章末综合检测（四） 光
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.（2023·河北承德市高二质检）光能够发生反射、折射和全反射现象，也能发生干涉、衍射以及偏振现象，关于光的四个小实验，如图所示，下列分析正确的是（ ）
A.图甲中，无论怎样改变复色光的入射角，a光和b光均不会在水珠里面发生全反射
B.图乙中，若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将减小
C.图丙中，若得到的明暗相间的条纹平行，说明被检测工件的表面一定平整
D.图丁中，无论旋转M和N中的哪一个偏振片，光屏P上的光斑亮度都不会发生变化
2.关于下列各图的说法正确的有（ ）
A.图甲中自然光由空气射到水面上时反射光不是偏振光
B.图乙中立体电影的原理和照相机镜头表面上的增透膜的原理一样
C.图丙中的筷子在食用油中偏折程度较大说明食用油的折射率小于水的折射率
D.图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
3.（2023·江西上饶市高二月考）下列说法错误的是（ ）
A.戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B.雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C.对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
D.激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
4.如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两束光，折射角分别为α和β，且α＞β。下列说法正确的是（ ）
A.若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是黄光
B.与光束Ⅱ相比，光束Ⅲ的折射率比较大、临界角小、容易发生全反射
C.若分别用这两种光做实验，都有偏振现象，但光束Ⅱ不容易衍射、干涉条纹较密
D.光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比v1∶v2＝sin α∶sin β，波长之比λ1∶λ2＝sin α∶sin β
5.某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A＝120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑AC面的反射）。下列说法正确的是（ ）
A.在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
B.单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足sin C＝
C.若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
D.若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光a的中央亮纹更宽
6.如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径、M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A.此玻璃的折射率为
B.光线从B到D需用时
C.光线在射入B点之前，应沿BA方向
D.光线从D点射出后，频率会降低
7.如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图如图乙所示，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A.在冰晶中，b光的传播速度较大
B.用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更宽
C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
8.如图所示，边长为L的正方体透明介质放在水平面上，在地面上离AB面距离为L的P点有一个光源，向透明介质的左侧面AB面射出一束光，当此光线与水平面夹角为53°时，在AB面的折射光线刚好照射到C点，则该透明介质对光的折射率为（sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6）（ ）
A. B. C. D.
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分）
9.用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图样更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况（如图所示）。下列说法正确的是（ ）
A.当做单缝衍射实验时，光强分布图如乙所示
B.当做单缝衍射实验时，光强分布图如丙所示
C.当做双缝干涉实验时，光强分布图如乙所示
D.当做双缝干涉实验时，光强分布图如丙所示
10.某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）
A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
11.（2023·湖南高考7题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A.水的折射率为
B.水的折射率为
C.当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D.当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
12.现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，∠ACB＝30°。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，然后垂直AB边射出。下列说法正确的是（ ）
A.光线在AC边的折射角为30°
B.该透明玻璃的折射率为2
C.该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45°
D.光线在BC边的入射角为30°
三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13.（6分）某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
（1）双缝干涉实验装置如图所示。
下列说法中正确的是 。
A.光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前
B.实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹
C.为了减小测量误差，最好测量相邻条纹间的中心距离
D.如果把普通光源换成激光光源，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去
（2）该同学以某种单色光做实验时，先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图所示，读数为 mm；转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是17.332 mm，已知装置中双缝间距为0.2 mm，双缝到屏的距离是1.0 m，则测得此单色光的波光为 m（保留两位有效数字）。
14.（8分）制作近视眼镜时需要控制镜片的厚度。某同学猜想：制作相同度数的眼镜，镜片的厚度与其材料的折射率相关。为探究该猜想，他找来度数相同、镜片厚度不同的两副眼镜，以及两个形状相同的半圆形玻璃砖1（与厚镜片材质相同）和玻璃砖2（与薄镜片材质相同）。设计了如下实验：
a.用刻度尺测出半圆形玻璃砖的直径D；
b.在木板上固定一张白纸，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出砖的边界，移走玻璃砖，在纸上标出圆心O、直径AB、AB的垂线OC；
c.将玻璃砖1放在白纸上，使之与边界完全重合，用长直刻度尺MN紧靠A点并与AB垂直放置；
d.调节激光器，使光线沿PO射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离为x1，右侧亮点到A点距离为x0；
e.移走玻璃砖1，将玻璃砖2置于玻璃砖1原来位置，使光线仍沿PO方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，并记下左侧亮点到A点的距离为x2。
（1）画出步骤d、e中对应的光路图。
（2）玻璃砖1的折射率可表示为 。
（3）测得x1＞x2，可知厚镜片材质的折射率比薄镜片材质的折射率 （选填“大”或“小”）。该实验主要采用的实验方法是 （选填“放大法”“理想实验法”或“替代法”）。
15.（8分）如图所示，一小孩站在河宽为6 m的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发现两个像重合，若小孩的眼睛离河面高为1.5 m，河水的折射率为，试估算河水深度。
16.（10分）（2023·重庆市实验中学月考）如图所示，直角三角形ABC为三棱镜的横截面，∠B＝60°，∠C＝90°，真空中一束与BC边成θ＝30°角的单色光线从BC边的中点O射入棱镜，在AC边反射后从AB边射出。已知BC边长为L＝ m，光在真空中传播的速度c＝3×108 m/s，棱镜对该光的折射率为。求：
（1）光在AC边的反射角；
（2）光在三棱镜中的传播时间。
17.（12分）眼球结构类似球体，眼睛发生病变时，会使眼球内不同部位对光的折射率发生变化。现在用一个玻璃球模拟眼球，研究对光的传播的影响。玻璃球用两个折射率不同、半径均为R的半球拼合在一起，拼合面为MN，球心为O，Q为MO的中点，PQ垂直MN交左半球于P点。一束单色光从P点以跟PQ反向延长线成30°方向射入。该单色光在左、右半球的折射率分别为n1＝和n2＝，真空中的光速为c。
（1）通过计算说明此单色光能否从右半球射出？
（2）计算此单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面所用时间。
18.（16分）如图所示，截面ABCD为放置在真空环境中的矩形透明设备，AB＝2a，AD＝a。一束光从AD边上距A点a处入射到上表面，与AD夹角为θ＝30°，折射光经过AB中点，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）该透明设备材料的折射率（可用根号表示）；
（2）试判断这束光线在AB面处是否发生了全反射，请做出合理的解释；
（3）请作出这束光线在该透明设备内完整的光路图；
（4）光从射入到第一次射出经历的时间。
章末综合检测（四） 光
1.A 由图甲可知，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆性及水珠中光线的对称性，两光均不可能在水珠内发生全反射，故A正确；在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离为Δx＝λ，其中L为双缝到屏的距离，d为双缝间距，λ为入射光波长，根据波长和频率的关系λ＝，可知Δx＝，若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将增大，故B错误；在薄膜干涉现象中，样板是平整的，若得到的明暗相间的条纹平行，而且必须等间距才能说明被检测工件的表面平整，故C错误；由于自然光为偏振光，所以若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度将发生变化，故D错误。
2.D 图甲中自然光由空气射到水面上时反射光是偏振光，故A错误；图乙中立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面上增透膜的原理是光的干涉，故B错误；图丙中食用油对筷子的偏折程度比水对筷子的偏折程度大，则食用油的折射率大于水的折射率，故C错误；图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D正确。
3.B 戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；根据衍射条件知对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去，故C正确；激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
4.B 蓝光的折射率比黄光的折射率大，当入射角相等时，蓝光的折射角更小，若光束Ⅱ是蓝光，则光束Ⅲ不可能是黄光，故A错误；由A分析可知，光束Ⅲ的折射率较大，根据sin C＝可知光束Ⅲ的临界角小、容易发生全反射，故B正确；光是横波，都可以发生偏振现象，光束Ⅲ折射率大，频率大，则波长小，不容易发生衍射，根据Δx＝λ可知光束Ⅲ干涉条纹较密，故C错误；设入射角为θ，则nⅡ＝，nⅢ＝，结合v＝以及λ＝，可得v1∶v2＝sin α∶sin β，由于两光的频率未知，无法求出波长之比，故D错误。
5.D 根据折射定律n＝，b光折射角小于a光，可知b光的折射率大于a光的折射率，根据v＝可知在该三棱镜中，单色光b的传播速度比a小，故A错误；由几何关系知
a、b复合光的入射角为60°，a光的折射角为30°，则a光的折射率为n＝＝＝，则单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足sin C＝＝，故B错误；由A选项可知，b光折射率大于a光折射率，则b光频率大于a光频率，根据c＝λf可知b光的波长小于a光的波长，那么a光更容易发生明显的衍射现象，a光的中央亮纹更宽，故C错误，D正确。
6.B
如图，由几何知识得入射角i＝∠ABD＝30°，折射角r＝2∠ABD＝60°，则此玻璃的折射率为n＝＝，A错误；由几何知识得，BD长度x＝2Rcos 30°＝R，光在玻璃球内传播的速度v＝，所以光线从B到D的时间为t＝＝，B正确；光线在射入B点之前，若沿BA方向，则光线进入玻璃球后仍沿BA方向，不可能沿BD方向传播，C错误；光在传播过程中频率不变，D错误。
7.C 由题图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由 v＝，知b光的传播速度小，A错误；与a光相比，b光的折射率大，波长短，a光的波长长，当用a、b光做单缝衍射实验时，b光的中央亮条纹更窄，B错误；a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝λ，a光相邻条纹间距大，C正确；由临界角公式sin C＝，a光的折射率小，知a光的临界角大，D错误。
8.C
根据题意画出光路图。设光在AB面的入射点为E，由题意可知入射角i＝53°。根据几何关系可知，AE＝PA·tan 53°＝L，故BE＝L，设折射角为r，根据几何关系有sin r＝＝，因此折射率n＝＝，故选C。
9.AD 当做单缝衍射实验时，中央是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且为中央宽、两边窄的明暗相间条纹，所以其光强分布图如题图乙所示，A项正确，B错误；当做双缝干涉实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如题图丙所示，C项错误，D正确。
10.ACD 双缝干涉条纹是均匀的，所以图乙是双缝干涉条纹，但也发生了衍射现象，A正确；遮住一条狭缝，就只能观察到单缝衍射现象，狭缝宽度增大时，衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，B错误；照射两狭缝时，发生双缝干涉，根据Δx＝可知，当增加L时，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，C正确；通过双缝的两束光的相位相同，根据相干条件可知，｜S2P－S1P｜＝（2n＋1）（n＝0，1，2，…）时，P点一定是暗条纹，D正确。
11.BC
只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α＝41°时激光恰好发生全反射，由几何关系得sin（90°－41°）＝，解得n＝，A错误，B正确；当他以α＝60°向水面发射激光时，可得入射角θ2＝30°，根据折射定律有n＝，折射角θ1大于30°，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角β小于60°，C正确，D错误。
12.AC 画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在AC边的折射角为30°，故A正确；光线在O点的入射角为45°，折射角为30°，由折射定律有n＝＝，故B错误；由sin C＝可得发生全反射的临界角C＝45°，故C正确；根据图中几何关系可知，光线在BC边的入射角为60°，故D错误。
13.（1）ABD （2）2.332（2.331～2.334均可） 6.0×10－7
解析：（1）光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前，选项A正确；实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹，选项B正确；为了减小测量误差，最好用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝，选项C错误；如果把普通光源换成激光光源，由于激光相干性比较好，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去，选项D正确。
（2）手轮上的刻度读数为2 mm＋0.332 mm＝2.332 mm
根据条纹间距公式Δx＝λ
解得λ＝Δx＝×＝6.0×10－7 m。
14.（1）见解析 （2） （3）小 替代法
解析：（1）画出步骤d、e中对应的光路图如图所示：
（2）玻璃砖1的折射率可表示为
n1＝＝＝。
（3）根据n1＝可知因两次实验中x0相同，x1越大，折射率越小，因为x1＞x2，可知厚镜片材质的折射率比薄镜片材质的折射率小。
该实验主要采用的实验方法是替代法。
15.5.3 m
解析：
树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示。
由图得n＝， ①
由几何关系得1.5tan i＋3tan i＝6，
解得tan i＝，
则sin i＝， ②
P点至树岸边的距离为x＝3tan i m＝4 m，
则sin r＝， ③
把①②代入③得h≈5.3 m。
16.（1）60° （2）3×10－9 s
解析：（1）依题意，根据n＝＝
可得r＝30°
可画出光路图如图所示，利用光的反射定律得i＝60°。
（2）根据几何关系可得OD＝L，DE＝，则光在三棱镜中的传播时间为t＝＝
代入数据解得t＝3×10－9 s。
17.（1）见解析 （2）
解析：（1）如图所示，根据几何关系可知单色光在P点的入射角为i＝30°＋30°＝60°
设单色光在P点的折射角为r，根据折射定律有
＝n1＝
解得r＝30°
即折射光线沿PQ方向，由几何关系可知单色光在右半球与空气交界面的入射角为i'＝30°
单色光在右半球与空气的交界面发生全反射的临界角C满足sin C＝
解得C＝45°
则i'＜C，即单色光在右半球与空气的交界面不会发生全反射，能够从右半球射出。
（2）单色光在左、右半球的传播速度分别为
v1＝＝，v2＝＝
根据几何关系可知单色光在左、右半球的传播路程相等，均为s＝PQ＝R
所以单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面所用时间为t＝＋＝。
18.（1） （2）发生了全反射，解释见解析 （3）见解析图 （4）
解析：（1）设该材料的折射率为n，在AD面上，设光线与AD面的支点为F，折射角为r，根据几何知识
tan r＝＝＝
得r＝30°
由折射定律得n＝＝＝＝。
（2）设这束光线在这种材料中的全反射的临界角为C
sin C＝＝
这束光线在AB面处时入射角为90°－30°＝60°
因为sin 60°＝＞
所以60°大于临界角C，光线在AB面处发生了全反射。
（3）设AB中点为E，这束光线在透明材料内完整的光路图如图所示
（4）这束光在该透明材料中的速度
v＝＝＝c
光从射入到第一次射出经历的总路程
s＝＝a
光从射入到第一次射出经历的时间t＝＝＝。
6 / 6(共52张PPT)
章末综合检测（四） 光
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出
的四个选项中，只有一项是符合
题目要求的）
1. （2023·河北承德市高二质检）
光能够发生反射、折射和全反
射现象，也能发生干涉、衍射
以及偏振现象，关于光的四个
小实验，如图所示，下列分析
正确的是（ ）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A. 图甲中，无论怎样改变复色光的入射角，a光和b光均不会在水珠里
面发生全反射
B. 图乙中，若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将减小
C. 图丙中，若得到的明暗相间的条纹平行，说明被检测工件的表面一
定平整
D. 图丁中，无论旋转M和N中的哪一个偏振片，光屏P上的光斑亮度
都不会发生变化
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：由图甲可知，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆性及水珠中光线的对称性，两光均不可能在水珠内发生全反射，故A正确；在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离为Δx＝λ，其中L为双缝到屏的距离，d为双缝间距，λ为入射光波长，根据波长和频率的关系λ＝，可知Δx＝，若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将增大，故B错误；在薄膜干涉现象中，样板是平整的，若得到的明暗相间的条纹平行，而且必须等间距才能说明被检测工件的表面平整，故C错误；由于自然光为偏振光，所以若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度将发生变化，故D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
2. 关于下列各图的说法正确的有（ ）
A. 图甲中自然光由空气射到水面上时反射光不是偏振光
B. 图乙中立体电影的原理和照相机镜头表面上的增透膜的原理一样
C. 图丙中的筷子在食用油中偏折程度较大说明食用油的折射率小于水
的折射率
D. 图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 图甲中自然光由空气射到水面上时反射光是偏振光，故
A错误；图乙中立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面上增
透膜的原理是光的干涉，故B错误；图丙中食用油对筷子的偏折程
度比水对筷子的偏折程度大，则食用油的折射率大于水的折射率，
故C错误；图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故
D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
3. （2023·江西上饶市高二月考）下列说法错误的是（ ）
A. 戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B. 雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C. 对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
D. 激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息
是利用激光平行度好的特性
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原
理，故A正确；雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这
是光的薄膜干涉现象，故B错误；根据衍射条件知对于同一障碍
物，波长越大的光波越容易绕过去，故C正确；激光照到VCD机、
CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度
好的特性，故D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
4. 如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，
进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两束光，折射角分别为α和β，且α＞β。下列
说法正确的是（ ）
A. 若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是黄光
B. 与光束Ⅱ相比，光束Ⅲ的折射率比较大、
临界角小、容易发生全反射
C. 若分别用这两种光做实验，都有偏振现象，但光束Ⅱ不容易衍射、干涉条纹较密
D. 光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比v1∶v2＝sin α∶sin β，波长之比λ1∶λ2＝sin α∶sin β
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 蓝光的折射率比黄光的折射率大，当入射角相等时，蓝
光的折射角更小，若光束Ⅱ是蓝光，则光束Ⅲ不可能是黄光，故A
错误；由A分析可知，光束Ⅲ的折射率较大，根据sin C＝可知光束
Ⅲ的临界角小、容易发生全反射，故B正确；光是横波，都可以发
生偏振现象，光束Ⅲ折射率大，频率大，则波长小，不容易发生衍
射，根据Δx＝λ可知光束Ⅲ干涉条纹较密，故C错误；设入射角为
θ，则nⅡ＝，nⅢ＝，结合v＝以及λ＝，可得v1∶v2＝sin
α∶sin β，由于两光的频率未知，无法求出波长之比，故D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
5. 某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A＝120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑AC面的反射）。下列说法正确的是
（ ）
A. 在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
C. 若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
D. 若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光a的中央亮纹更宽
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 根据折射定律n＝，b光折射角小于a光，可知b光的
折射率大于a光的折射率，根据v＝可知在该三棱镜中，单色光b的
传播速度比a小，故A错误；由几何关系知a、b复合光的入射角为60°，a光的折射角为30°，则a光的折射率为n＝＝＝，则单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足sin C＝＝，故B错误；由A选项可知，b光折射率大于a光折射率，则b光频率大于a光频率，根据c＝λf可知b光的波长小于a光的波长，那么a光更容易发生明显的衍射现象，a光的中央亮纹更宽，故C错误，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
6. 如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径、
M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线
平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则下列
说法正确的是（ ）
C. 光线在射入B点之前，应沿BA方向
D. 光线从D点射出后，频率会降低
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：如图，由几何知识得入射角i＝
∠ABD＝30°，折射角r＝2∠ABD＝60°，则此玻
璃的折射率为n＝＝，A错误；由几何知
识得，BD长度x＝2Rcos 30°＝R，光在玻璃球
内传播的速度v＝，所以光线从B到D的时间为t＝＝，B正确；光线在射入B点之前，若沿BA方向，则光线进入玻璃球后仍沿BA方向，不可能沿BD方向传播，C错误；光在传播过程中频率不变，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
7. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通
过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。一束太阳光射到六角
形冰晶上时的光路图如图乙所示，a、b为其折射出的光线中的两种
单色光，下列说法正确的是（ ）
A. 在冰晶中，b光的传播速度较大
B. 用同一装置做单缝衍射实验，b光
中央亮条纹更宽
C. 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 由题图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小
于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于
对b光的折射率，由 v＝，知b光的传播速度小，A错误；与a光相
比，b光的折射率大，波长短，a光的波长长，当用a、b光做单缝衍
射实验时，b光的中央亮条纹更窄，B错误；a光的波长大于b光的波
长，根据Δx＝λ，a光相邻条纹间距大，C正确；由临界角公式sin
C＝，a光的折射率小，知a光的临界角大，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
8. 如图所示，边长为L的正方体透明介质放在水平面上，在地面上离
AB面距离为L的P点有一个光源，向透明介质的左侧面AB面射出一
束光，当此光线与水平面夹角为53°时，在AB面的折射光线刚好照
射到C点，则该透明介质对光的折射率为（sin 53°＝0.8，cos 53°＝
0.6）（ ）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 根据题意画出光路图。设光在AB面的入射点为E，由题
意可知入射角i＝53°。根据几何关系可知，AE＝PA·tan 53°＝L，故
BE＝L，设折射角为r，根据几何关系有sin r＝＝，因
此折射率n＝＝，故选C。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出
的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对
但不全的得2分，有错选的得0分）
9. 用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图
样更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩
色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分
布情况（如图所示）。下列说法
正确的是（ ）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A. 当做单缝衍射实验时，光强分布图如乙所示
B. 当做单缝衍射实验时，光强分布图如丙所示
C. 当做双缝干涉实验时，光强分布图如乙所示
D. 当做双缝干涉实验时，光强分布图如丙所示
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 当做单缝衍射实验时，中央是亮条纹，往两侧条纹亮
度逐渐降低，且为中央宽、两边窄的明暗相间条纹，所以其光强分
布图如题图乙所示，A项正确，B错误；当做双缝干涉实验时，在
屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如题图丙所
示，C项错误，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
10. 某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝
S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭
缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正
确的是（ ）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A. 图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B. 遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹
宽度增大
C. 照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中
心间距增大
D. 照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长
的奇数倍，P点处一定是暗条纹
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 双缝干涉条纹是均匀的，所以图乙是双缝干涉条
纹，但也发生了衍射现象，A正确；遮住一条狭缝，就只能观
察到单缝衍射现象，狭缝宽度增大时，衍射现象减弱，图丙中
亮条纹宽度减小，B错误；照射两狭缝时，发生双缝干涉，根
据Δx＝可知，当增加L时，图乙中相邻暗条纹的中心间距增
大，C正确；通过双缝的两束光的相位相同，根据相干条件可
知，｜S2P－S1P｜＝（2n＋1）（n＝0，1，2，…）时，P点
一定是暗条纹，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
11. （2023·湖南高考7题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
C. 当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救
援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D. 当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方
向与水面夹角大于60°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：只有当α大于41°时，岸上救援人员才能
收到他发出的激光光束，则说明α＝41°时激光
恰好发生全反射，由几何关系得sin（90°－41°）
＝，解得n＝，A错误，B正确；当他以
α＝60°向水面发射激光时，可得入射角θ2＝30°，
根据折射定律有n＝，折射角θ1大于30°，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角β小于60°，C正确，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
12. 现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面
ABC为直角三角形，∠ACB＝30°。现有一条光线沿着截面从AC边
上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，
然后垂直AB边射出。下列说法正确的是（ ）
A. 光线在AC边的折射角为30°
B. 该透明玻璃的折射率为2
C. 该光线在透明玻璃材料中发生全反射
的临界角为45°
D. 光线在BC边的入射角为30°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 画出光路图，如图所示，由图中
几何关系可知光线在AC边的折射角为30°，故
A正确；光线在O点的入射角为45°，折射角为
30°，由折射定律有n＝＝，故B错
误；由sin C＝可得发生全反射的临界角C＝45°，故C正确；根据图中几何关系可知，光线在BC边的入射角为60°，故D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13. （6分）某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
（1）双缝干涉实验装置如图所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A. 光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前
B. 实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干
涉条纹
C. 为了减小测量误差，最好测量相邻条纹间的中心距离
D. 如果把普通光源换成激光光源，则光具座上透镜、滤光片、单缝均
可以撤去
下列说法中正确的是 。
ABD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片
一般装在单缝前，选项A正确；实验中要注意使单缝与双缝
相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹，选项B正
确；为了减小测量误差，最好用测微目镜测出n条亮纹中心
间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝，选项C错误；
如果把普通光源换成激光光源，由于激光相干性比较好，则
光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去，选项D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（2）该同学以某种单色光做实验时，先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图所示，读数为 mm；转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是17.332 mm，已知装置中双缝间距为0.2 mm，双缝到屏的距离是
1.0 m，则测得此单色光的波光为 m
（保留两位有效数字）。
2.332（2.331～2.334均
可）
6.0×10－7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：手轮上的刻度读数为2 mm＋0.332 mm＝2.332 mm
根据条纹间距公式Δx＝λ
解得λ＝Δx＝×＝6.0×10－7 m。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
14. （8分）制作近视眼镜时需要控制镜片的厚度。某同学猜想：制作
相同度数的眼镜，镜片的厚度与其材料的折射率相关。为探究该
猜想，他找来度数相同、镜片厚度不同的两副眼镜，以及两个形
状相同的半圆形玻璃砖1（与厚镜片材质相同）和玻璃砖2（与薄
镜片材质相同）。设计了如下实验：
a.用刻度尺测出半圆形玻璃砖的直径D；
b.在木板上固定一张白纸，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出
砖的边界，移走玻璃砖，在纸上标出圆心O、直径AB、AB的垂线
OC；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
c.将玻璃砖1放在白纸上，使之与边界完全重合，用长直刻度尺MN
紧靠A点并与AB垂直放置；
d.调节激光器，使光线沿PO射向圆心O，并使长直尺MN的左右两
端均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离为x1，右侧亮点到A点
距离为x0；
e.移走玻璃砖1，将玻璃砖2置于玻璃砖1原来位置，使光线仍沿PO
方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，并记下
左侧亮点到A点的距离为x2。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（1）画出步骤d、e中对应的光路图。
答案：见解析
解析：画出步骤d、e中对应的光路图如图所示：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（2）玻璃砖1的折射率可表示为 。
解析：玻璃砖1的折射率可表示为
n1＝＝＝。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（3）测得x1＞x2，可知厚镜片材质的折射率比薄镜片材质的折射
率 （选填“大”或“小”）。该实验主要采用的实验
方法是 （选填“放大法”“理想实验法”或“替
代法”）。
解析： 根据n1＝可知因两次实验中x0相同，x1
越大，折射率越小，因为x1＞x2，可知厚镜片材质的折射率
比薄镜片材质的折射率小。
该实验主要采用的实验方法是替代法。
小
替代法
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
15. （8分）如图所示，一小孩站在河宽为6 m的河边，在他正对面的
岸边有一距离河面高度为3 m的树，树的正下方河底有一块石头，
小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发现两个
像重合，若小孩的眼睛离河面高为1.5 m，河水的折射率为，试估
算河水深度。
答案：5.3 m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示。
由图得n＝， ①
由几何关系得1.5tan i＋3tan i＝6，
解得tan i＝，则sin i＝， ②
P点至树岸边的距离为x＝3tan i m＝4 m，
则sin r＝， ③
把①②代入③得h≈5.3 m。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
16. （10分）（2023·重庆市实验中学月考）如图所示，直角三角形
ABC为三棱镜的横截面，∠B＝60°，∠C＝90°，真空中一束与BC
边成θ＝30°角的单色光线从BC边的中点O射入棱镜，在AC边反射
后从AB边射出。已知BC边长为L＝ m，光在真空中传播的速度c
＝3×108 m/s，棱镜对该光的折射率为。
求：
（1）光在AC边的反射角；
答案：60°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析： 依题意，根据n＝
＝
可得r＝30°
可画出光路图如图所示，利用光的
反射定律得i＝60°。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（2）光在三棱镜中的传播时间。
答案：3×10－9 s
解析：根据几何关系可得OD＝L，DE＝，则光在三棱镜中的
传播时间为t＝＝
代入数据解得t＝3×10－9 s。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
17. （12分）眼球结构类似球体，眼睛发生病变时，
会使眼球内不同部位对光的折射率发生变化。
现在用一个玻璃球模拟眼球，研究对光的传播
的影响。玻璃球用两个折射率不同、半径均为
R的半球拼合在一起，拼合面为MN，球心为O，Q为MO的中点，PQ垂直MN交左半球于P点。一束单色光从P点以跟PQ反向延长线成30°方向射入。该单色光在左、右半球的折射率分别为n1＝和n2＝
，真空中的光速为c。
（1）通过计算说明此单色光能否从右半球射出？
答案：见解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：如图所示，根据几何关系可知单色光在P点的入射角为i
＝30°＋30°＝60°
设单色光在P点的折射角为r，根据折射定律有
＝n1＝，解得r＝30°
即折射光线沿PQ方向，由几何关系可知单色
光在右半球与空气交界面的入射角为i'＝30°
单色光在右半球与空气的交界面发
生全反射的临界角C满足sin C＝
解得C＝45°
则i'＜C，即单色光在右半球与空气的交界面不会发生全反射，能够从右半球射出。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（2）计算此单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界
面所用时间。
答案：
解析： 单色光在左、右半球的传播速度分别为
v1＝＝，v2＝＝
根据几何关系可知单色光在左、右半球的传播路程相等，均
为s＝PQ＝R
所以单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面
所用时间为t＝＋＝。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
18. （16分）如图所示，截面ABCD为放置在真空环境中的矩形透明设
备，AB＝2a，AD＝a。一束光从AD边上距A点a处入射到上表
面，与AD夹角为θ＝30°，折射光经过AB中点，光在真空中的传播
速度为c，求：
（1）该透明设备材料的折射率（可用根号表示）；
答案：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
解析：设该材料的折射率为n，在AD面上，设光线与
AD面的支点为F，折射角为r，根据几何知识tan r＝＝
＝
得r＝30°
由折射定律得n＝＝＝＝。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（2）试判断这束光线在AB面处是否发生了全反射，请做出合理的
解释；
答案：发生了全反射，解释见解析
解析： 设这束光线在这种材料中的全反射的临界角为C
sin C＝＝
这束光线在AB面处时入射角为90°－30°＝60°
因为sin 60°＝＞
所以60°大于临界角C，光线在AB面处发生了全反射。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（3）请作出这束光线在该透明设备内完整的光路图；
答案：见解析图
解析： 设AB中点为E，这束光线在透明材料内完
整的光路图如图所示
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
（4）光从射入到第一次射出经历的时间。
答案：
解析： 这束光在该透明材料中的速度v＝＝＝c
光从射入到第一次射出经历的总路程s＝＝a
光从射入到第一次射出经历的时间t＝＝＝。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
谢谢观看!
