资源简介

1.如图所示，两块玻璃板左端搭在一起，右端夹住一金属小球，使两玻璃板间形成一楔形空气薄膜。小球直径会随着温度的升高而增大，玻璃板受温度的影响忽略不计。现用激光垂直照射玻璃板的上表面，会观察到明暗相间的干涉条纹。当温度逐渐升高时(　　)
A．干涉条纹的间距变小，条纹向左移动
B．干涉条纹的间距变小，条纹向右移动
C．干涉条纹的间距变大，条纹向左移动
D．干涉条纹的间距变大，条纹向右移动
解析：选A。当温度逐渐升高时，小球直径会增大，空气膜的劈角变大，相邻亮条纹间距Δx＝变小，条纹向左移动。
2.如图所示的LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。重力加速度大小为g，则下列说法正确的是(　　)
A．该带电灰尘一定带正电
B．当开关S闭合瞬间，线圈L中的磁场能最大
C．当开关S闭合，LC电路中的电流最大时，电容器中电场能最大
D．开关S闭合后，当线圈L中电流最大时，若带电灰尘未接触极板，则其加速度大小为g
解析：选D。由于不知道两极板的带电电性情况，无法确定带电灰尘的电性，A错误；当开关S闭合瞬间，电容器开始放电，电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大，放电结束时，磁场能最大，B错误；当开关S闭合瞬间，此时电容器中电场能最大，电流的变化率最大，但电路中的电流为零，C错误；开关S闭合后，当线圈L中电流最大时，此时放电结束，电场能为零，带电灰尘只受重力的作用，故其加速度大小为g，D正确。
3．(2025·广西卷，T5)如图所示，在扇形玻璃EOG中，OE⊥OF，可见光分别从E点沿EM、EN射向真空。该玻璃对可见光的折射率为，则(　　)
A．沿EM的光发生全反射，沿EN的光不发生全反射
B．沿EM的光不发生全反射，沿EN的光发生全反射
C．沿EM、EN的两束光都发生全反射
D．沿EM、EN的两束光都不发生全反射
解析：选C。过M点和N点分别作出两界面的法线，设沿EM光线的入射角为θ，沿EN光线的入射角为α，如图所示，
则在等腰三角形OEM中，∠EOM＋2θ＝180°，又∠EOM<90°，则θ>45°，同理，α>45°，根据全反射临界角公式sin C＝得C＝45°，由于α和θ均大于C，故沿EM、EN的两束光都发生全反射，C正确。
4.(2025·湖北十一校第二次联考)如图所示的是等边三棱镜ABC，一束单色光与AB成30°角射入三棱镜，经AB边折射进入三棱镜的折射角刚好等于从AC边射出三棱镜的入射角，则三棱镜的折射率为(　　)
A． B．
C． D．
解析：选B。作出光路图如图所示，则有∠EDF＝∠DEF，由几何知识知∠EDF＋∠DEF＝∠A，故∠EDF＝30°，从AB边入射时的入射角为90°－30°＝60°，折射角为30°，则折射率n＝＝。
5．(2025·北京卷，T2)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D．水中的气泡看上去特别明亮
解析：选B。雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意；肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意；水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。
6.(2025·湖南卷，T3)如图所示，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是(　　)
A．入射角θ小于45°
B．该介质折射率大于
C．增大入射角，该单色光在上可能发生全反射
D．减小入射角，该单色光在上可能发生全反射
解析：选D。根据几何关系可知，折射角α＝45°，又光线是从光疏介质射入光密介质的，因此入射角大于折射角，即入射角θ>45°，A错误；根据折射定律得n＝＝sin θ<，B错误；由于n<，根据全反射临界角公式可知sin C＝>，解得C>45°，增大入射角，设该单色光在弧BC上的入射点为M，如图所示，则在等腰三角形AOM中，∠OMA＝∠OAM<45°，所以一定不能发生全反射，C错误；同理，减小入射角，设该单色光在弧AB上的入射点为N，如图所示，则在等腰三角形AON中，∠ONA＝∠OAN>45°，所以可能发生全反射，D正确。
7.(多选)(2025·四川卷，T9)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出，则(　　)
A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°
C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
解析：选CD。当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据sin C＝，可知sin C>，即C>45°，根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为θ<45°0.5＝sin 30°，故C>30°，故此时不会发生全反射，故B错误；若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角sin C＝，即C＝30°，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于30°，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于60°，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为70°，故C正确；若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。
8.(2025·河南卷，T2)折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为(不考虑光线在圆柱内的反射)(　　)
A．0° B．15°
C．30° D．45°
解析：选B。如图所示，θ1＝45°，由n＝可得θ2＝30°，由几何关系得θ3＝30°，由n＝可得θ4＝45°，由几何关系可得该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角θ＝15°，B正确。
9．(多选)(2025·佛山市质检)如图所示，水平面上放置有长方形水槽，其底面镀有反射银镜，槽内装有一定高度的水，水槽上方平行水面放置一白色光屏，一束白光以一定角度射向液面，从液面折射出来的光打到光屏上形成一条彩色光带，最左端的为a光，最右端为b光。已知在水中紫光的折射率大于红光的折射率，以下说法正确的是(　　)
A.a光是紫光，b光是红光
B.在水中传播时，a光的速度比b光快
C.从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏
D.若增加水的深度，彩色光带的宽度变窄
解析：选AC。根据题意，作出光路图，如图甲所示，由图甲可知，a光在水面O点发生折射时折射角较小，根据折射定律可知，a光的折射率较大，所以a光是紫光，b光是红光，故A正确；根据v＝可知，在水中传播时，a光的速度比b光慢，故B错误；根据光路的可逆性可知，从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏，故C正确；如图乙所示，可知，若增加水的深度，彩色光带的宽度变宽，故D错误。
　
10.如图所示，三棱镜截面中∠B＝30°、∠C＝60°，某种颜色的细光束从AB边的中点D点以某一角度射入三棱镜，折射光线射到BC边上的E点，恰好发生全反射，反射光线垂直射到AC边的F点。已知AB两点间的距离为2d，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)三棱镜对此单色光折射率；
(2)光线从D到F传播的时间。
解析：(1)由几何关系可得∠FEC＝30°，则棱镜材料的临界角θ＝60°
由折射率的定义可得n＝＝。
(2)由几何关系得：BD＝DE＝d，BE＝d，EF＝
光线传播速度v＝＝c
则光线从D到F的传播时间t＝＝。
答案：(1)　(2)
11．(2025·大湾区联合模拟)高速公路的标志牌上常贴有“回归反光膜”，它采用微小玻璃球制成，能把射向玻璃球的光“逆向返回”，使得标志特别醒目。如图所示，一束单色光沿平行于直径AB方向从P点射向置于空气中的玻璃球，在B点反射后，又从Q点平行于直径AB方向射出，这样就实现了光线的“逆向返回”。若玻璃球半径为R，折射率n＝。
(1)求P点到直径AB的距离。
(2)通过计算判断该光在B点反射后反射光的强度是否减弱。
解析：(1)设光线在 P点的入射角为 i，折射角为 r，如图
由几何关系可得i＝2r
根据折射定律有n＝
解得i＝60°，r＝30°
则 P点到直径AB的距离为h＝R sin i ，解得h＝R。
(2)若在B点发生全反射，有sin C＝＝
而在B点反射时的入射角r正弦值
sin r＝则光在B点没有发生全反射，故B点的反射光的强度有减弱。
答案：(1)R　(2)见解析
12.(2025·江苏南京市、盐城市一模)某学校有一个景观水池，水池底部中央安装有一个可向整个水面各个方向发射红光的LED光源S，如图所示(侧视图)。某同学观察到水面上有光射出的区域是圆形(图中没有画出)，若圆形区域半径为r，水对红光的折射率为n，在真空中的速度为c，该光源大小忽略不计，求：
(1)红光在水中的速度v；
(2)池中水的深度h。
解析：(1)红光在水中的速度v＝。
(2)光恰好发生全反射处为圆形区域的边缘，如图
全反射临界角满足sin C＝
水深h＝
解得h＝r 。
答案：(1)　(2)r专题十五　光　学
[考情分析]
高考命题点 高考广东卷 其他高考卷(供参考)
1.光的折射和全反射 广东卷T4 广东卷T6 广东卷T16(2) 广东卷T16(2) 广西卷 T5，安徽卷 T13，河南卷 T2，湖南卷 T3，甘肃卷 T13，四川卷 T9，江苏卷 T7，湖北卷 T13，山东卷 T15，云南卷 T13，黑吉辽蒙卷 T3　 海南卷T5，山东卷T15，福建卷T10，甘肃卷T10，江苏卷T6　 福建卷T3，山东卷T16，湖南卷T7，湖北卷T6，江苏卷T5
2.光的干涉、衍射和偏振　电磁波 北京卷 T2、9，江苏卷 T5，山东卷 T3，四川卷 T2，重庆卷 T4，陕晋青宁卷 T5、9　 黑吉辽T4，湖南卷T9，山东卷T4，江西卷T9，江苏卷T2　 河北卷T2，山东卷T5，辽宁卷T8，天津卷T4，江苏卷T6
3.几何光学和物理光学的综合 河北卷T13　 重庆卷T5
命题点1　光的折射和全反射
1．知识规律
2．全反射现象发生的条件：光从光密介质进入光疏介质；入射角大于或等于临界角。
3．分析思路
考向1　折射率的求解
　(2025·广东卷，T4)如图为测量某种玻璃折射率的光路图，某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该折射率为(　　)
A．　　 B．
C． D．
[解析]　作出光射出玻璃时界面的法线如图所示，由几何关系可知，光射出玻璃时的折射角(在空气中的光线与法线的夹角)为α＋β，入射角(在玻璃中的光线与法线的夹角)为α，由折射定律n＝可知该折射率n＝，A正确。
[答案]　A
　(2025·甘肃卷，T13)已知一圆台容器，高H＝15 cm，上口半径R＝13 cm，容器底部中心有一质点，未装入水时，人眼从容器边缘无法观测到该质点，装入某种液体后，恰好可以看到，此时液面高度h＝12 cm，人眼观测角度α满足sin α＝，人眼到容器边缘的距离为5 cm。光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：
(1)该液体的折射率；
(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。
[解析]　(1)根据题意，画出光路图，如图所示
由几何关系可得sin i＝，
O′B＝H－h＝3 cm
则有O′A＝4 cm，AB＝5 cm
则sin r＝＝＝
该液体的折射率n＝＝。
(2)根据题意，由图可知，光在空气中传播的距离s1＝10 cm
光在液体中的传播距离
s2＝OB＝＝15 cm
光在液体中的传播速度v＝＝
则光从底部质点反射至人眼全过程的时间t＝＋＝ s＋ s＝1×10－9 s。
[答案]　(1)　(2)1×10－9 s
考向2　光的折射和全反射现象的分析
　(2025·黑吉辽蒙卷，T3)如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则(　　)
A．激光在甲中的频率大
B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大
D．用乙时全反射临界角大
[解析]　激光的频率仅与光源本身有关，与介质无关，A、B错误；全反射临界角公式sin C＝，甲的折射率比乙的大，则甲的全反射临界角比乙的小，C错误，D正确。
[答案]　D
　(2025·湖北卷，T13)如图所示，三角形ABC是三棱镜的横截面，AC＝BC，∠C＝30°，三棱镜放在平面镜上，AC边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面O点，入射角为α，O点离A点足够近，已知三棱镜的折射率为。
(1)若α＝45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
[解析]　(1)光路图如图甲所示，
∠C＝30°，AC＝BC，
则∠BAC＝∠B＝75°，
当α＝45°时，
由几何关系得，光线在AB边上的入射角
i＝90°－(∠BAC－∠1)＝60°
由折射定律得n＝
解得sin r＝。
(2)光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角，光路图如图乙所示，
sin θ＝sin C＝＝
则θ＝45°
由几何关系知光在AB边上的折射角
r1＝180°－(180°－∠B)－θ＝30°
由折射定律得n＝
解得i1＝45°
由几何关系得α＝60°。
[答案]　(1)　(2)60°
　(2025·安徽卷，T13)如图，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。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为R，P、Q间的距离为R。
(1)求玻璃砖的折射率。
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
[解析]　(1)光路图如图所示，根据折射率公式有n＝
由题意可知sin i＝＝
由几何关系有2R cos r＝R，解得sin r＝
解得n＝。
(2)全反射临界角C和折射率n的关系为sin C＝
解得C＝45°
要使光线在圆心O点发生全反射，则入射光线与x轴正方向夹角为θ≤90°－C或θ≥90°＋C
即θ≤45°或θ≥135°。
[答案]　(1)　(2)θ≤45°或θ≥135°
命题点2　光的干涉、衍射和偏振　电磁波
1．光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)。
2．光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。
3．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
项目 双缝干涉 单缝衍射
发生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)
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 各相邻条纹间距不等
亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 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
4.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)(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现暗条纹。
5．电磁振荡和电磁波
(1)电磁振荡：T＝2π，电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大。
(2)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
(3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关。
(4)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
考向1　光的干涉现象
　(2025·重庆卷，T4)杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则(　　)
A．相邻两亮条纹间距为
B．相邻两暗条纹间距为
C．双缝之间的距离为λ
D．双缝之间的距离为λ
[解析]　根据题意，由题图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距Δx＝，故A、B错误；由公式Δx＝λ可得，双缝之间的距离d＝＝，故C正确，D错误。
[答案]　C
　(多选)(2025·陕晋青宁卷，T9)在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5 mm，双缝到屏的距离为500 mm，则屏上(　　)
A．蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B．蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C．距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D．距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
[解析]　蓝光与红光频率不同，不满足干涉条件，故不能发生干涉形成条纹，A错误；条纹间距公式Δx＝，L、d相同，λ越大，Δx越大，故相邻条纹间距Δx蓝<Δx红，B正确；亮条纹中心位置到中央亮条纹的距离满足x＝k(k＝0，1，2，…)，蓝光与红光亮条纹中心重叠时，需满足k1＝k2，即k1λ蓝＝k2λ红，代入波长有k1×440 nm＝k2×660 nm，化简得2k1＝3k2，即k1＝3n，k2＝2n(n＝1，2，3，…)，当n＝1时，k1＝3，k2＝2，此时中心重叠位置到中央亮条纹的距离x1＝3＝1.32×10－3m＝1.32 mm，同理可得，当n＝2时，k1＝6，k2＝4，x2＝2.64 mm，故距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠，C正确，D错误。
[答案]　BC
　用平行单色光垂直于底面照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示，则该透明薄膜截面的形状可能是(　　)
[解析]　薄膜干涉是光照射到薄膜上时，薄膜前后表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象，同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等，干涉条纹宽度越宽说明薄膜厚度变化越小，由题图可知，相邻亮条纹间的距离变大，干涉条纹越来越宽，故薄膜厚度变化越来越小。
[答案]　C
考向2　光的衍射和偏振现象
　(多选)(2025·天津市重点校联考一模)对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是(　　)
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，观测到的条纹是光在被检测玻璃板的上、下表面反射后叠加的结果
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的光程差是波长的奇数倍，则P处是亮条纹
D．丁图中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，以光的传播方向为轴，将N在竖直面内转动90°，P处光的亮度比转动前明显变暗
[解析]　题图甲是小圆盘的衍射图样，也被称为“泊松亮斑”，A错误；题图乙是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，观测到的条纹是光在被检测玻璃板的上表面反射与标准样板的下表面反射后叠加的结果，B错误；题图丙是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的光程差是波长的奇数倍，则P处是亮条纹，C正确；当M固定不动，绕水平转轴在竖直面内将N顺时针转动90°，两偏振片透振方向垂直，所以P处光的亮度明显变暗，故D正确。
[答案]　CD
考向3　电磁振荡和电磁波
　(2025·江苏卷，T5)如图所示，将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　　)
[解析]　开关S由a拨到b，电容器和电感线圈组成闭合回路，电场能与磁场能周期性转化，形成正弦式振荡电流，由于能量损耗，该系统的能量逐渐减小，振荡电流的振幅逐渐减小，A正确。
[答案]　A
命题点3　几何光学和物理光学的综合
1．含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，则各种色光的偏折程度不同。
2．各种色光的比较
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中速度 大→小
波长 长→短
临界角 大→小
通过棱镜的偏折角 小→大
　(2025·西南名校联盟联考)如图所示，等腰三角形ABC是一玻璃砖的横截面，其中AB＝BC。在该横截面内，由a、b两种单色光组成的细光束以平行于底面AC的方向从侧面AB上的O点射入玻璃砖，在底面AC上发生全反射后分别从侧面BC上的M、N两点射出，下列说法正确的是(　　)
A．若a是黄光，则b可能是蓝光
B．在该玻璃砖中，b光的传播速度小于a光的传播速度
C．以a、b为光源分别进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光相邻干涉亮条纹间距比b光大
D．若b光照射到某金属上能发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应
[解析]　细光束在玻璃砖中的光路如图所示，细光束在O点入射角相同，由折射定律可知na>nb，则有νa>νb，若a是黄光，b不可能是蓝光，故A错误；由n＝可知va[答案]　D
　(2025·河北卷，T13)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示，待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
(1)若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。
(2)若探测器阴极材料的逸出功为9.939×10－20 J，求该材料的截止频率(普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s)。
[解析]　(1)光在玻璃丝内发生全反射的最小入射角满足sin C＝
可得C＝60°。
(2)根据爱因斯坦光电效应方程有hν0＝W0
可得ν0＝1.5×1014 Hz。
[答案]　(1)60°　(2)1.5×1014 Hz(共29张PPT)
复习效果自测
1.如图所示，两块玻璃板左端搭在一起，右端夹住一金属
小球，使两玻璃板间形成一楔形空气薄膜。小球直径会随着温度的升高而增大，玻璃板受温度的影响忽略不计。现用激光垂直照射玻璃板的上表面，会观察到明暗相间的干涉条纹。当温度逐渐升高时(　　)
A．干涉条纹的间距变小，条纹向左移动
B．干涉条纹的间距变小，条纹向右移动
C．干涉条纹的间距变大，条纹向左移动
D．干涉条纹的间距变大，条纹向右移动
A
2.如图所示的LC电路中，已充电的平行板电容器两极板
水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静
止。重力加速度大小为g，则下列说法正确的是(　　)
A．该带电灰尘一定带正电
B．当开关S闭合瞬间，线圈L中的磁场能最大
C．当开关S闭合，LC电路中的电流最大时，电容器中电场能最大
D．开关S闭合后，当线圈L中电流最大时，若带电灰尘未接触极板，则其加速度大小为g
D
解析：由于不知道两极板的带电电性情况，无法确定带电灰尘的电性，A错误；
当开关S闭合瞬间，电容器开始放电，电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大，放电结束时，磁场能最大，B错误；
当开关S闭合瞬间，此时电容器中电场能最大，电流的变化率最大，但电路中的电流为零，C错误；
开关S闭合后，当线圈L中电流最大时，此时放电结束，电场能为零，带电灰尘只受重力的作用，故其加速度大小为g，D正确。
3．(2025·广西卷，T5)如图所示，在扇形玻璃EOG中，OE⊥OF，可见光分别从E点沿EM、EN射向真空。该玻璃对可见光的折射率为，则(　　)
A．沿EM的光发生全反射，沿EN的光不发生全反射
B．沿EM的光不发生全反射，沿EN的光发生全反射
C．沿EM、EN的两束光都发生全反射
D．沿EM、EN的两束光都不发生全反射
C
B
5．(2025·北京卷，T2)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D．水中的气泡看上去特别明亮
B
解析：雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；
通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意；
肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意；
水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。
D
解析：根据几何关系可知，折射角α＝45°，又光线是从光疏介质射入光密介质的，因此入射角大于折射角，即入射角θ>45°，A错误；
同理，减小入射角，设该单色光在弧AB上的入射点为N，如图所示，则在等腰三角形AON中，∠ONA＝∠OAN>45°，所以可能发生全反射，D正确。
7.(多选)(2025·四川卷，T9)某款国产手机采用了一种新型
潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平
行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过
三次全反射后平行于入射光射出，则(　　)
A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°
C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
CD
当θ＝30°时，此时入射角为30°，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角sin C＝0.625>0.5＝sin 30°，故C>30°，故此时不会发生全反射，故B错误；
若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。
B
9．(多选)(2025·佛山市质检)如图所示，水平面上放置有长方形水槽，其底面镀有反射银镜，槽内装有一定高度的水，水槽上方平行水面放置一白色光屏，一束白光以一定角度射向液面，从液面折射出来的光打到光屏上形成一条彩色光带，最左端的为a光，最右端为b光。已知在水中紫光的折射率大于红光的折射率，以下说法正确的是(　　)
A.a光是紫光，b光是红光
B.在水中传播时，a光的速度比b光快
C.从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏
D.若增加水的深度，彩色光带的宽度变窄
AC
解析：根据题意，作出光路图，如图甲所示，由图甲可知，a光在水面O点发生折射时折射角较小，根据折射定律可知，a光的折射率较大，所以a光是紫光，b光是红光，故A正确；
根据光路的可逆性可知，从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏，故C正确；
如图乙所示，可知，若增加水的深度，彩色光带的宽度变宽，故D错误。
10.如图所示，三棱镜截面中∠B＝30°、∠C＝60°，
某种颜色的细光束从AB边的中点D点以某一角度射入
三棱镜，折射光线射到BC边上的E点，恰好发生全反
射，反射光线垂直射到AC边的F点。已知AB两点间的距离为2d，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)三棱镜对此单色光折射率；
(2)光线从D到F传播的时间。
(1)求P点到直径AB的距离。
(2)通过计算判断该光在B点反射后反射光的强度是否减弱。
答案：见解析
12.(2025·江苏南京市、盐城市一模)某学校有一个景观水
池，水池底部中央安装有一个可向整个水面各个方向发
射红光的LED光源S，如图所示(侧视图)。某同学观察到
水面上有光射出的区域是圆形(图中没有画出)，若圆形区域半径为r，水对红光的折射率为n，在真空中的速度为c，该光源大小忽略不计，求：
(1)红光在水中的速度v；
(2)池中水的深度h。(共46张PPT)
模块六　光学　热学和近代物理
专题十五　光　学
命题点1　光的折射和全反射
01
1．知识规律
2．全反射现象发生的条件：光从光密介质进入光疏介质；入射角大于或等于临界角。
3．分析思路
A
(1)该液体的折射率；
(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。
[答案]　1×10－9 s
　考向2　光的折射和全反射现象的分析
　　　(2025·黑吉辽蒙卷，T3)如图，利用液导激光技术
加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若
分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的
大，则(　　)
A．激光在甲中的频率大
B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大
D．用乙时全反射临界角大
D
[解析]　激光的频率仅与光源本身有关，与介质无关，A、B错误；
(1)若α＝45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
[答案]　60°
(1)求玻璃砖的折射率。
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
[答案]　θ≤45°或θ≥135°
命题点2　
光的干涉、衍射和偏振　电磁波
02
1．光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)。
2．光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。
3．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
项目 双缝干涉 单缝衍射
发生条件
图样不同点 条纹宽度
条纹间距
亮度情况
与光的偏 振的区别 两束光频率相同、相位差恒定
障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)
条纹宽度相等
条纹宽度不等，中央最宽
各相邻条纹间距相等
各相邻条纹间距不等
清晰条纹，亮度基本相等
中央条纹最亮，两边变暗
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)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
(3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关。
(4)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
C
　　　(多选)(2025·陕晋青宁卷，T9)在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5 mm，双缝到屏的距离为500 mm，则屏上(　　)
A．蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B．蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C．距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D．距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
BC
[解析]　蓝光与红光频率不同，不满足干涉条件，故不能发生干涉形成条纹，A错误；
C
　　　用平行单色光垂直于底面照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示，则该透明薄膜截面的形状可能是(　　)
[解析]　薄膜干涉是光照射到薄膜上时，薄膜前后表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象，同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等，干涉条纹宽度越宽说明薄膜厚度变化越小，由题图可知，相邻亮条纹间的距离变大，干涉条纹越来越宽，故薄膜厚度变化越来越小。
　考向2　光的衍射和偏振现象
　　　(多选)(2025·天津市重点校联考一模)对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是(　　)
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松
亮斑”
B．乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整
程度，观测到的条纹是光在被检测玻璃板的上、
下表面反射后叠加的结果
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的光
程差是波长的奇数倍，则P处是亮条纹
D．丁图中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，以光的传播方向为轴，将N在竖直面内转动90°，P处光的亮度比转动前明显变暗
CD
[解析]　题图甲是小圆盘的衍射图样，也被称为“泊松亮斑”，A错误；
题图乙是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，观测到的条纹是光在被检测玻璃板的上表面反射与标准样板的下表面反射后叠加的结果，B错误；
题图丙是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的光程差是波长的奇数倍，则P处是亮条纹，C正确；
当M固定不动，绕水平转轴在竖直面内将N顺时针转动90°，两偏振片透振方向垂直，所以P处光的亮度明显变暗，故D正确。
　 考向3　电磁振荡和电磁波
　　　(2025·江苏卷，T5)如图所示，将开关S由a拨到b，使
电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，
能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　　)
A
[解析]　开关S由a拨到b，电容器和电感线圈组成闭合回路，电场能与磁场能周期性转化，形成正弦式振荡电流，由于能量损耗，该系统的能量逐渐减小，振荡电流的振幅逐渐减小，A正确。
命题点3　几何光学和物理光学的综合
03
1．含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，则各种色光的偏折程度不同。
2．各种色光的比较
颜色
频率
同一介质中的折射率
同一介质中速度
波长
临界角
通过棱镜的偏折角
红橙黄绿蓝靛紫
低→高
小→大
大→小
长→短
大→小
小→大
　　　(2025·西南名校联盟联考)如图所示，等腰三角形ABC是一玻璃砖的横截面，其中AB＝BC。在该横截面内，由a、b两种单色光组成的细光束以平行于底面AC的方向从侧面AB上的O点射入玻璃砖，在底面AC上发生全反射后分别从侧面BC上的M、N两点射出，下列说法正确的是(　　)
A．若a是黄光，则b可能是蓝光
B．在该玻璃砖中，b光的传播速度小于a光的传播速度
C．以a、b为光源分别进行双缝干涉实验，在其他条件
相同的情况下，a光相邻干涉亮条纹间距比b光大
D．若b光照射到某金属上能发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应
D
[解析]　细光束在玻璃砖中的光路如图所示，细光束在O点入射角相同，由折射定律可知na>nb，则有νa>νb，若a是黄光，b不可能是蓝光，故A错误；
由E＝hν可知，a光光子能量大，若b光照射到某金属上能发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应，故D正确。
　　　(2025·河北卷，T13)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示，待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
[答案]　60°　
(2)若探测器阴极材料的逸出功为9.939×10－20 J，求该材料的截止频率(普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s)。
[解析]　根据爱因斯坦光电效应方程有hν0＝W0
可得ν0＝1.5×1014 Hz。
[答案]　1.5×1014 Hz

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