B 正确；
C．又由几何关系可知∠5=30°
由折射定律得n= sin∠6
sin∠5 = ❑√2
解得∠6= 45°
则光束第一次从BO 边射出时，光束与BO 的夹角为45°，故C 错误；
D．由几何关系得SC =
SO
sin ∠3 = 2❑√3
3
R
又2CD cos30° = R
解得CD =
❑√3
3 R
光在棱镜中传播的距离为x = SC +CD = ❑√3 R
光在介质中的传播速度为v = c
n = c
❑√2
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t = x
v
解得t =
❑√6 R
c
，故D 错误。
故选B。
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
【答案】A
【详解】A．当纸片c 向右往底边方向拉出少许，相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，干涉
条纹条纹间距变大，条纹变疏，故A 正确；
B．根据条纹间距公式Δ x = L
d λ可知，保持其他条件不变，仅将红光换成绿光从上方入射，由于波
长减小，间距变小，则干涉条纹会变密，故B 错误；
C．根据光路的可逆性，若增大红光射到平板玻璃a 上表面的入射角，则红光仍将从玻璃板射出，
不会发生全反射，故C 错误；
D．若平板玻璃b 的上表面某处有一个细小的凹坑，则亮条纹提前出现，即相应的干涉条纹会向左
往顶角方向弯曲一点，故D 错误。
故选A。
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
【答案】B
【详解】根据题意，画出光路图，如图所示
根据折射定律有n=
sin α
sin (90°−C)
又n=
1
sinC
代入数据解得n=
❑√6
2
故选B。
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
【答案】A
【详解】AC．水流导光的原理为光从水中射到水与空气分界面时的入射角大于临界角，发生了全
反射，由于红光在水中的折射率比绿光小，根据sinC = 1
n
，可知绿光的临界角比红光的小。由于
红光和绿光的入射角相同，且只观察到一种色光发生全反射，可知是绿光发生了全反射，A 项正确，
C 项错误；
B．光在介质中的速度v = c
n
，故绿光在水中的传播速度小于红光在水中的传播速度，B 项错误；
D．光纤通信的物理原理是光的全反射，佩戴3D 眼镜观看立体电影的物理原理是光的偏振，D 项错
误。
故选A。
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
【答案】A
【详解】A．由题意可知，光屏上有彩色的条纹，红色滤光片只允许红光透过，则若透过红色滤光
片观察光屏，会看到红黑相间的条纹，故A 正确；
B．若仅把双缝转动90°，则光屏的条纹消失，故B 错误；
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暗，故C 错误；
D．根据Δ x = L
d λ可知，放入绿色滤光片时，波长λ减小，则光屏上相邻亮条纹中心间距Δ x减小，
故D 错误。
故选A。
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
【答案】B
【详解】A．由几何关系可得折射角r =30°
根据光的折射定律可得，此玻璃材料的折射率为n=sini
sinr =sin60°
sin30° = ❑√3，故A 错误；
B．由于光从空气进入到玻璃材料中，光的频率不变，根据n= c
v
可知，传播速度减小，结合波长、
频率、波速的关系可知，光的波长变小，更不易发生衍射现象，故B 正确；
C．由几何关系可知AB =2 Rcos30° = ❑√3 R = BC
所以光在玻璃材料中传播的距离x = AB+ BC =2❑√3 R
光在玻璃材料中传播的速度v = c
n = c
❑√3
故光在玻璃材料中传播的时间t = x
v = 2❑√3 R
c
❑√3
= 6 R
c ，故C 错误；
D．仅使平行光照射角度发生变化时，只要入射角度合适，依然可以发生“回归反射”，即光线依然
可能被反向射回，故D 错误。
故选B。
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
【答案】B
【详解】A．干涉条纹由上层玻璃板的下表面反射的光和经材料Ⅱ的上表面反射的光发生干涉形成
的，故A 错误；
B．干涉条纹是等厚线，即空气膜厚度相同的位置。从左到右，空气膜的厚度逐渐增大。当温度升
高时，若干涉条纹向右移动，说明原来某一条纹所在位置的空气膜厚度变小了，需要向右移动到原
来空气膜更厚的位置，才能找到与原来厚度相同的点。空气膜厚度的减小，意味着材料Ⅱ的膨胀量
大于材料Ⅰ的膨胀量（因为空气膜厚度等于材料Ⅰ的高度减去材料Ⅱ的高度）。因此，材料Ⅱ的膨
胀程度更大，故B 正确。
C．换用频率更大的单色光，根据c = λf 可知，光的波长 λ会变小，根据暗条纹（或明条纹）的位
置条件2d =kλ （或2d =(2k +1) λ
2
），对于同一级次的条纹（k值相同），其对应的空气膜厚度d
会变小。由于空气膜厚度从左到右是增大的，所以要找到更薄的位置，条纹需要向左移动。故C 错
误；
D．要观察到干涉条纹，要求空气膜的厚度发生连续变化，即形成一个劈形膜。如果材料Ⅱ的上表
面与上层玻璃下表面平行，则空气膜厚度处处相等，在单色光垂直照射下，视场将是均匀的亮或暗，
而不会出现明暗相间的干涉条纹，故D 错误。
故选B。
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
【答案】C
【详解】A．光从空气（折射率n1=1）以入射角i=60
∘射入三棱镜AB 面，三棱镜折射率n2= ❑√3，
根据折射定律有n1sini=n2sinr
代入数据解得折射角r =30
∘，故A 错误；
B．由几何关系，三棱镜∠B =90
∘，∠C =60
∘，则∠A =30
∘。AB 面折射光线与AB 的夹角为
r =30
∘，因∠A =30
∘，故折射光线与AC 面的夹角为90
∘−（∠A +r )=90
∘−（30
∘+30
∘)=30
∘
因此，光在AC 面的入射角i
′ =90
∘−30
∘=60
∘
全反射临界角C0满足sinC0= 1
n2
= 1
❑√3 ≈0.577
即C0≈35.26
∘
因入射角i
′ =60
∘>C0
，光在AC 面发生全反射，无折射光，故 B 错误；
C．AC 面反射角等于入射角i
′ =60
∘，反射光线与AC 面的夹角为90
∘−60
∘=30
∘
结合∠C =60
∘，反射光线与BC 面的夹角为180
∘−（∠C +30
∘)=180
∘−（60
∘+30
∘)=90
∘
即反射光线垂直于BC 面，故 C 正确；
D．光在三棱镜中的传播速度v = c
n2
= c
❑√3
传播时间t = s
v = s ❑√3
c
，故D 错误。
故选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
【答案】C
【详解】A．光线由水上射入水中时，光的频率不变，选项A 错误；
B．如图所示，光源成像的位置S
′比S 的位置偏高，选项B 错误；
C．当光线在水面的入射角为90°时，水中光线与竖直方向的夹角达到最大值，即临界角C，且
n=
1
sinC = 4
3
，选项C 正确；
D．由光速与折射率的关系有v = c
n =2.25×10
8 m/s，选项D 错误。
故选C。
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
【答案】D
【详解】AB．明暗相间的同心圆环是由透镜和玻璃板之间的空气膜上下两表面的反射光发生干涉后
形成的，同一亮圆环（或暗圆环）处空气膜的厚度相等，相邻的两个明圆环处，空气膜的厚度差等
于半个波长，离圆心越远的位置，空气膜的厚度减小得越快，则圆环越密，因此同心圆环内疏外密，
故AB 错误；
CD．若换成曲率半径更大的凸透镜，相同的水平距离空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条
纹间距变大，即同种单色光照射时形成的同心圆环将变稀疏，故C 错误，D 正确。
故选D。
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
【答案】ABD
【详解】A．光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时，a 光的偏折程度较大，则a 光的折射率较大，故A 正确；
B．由a 光的折射率较大，可得a 的频率较大，故B 正确；
C．b 光的频率较小，则b 光的波长较长，遇到障碍物时波长较长的b 光更容易产生明显的衍射现象，
故C 错误；
D．两列光的折射后经反射再从玻璃进入空气折射，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二
次折射的入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射，两列光不会消失，故D 正确。
故选ABD。
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
【答案】AC
【详解】ABC．根据题意，有sinC = 1
n
解得红色激光的临界角为C = 45
∘
红色激光在玻璃砖中的传播距离为s=2 R
红色激光在玻璃砖中的传播速度为v = c
n
红色激光在玻璃砖中的传播时间为t = s
v = 2❑√2 R
c
红色激光入射点到x 轴的距离为h= R cos 45
∘=
❑√2
2 R，故AC 正确，B 错误；
D．因为绿色激光的频率大于红色激光的频率，所以绿色激光在玻璃砖中的折射率大于红色激光的
折射率，根据sinC = 1
n
可知绿色激光在玻璃砖中的临界角小于红色激光的临界角，即C 绿<45
∘
绿色激光入射点到x 轴的距离为h
' = R cosC绿>
❑√2
2 R
所以若改用绿色激光，刚好发生全反射时，入射点到x 轴的距离变大，故D 错误。
故选AC。
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
【答案】AB
【详解】A．定义折射率n= sin α
sin β
，质子水平速度恒为v，故入射速度v1=
v
sin α
出射速度v2=
v
sin β
由动能定理得qU = 1
2 m(v2
2−v1
2)
将U =−m v
2
2q
代入，得v1
2= v2
2+ v
2
联立得n=cosα，故A 正确；
B．“全反射”类比光学，当折射角β=90°时恰好发生全反射，此时质子沿cd 边运动，竖直分速度为
0，此时sin β =1，v2= v
由动能定理得qU = 1
2 m(v
2−v1
2)
又v1=
v
sin α
将U =−m v
2
2q
代入，得q(−m v
2
2q )= 1
2 m(v
2−
v
2
sin
2α)
化简得sinα =
❑√2
2
，故B 正确；
C．若质子恰好发生全反射，则α = 45°
竖直方向初速度v y = v x= v
由于恰好发生全反射，故竖直方向末速度为零，则v
2=2aL
发生全反射时，质子从ab 边射出，质子在电场中运动的总时间t = 2v
a
质子水平方向的运动距离s= vt = 2v
2
a = 4 L
这种情况水平位移最大，故s≤4 L，故C 错误；
D．当恰好发生全反射时，粒子运动到cd 边时竖直方向的速度恰好减为零，有(
v
tan α)
2
=2aL
将a= q|U )
mL
代入，得tan α = v ❑√
m
2q|U )
当仅增大U 时，tan α减小，即α减小，则“全反射”的临界角会减小，故D 错误。
故选AB。
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
【答案】BC
【详解】A．紫光的频率高，折射率大，因此a 光为紫光，故A 错误；
B．玻璃对b 光的折射率为n=
sin α
sin (90−β) = ❑√2，故B 正确；
CD．光在介质中的传播速度为v = c
n
由于a 光的折射率大，因此a 光在玻璃中的传播速度比b 光的小，故C 正确，D 错误。
故选BC。
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
【答案】AD
【详解】A．根据光的折射规律可得n= sinθ
sin r
由几何知识可得r +C =90°
结合题意可得sinC = 1
n
联立解得
sinθ =
❑√n
2−1
，故A 正确；
B．发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，结合题意可知，内芯相对于外套是光密介质，
故B 错误；
C．根据n= c
v
，sinθ =
❑√n
2−1
联立解得v =
c
❑√sin
2θ+1
，故C 错误；
D．作出光的折射光路图，如图所示
由几何关系sinC = L
x
传播时间t = x
v
结合题意可知sinC = 1
n
，n= c
v
解得t = n
2
c L，故D 正确。
故选AD。
