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(共42张PPT)
第四章 光及其应用
第4节 光的干涉
1.知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波。
2.理解杨氏双缝干涉实验亮暗条纹产生的条件。 3.了解薄膜干涉现象，并
了解薄膜干涉的应用。
1
课前知识梳理
2
课堂 深度探究
3
随堂 巩固落实
PART
01
课前知识梳理
一、双缝干涉
1.物理史实：1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了
光的干涉现象。
2.如图甲所示，红色激光束垂直射到两条狭缝和
时，和 就相当于两个完全相同的光源。如果光是
一种波，则从和 发出的光在挡板后面的空间中就
会叠加而发生干涉现象：光在一些地方互相加强，在
明暗相间
明暗相间
相等
干涉
另一些地方互相削弱，在屏幕上就能看到①___________的条纹。实验中，
我们果然在两个狭缝后的屏幕上看到了②__________的条纹，且条纹间距
③______，这表明两束光在叠加区域内发生了④______。
3.图乙中的点，与狭缝和的距离相等，从
和到点，两列光波经过的路程相等，由于 和
两个光源的光相位相同，因此在 点总是波峰与
波峰叠加，波谷与波谷叠加，在 点出现的是
⑤________。
亮条纹
4.当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的偶数倍（即波长 的整数
倍）时，这些点出现⑥________；当路程差为半波长 的奇数倍时，这些
点出现⑦________。
亮条纹
暗条纹
5.光干涉的必要条件是两列光的⑧______相同。能发生干涉的两束光称为
⑨________。光的干涉现象充分表明光是⑩________ 。
频率
相干光
一种波
二、薄膜干涉
1.薄膜干涉的原理：单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后两个
表面 ______回来的两束光是 ________，它们相互叠加产生 ______。
液膜的厚度不均匀，有些地方相互叠加的两束光是同相的，呈现 ______
___；有些地方相互叠加的两束光是反相的，呈现 ________。这样肥皂
泡表面就出现了 __________的条纹或区域。
反射
相干光
干涉
亮条纹
暗条纹
明暗相间
3.薄膜干涉的应用
光的干涉现象在技术中有重要应用，例如，在磨制各种镜面或其他精密的
光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。
2.薄膜干涉条纹
用不同波长的单色光照射肥皂泡，条纹的间距 ______，如果用白光照射
肥皂泡，由于各色光干涉后的条纹间距 ______，液膜上就会出现
__________。
不同
不同
彩色条纹
判断下列说法是否正确。
（1）若用白光作为光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。( )
×
（2）若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。( )
√
（3）当两相干光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮
条纹。( )
√
（4）水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结
果。( )
×
（5）肥皂泡看起来呈彩色和照相机镜头呈淡紫色，都是薄膜干涉现象。
( )
√
PART
02
课堂 深度探究
知识点一 光的双缝干涉现象
1.干涉条件
两列光的频率相同、相位差恒定或两列光振动情况总是相同。能发生干涉
的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分
成两列来获得。
2.托马斯·杨的双缝干涉实验
（1）双缝干涉的装置示意图（如图所示），有光
源、单缝、双缝和光屏。
（2）单缝屏的作用
获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射
双缝，可省去单缝屏。杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，
通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。
（3）双缝屏的作用
平行光照射到单缝上，又照射到双缝、 上，这样一束光被分成两束
频率相同和振动情况完全一致的相干光。
3.干涉图样
若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等。若
用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。
角度1
单色光的干涉
例1 图甲为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时，在屏
上观察到的条纹情况， 为中央亮条纹，图丙为换用另一颜色的单色光做
实验时观察到的条纹情况， 为中央亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的
波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短，则以下说法正确的是
( )
A.图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B.图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C.图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D.图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
解析：根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双
缝干涉图样中条纹的间距就越大。 由本题的条件可确定另一种颜色的单
色光的波长比绿光的波长长，A正确，B、C、D错误。
√
角度2
复色光的干涉
例2 在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是( )
A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的红光
B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较短的紫光
C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
D.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将
变宽
解析：条纹间距与光的波长成正比，在可见光中，红光波长最长，紫光波
长最短，故偏离中央亮条纹最远的是红光，A正确,B错误；双缝干涉现象
中，相邻两亮条纹或两暗条纹是等间距的，C错误；红光的波长比紫光的
波长长，所以换成紫光后，相邻两亮条纹间距将变窄，D错误。
√
知识点二 屏上出现明条纹和暗条纹的判断
1.两相邻亮条纹（或暗条纹）间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间
距越大。
2.亮、暗条纹的判断
如图所示，设屏上的一点到双缝的距离分别为和，
路程差。
（1）若满足路程差为波长的整数倍，即
（其中,1,2,），则处出现亮条纹。 时，
（2）若满足路程差为半波长的奇数倍，即
（其中,2,）,则处出现暗条纹， 为暗条纹的级次，从第1级暗条
纹开始向两侧展开。
，此时点位于屏上的 处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条
纹或零级亮条纹， 为亮条纹的级次。
例3 在双缝干涉实验中，光屏上点到双缝、 的距离之差
，光屏上点到双缝、的距离之差 ，如
果用频率为 的黄光照射双缝，则( )
A.点出现明条纹， 点出现暗条纹
B.点出现明条纹， 点出现暗条纹
C.两点均出现明条纹
D.两点均出现暗条纹
√
解析：由知黄光的波长，到 点的光程
差与黄光的半波长之比，即为半波长的奇数倍，所以 点出
现暗条纹，到点的光程差与黄光的半波长之比 ，即为半波长
的偶数倍，所以 点出现明条纹。
例4 在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为
，两光源、 的振动情况恰好相反，光屏上的
点到与到的路程差为 ，如图所示。
（1） 点是亮条纹还是暗条纹？
解析：光的波长
路程差
由于两光源的振动情况恰好相反，所以 点出现暗条纹。
答案：暗条纹
（2）设为到、路程相等的点，则、 间还有几条亮条纹，几条暗
条纹（不包括、 两处的条纹）？
解析：点的路程差为0，也是暗条纹， 间还有5条暗条纹，6条亮条纹。
答案：6 5
知识点三 薄膜干涉现象及应用
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥
皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，把这层液膜当作一个平面镜，
用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？如果用白光做
实验情况又会如何？
［提示］ 灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成。如果用白光做实验，肥
皂膜上会出现彩色水平条纹。
1.薄膜干涉的成因
如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下
面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后
表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则
出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。故在单色光照射
下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。
2.薄膜干涉的应用
（1）检查平面的平整程度
如图所示，被检查平面与标准样板 之间形成了一个
楔形的空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的
上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。被检查
平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；
若被检查表面某些地方不平，那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。
（2）光学镜头上的增透膜
光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜。因增透膜的厚度为入射光
在薄膜中波长的，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为 ，所以两列
光波相互削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强。
例5 （2025·浙江余姚中学期中）有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品
能使被照物品产生的热效应大大降低，从而被广泛地应用。这种灯降低热
效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜（如氟化镁），
该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以 表示红
外线在真空中的波长， 表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的厚
度最小应为（不计半波损失）( )
A. B. C. D.
√
解析：当薄膜前、后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两
个界面上的反射光干涉后互相削弱，减少了反射光中的红外线，从而减少
了反射光的能量，设为红外线在薄膜中的波长，薄膜厚度为，则 ，
薄膜前、后表面反射光线的光程差满足 ，
故薄膜厚度 ，所镀薄膜的厚度最小应为
。
例6 甲、乙两同学在实验室做薄膜干
涉实验。甲将有肥皂膜的铁丝圈竖直
放置，形成图甲所示的肥皂膜侧视图，
用黄色光从左侧照射薄膜，会观察到
A.甲应该从薄膜右侧观察干涉图样
B.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差相同
C.乙实验中薄膜层厚度的变化率不随坐标 变化而变化
D.乙实验中薄膜层厚度的变化率随坐标 增大而逐渐增大
明暗相间的干涉条纹。乙用平行单色光垂直照射透明薄膜，观察到图乙所
示明暗相间的干涉条纹。关于甲、乙两实验下列说法正确的是( )
√
解析：薄膜干涉是薄膜前、后两个面的反射光叠加产生的，故甲应该从薄
膜左侧观察干涉图样，故A错误；任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之
差是黄色光波长的一半，故B正确；从薄膜的前、后表面分别反射的两列
光是相干光，其光程差 ,即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差
时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的
厚度差为 ，在题图乙中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，可知
薄膜厚度变化 所用的距离逐渐变大，即乙实验中薄膜层厚度的变化率随
坐标 增大而逐渐减小，故C、D错误。
例7 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示。 将单色红光从上方
射入，俯视可以看到图乙所示的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，
下列说法正确的是( )
A.图乙中条纹弯曲处表明被检查的平面在
此处是凹的
B.若用单色紫光从上方射入，条纹变疏
C.若装置中抽去一张纸片，条纹变密
D.若装置中抽去一张纸片，条纹向左移动
√
解析：题图乙中条纹弯曲处表明左侧空气膜厚度与右侧一致，说明此处是
凹的，故A正确；从空气膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其
光程差,即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差 时
此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为 ，若把红
光换成紫光，波长变短，相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变小，干涉
条纹间距变小，条纹变密，故B错误；抽去一张纸片后空气层的倾角变小，
故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，干涉条纹间距变大，条纹变
疏，条纹向右移动，C、D错误。
PART
03
随堂 巩固落实
1.（光的双缝干涉现象）（多选）用红光做光的双缝干涉实验，如果将其
中一缝改用蓝光，下列说法正确的是( )
A.在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B.只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象
C.频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹
D.尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产
生干涉现象
√
√
解析：选 。频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件，红光和蓝光
频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误，B、D正确。
2.（明条纹和暗条纹的判断）（多选）双缝干涉实验中，下列说法正确的
有（为自然数， 为光波波长）( )
A.在与双缝的距离之差相等的点形成暗条纹
B.在与双缝的距离之差为 的点形成亮条纹
C.在与双缝的距离之差为 的点形成亮条纹
D.在与双缝的距离之差为 的点形成暗条纹
解析：选。在双缝干涉实验中，当某处与双缝距离之差 为波长的整
数倍，即 时，这点为振动加强点，该处出现亮条
纹；当为半波长的奇数倍，即 时，这
点为振动减弱点，该处出现暗条纹。
√
√
3.（薄膜干涉）一竖立肥皂液薄膜的横截面如图所示，关于在竖直放置的
肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是( )
A.干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B.用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C.干涉条纹间的亮纹是由两反射光叠加减弱产生的
D.薄膜上干涉条纹基本上是水平的
√
解析：选C。由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹
的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正
确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长比黄光短，故蓝光条纹间
距窄，故B正确；干涉条纹间的亮纹是由两反射光叠加增强产生的，故C
错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故
D正确。
4.（薄膜干涉）有一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部
分，然后将这一部分放到标准的水平面上，再让单色光竖直射向截面，如
图所示，在反射光中看到的是( )
A.平行的、明暗相间的干涉条纹 B.环形的、明暗相间的干涉条纹
C.只能看到同颜色的平行反射光 D.一片黑暗
解析：选B。薄膜干涉条纹可看作等厚线，题图中，厚度相同的空气薄膜
应是以切点为圆心的一个个圆，故干涉条纹应是环形的条纹，又因是单色
光照射，所以是明暗相间的条纹，故B正确，A、C、D错误。
√(共49张PPT)
第四章 光及其应用
第3节 光的全反射
1.能正确区分光疏介质和光密介质。 2.能正确理解全反射、临界角的概念。
3.能用全反射的条件计算有关问题和解释相关现象。 4.知道光导纤维的工
作原理以及在生产、生活中的应用。
1
课前知识梳理
2
课堂 深度探究
3
随堂 巩固落实
PART
01
课前知识梳理
一、全反射现象
1.光疏介质和光密介质
（1）概念：两种介质比较，折射率较小的介质叫作①______介质，折射
率较大的介质叫作②______介质。
光疏
光密
（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。
（3）相对性：光疏介质和光密介质是③______的。
相对
2.光从④__________射到⑤__________的界面时，全部被反射回原介质中
传播的现象叫作全反射。
光密介质
光疏介质
二、发生全反射的条件
1.发生全反射的条件：一是光需从⑥______介质射至⑦______介质的界面
上；二是入射角必须⑧____________一定的角度，这一角度叫作临界角。
2.临界角：我们把光从某种介质射向真空或空气、折射角为⑨_____时的入
射角，称为这种介质的临界角。
3.折射率与临界角的关系： ⑩_ _。
光密
光疏
等于或大于
三、全反射的应用——光导纤维
1.光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有
机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的曲面发生多次 ________，
从另一端射出。
全反射
2.实际应用中的光纤是一根极细的玻璃丝，由两种折射率不同的玻璃制成，
分内外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大。
3.应用：光纤通信；医学上用光纤制成内窥镜，用来检查人体内脏的病变。
4.光纤通信的优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输质量高等。
判断下列说法是否正确。
（1）水的密度大于酒精的密度，水是光密介质。( )
×
（2）光从玻璃射入水中时能发生全反射。( )
√
（3）水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡
时，在界面发生了全反射。( )
√
（4）只要入射角足够大，就能发生全反射。( )
×
（5）光导纤维内层玻璃的折射率大于外层玻璃的折射率，光传播时在两
层玻璃的界面上发生全反射。( )
√
PART
02
课堂 深度探究
知识点一 全反射现象
如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边
与空气的界面上会发生反射和折射。入射角从 逐渐增大，使折射角增
大到 的过程中，反射光线和折射光线会有怎样的变化？
［提示］ 入射角为 ，折射角也为 ，光线沿直线射出；随着入射角
的逐渐增大，折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大，
反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到 ，
折射光线消失，所有光线全部反射。
1.光疏介质和光密介质：光疏介质和光密介质是相对的。光疏介质中光的
传播速度大，折射率小；光密介质中光的传播速度小，折射率大。
2.临界角
（1）定义：刚好发生全反射（即折射角为）时的入射角为全反射的临
界角，用表示。
（2）表达式：光由折射率为的介质射向真空或空气时，若刚好发生全反
射，则折射角恰好等于 ，，即。
（3）不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，
频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。
3.发生全反射的条件
（1）光由光密介质射向光疏介质。
（2）入射角大于或等于临界角。
4.全反射遵循的规律
发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，
由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。
5.从能量角度来理解全反射
当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大。同时
折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增大，
当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到0，反射光的能量等于入射
光的能量。
例1 （多选）已知某介质对一单色光的临界角为 ，则( )
A.该介质对此单色光的折射率等于
B.此单色光在该介质中的速度等于（ 是光在真空中的传播速度）
C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的 倍
D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的 倍
√
√
√
解析：由临界角的计算式得，A正确；将 代入
得，故 ，B正确；此单色光在真空中的频率
和在该介质中的频率相同，设此单色光的频率为，在真空中的波长为 ，
在该介质中的波长为 ，由波长、频率、光速的关系得， ，
故，解得 ，C正确，D错误。
例2 （2025·河北滦州二中期中）如图所示，一束红光以
的入射角射向半圆玻璃砖的平直边，在玻璃砖与空气的分界
面上发生了反射和折射。若保持半圆玻璃砖不动，入射光线
与法线的夹角从 逐渐缓慢增大到 的过程中( )
A.反射角变小 B.反射光的亮度不变
C.折射光的亮度不变 D.折射光会消失
解析：入射光线与法线的夹角从 逐渐缓慢增大到 的过程中，反射
角变大，反射光线的亮度增加，折射光线的亮度减弱，当入射角达到临界
角时，全部光线返回原介质，即发生全反射，此时折射光线消失，反射光
亮度最大，故A、B、C错误，D正确。
√
例3 一束复合光以入射角从玻璃界面 射向空气
时分成、、 三束光，如图所示，下列说法错误
的是( )
A.在玻璃中 光速度最大
B.在真空中 光速度最大
C.在玻璃中 光速度最小
D.若逐渐增大入射角， 光将首先发生全发射
√
解析：根据，光折射角最小， 光折射角最大，则可知
，根据得 ，A、C正确；三束光在真空的
传播速度都为，B错误；根据,可知 光临界角最小，首先发生全
反射，D正确。
知识点二 全反射问题的计算
1.解题步骤
（1）确定光是由光疏介质射入光密介质还是由光密介质射入光疏介质。
（2）若光由光密介质射入光疏介质，则根据确定临界角，看是
否发生全反射。
（3）根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。
（4）运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断、推理、运算
及变换，从而进行动态分析或定量计算。
2.临界问题
求光线照射的范围时，关键是找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发
生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找
出。确定临界光线时，关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角。
例4 为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为 的圆形薄软木片中
心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示。已知水的
折射率为 ，为了保证表演成功（在水面上看不到大头针），大头针末端
离水面的最大距离 为( )
A. B. C. D.
√
解析：只要从大头针末端发出的光线射到圆形薄软木片边
缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如
图所示,根据图中几何关系有 ，所以
。
例5 （2023·湖北卷，T6）如图所示，楔形玻璃的横截面 的顶角为
，边上的点光源到顶点的距离为，垂直于边的光线 在
边的折射角为 。不考虑多次反射， 边上有光射出部分的长度为
( )
A. B. C. D.
√
解析：设光线在界面的入射角为 ，折射角为 ，由
几何关系可知 ，则折射率 ，光线
射出 边的临界点为恰好发生全反射的点，光路图如图
所示，其中，光线在、 两点发生全反射，由
全反射得，即、 两处发生全反射的临界
角为 ，、 之间有光线射出，由几何关系可知，
。
例6 （2025·辽宁葫芦岛市期末）如图所示， 为直角
三角形， ， ，边的长度为 。一细
束绿光从边中点垂直入射，恰好在 边发生全反射，光在真空中的
传播速度为 ，求：
（1）该玻璃材料对绿光的折射率；
解析：由题意光束恰好在 边发生全反射，光路如图所
示，由几何关系可知，恰好发生全反射时临界角为 ，
又因为
解得 。
答案：2
（2）光束从进入玻璃砖到第一次射出经历的时间。
解析：由几何关系可知，光束进入玻璃砖内传播路程
光在玻璃砖中的传播速度
从光束进入玻璃砖到第一次射出经历的时间
。
答案：
知识点三 全反射棱镜和光导纤维
1.全反射棱镜
（1）当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平
面镜相比，它的反射率很高。
（2）反射时失真小，两种反射情况如图甲、乙所示。
2.光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置。
（1）光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理。
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可
如图所示，内层玻璃的折射率比外层玻璃的大，光传播时在内层玻璃与外
层玻璃的界面上发生全反射，使反射光的能量最强，实现远距离传送。
（2）光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光
纤传输到很远的地方，实现光纤通信。
以弯折，直径从几微米到一百微米不等，由内层玻璃和外层玻璃组成。
角度1
全反射棱镜
例7 空气中两条光线和 从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，
其框外光线如图1所示。虚框内有两个折射率 的全反射玻璃棱镜。
图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是
( )
√
解析：四个选项产生光路效果如图所示，则可知B正确。
A. B. C. D.
角度2
光导纤维的原理及应用
例8 如图甲所示，光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前
传播的。如图乙所示，将一激光以入射角 从 点入射，经过折射后恰好
在界面的 点发生全反射，则此介质的折射率为( )
A. B. C. D.
√
解析：激光以入射角 从点入射，经过折射后恰好在界面的 点发生全
反射，设在点所形成的折射角的大小为 ，则在点的入射角为 ，
可得，即，解得 ，将
代入得 。
例9 光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有
一长为，直径 的长直光纤，一束单
色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过
在光纤另端接收到该光束。光在真空中的传播速度
。
（1）求光纤的折射率。
解析：光在长直光纤中传输速度
解得
光纤的折射率
解得 。
答案：1.5
（2）如图所示，该光纤绕圆柱体转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处
均能发生全反射，求该圆柱体半径 的最小值。
解析：如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，
则平行光在弯曲处全部发生全反射
由几何关系可知
又
解得 。
答案：
PART
03
随堂 巩固落实
1.（全反射现象）（2023·福建卷，T2）如图，一教师用侧面开孔的透明塑
料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水,水从小孔中流
出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一
竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作有助于光束更好
地沿液流传播的是( )
A.减弱激光强度
B.提升瓶内液面高度
C.改用折射率更小的液体
D.增大激光器与小孔之间的水平距离
√
解析：选B。若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光在液流内发
生全反射现象，根据 可知应该增大液体的折射率或者增大激光束
的入射角,而减弱激光的强度，激光的入射角和折射率均不会改变，故A、
C错误；提升瓶内液面的高度，会造成开口处压强增大，水流的速度增大，
进而增大了激光束的入射角，则会有大部分光在界面处发生全反射，有助
于光束更好地沿液流传播，故B正确；增大激光器与小孔之间的水平距离
不能改变液体的折射率，也不能改变激光束的入射角，故D错误。
2.（全反射现象的计算）一潜水员在水深为 的地方向水面观察时，发现
整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的一圆形区域内。已知水的折
射率为 ，则圆形区域的半径为( )
A. B. C. D.
解析：选D。如图，根据全反射定律 ，结合几
何关系可得，解得 。
√
3.（光导纤维的原理及应用）（多选）（2025·上海市进才中学期中）如图
所示的是一条光导纤维的一段，光纤总长为，它的玻璃芯的折射率为 ，
外层材料的折射率为。若光在真空中传播速度为 ，则对于光由它的一
端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断正确的是
( )
A. B.
C.光通过光缆的时间等于 D.光通过光缆的时间大于
√
√
解析：选 。当光从光密介质射入光疏介质时才可能发生全反射，而光
密介质的折射率大于光疏介质的折射率，所以玻璃芯的折射率大于外层材
料的折射率，即 ，故A错误，B正确；光在玻璃芯中经过的路程
，光在玻璃芯中的传播速度 ，则光通过光缆的时间
，故C错误，D正确。
4.（全反射）如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时
能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人
不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙
（即蜃）吐出的气结成的，因而叫作“海市蜃楼”，也叫蜃景。沙漠里有时
也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可即，这也是“蜃景”。
下列有关蜃景的说法错误的是( )
A.海面上层空气的折射率比下层空气的折
射率要小
B.沙面上层空气的折射率比下层空气的折
射率要小
C.是蜃景， 是景物
D.是蜃景， 是景物
√
解析：选B。海面上，下层空气的温度比上层低，则下层空气的密度比上
层要大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大，A正确；由于人
眼认为光线是沿直线传播的，故是蜃景， 是景物，C正确；太阳照到沙
面上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小，即上层折
射率大，B错误；从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层
时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，
就会看到远处物体的倒影，故是蜃景， 是景物，D正确。(共25张PPT)
课后达标检测
1.某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率”实验中，画出的光路，如图甲
所示。
（1）以下措施可以提高实验准确程度的是_____。
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间距尽量大一些
D.图甲中 不能太大
解析：采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的
玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量
大些，减小作图误差，故A、C正确；两光学表面是否平行不影响该实验的
准确度，故B错误；为了减小测量时的误差，入射角应适当偏大，故D错误。
√
√
（2）该实验小组的同学在甲图的基础上，以入射点 为圆心作圆，与入射
光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线 的垂线，
垂足分别为、点，如图乙所示，则玻璃的折射率 ____（用图中线段
的字母表示）。
解析：玻璃的折射率 。
（3）若该组的同学在正确画出两界面后，不小心将玻璃砖平移了一些，
如图丙所示（虚线表示玻璃砖边界），其他操作无误，则他测得的折射率
将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
不变
解析：如图所示，可知实验中得到的入射角、折射角与实际的入射角、折
射角分别相等，由折射定律可知，测出的折射率不变。
2.某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
（1）为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一
项是___。（填正确答案标号）
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线和
B.玻璃砖一侧插上大头针、 ，眼睛在另一侧透过玻璃
砖看两个大头针，使把 挡住，这样就可以确定入射光
线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针 ，使它把
、都挡住，再插上大头针，使它把、、 都
挡住，这样就可以确定出射光线和出射点
C.实验时入射角 应尽量小一些，以减小实验误差
√
解析：在白纸上画出一条直线 作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，
使它的一个长边与 对齐，用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，
按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线 代表玻璃砖的另一边，
而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线和 ，故A错误；
在玻璃砖一侧插上大头针、 ，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头
针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点 ，在眼睛这一
侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针 ，使它把
、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点 ，故B正确；
为减小实验误差，实验时入射角 应尽量大一些，但也不能太大
（接近 ），故C错误。
（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光
和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同
的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，
大
解析：由题图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根
据光的折射定律 ，可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为
绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。
如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。
频率大，折射率____（选填“大”或“小”）。
（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一
束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、
丁所示。保持相同的入射角 ，测得折射角分别
解析：根据折射定律可知，玻璃的折射率 ，某介质的折射率
，其中，所以 。
为、，则玻璃和该介质的折射率大小关系为 ___
（选填“ ”或“ ”）。 此实验初步表明：对于一定频率的光，折射
率与介质材料有关。
3.（2024·6月浙江选考,T16-Ⅲ）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形
玻璃砖（侧面分别记为和、顶角大小为 ）的折射率。
（1）在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于 点；
（2）将侧面沿放置，并确定侧面的位置 ；
（3）在上竖直插上大头针和，从侧面透过玻璃砖观察和 ，插
上大头针，要求能挡住________（选填“”“”或“和 ”）的虚像；
和
解析：要求和在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过,故 要遮挡
住和 的虚像。
（4）确定出射光线的位置________（选填“需要”或“不需要”）第四枚大头针；
不需要
解析：与垂直，则过、的光线与 垂直，
光垂直入射时传播方向不变，则可以确定 边上的入
射点，此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射
光线，故不需要插第四枚大头针。
（5）撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线的夹角为 ，则玻璃
砖折射率 _____。
解析：由图中几何关系可知，入射角为 ,折射角为 ,故
。
4.（2025·湖南九校联盟第二次联考）如图所示，某同学用半圆形玻璃砖测
定玻璃的折射率。
（1）在固定的平铺的白纸上画一条直线，取点为入射点并作过
点的法线；画出线段作为入射光线，在 上垂直于纸面插上两枚大头
针、 ；放上半圆形玻璃砖（图中实线部分），使玻璃砖的直线边界
与重合、底面圆心与 点重合，并记录半圆边界；在玻璃砖曲线边界
一侧透过玻璃砖观察两枚大头针并调整视线方向，在这一侧插上大头针 ，
使挡住____________（选填“、”或“、 的像”）。
、的像
解析：在曲线边界一侧透过玻璃砖观察到的是、的像，故应使 挡
住、 的像。
（2）移去玻璃砖，画出半圆边界，连接交半圆边界于 点，作入射光
线的延长线交半圆边界于点；再过、 点作法线的垂线，垂足分别为
、点。设的长度为，的长度为，的长度为， 的长度
为，则玻璃砖的折射率的最简表达式为___（用、、或 表
示）。
解析：光线的入射角和折射角的正弦值分别为， ，
根据光的折射定律可知玻璃砖的折射率 。
（3）该同学在实验过程中，玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径
偏大，由此测得玻璃砖的折射率将______（选填“偏大”“偏小”“不变”或
“无法确定”）。
不变
解析：若玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大，分析可知光线
的入射角和折射角都不变，由此测得玻璃砖的折射率将不变。
5.（2023·海南卷，T14）如图所示，在用激光测玻璃砖折射
率的实验中，玻璃砖与光屏 平行放置，从另一侧用激光笔
以一定角度照射，此时在光屏上的 处有激光点，移走玻
璃砖，光点移到 处，回答下列问题：
（1）请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图。
解析：光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行，
过作的平行线，交于点，连接 ，光路图如图
所示。
答案：图见解析
（2）已经测出，，，则折射率
_ ___________（用、、 表示）。
解析：根据几何关系可知，入射角的正弦值 ，折射角的正弦
值,根据折射定律可得 。
（3）若改用宽度比更小的玻璃砖做实验，则、 间的距离会______
（选填“变大”“变小”或“不变”）。
变小
解析：若玻璃砖的宽度变小，边与两条光线的交点距离变小，即 变
小，则、 间的距离也会变小。
6.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率
的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻
璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚
大头针、 ，然后在玻璃砖的另
一侧观察，调整视线使的像被 的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插
两枚大头针和，使挡住和的像，挡住以及和 的像，
在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示（ 为两圆弧圆心，
图中已画出经过、 的入射光线）。
（1）在图甲上补画出所需的光路。
解析：连接、与 交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位
置，又由于、的连线与 的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接
两点即可作出玻璃砖中的光线，如图所示。
答案：见解析图
（2）为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的
分界面上画出这两个角。
解析：连接点与光线在 上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如
图中、 所示。
答案：见解析图
（3）多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和
折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率
_____。
解析：图像的斜率，由题图乙可知斜率为 ，即玻璃的折射
率为1.5。(共25张PPT)
课后达标检测
题组1
全反射现象
1.（2025·四川绵阳市期中）某种介质的折射率 ，一束单色光从该介
质射向空气。如图所示，Ⅰ为空气，Ⅱ为介质，入射角为 ，则下列光路
图正确的是( )
√
解析：选D。光从介质射向空气，设临界角为，由 ，可得临界
角 ，而入射角大于临界角，因此该单色光发生全反射，不会有光
线射出介质。
2.如图所示，一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，入射角 ，
折射角 ，则( )
A.此介质的折射率等于1.5
B.此介质的折射率等于
C.大于 时会发生全反射现象
D.此介质发生全反射的临界角为
√
解析：选D。已知入射角 ，折射角 ，则此介质的折射率
为 ,A、B错误；光从真空斜射向某种介质的表面，是从光疏
介质射向光密介质，不可能发生全反射，C错误；全反射时有
，所以此介质发生全反射的临界角 ,D正确。
3.酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到一定距离之外，地面显得格
外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近
“水面”时，它也随你靠近而后退。对此现象正确的解释是( )
A.出现的是“海市蜃楼”，是由光的折射造成的
B.“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C.太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率增大，发生全反射
D.太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率减小，发生全反射
解析：选D。酷热的夏天地面温度高，地表附近空气的密度小，空气的折
射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全
反射，故D正确。
√
题组2
全反射问题的计算
4.（2024·海南卷，T4）一正三角形 玻璃砖，某束
光线垂直于射入，恰好在 界面发生全反射，则
玻璃砖的折射率为( )
A. B. C. D.2
√
解析：选C。如图所示，根据几何关系可知光线在
界面的入射角 ，根据全反射的临界条件可得
，解得 。
5.（2025·湖南长沙市期中）如图所示，直角三角形为某种
透明介质的横截面， ，为 边上的一点。若
某单色光从点垂直于射入介质，在 边恰好发生全
反射，则介质对该光的折射率为( )
A. B. C.2 D.
√
解析：选C。单色光从点垂直于射入介质，在 边恰好
发生全反射，作出光路图如图所示，根据几何关系可知，该
光在边上发生全反射的临界角 ，由 ，
解得 。
题组3
全反射棱镜和光导纤维
6.一束复色光从空气射入光导纤维后分成、 两束单
色光，光路如图所示，比较内芯中的、两束光，
光的( )
A.频率小，发生全反射的临界角小 B.频率大，发生全反射的临界角小
C.频率小，发生全反射的临界角大 D.频率大，发生全反射的临界角大
解析：选C。由光路图可知光的偏折程度没有光的大，因此 光的折射
率小，频率小，根据 可知，折射率越小，发生全反射的临界角越
大。
√
7.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，虽然它
本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车
发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，
A.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯由透明介质制成，其外形如图所示，
下面说法正确的是( )
√
解析：选C。
从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示。由图可知，每一部分相当
于一块全反射棱镜，要想让后面的司机看到反射光，光只能从右侧（直边）
射入，经过尾灯左表面反射回去，故C正确，A、B、D错误。
8.（2025·河北邯郸市期中）如图所示，一细束激光由
光导纤维左端的中心点以 的入射角射入，折
A. B. C. D.
解析：选C。由光的折射定律可知光导纤维材料的折射率 ，
激光在介质中传播的速度 ，激光在光
导纤维中传输所经历的时间 。
射角 ，经过一系列全反射后从右端射出。已知光导纤维长
，真空中的光速 ，则该激光在光导纤维
中传输所经历的时间为( )
√
9.（8分）（2025·青海西宁市开学考试）如图所示，
一束平行于直角三棱镜截面 的单色光从真空垂
直于边从点射入三棱镜，点到 点的距离为
，边长为，光线射入后恰好在 边上发
生全反射。已知 ，光在真空中的传播速度为 ，
， ，求：
（1）该三棱镜的折射率 ；（2分）
解析：作出光路图如图所示，根据几何关系可知，
光在面上的临界角 ，则
解得 。
答案：
（2）光线从边传播到边所用的时间 （只考虑一次反射）。（6分）
解析：由几何关系得
又
联立各式并代入数据解得 。
答案：
10.（10分）如图所示，边长为 的正方体玻璃砖，中心有一
单色点光源，该玻璃砖对该光源的折射率 ，已知光在
真空中传播的速度为 。求：
（1）光线从玻璃砖射出的最短时间 ；（4分）
解析：光在玻璃砖中传播的速度
由题意，从玻璃砖射出的最短路程为 ，所以
解得 。
答案：
（2）从外面看玻璃砖被照亮的总面积 。（6分）
解析：光线在侧面发生全反射，则
又由几何关系得
解得
从外面看玻璃砖被照亮的总面积 。
答案：
11.（12分）（2025·江苏南京市期中）某种透明材料制成的空心球体外径
是内径 的两倍，其过球心的某截面如图所示，一束单色光（在纸面内）
从外球面上点射入，当入射角为 时，光束经外球面折射后恰好与内
球面相切于点。已知真空中的光速为 。
（1）求该光束在透明材料中的传播速度。（4分）
解析：由几何关系可知，光束在点的折射角满足
折射率
该光束在透明材料中的传播速度 。
答案：
（2）现改变光束在 点的入射角，使其折射后能在内球面上发生全反射，
求入射角 的范围。（8分）
解析：设在点的入射角为 时，光束经折射后到达
内球面上点，并在 点恰好发生全反射，作出光路
图如图所示，则光束在内球面上的入射角 恰好
等于临界角，由
代入数据得
由正弦定理有
因，，
解得
由折射定律有
解得
即此时的入射角
若使其折射后能在内球面上发生全反射，则入射角需满足 。
答案：(共43张PPT)
第四章 光及其应用
第5节 实验：用双缝干涉测量光的波长
1
课前知识梳理
2
典例 分类讲解
3
随堂 巩固落实
PART
01
课前知识梳理
一、实验目的
1.用双缝干涉实验装置测量光的波长。
2.学习测量微小距离的方法。
二、实验器材
双缝干涉实验仪一台，结构如图所示。
如果用激光做光源，则可以直接用激光束照射双缝，透镜、滤光片及单缝
都不需要了。
三、实验原理与设计
1.推导
如图所示，双缝间距为，双缝到屏的距离为。双
缝、连接的中垂线与屏的交点为。对屏上与
距离为的一点，两缝与的距离，
。在上确定点，使，则，因，
三角形可看作直角三角形。有 （令）
则
有
若处为亮纹，则
解得
相邻两亮纹或暗纹的中心距离 。
2.测量原理
由公式，分别测量、和 ，可求得光的波长。
3.条纹间距的测定
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，
让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左（向右）
移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，
再转动手轮，用同样的方法测出个亮纹间的距离 ，可求出相邻两亮纹间
的距离 。
四、实验步骤
1.把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行。
2.在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平面垂直。再装
好单缝管，使单缝与双缝平行。
3.让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高。灯丝与单缝之间的距离约为
。点亮灯泡，先把透镜移近单缝，直至在单缝面上见到灯丝的缩小
像，然后把透镜移近灯泡，直至在单缝面上形成一放大的灯丝像，若灯丝
的放大像不在单缝中心，则上下或左右调节灯泡，反复调节几次，使灯丝
的放大像及缩小像均成在单缝中心。
4.在遮光管的另一端装上测量头。在单缝管上装上拨杆，边观察，边左右
移动拨杆，以调节单缝与双缝平行，直至看到白光的干涉条纹最清晰，这
时看到的彩色干涉条纹的特征是：中央为一条白色亮条纹，称为零级亮条
纹；其余各级亮条纹都是彩色的，彩色条纹的排列以零级亮条纹为中心左
右对称。在第一级亮条纹中，红色在最外侧。
5.测量单色光波长时，在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相
间或绿黑相间的干涉条纹，再调节目镜，就能同时清晰地看到分划线和干
涉条纹，然后绕光轴转动测量头，使分划线与干涉条纹平行，固定好测量
头后即可进行测量。
6.先移动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹
（或者暗条纹），并记下它在游标卡尺上的读数 ，然后转动手轮，把分
划线移向右边，并对准第 条干涉亮条纹（或者暗条纹），记下此时的读
数为，则相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离为 。待测
的光波波长为 。
7.改变双缝中心距离 ，重复上面的步骤，再测一次。
五、注意事项
1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝
距离应相等。
2.测双缝到屏的距离 可用米尺测多次取平均值。
3.测条纹间距时，用测量头测出条亮（暗）纹间的距离 ，求出相邻的
两条亮（暗）纹间的距离 。
PART
02
典例 分类讲解
题型一 教材原型实验
例1 （2025·辽宁辽阳市月考）某同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，
使用的双缝间距，双缝到光屏的距离 ，该同学
观察到的干涉条纹如图甲所示。
（1）在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻
度线处于、 位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间
距______ （结果保留3位小数）。
1.236
解析：题图乙和题图丙对应的读数分别为
，
，则
。
（2）计算单色光的波长的公式_ _______（用、、、 表示），
可得波长_____ （结果保留3位有效数字）。
解析：根据 ，其中，解得 ，代入数据解得
。
例2 （2024·河北卷，T11）某同学通过双缝干涉实验测量单色光波长，实
验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标卡尺、分划板、手轮、目
镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测
量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
单色光类别
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据，判断单色光1为______（选填“红光”或“绿光”）。
绿光
解析：根据 ，可得 ，由表中数据可知
， ，
故，则 ,已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿
光。
例3 （2025·河北张家口市期末）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，
双缝间距，双缝到光屏间的距离 ，实验时，接通电
源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）关于该实验，下列说法正确的是_____。（填选项前的字母）
A.滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，无法看到干涉条纹
B.若仅将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
C.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将光屏向靠近双缝的方向移动
D.光通过单缝是为了会聚光，使光在通过双缝发生干涉时更清晰，即使没
有单缝也可以观察到干涉条纹
√
√
解析：滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，则是两束白光的
干涉，光屏上会出现彩色的干涉条纹，故A错误；若将滤光片由绿色换成
红色，由于红光的波长较大，根据 可知，光屏上相邻两条暗纹中
心的距离增大，故B正确；根据 ，将光屏向靠近双缝的方向移
动， 减小，则条纹间距减小，目镜中观察到的条纹个数增加，故C正确；
光通过单缝发生衍射，再通过双缝发生干涉，可认为是从单缝通过多列频
率相同且相位差恒定的光波，在屏上叠加形成的，故D错误。
（2）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙
所示，分划板在图乙中、 位置时游标卡尺示数如图丙所示，则：
①分划板在、位置时，相邻两条亮纹中心间距______ ；
解析：分度游标卡尺的精确值为 ，由题图丙可知
，
，则相邻两亮条纹间距
。
②该单色光的波长_________ （保留1位有效数字）。
解析：根据 可得该单色光的波长
。
题型二 教材实验创新
例4 （2024·广东深圳市第一次调研）某实验小组使用图甲所示的装置测
量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝
间的宽度 。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，
由刻度尺读出、两亮纹间的距离______ 。通过激光测距仪测量
出双缝到光屏间的距离，已知（ 为相邻两条亮纹间的
距离），则该激光的波长_____________ 。如果用紫色激光重新实验，
那么相邻亮纹间距会______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
变小
解析：刻度尺的最小刻度值为，由刻度尺读出、 两亮纹间的距离
为。由题图乙可知，由
可得 。如果用紫色激光重
新实验，由于紫色激光的波长较小，由可知，、 不变，则相邻亮
纹间距会变小。
PART
03
随堂 巩固落实
1.（多选）（2024·江西卷，T9）某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波
长实验。下列说法正确的是( )
A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头
等元件
B.透镜的作用是使光更集中
C.单缝的作用是获得线光源
D.双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多
√
√
解析：选 。进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透
镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误；透镜的作
用是使光更集中，故B正确；单缝的作用是获得线光源，故C正确；根据
条纹间距公式 可知双缝间距越小，相邻亮条纹的间距越大，测量
头中观察到的条纹数目越少，故D错误。
2.同学们利用图示装置测量某种单色光
的波长。实验时，接通电源使白炽灯正
常发光，调整仪器从目镜中可以观察到
干涉条纹。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是___。
A.将单缝向双缝靠近
B.使用间距更小的双缝
C.将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动
D.将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动
√
（2）若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为 ，测得第1条亮纹中央到第
条亮纹中央间的距离为，则单色光的波长 ______。
（3）若只将滤光片去掉，下列说法正确的是___。
A.屏上出现黑白相间的干涉条纹，中央是亮纹
B.屏上出现黑白相间的干涉条纹，中央是暗纹
C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹
D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹
√
3.（2025·广东深圳市罗湖区期末）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将
实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。
（1）关于该实验，下列说法正确的是___。
A.干涉条纹与双缝垂直
B.拿掉单缝也可以看到明显的干涉条纹
C.干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关
D.若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小
√
解析：为使屏上的干涉条纹清晰，单缝和双缝必须平行放置，所得到的干
涉条纹与双缝平行，故A错误；单缝的作用是获得线光源，所以拿掉单缝
不可以看到明显的干涉条纹，故B错误；根据公式 可知，干涉条
纹疏密程度与双缝间距离、双缝到屏的距离和光的波长有关，绿光的波长
小于红光的波长，若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小，
C错误，D正确。
（2）某同学在做该实验时，在同一视野中选取了、 两条纹，第一次分
划板中心刻度对齐 条纹中心时（图乙），游标卡尺的示数如图丙所示；
第二次分划板中心刻度对齐 条纹中心时（图丁），游标卡尺的示数如图
戊所示。已知双缝间距为，双缝到屏的距离为 ，则图丙
游标卡尺的示数为_____ ，两个相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离为
____，所测单色光波长为___________ 。
11.5
1.3
解析：由题图丙可知，读数为 ，
由题图戊可知，读数为 ，由题图
乙和题图丁可知，、 两条纹间有4个间距，则两个相邻亮条纹
（或暗条纹）间的距离，根据公式 ，代入
数据解得所测单色光波长 。
4.用双缝干涉测量光的波长的实验装置
如图甲所示。
（1）图中光具座上标注为①②③的仪
器依次为___。
A.单缝、双缝、凸透镜 B.凸透镜、单缝、双缝 C.单缝、凸透镜、双缝
解析：光源通过凸透镜会聚光线，经过单缝得到线状光源，通过双缝获得
相干光源，故正确的顺序是凸透镜、单缝、双缝。
√
（2）用图甲所示的实验装置观察双缝干涉图样，用的是红色滤光片，在
毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹；若要增加从目镜中观察到的条纹个数，
可以___。
A.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许
B.仅将单缝与双缝间距增大少许
C.仅将双缝间的距离减小少许
解析：由双缝干涉相邻条纹间距 知，要增加从目镜中观察到的条
纹个数，则需要减小条纹间距，可以减小双缝到光屏的距离 ，也可以增
大双缝间距 。
√
（3）某次实验测得双缝间距 ，双缝与光屏间距离
，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙所示，分划板
在位置时游标卡尺读数为， 位置时游标卡尺读数如图丙所示，
则游标卡尺读数为_____，单色光的波长为_____________
（结果保留3位有效数字）。
15.6
解析：题图丙中游标卡尺为10分度，所以读数为
题图乙中、 之间有7个间距，所以
根据 可得 。(共35张PPT)
第四章 光及其应用
第1节 光的折射定律
1.理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题。 2.理解折射率的
物理意义，知道折射率与光速的关系。 3.会依据光的折射定律作出光路图。
4.掌握测定玻璃折射率的实验，会解决与实验相关的问题。
1
课前知识梳理
2
课堂 深度探究
3
随堂 巩固落实
PART
01
课前知识梳理
一、光的折射定律
1.光的折射：当光射到两种介质的界面时，一部分光仍回到原来的介质里
继续传播的现象叫作光的①______；另一部分光进入第二种介质继续传播
的现象叫作光的②______。
反射
折射
2.光的折射定律：入射光线、折射光线和法线在③__________内，入射光
线与折射光线分居④______的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之
比为一常数。
同一平面
法线
二、介质的折射率
1.物理意义：在入射角相同时，光线偏折得越厉害，就越大，因此 是一
个反映⑤______________的物理量。
介质光学性质
2.定义：在物理学中，把光从⑥______射入某种介质发生折射时，
⑦__________的正弦值与⑧_________的正弦值的比，叫作这种介质的折
射率。
真空
入射角
折射角
3.表达式： 。
4.用光速表示折射率：某种介质的折射率 ，等于光在⑨______中的传播
速度与光在这种介质中的传播速度 之比，即⑩______。
真空
5.光在不同介质中的传播速度 ______，这正是光发生折射的原因。任何
介质的折射率都 _______。
6.光密介质和光疏介质：两种介质比较， ____________的介质称为光密
介质； ____________的介质称为光疏介质。
不同
大于1
折射率较大
折射率较小
判断下列说法是否正确。
（1）一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化。( )
×
（2）光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路是不可逆
的。( )
×
（3）光从一种介质进入另一种介质时，传播方向就会变化。( )
×
（4）若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。( )
√
（5）介质的密度越大，其折射率一定也越大。( )
×
（6）光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角。( )
√
PART
02
课堂 深度探究
知识点一 折射定律的理解和应用
（1）筷子的视深和实深相同吗？
［提示］不相同。
（2）甲、乙两个图中，虚线代表什么？
［提示］ 虚线表示折射光线的反向延长线。
（3）观察筷子和鱼的折射现象，其原理是什么？
［提示］ 光从水斜射入空气中，由于介质不同使光线发生偏折。
1.对折射现象的理解
（1）特殊情况：当光垂直于界面入射时，虽然光的传播方向不变，但光
速变了，因此也属于折射。
（2）光线的偏折方向：光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质，
折射光线向法线偏折，反之将偏离法线。
（3）光路可逆性：光由介质射入空气或真空时，折射角大于入射角。
根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角入射，对应的折射角为。
2.对折射定律的理解
（1）“同面内”：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面。
（2）“线两旁”：折射光线与入射光线分居在法线两侧。
（3）“正比例”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即，折
射角随入射角的变化而变化，入射角的正弦与折射角的正弦之比是定
值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定
了。
例1 下列说法不正确的是( )
A.光从一种介质进入另一种介质时，传播方向可能发生变化
B.在光的反射和折射现象中光路是可逆的
C.光从空气射入水中，当入射角发生变化时，折射角和反射角都发生变化
D.光由一种介质进入另一种介质时，增大入射角，折射角一定增大，入射
角与折射角成正比
√
解析：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生变化，光从一种
介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化，A正确，不符合题意；
在光的反射和折射现象中光路是可逆的，B正确，不符合题意；由反射定
律可知，反射角等于入射角，由折射定律可得 ，故光从空气射入
水中时，入射角 发生变化，折射角和反射角都发生变化，C正确，不符
合题意；光由一种介质进入另一种介质时，由折射定律可知，入射角增大，
折射角一定增大，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，D错误，符合题
意。
例2 （2025·江苏淮安统考期中）如图所示，一束光线斜射入容器中，在
容器底部形成一个光斑，向容器中逐渐注水过程中，图中容器底部光斑
( )
A.向左移动 B.向右移动 C.原位置不变 D.无法确定
解析：当向容器中加水时，光从空气斜射入水中，由光的折射规律可知，
光会靠近法线，因此容器底部的光斑会向左移动。
√
例3 （多选）光从某种玻璃中射向空气，入射角 从零开始增大到某一值
的过程中，折射角 也随之增大，则下列说法正确的是( )
A.比值不变 B.比值 是一个大于1的常数
C.比值不变 D.比值 是一个小于1的常数
解析：光从玻璃射向空气时，玻璃的折射率 ，且不变，因此C、
D正确。
√
√
知识点二 折射率的理解和计算
当同一束单色光从空气斜射入某种介
质时，无论入射角如何改变，入射角
的正弦值和折射角的正弦值的比值总
保持不变。但是，如图所示，当该束
［提示］ 这说明在光的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值
的比值与入射角和折射角的大小无关，与介质的种类有关。
光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，折射角却不同，入射角的正
弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，这说明什么？
1.关于正弦值：当光由真空中射入某种介质中时，入射角、折射角以及它
们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数。
2.关于常数 入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不
同介质具有不同的常数，说明常数反映该介质的光学性质。
3.折射率与光传播速度的关系：介质的折射率跟光在其中的传播速率 有
关，即，由于光在真空中的传播速率 大于光在任何介质中的传播速
率，所以任何介质的折射率 都大于1。因此，光从真空斜射入任何介质
时，入射角均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射
角。
4.折射率的决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它
的大小只能由介质本身及光的频率共同决定，不随入射角、折射角的变化
而变化。
角度1
对折射率的理解
例4 （多选）光从空气斜射入介质中，比值 常数，这个常数
( )
A.与介质有关
B.与光在介质中的传播速度无关
C.与入射角的大小无关
D.与入射角的正弦成正比，跟折射角的正弦成反比
√
√
解析：在折射定律中，比值 （常数），这个常数是相对折射率，
是由两种介质的性质决定的，故A正确；光在不同介质中的传播速度不
同，与光在介质中的传播速度有关，故B错误； 反映介质的性质，由介
质决定，与入射角和折射角均无关，所以不能说 与入射角的正弦成正比，
跟折射角的正弦成反比，故C正确，D错误。
角度2
折射率的计算
例5 （2024·重庆卷，T5）某同学设计了一种测量液体
折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其
宽度为 ，让单色光在此剖面内从空气入射到液体
表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，
A.若,则 B.若,则
C.若，则 D.若，则
测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离 ，就能得到液体的折射率
。忽略器壁厚度，由该方案可知 ( )
√
解析：根据几何关系画出光路图，如图所示，标注入射角，折射角 ，
根据折射定律可得,若，则 ，故A错误；
若，则，故B正确；若，则 ，故C错误；若
，则 ，故D错误。
例6 如图所示，半圆形玻璃砖的圆心为，半径为，、
两点间的距离为。一束单色光从点以 角射入玻璃
砖，出射光线和入射光线平行，则玻璃砖的折射率为
( )
A. B.2 C. D.3
解析：单色光从点以 角射入玻璃砖，出射光线和入射
光线平行，则光线在玻璃砖中的光路图如图所示，由折射
定律可得，由几何关系可知 ，
联立解得 ，A正确，B、C、D错误。
√
综合一练
光的折射现象的综合分析
例7 （2025·重庆市育才中学校考）如图所示，激光笔
发出一束激光射向水面 点，经折射后在水槽底部形
成一光斑。已知水深，入射角 ，
水的折射率，真空中光速 ，
， 。
（1）求激光在水中传播的速度大小 。
解析：由可得激光在水中传播的速度大小 。
答案：
（2）求激光在水中的折射角大小 。
解析：由折射定律可得
解得
则激光在水中的折射角大小 。
答案：
（3）求光从到所需的时间 。
解析：光从到所需的时间 。
答案：
PART
03
随堂 巩固落实
1.（折射定律的理解和应用）如图所示的是一束光从空气射向某介质在界
面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断正确的是( )
A.是入射光线，为反射光线， 为折射光线
B.是入射光线，为反射光线， 为折射光线
C.是入射光线，为反射光线， 为折射光线
D.条件不足，无法确定
解析：选C。法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，折射光线和入射
光线位于法线两侧，可知为入射光线，为反射光线， 为折射光线。
√
2.（折射率的理解和计算）如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰
三角形，顶角为 。一束光线垂直于 面射入棱镜，又
从面射出，出射光线与入射光线之间的夹角为 ，则此
棱镜材料的折射率是( )
A. B.1.5 C.2 D.
解析：选A。作出法线如图所示，由几何关系可知入射角
为 ，折射角为 ，根据折射定律 。
√
3.（折射率）如图为一用透明材料做成的中心是空
的球，其中空心部分半径与球的半径之比为 。
当细光束以 的入射角射入球中，其折射光线
刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为
( )
A. B.1.5 C. D.2
解析：选B。如图，折射角的正弦值 ，根
据折射定律可得该透明材料的折射率
。
√
4.（光的折射的综合问题）如图所示，两条距离为
的平行光线，以入射角 从空气射入平静水面，反
射光线与折射光线垂直，求：
（1）水的折射率 ；
解析：设折射角为 ，根据几何关系可得 ，根据折射定律可
得
联立可得 。
答案：
（2）两条折射光线之间的距离 。
解析：如图所示，根据几何关系可得 。
答案：(共5张PPT)
第四章 光及其应用
章末知识网络建构
光从光密介质射向光疏介质
入射角大于或等于临界角
相同
恒定
相同
明暗相间
间隔均匀
接近光的波长
单缝衍射
圆孔衍射
泊松亮斑
横波
方向性好
单色性好
相干性好
内容索引
感谢观看
本课件由水浒传媒出品，仅限教学使用，
所有权和著作权归本
公司所有，任何人不得以非法形式进行销售或传播，违者必究！
折射率n=①
折射定律
折射率与速度的关系：v=②
光的折射
光路可逆
实验：测定玻璃的折射率
光疏介质与光密介质
全反射的条件：③
④
全反射
临界角C的计算公式：sinC=⑤
全反射的应用：全反射棱镜、光导纤维
条件：两列光的频率⑥
、相位差⑦
振动情况⑧
杨氏双缝干涉实验
干涉图样：单色光是⑨
0
的条纹
光及其应用
双缝干涉
亮条纹：△r=①
明暗条纹的产生条件
光的干涉
暗条纹：△r=②
条纹间距：△x=③
薄膜干涉及应用
实验：用双缝干涉测量光的波长
产生明显衍射现象的条件：孔或障碍物的尺寸④
衍射图样：单色光是明暗相间、间隔不均匀的条纹
实例：⑤
16
⑦
光的衍射
偏振现象
偏振光与自然光的区别
与偏振
光的偏振
光的偏振现象说明光是⑧
偏振现象的应用
特性：强度大、⑨
20
、
覆盖波
段宽而且可调谐
激光
应用：激光加工、激光全息照相、激光检测、激光通信
激光医学、激光照排等(共20张PPT)
课后达标检测
题组1
双缝干涉现象
1.由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象。
这是因为( )
A.两个光源发出光的频率不同
B.两个光源发出光的强度不同
C.两个光源的光速不同
D.这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
√
解析：选D。题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，A错误；光的
强度对光是否产生干涉没有影响，B错误；光速在真空中是确定的，对光
的干涉无影响，C错误；题中的是两个独立光源，二者产生的不是相干光，
D正确。
2.下列关于双缝干涉实验的说法正确的是( )
A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍时出现暗条纹
D.在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉
发生
√
解析：选B。在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得同相位的线光源，双
缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，A错误，B正确；在
两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数
倍时出现暗条纹，C错误；两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就
能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接
收只是为了肉眼观察的方便，D错误。
题组2
明条纹和暗条纹的判断
3.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点的距离之差为 ，若两次实
验分别用频率为的单色光和 的单
色光进行实验，则 点出现明、暗条纹的情况是( )
A.单色光和 分别照射时，均出现明条纹
B.单色光和 分别照射时，均出现暗条纹
C.单色光照射时出现明条纹，单色光 照射时出现暗条纹
D.单色光照射时出现暗条纹，单色光 照射时出现明条纹
√
解析：选C。根据，单色光 的波长
；单色光 的波长
。由
，可得出C正确。
4.图为双缝干涉实验装置，当使用波长为
的橙色光做实验时，光屏 点及上方的
点形成相邻的亮条纹。若使用波长为
A.和都是亮条纹 B.是亮条纹， 是暗条纹
C.是暗条纹，是亮条纹 D.和 都是暗条纹
解析：选B。。点对橙光： ，对紫光：
，因为与相邻，所以， 点是暗
条纹。对点，因为 ，所以仍是亮条纹，B正确。
的紫光重复上述实验，在和 点形成的亮、暗条纹的情况是( )
√
题组3
薄膜干涉现象及应用
5.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a）是点燃的酒精灯
（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。
将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )
A.当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
B.当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
C.当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
D.干涉条纹保持原来状态不变
解析：选D。金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由
干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水
平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确。
√
6.（2025·江苏徐州统考期中）光的干涉现象在技术中有许多应用。如图所
示的是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度的装置，若在被检平面
上有一处凸起，则观察者从上往下看到的干涉条纹可能为( )
解析：选D。干涉条纹为竖直方向，如果被检测的平面某处凹下，则对应
明条纹（或暗条纹）提前出现，如果某处凸起，则对应的条纹延后出现，
故D符合题意。
√
7.如图所示，一束平行单色光向下入射到玻璃夹层中的劈形空气薄膜后，
从上往下可以观察到明暗相间的条纹。如将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而
成为真空，干涉条纹将( )
A.变宽 B.变窄 C.不变 D.消失
√
解析：选A。由薄膜干涉原理和特点可知，干涉条纹是由膜的上、下表面
反射的光叠加而形成的，某一亮条纹或暗条纹的位置由上、下表面反射光
的路程差决定，且相邻亮条纹或暗条纹对应的路程差是恒定的，而该路程
差又决定于条纹下面对应膜的厚度，即相邻亮条纹或暗条纹下面对应膜的
厚度也是恒定的，如将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空，光在真空
中传播速度大于在空气中传播速度，单色光的频率不变，由 ，可知
单色光在真空中传播的波长变大，所以相邻亮条纹或暗条纹的间距变大，
即变宽，A正确，B、C、D错误。
8.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，
若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿
色滤光片（只能透过绿光），这时( )
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
解析：选C。红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干
涉条纹，但屏上仍有光亮。
√
9.某同学采用如图所示的实验装置测量单色光的频率。让一
束单色光投射到一个有两条狭缝和的挡板上， 处是光
屏上中央亮条纹上方的第2条暗条纹。已知从双缝和
A. B. C. D.
解析：选B。当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到 处
的路程差是 ，则有，根据 ，解得
，故选B。
发出的两束相干光到点的路程差为，光速 ，
则实验所使用单色光的频率为( )
√
10.（多选）如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一
凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让
一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上
A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D.若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变小
方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以
下说法正确的是( )
√
√
√
解析：选 。由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成
相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错
误；由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，
形成不等间距的干涉条纹，故C正确；若使用半径小一些的凸薄透镜，则
空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变小，故D正确。
11.（10分）（2025·江苏连云港统考期末）
双缝干涉实验原理如图所示，光源 到双缝
（1）求光在玻璃片中的传播速度。（2分）
解析：光在介质中的传播速度 。
答案：
、的距离相等，、连线平行于光屏，点为、 连线的中垂线
与光屏的交点。光源发出单色光经、传播到光屏上 点的时间差为
，其中垂直于光屏，为某亮条纹中心，、之间还有 条亮条纹。
已知光在真空中的传播速度为，玻璃对该单色光的折射率为 ，不考虑光
在玻璃片内的反射。
（2）求单色光在真空中的波长。（4分）
解析：根据题意，有
联立可得 。
答案：
（3）若紧贴放置一厚度均匀的玻璃片，光由垂直穿过玻璃片传播到
点与光由直接传播到 点时间相等，求玻璃片的厚度。（4分）
解析：若紧贴放置一厚度均匀的玻璃片，光由 垂直穿过玻璃片传播到
点与光由直接传播到点时间相等，则
解得 。
答案：(共32张PPT)
课后达标检测
1.如图1所示，某同学对以下实验装
置进行调节并观察实验现象。
（1）图2中甲、乙图是光的条纹形状
示意图，其中干涉图样是____
（选填“甲”或“乙”）。
甲
解析：双缝干涉条纹特点是等间距、
等宽度、等亮度，根据此特点知题图甲是干涉条纹。
（2）在实验中，仅将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变____
（选填“宽”或“窄”）。
宽
解析：将滤光片由蓝色换成红色，光的频率减小，波长变长。根据双缝干
涉条纹的间距公式 可知，干涉条纹间距变宽。
（3）若实验前已获知的数据有：双缝间的间距为，双缝到屏的距离为 。
经测量，相邻两条亮条纹间的距离为 。请写出计算该光波长大小的表达
式 _____。
解析：已知双缝间的间距为，双缝到屏的距离为 。经测量，相邻两条亮
条纹间的距离为，根据双缝干涉条纹的间距公式 ，可得
。
2.图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
（1）观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是___。
（单选）
A.旋转测量头
B.增大单缝与双缝间的距离
C.调节拨杆使单缝与双缝平行
解析：若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最
可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节
拨杆使单缝与双缝平行。
√
（2）要增大观察到的条纹间距，正确的做法是___。（单选）
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
解析：根据 可知，要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离 ，
减小双缝的间距 或用波长更大的光。
√
3.在用双缝干涉测量光的波长的实验
中，如图所示，则：
（1）、 分别是___。
A.单缝和双缝 B.双缝和单缝 C.单缝和单缝 D.双缝和双缝
解析：由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长
的光源，最后用双缝得到两束相干光，故、 分别单缝和双缝。
√
（2）如果双缝间距是，双缝到毛玻璃的距离是 ，第一条亮纹到第六条
亮纹间距是，则光的波长是___。（用、、 表示）
解析：第一条亮纹到第六条亮纹间距是，则相邻亮条纹间距 ，根
据可得光的波长 。
4.（2025·山东日照市一模）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲
所示。
（1）实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位
于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，
要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是___。
A.仅换用间距更小的双缝 B.仅将单缝向双缝靠近
C.仅将屏向靠近双缝的方向移动 D.仅将红色滤光片换成紫色滤光片
√
解析：根据双缝干涉条纹间距公式 ，从目镜中看到干涉条纹太密，
要想减少从目镜中观察到的条纹数量，应增大双缝干涉条纹间距，仅换用
间距更小的双缝，双缝干涉条纹间距增大，故A符合题意；仅将单缝向双
缝靠近，双缝干涉条纹间距不变，故B不符合题意；仅将屏向靠近双缝的
方向移动，双缝干涉条纹间距减小，故C不符合题意；仅将红色滤光片换
成紫色滤光片，紫光的波长较小，双缝干涉条纹间距减小，故D不符合题
意。
（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的
读数为 。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如
图乙所示，读出手轮的读数为_______ 。已知双缝间的宽度
，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离 ，
则该种色光的波长是___________ 。
14.530
解析：手轮的读数 ，双缝
干涉条纹间距 ，根据双缝干涉条
纹间距公式 可知，该种色光的波长
。
5.（2025·河北邯郸市期中）图1所示的是“用双缝干涉测量光的波长”实验
的装置。实验时，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，接通电源
使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下
列问题：
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______（选填“垂直”或“平行”）放置。
平行
解析：该实验中单缝的作用获得线光源，而双缝的作用获得相干光源，二
者应相互平行。
（2）在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条
亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2
所示，则此时的示数为______ ，然后同方向转动测量头，使分划板中
心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求
得相邻亮条纹的间距_____ 。
5.770
1.62
解析：螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第1条亮条纹
中心所在刻度 ,第6条亮条
纹中心所在刻度 ,所以相
邻亮条纹的间距 。
（3）若双缝间距，双缝到屏的距离 ，则所测
绿光的波长为_____ 。
540
解析：根据 并代入数据解得 。
（4）若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条
纹间距会______（选填“变大”或“变小”）。
变大
解析：若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则入射光的波长变大，
根据 可知，屏上观察到的条纹间距会变大。
6.（2025·河北邯郸市期中）某同学要用双缝干涉测量某种单色光的波长，
其实验装置如图甲所示。
（1）图甲中虚线框位置的组件名称是________，它的作用是获得______光。
滤光片
单色
解析：题图甲中虚线框位置的组件名称是滤光片，它的作用是获得单色光。
（2）做实验时，该同学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1条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为
_____________________________ 。
（均可）
解析：手轮上的刻度读数为 。
（3）该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，
读数是，已知装置中双缝间距为 ，双缝到屏的距离是
，则测得此单色光的波长为___________ （保留2位有效数字）。
解析：条纹间距，根据 可得
。
（4）在其他条件不变的情况下，仅将光的波长换成较大的做实验，则光
屏上相邻两亮条纹的中心间距______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
变大
解析：在其他条件不变的情况下，仅将光的波长换成较大的做实验，根据
可知光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大。
7.（2025·陕西西安市期中）在完成用双缝干涉测量光的波长实验时：
（1）实验需测量的相邻条纹间距 指的是图中的___。
C
解析：实验需测定的相邻条纹间距指的是相邻两条亮条纹（或暗条纹）中
间的距离。
（2）实验中，目镜中心刻线对齐第
条亮条纹中心和第 条亮条纹
中心时，游标卡尺的示数分别如图甲
和图乙所示，图甲中游标卡尺的读数
为_____ 。已知双缝间距
，双缝到屏的距离
8.70
630
，所测单色光的波长为_____ （保留3位有效数字）。
解析：游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以题图甲游标卡
尺读数为 ，题图乙中游标卡尺的读数
为 ，根据
.，代入数据解得 。
8.某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长，接通电源使光源正常
发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___。
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
解析：越小，目镜中观察到的条纹个数越多，由 可知，应将
屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝，故B正确。
√
（2）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双
缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距 相
比，___（选填“ ”“”或“ ”） 。
解析：红光的波长大于绿光的波长，由 可知，红光的干涉条纹间
距大于绿光的干涉条纹间距 。
（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个刻度。某同学调
整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，
图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数
为 ；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，
此时游标卡尺如图戊所示，读数为______ 。
15.02
解析：由题图戊可知游标卡尺主尺的读数为 ，游标尺的读数为
，所以读数为
。
（4）利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为，双缝间距为 ，
计算波长的公式________（用题目中给出的字母、、、 表示）。
解析：由 可得 。(共25张PPT)
课后达标检测
题组1
折射定律的理解和应用
1.（2025·江苏南通统考期中）下列各图中， 点是半圆形玻璃砖的圆心。
一束光线由空气射入玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，光路图可能正确的是
( )
A. B. C. D.
√
解析：选B。光由空气斜射入半圆形玻璃砖时，折射角小于入射角，光由
玻璃砖垂直射出时传播方向不变，故A错误，B正确；光由空气垂直射入
玻璃砖时传播方向不变，从玻璃砖射入空气时入射角小于折射角，故C、
D错误。
2.（2025·安徽合肥市期中）半径为 的半圆柱形透明材料的横截面如图所
示，某实验小组将该透明材料的处磨去少许，使一激光束从 处射入时
能够沿方向传播。已知与直径的夹角为 ，激光束到达材料内
表面的点后同时发生反射和折射现象。已知该材料的折射率为 ，则在
点的反射光束与折射光束的夹角为( )
A. B. C. D.
√
解析：选D。光路图如图所示，根据几何关系可知，光束在 点的入射角、
反射角均为 ，根据折射定律有，解得 ，则在 点
的反射光束与折射光束的夹角 。
3.（多选）如图所示，把由同种材料（玻璃）制成的厚度为的立方体 和
半径为的半球体分别放在报纸上，从正上方（对 来说是最高点）竖直
向下分别观察、 中心处报纸上的字。下面的说法正确的是( )
A.看到中的字比 中的字高
B.看到中的字比 中的字高
C.看到、 中的字一样高
D.中的字比没有玻璃时的高， 中的字和没有玻璃时的一样
√
√
解析：选。如图所示，放在 中的字反射的光线经半球体向外传播时，
传播方向不变，故人看到的字的位置是字的真实位置。而放在 中的字经
折射，人看到的字的位置比字的真实位置要高。
题组2
折射率的理解和计算
4.关于折射率，下列说法正确的是( )
A.在光发生折射时，折射角一定小于入射角
B.折射率跟折射角的正弦值成反比
C.折射率大的介质，光在其中的传播速度小
D.折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍，折射率不变
√
解析：选C。光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，折射角大于
入射角，A错误；折射率由介质本身和光的频率决定，与折射角的正弦值
无关，B错误；根据 可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，
C正确；根据 可知，折射角增大为原来的2倍，由于介质的折射率
不变，入射角不是增大为原来的2倍，D错误。
5.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为、 两
束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对、 的折射
率分别为和，、在玻璃中的传播速度分别为 和
，则( )
A. B. C. D.
解析：选D。根据折射定律，因、两束单色光的入射角相同，
光的折射角小于光的折射角，则光的折射率大于 光的折射率，A、B错
误；根据可知 ，C错误，D正确。
√
6.如图所示，等腰三角形为一棱镜的横截面，顶角为 。
一束光线从边入射，从边射出。已知入射光线与 边的
夹角和出射光线与 边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹
角也为 ，则该棱镜的折射率为( )
A. B. C. D.
解析：选D。光在介质中传播的光路图如图所示，根据题意可
知，所以，根据几何知识有 ，
，根据折射定律可知，折射率
,故A、B、C错误，D正确。
√
7.翠鸟的食物以鱼类为主，翠鸟入水之后是凭借触觉来抓捕猎物的，因此
在入水之前，翠鸟事先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯
冲的姿势，快速地冲入水中将猎物捕获。若开始时翠鸟停在距离水面
高的苇秆上，看到与水面成 的方向有一条鱼，鱼的实际位置在
水面下方处。已知水对光线的折射率为， ，
，则下列说法正确的是( )
A.鱼看到的翠鸟比实际位置要高
B.鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅
C.翠鸟以与水面成 的方向俯冲做直线运动即可捕获鱼
D.鱼与翠鸟的实际水平距离为
√
解析：选A。因为光线从空气射向水面，由光疏介质射入
光密介质，折射时，折射角小于入射角，所以鱼的实际深
度比翠鸟观察到的要深，根据光路可逆可知，鱼看到的翠
鸟比实际位置要高，故A正确，B错误；看到与水面成
的方向有一条鱼，而鱼的实际位置比翠鸟观察到的要深，所以翠鸟以与水
面成 的方向俯冲做直线运动会到达鱼的上方，无法捕获鱼，故C错误；
根据 ，解得,则 ，鱼与翠鸟的实际水平距离
，故D错误。
8.（2023·江苏卷，T5）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太
阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是
( )
A. B. C. D.
√
解析：选A。根据折射定律 ，由于地球表面附近空
气的折射率随高度降低而增大，则，则 逐渐减小，画出光路
图如图所示，则从高到低 逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
9.（8分）（2025·江苏南京市期末）如图所示，一束
光沿圆心方向从半圆形表面射入玻璃半球后从底面射
出。入射光线与法线的夹角为 ，折射光线与法线
的夹角为 。已知光在真空中的速度为
,, 。求：
（1）这束光在此玻璃半球中的折射率；（4分）
解析：由折射定律可知
解得折射率 。
答案：1.6
（2）这束光在此玻璃半球中的传播速率。（4分）
解析：由折射率与光在介质中的速率关系式
解得 。
答案：
10.（10分）（2025·内蒙古赤峰市期末）如图所示，一个圆柱形桶的底面
直径为，高为。当桶内没有液体时，从某点 恰能看到桶底边
缘的某点。当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍沿 方向看去，恰
好看到桶底上的点，、两点相距 。已知光在空气中的速度约为
。求：
（1）液体的折射率；（6分）
解析：桶里装上液体，来自点的光线，在 点经液
面折射后进入人眼。设入射角为 ，折射角为 ，
如图所示
由几何关系可知
答案：
当光由液体射向空气时，由折射定律有
解得液体的折射率 。
（2）光在该液体中传播的速度。（4分）
解析：由折射率
解得光在该液体中传播的速度 。
答案：
11.（12分）（2025·山东德州市开学考）“智能阳光导入系统”可以跟随并
收集太阳光，并过滤掉紫外线等有害射线，再通过反射率高达 的光纤
导入室内或者地下空间，可以解决采光问题。某同学受其启发，为增强室
内照明效果，在水平屋顶上开一个厚度，直径 的
圆形透光孔，将形状、厚度与透光孔完全相同的玻璃砖嵌入透光孔内，玻
璃砖的折射率 ，透光孔的侧视图如图所示。求：
（1）入射到透光孔底部中央 点处的光线范围比嵌入玻璃砖前增加的角度；
（6分）
解析：由几何关系知折射角
根据折射定律
解得，入射角
则入射角比嵌入玻璃砖前增加
所以入射光线范围比嵌入玻璃砖前增加了 。
答案：
（2）嵌入折射率至少为多大的玻璃砖可使入射到透光孔底部中央 点处的
光线范围最大。（6分）
解析：要使入射到透光孔底部中央 点处的光线范围最大，则入射光范围
接近 ，即入射角为 ，而折射角 不变，则折射率
。
答案：2(共50张PPT)
第四章 光及其应用
第6节 光的衍射与偏振 第7节 激 光
1.知道光的衍射现象，知道几种衍射现象的图样。 2.理解光产生明显衍射
的条件。 3.知道衍射图样的特点。 4.知道偏振现象，知道偏振是横波特
有的性质。 5.知道偏振现象的应用。 6.了解激光的特性和应用。
1
课前知识梳理
2
课堂 深度探究
3
随堂 巩固落实
PART
01
课前知识梳理
一、光的衍射
1.定义：光通过①______的狭缝时，明显地②______了直线传播方向。按
照直线传播的规律应该属于阴影的区域也会出现③________；反之，应该
属于亮区的地方也会出现④__________。这种现象叫作光的衍射。
很小
偏离
亮条纹
暗的区域
2.衍射图样：衍射时产生的明暗相间的图样叫作衍射图样。各种不同形状
的障碍物都能使光发生衍射，使得影像的轮廓模糊不清，甚至出现明暗相
间的衍射条纹。
3.单缝衍射图样的特点
（1）中央有一条⑤__________的条纹，两边是⑥______且明暗相间的条
纹，亮条纹的强度向两边⑦__________。
（2）白光通过单缝产生的衍射图样中央是一条⑧______条纹，两边是很
快减弱的⑨______条纹。
较宽较亮
对称
很快减弱
白色
彩色
二、光的偏振
1.定义：当狭缝的方向与绳的振动方向⑩______时，绳上横波可以传过去；
狭缝的方向与绳的振动方向 ______时，绳上横波就不能通过了，这种现
象叫作偏振。
相同
垂直
2.偏振现象是 ______特有的现象， ______不会出现偏振现象。
3.光的偏振说明光是 ______。
横波
纵波
横波
4.线偏振光和自然光：如果光振动的方向限在 __________，这种光叫线
偏振光。通常光源发出的光（包括太阳光）是由大量的、振动方向不同的
__________组成，称为自然光。如果在自然光（如灯光、太阳光）传播
的方向上放一 ________，其中只有那些振动方向与偏振片透光方向
______的成分可以通过偏振片，于是就得到了线偏振光。
一个平面
线偏振光
偏振片
平行
三、激光的特性
强度大、方向性好、 ________好、 ________好和覆盖波段宽而且可调谐。
单色性
相干性
四、激光的应用
1.激光的常规应用：激光加工、激光 __________、激光检测、激光
______、激光医学和激光照排等。
全息照相
通信
2.激光的其他一些新技术、新应用
（1）人类第一次实际探测到 ________。
（2）中国首次发现激光驱动流体新技术。
引力波
判断下列说法是否正确。
（1）阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是由光的衍射形成的。( )
×
（2）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现
象。( )
×
（3）白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍
射现象。( )
×
（4）衍射现象中也有干涉的成分。( )
√
（5）立体电影利用了光的偏振原理。( )
√
（6）光的偏振表明光是一种横波。( )
√
（7）激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。( )
√
（8）激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好。( )
×
PART
02
课堂 深度探究
知识点一 光的衍射现象
1.让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，屏幕上出现条纹。缝
间距变小时，条纹有什么变化？
［提示］当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱。
2.用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，
会观察到什么现象？
［提示］会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环。
1.光的衍射
（1）产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长差不多。
（2）光的干涉现象表明光是一种波。由于衍射是波的特点，则光能够衍射，
光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播，即发生衍射现象。
（3）可见光的波长范围是，由发生明显衍射
现象的条件可知，光的衍射现象不易观察。
2.三种不同的衍射现象
（1）单缝衍射
①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中
央是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；
②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中
央亮纹的色光是紫光，最远离中央亮纹的色光是红光。
（2）泊松亮斑——障碍物的衍射现象
各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。若在单
色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，
这就是著名的泊松亮斑。
（3）圆孔衍射图样
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，
圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
③用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，
中央圆形亮斑的直径越大。
④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。
⑤只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样，在圆孔由较大直径逐渐减
小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑（光的直线传
播）、光源的像（小孔成像）、明暗相间的圆环（衍射图样）、完全黑暗。
角度1
单缝衍射
例1 某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为
的窄缝（水平），进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条
纹是( )
A. B. C. D.
解析：单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍
射条纹也是水平的，A、B、C错误，D正确。
√
角度2
圆孔衍射
例2 用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，
实验发现光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是
( )
A.这个实验用事实证明了光不是一种波
B.圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C.圆孔变小，中央亮斑的亮度反而增强
D.不同波长的光对应衍射图样完全相同
√
解析：衍射实验证实了光具有波的性质，光是一种波，故A错误;圆孔变小，
衍射现象更明显，即衍射图样的范围反而变大，故B正确；圆孔变小时，
光透过的能量会变小，而中央亮斑面积会变大，所以亮度反而会减弱，故
C错误；用不同波长的光做实验，衍射图样不完全相同，相同孔径时，波
长越长，则亮斑会越大，故D错误。
角度3
圆盘衍射（障碍物衍射）
例3 如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样( )
A. B. C. D.
解析：由泊松亮斑衍射图样特点可知B正确。
√
例4 （2025·山东菏泽市教学质检）抽制高强度纤
维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，根据激
光束越过细丝后在光屏上产生的条纹变化判断细
丝的粗细变化，下列说法正确的是( )
A.运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细
B.运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗
C.运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细
D.运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗
√
解析：当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长，会发生明显的衍
射现象，该装置的原理是光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则细丝变细，
故B、C、D错误，A正确。
知识点二 单缝衍射与双缝干涉的比较
在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相
间的图样，下列四幅图片中，哪些属于光的单
缝衍射图样？哪些属于光的干涉图样？
［提示］ 单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹
最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，
所以是干涉图样，、是单缝衍射图样，
是水波的衍射图样。
单缝衍射与双缝干涉的比较
比较项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多 频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距
亮度 中间条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基本相同
比较项目 单缝衍射 双缝干涉
相同点 成因 干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加 强或者减弱的结果
意义 干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
（1）单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相
间排列。
（2）光波的波长变大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。
（3）复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成
图样的叠加。
续表
例5 （多选）如图（a）所示的是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：
用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操
作2：用不透明的挡板挡住 缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，
则( )
A.完成操作1后，光屏上出现的是图 （b）图案，且甲是红色条纹，乙是
蓝色条纹
B.完成操作1后，光屏上出现的是图 （c）图案，且丙是蓝色条纹，丁是
红色条纹
C.完成操作2后，光屏上出现的是图 （b）图案，且甲是蓝色条纹，乙是
红色条纹
D.完成操作2后，光屏上出现的是图 （c）图案，且丙是红色条纹，丁是
蓝色条纹
√
√
解析：题图（b）中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样；题图（c）
为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹。操作1是双缝干涉实
验，故条纹间距相等，光屏上出现题图（b）图案，由图案知甲的波长大
于乙的波长，故甲为红色条纹，乙是蓝色条纹，操作2是单缝衍射实验，
条纹间距不相等，光屏上为题图（c）图案，再结合波长关系可知丙是红
色条纹，丁是蓝色条纹，故A、D正确，B、C错误。
知识点三 自然光和偏振光的比较
取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横
波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动。如果手持绳的一端左右抖动，
会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动。现在让上
下抖动的软绳穿过一块带有狭缝的木板。分别将狭缝与振动方向平行放置
及与振动方向垂直放置，观察发生的现象（如图甲、乙所示）。如果将这
根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象
（如图丙所示）。这两种现象说明什么？
［提示］ 当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波
能透过狭缝传播，若质点的振动方向与狭缝垂直则不能透过狭缝传播。对
纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播。
1.振动方向
自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直
于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动。
2.偏振现象
（1）如图甲所示，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面
的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，
但屏上亮度不变。
（2）如图乙、丙所示，偏振光经过偏振片时，
若光的振动方向与偏振片的透振方向平行，屏
是亮的；若光的振动方向与偏振片的透振方向
（3）说明：偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实的狭缝。只要
光的振动方向不与透振方向垂直，都可以不同程度地通过偏振片，不过强
度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些。
垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随着振
动方向与透振方向的夹角变大，亮度逐渐变暗。
例6 （多选）食品安全检验中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，
可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的
水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度 ，这一
角度 称为“旋光度”， 的值只与糖溶液的浓度有关，将 的测量值与
标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示， 是自然光
源，、是偏振片，转动，使到达处的光最强，然后将被测样品 置
于、 之间。以下说法正确的是( )
A.到达 处光的强度会明显减弱
B.到达 处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片转动一个角度，使得 处光
强度最强，偏振片转过的角度等于
D.将偏振片转动一个角度，使得 处光
强度最强，偏振片转过的角度等于
√
√
√
解析：开始时、的透振方向相同，将被测样品置于、之间后， 发
出的光经过再经过样品后，振动方向转过了 角，从而与 的透振方向
不同，光不能顺利通过，所以到达 处光的强度会明显减弱，故A正确，
B错误；为使处光强度最强，可以将转过一定的角度后，使 的透振方
向与光经过和后的振动方向相同，则转过的角度应等于 ，故C正确；
为使处光强度最强，也可以将转过一定的角度后，使光经过和 后的
振动方向与开始时的透振方向相同，则转过的角度应等于 ，故D正确。
例7 如图所示，取一个偏振片 ，让阳光通
过偏振片，在 的另一侧观察，可以看到
偏振片是透明的；在偏振片 的后面再放置
另一个偏振片 ，以光的传播方向为轴旋转
偏振片 ，会看到什么现象？这说明什么？
解析：阳光通过偏振片 后变成偏振光，当
偏振片与的透振方向平行时，穿过 的
光最强；当与 的透振方向垂直时，光不
能透过 。说明自然光是横波。
答案：见解析
知识点四 激光及应用
1.激光的产生
激光是人工产生的相干光。
2.激光的特点及应用
（1）激光强度大，由于激光具有能量高度集中的特点，聚集后可以在焦
斑上达到很高的能量密度，因此可以用来对材料或工件进行打孔、焊接、
切割等。
（2）利用激光的相干性，可将与物体反射光波的振幅和相位有关的信息
转换成强度的变化，作用在感光材料上，记录下物体三维图像的信息，实
现全息照相。
（3）激光方向性好，发散角很小，可用于激光测距。
（4）激光单色性好，激光作为一种高亮度的单色光源，颜色几乎是完全
一致的。
例8 （多选）激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，
激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一
样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是
形成一股高温高压的燃气流，以极大的速度喷出，产生巨大的推力，把卫
星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的( )
A.单色性好 B.方向性好 C.高能量 D.相干性好
解析：由于激光站与卫星相隔距离远，为了减少能量损失，必须使激光具
有很好的方向性，同时使用激光的高能量。
√
√
PART
03
随堂 巩固落实
1.（光的衍射现象）对光的衍射的定性分析，下列说法不正确的是( )
A.只有障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不大的时候，才能产生明显的光
的衍射现象
B.光通过单缝产生的衍射条纹间距不相等
C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D.光的衍射现象说明了光具有波动性
√
解析：选C。只有障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不大的时候，才能产
生明显的光的衍射现象，A正确，不符合题意；光通过单缝产生的衍射条
纹间距不相等，中间宽，两侧窄，B正确，不符合题意；光的直线传播是
近似规律，光的衍射现象并没有否定光的直线传播的结论，故C错误，符
合题意；光的衍射现象说明了光具有波动性，D正确，不符合题意。
2.（偏振光）（2024·江苏卷，T2）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶
屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到
( )
A.两镜片都变亮 B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化 D.左镜片变暗，右镜片变亮
解析：选D。用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，
右镜片暗，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片
的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度后左镜片偏振片的方向
与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片偏振片的方向与光的偏振方
向相同，则右镜片变亮。
√
3.（激光的应用）（多选）纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度
集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对 分子进行超微型基
因修复，把诸如癌症等病症彻底根除。在上述技术中，人们主要利用了激
光的( )
A.单色性 B.单向性 C.亮度高 D.粒子性
解析：选 。激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，且其能量能在
空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀利用了激光的单向性好和
亮度高的特性，A、D错误，B、C正确。
√
√
4.（偏振光）（多选）如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，
则图中光屏上发亮的有（起偏器上用箭头表示其透射方向）( )
A. B. C. D.
解析：选 。自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与
起偏器的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，故A、B、D正确。
√
√
√
5.（单缝衍射与双缝干涉）如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、
蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通
过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹），则在下面的四个图
中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A.红 黄 蓝 紫 B.红 紫 蓝 黄 C.蓝 紫 红 黄 D.蓝 黄 红 紫
解析：选B。从图样可以看出从左数第1、3个图为干涉图样，由
可知，从左数第1个图为红光的干涉图样，第3个图为蓝光的干涉图样，第
2、4个图为衍射图样，且第4个图衍射明显，故第4个图应为黄光的衍射图
样，故选B。
√(共32张PPT)
专题提升课5 光学知识的综合应用
1
专题 深度剖析
2
随堂 巩固落实
PART
01
专题 深度剖析
微专题一 折射率求解的综合问题
折射率的三种计算方法
（1）;
（2）（为真空中光线与法线的夹角）；
（3）（为光从光密介质射向光疏介质发生全反射时的临界角）。
例1 （2024·江苏卷，T6）现有一光线以相同的入射角 ，打在不同浓度
的两杯溶液中，折射光线如图所示 ，已知折射率随浓度增
大而变大,则( )
A.甲溶液折射率较大
B.甲溶液的 浓度较小
C.光在甲溶液中的传播速度大
D.光在甲中发生全反射的临界角较大
√
解析：入射角相同，由于，根据折射定律可知 ，故甲溶
液的浓度大；根据 ，可知光线在甲溶液中的传播速度较小，由
可知，折射率越大临界角越小，故光在甲中发生全反射的临界角
较小。
例2 如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于
光、光和 光，下列说法正确的是( )
A. 光可能是红光
B.光的频率大于 光的频率
C.光的波长小于 光的波长
D.在玻璃三棱镜中，光的传播速度小于 光的传播速度
√
解析：由题图中光路图可知，可见光从空气射入玻璃三棱镜后， 光的偏
折程度最小，光的偏折程度最大，所以对于光、光和光，三棱镜对
光的折射率最小，对光的折射率最大，则光的频率最小， 光的频率最
大，光的波长最大，光的波长最小，则 光不可能是红光，故A、B错误，
C正确；根据，由于玻璃三棱镜对光的折射率小于对 光的折射率，
所以在玻璃三棱镜中，光的传播速度大于 光的传播速度，故D错误。
例3 （2025·甘肃天水市期中）如图，一束单色光从上表面 点射入长方体
玻璃砖，经两次折射后从下表面点射出，已知点处入射角 ，
、两点间的竖直距离为，、两点间的水平距离为 ，
， ，光在真空中的传播速度为
。求：
（1）玻璃砖的折射率及光在玻璃砖中的传播时间；
解析：已知入射角 ，、两点间的竖直距离为 ，水平距离为
，由几何关系可知、两点间的距离为，则
由折射定律可得玻璃砖的折射率
单色光在玻璃砖中传播速度
单色光在玻璃砖中传播距离为，则传播时间 。
答案：
（2）入射光线延长线与出射光线之间的距离。
解析：作出入射光线延长线，过点 作到入射光线
延长线的垂线，垂线的长度即入射光线与出射光
线之间的距离，设其距离为 ，如图所示，由几何
关系可得
。
答案：
微专题二 光的折射和全反射的综合分析
1.题型特点
光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射。反射角和入射角、折射角
和入射角的关系分别遵循反射定律和折射定律。当光从光密介质射向光疏
介质时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。
2.涉及问题
（1）光的反射（反射光路、反射规律）
（2）光的折射（折射光路、折射定律、折射率）
（3）光的全反射（临界角、全反射条件）
3.正确、灵活地理解和应用折射率公式
折射率公式为（为真空中的入射角，为某介质中的折射角）。
根据光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的。我
们可以这样来理解、记忆：
。
例4 （多选）（2024·甘肃卷，T10）如图为一半圆柱形均
匀透明材料的横截面，一束红光 从空气沿半径方向入射
到圆心，当 时，反射光和折射光 刚好垂直。
下列说法正确的是( )
A.该材料对红光的折射率为
B.若 ，光线 消失
C.若入射光变为白光，光线 为白光
D.若入射光变为紫光，光线和 仍然垂直
√
√
√
解析：根据几何关系可知，当入射角 时，折
射角 ，如图所示,根据折射定律可
得 ，A正确；根据全反射临界角公式可
知，由于 ，则
，因此 时，光在 点发生全反射，
光线 消失，B正确；光在界面处发生反射时，不改变光的颜色，则入射光
的颜色与反射光的颜色相同，C正确；若入射光 变为紫光，则折射角增
大，反射角不变，根据几何关系可知,光线和的夹角将小于 ，D错误。
例5 （2024·广东卷，T6）如图所示，红、绿两束单色光，同时从空气中
沿同一路径以 角从面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在 面
发生全反射，反射光射向面。若 逐渐增大，两束光在 面上的全反
射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下
列说法正确的是( )
A.在面上，红光比绿光更靠近 点
B. 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C. 逐渐增大时，入射光可能在 面发生全反射
D. 逐渐减小时，两束光在 面折射的折射角逐渐增大
√
解析：在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，在 面，入射角相
同，设折射角为 根据折射定律有，可知绿光在 面的折射角
较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近 点，故A错误；根据全反射
临界角公式可知，红光发生全反射的临界角较大， 逐渐增大时，
折射光线与面的交点左移过程中，在 面的入射角先小于红光发生全
反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；在 面，光
是从光疏介质到光密介质，无论 多大，都不可能发生全反射，故C错误；
根据可知， 逐渐减小时，两束光在 面折射的折射角逐渐减
小，故D错误。
例6 （2024·山东卷，T15）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆
心为点，半径为；直角三棱镜边的延长线过点，边平行于 边
且长度等于， 。横截面所在平面内，单色光线以 角入射
到边发生折射，折射光线垂直于 边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该
单色光的折射率均为1.5。
（1）求 。
解析：由题意设光在三棱镜中的折射角为 ，则
由于折射光线垂直于边射出，根据几何关系可知
代入数据解得 。
答案：0.75
（2）以 角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧 可以发生全反射，
求光线在上入射点（图中未标出）到 点距离的范围。
解析：作出单色光第一次到达半圆弧 恰好发生全反
射的光路图如图所示，根据几何关系可知上从点到
点以 角入射的单色光线第一次到达半圆弧 都可以
发生全反射
根据全反射临界角公式有
设点到的距离为 ，则根据几何关系有
又因为
联立解得
所以光线在上的入射点到 点的距离范围为
。
答案：
PART
02
随堂 巩固落实
1.（光的折射和全反射的综合分析）（多选）（2025·黑龙江哈
尔滨市期末）如图所示，一个长方体透明薄壁容器 ，
，，为边的中点，在 点有一个激光
源，可以在纸面内沿各个方向发出光线。现在容器中加入某种
液体，该液体的折射率为 ，不考虑容器壁对光的折射作用，
下列说法正确的是( )
A.若入射角合适，光线有可能在 界面发生全反射
B.光线从液体中射出时，折射角一定大于入射角
C.边界上能够有光射出的长度为
D.光在液体中的传播速度比真空中的大
√
√
解析：选 。当入射角大于等于全反射临界角时，光线
在界面发生全反射，故A正确；当光线垂直于 界
面射出时，入射角、折射角均为 ，故光线从液体中射
出时，折射角不一定大于入射角，故B错误；根据题意作
出光路图如图所示，根据全反射的临界角公式 ，
可知 ， 边界上能够有光射出的长度
，故C正确；液体的折射率为 ，
根据 可知，光在液体中的传播速度比真
空中的小，故D错误。
2.（折射率求解的综合问题）（多选）（2025·四川绵阳市期中）图为一半
圆柱体透明介质的横截面，为半圆的圆心，是半圆最高点，、 是圆
弧上的两点，一束复色光沿方向射向界面并从 点进入该透明介
质，被分成、两束单色光，光从点射出，光从 点射出，现已测得
与界面夹角 ， ， ，则下列结论
正确的是( )
A.光的频率小于 光的频率
B.光的折射率为
C.光和 光在该透明介质内传播的速率相等
D.当夹角 减小到某一特定值时，将只剩下光从
圆弧面上射出
√
√
解析：选。由题意可得两束单色光的折射率 ，
，因为在介质中，所以光的频率小于 光的频率，
又根据公式可得，两种单色光在玻璃中的传播速率 ，
，所以两种单色光在玻璃中的传播速率 ，故A、B正确，
C错误；由于光是从空气进入介质，是从光疏介质进入光密介质，在界面
上，不能够发生全反射，而在弧面 上光始终沿法线入射，也不能够
发生全反射，所以当入射光线与界面的夹角减小时，光与 光总是
能从 圆弧面上射出，故D错误。
3.（光的折射和全反射的综合分析）（2025·江苏南京市盐城市期末）如图所
示，在“测量玻璃砖折射率”的实验中，某同学发现当光以入射角 从
空气射入截面为矩形的玻璃砖时，下表面射出玻璃砖的光线相对于入射光线
的侧移恰好等于。已知玻璃砖厚度为，光在空气中传播速度为 。求：
（1）玻璃砖折射率；
解析：过点作垂直于入射光线延长线的垂线 ，
以此构建 ,如图所示
要求侧移（即），因为
所以与 全等，
则
把 和 代入，可得 。
答案：
（2）光在玻璃砖中传播的时间。
解析：光在玻璃砖中传播的速度
光在玻璃砖中传播的时间 。
答案：(共22张PPT)
课后达标检测
1.（多选）（2023·湖南卷，T7）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 ，如图所
示。他发现只有当 大于 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 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
D.当他以 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
√
√
解析：选。他发现只有当 大于 时，岸上救援人员才能收到他发
出的激光光束，则说明 时激光恰好发生全反射，则
,则，A错误，B正确；当他以 向水面
发射激光时，入射角 ，则根据折射定律有 ，折射
角大于 ，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 ,
C正确,D错误。
2.如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形， ，其折射率为
。一束单色光在纸面内以 的入射角从空气射向边的中点 ，
则该束单色光( )
A.在边的折射角为 B.在边的入射角为
C.不能从边射出 D.不能从 边射出
√
解析：选C。光线从点入射，设折射角为 ，
由折射定律有 ，解得
， 即该束单色光在 边的折射角为
，故A错误；设边长 ，则
，作出光路图如图所示，由几何关
系可知光在边的入射角为 ，故B错误；设光在玻璃砖与空气界面
发生全反射的临界角为，有，即 ，而光在 边的入射
角大于 ，所以光在边发生全反射，不能从 边射出，故C正确；
根据几何关系可知光在点发生全反射后到达边的 点时的入射角为
， 小于全反射临界角，所以光在 点折射出玻璃砖，故D错误。
3.（多选）（2025·重庆巴蜀中学期中）一细束单色光在直角棱镜 的侧
面上以大角度由点入射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为 ，
经折射后射至边的点，如图所示，逐渐减小，点向 点移动，当
时，从边反射的光线恰好垂直射向边，已知边长 ，
， ，光速为 ，则有( )
A.该棱镜的折射率为2
B.光从棱镜射入空气时的临界角为
C.光在棱镜里传播的频率变为原来的 倍
D.光在棱镜里传播的时间
√
√
解析：选。在直角棱镜中 ，则 ，
又，可得 ， ，则
光线射入棱镜中的折射角 ，如图所示，该棱镜
的折射率 ,故A错误；光从棱镜射入空气时
的临界角,解得 ,故B正确；光在棱镜里传播的频率不变，
故C错误；由数学知识可知 ,光在棱镜里传
播的路程 ，光在棱镜里传播的速度
,光在棱镜里传播的时间 ,故D正确。
4.等腰三角形为一棱镜的横截面，；一平行于 边的细光束从
边射入棱镜，在边反射后从 边射出，出射光分成了不同颜色的两
束，甲光的出射点在乙光的上方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法
正确的是( )
A.甲光的波长比乙光的长
B.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
C.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
D.在棱镜内 边反射时的入射角，甲光比乙光的大
√
解析：选C。根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示，由图可知，
甲光的折射角较小，根据折射定律可知甲光的折射率大，则甲光的频率大，
根据 可知，甲光的波长短，正确，A错误；根据 ,可知在棱
镜中的传播速度，甲光比乙光的小，B错误；根据几何关系可知光在棱镜
内 边反射时的入射角，甲光比乙光的小，D错误。
5.完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。在中国空间站“天
宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气
泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心 的平面内，用单色
平行光照射这一水球。下列说法正确的是( )
A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C.若光线1在处发生全反射，光线2在 处一定发生
全反射
D.若光线2在处发生全反射，光线1在 处一定发生
全反射
√
解析：选C。光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，A、B错
误；由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射
角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后
的折射角，设水球半径为、气泡半径为 、光线经过水球后的折射角为
、 光线进入气泡的入射角为 ，根据 可得出光线2入射到
气泡的入射角大于光线1入射到气泡的入射角，故若光线1在 处发生全反
射，光线2在 处一定发生全反射，C正确，D错误。
6.（2025·四川遂宁市模拟）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，
其中 ， ，一束单色光从边的 点射入三棱镜，入
射角为、折射角为，折射光线经过边的点，反射光线正好与
边平行，已知， ，光在真空中的传播速度为 ，下列说
法正确的是( )
A.光线在点的反射角为
B.光线在点的折射角
C.三棱镜对此种单色光的折射率为
D.光从到的传播时间为
√
解析：选B。设光线在点的反射角为 ，反射光线正好与 边平
行，由几何关系可得 ， ，故A错误；
由几何关系可得 ， ，则三角形 是正
三角形， ， ，故B正确；结合
，可得 ，三棱镜对此单色光的折射率 ，
故C错误；由，，又光线从到的传播时间 ，联
立代入数据可得 ，故D错误。
7.（8分）（2025·广东惠州市期中）如图所示，半径
为的透明球体静止于水平地面上， 为过球心且
与水平面平行的一条直径，在直径的一端 点处有一
光源，某时刻从该光源处发出一光线，射到球面 点
后经折射出来的光线恰好平行于水平地面。设由 点
射到点的光线与之间的夹角为 ，光在真空中的速度为 。求：
（1）该透明材料的折射率；（4分）
解析：作出光在 点发生折射的光路图如图所示，由
几何关系可知，入射角为 ，折射角为
所以折射率 。
答案：
（2）光线从传播到 的时间。（4分）
解析：光在介质中传播的速度
光在球体中传播的时间
由几何关系有
解得 。
答案：
8.（10分）（2025·江苏淮安市期中）如图所示，三
棱镜的横截面为直角三角形， ，一
束平行于的光线自边的 点射入三棱镜，若
棱镜的折射率，已知 ，光在
真空中的速度为 。求：
（1）光在棱镜中的传播速度；（4分）
解析：根据光在介质中的传播速度公式，可得 。
答案：
（2）第一次从 边射出的光在棱镜中的传播时间。（6分）
解析：由题意作出光路图，如图所示
由几何关系知，
则光从射入三棱镜并传播至 边的路程
光从点射入到传播至 边所需要的时间
，解得 。
答案：
9.（12分）（2025·河北省上学期期中联考）特殊材料做成的
等腰三角形玻璃片顶角 ，边长 ，一束
红光从边中点垂直入射，恰好在 边发生全反射，光
在真空中的传播速度 。
（1）求玻璃片对红光的折射率 。（4分）
解析：设红光在边的入射角为，根据几何关系可知
由折射定律得
解得 。
答案：2
（2）判断红光经边反射会不会经过 点，如果经过，求红光在玻璃片
中传播到点的时间 （保留根号）。（8分）
解析：由光路图及几何关系可得，红光经边反射会经过 点
在直角三角形中
且
其中
解得 。
答案：会;(共27张PPT)
课后达标检测
题组1
光的衍射
1.（多选）关于光的衍射现象，下列说法正确的是( )
A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
√
√
解析：选 。红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光
的衍射图样是彩色条纹，光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮
点，是衍射现象，光的衍射现象只有明显与不明显之分，D中大光斑的边
缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象。
2.下列现象中属于光的衍射现象的是( )
A.雨后天空美丽的彩虹
B.阳光下肥皂膜的彩色条纹
C.光通过三棱镜产生的彩色条纹
D.对着日光灯从狭缝中看到的彩色条纹
√
解析：选D。雨后天空出现美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细
小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象
叫作光的色散现象，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的
干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，
故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故
D正确。
3.观察单缝衍射现象时，把缝宽由逐渐增大到 ，看到的现
象是( )
A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C.衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D.以上现象都不会发生
解析：选A。由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现
象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大。本题的调整是将缝调宽，现
象向相反的方向发展，故A正确，B、C、D错误。
√
4.下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断，下列说
法正确的是( )
A.图1是圆盘衍射的图样，图2为“泊松亮斑”
B.图1为“泊松亮斑”，图2是小孔衍射的图样
C.图3是双缝干涉图样，图4是单缝衍射图样
D.图3是单缝衍射图样，图4是双缝干涉图样
√
解析：选C。“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是
阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，故
A、B错误；题图3很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是
相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，题图
4是单缝衍射图样，故C正确，D错误。
题组2
光的偏振
5.（2025·江苏徐州市阶段练）观看立体电影时要戴偏振片制成的眼镜，眼
镜左右镜片透振方向的夹角是( )
A. B. C. D.
解析：选D。观看立体电影时要戴偏振片制成的眼镜，由于左右两个放映
窗口前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向
也互相垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，两束光的偏振方
向仍然垂直，所以眼镜左右镜片透振方向的夹角是 。
√
6.（多选）如图所示，、为两偏振片，一束自然光沿方向射向 ，
此时在光屏 上，透射光的强度最大，则下列说法正确的是( )
A.此时、 的偏振方向垂直
B.只有将绕轴顺时针旋转 ，屏上透射光的强度
才最弱，几乎为零
C.将或绕轴旋转 ，屏上透射光的强度最弱，
几乎为零
D.将沿顺时针旋转 ，屏上透射光的强度最大
√
√
解析：选 。光是横波，振动方向和传播方向垂直，要使屏上透射光强度
最大，、的偏振方向一定要平行，故A错误；只要、 中任意一个旋
转 ，、 的偏振方向垂直，屏上投射光的强度均达到最弱，几乎为
零，故B错误，C正确；将沿顺时针旋转 时，两偏振片的偏振方向
依然平行，透射光的强度最大，故D正确。
7.如图所示，让太阳光通过上的小孔后照射到右方的一偏振片 上，
的右侧再放一光屏，现使 绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，
则关于光屏 上的亮度变化情况，下列说法正确的是( )
A.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B.光屏上亮、暗交替变化
C.光屏上亮度不变
D.光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
√
解析：选C。因为太阳光为自然光，自然光沿各个方向振动的光的强度都
相同，故光屏 上的亮度不变，故C正确。
题组3
激光及应用
8.关于激光的应用问题，下列说法正确的是( )
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导
纤维中传递信息的
B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C.医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
√
解析：选C。由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，
A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好，
B错误；医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确；激光
测距利用的是激光方向性好的特点，D错误。
9.（多选）激光技术是在1958年发明的。激光被誉为神奇的光。关于激光
的应用，下列说法正确的是( )
A.激光用来控制核聚变，是因为它的平行度好，光源的能量就集中在很小
一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度
B.由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
C.用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D.能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会
发生折射
√
√
解析：选 。激光用来控制核聚变，是因为它的平行度好，光源的能量
就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正
确；由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，
故B正确；用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光平行度好、能量高，
能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好，但都会不
同程度地受大气影响，故C、D错误。
10.（2025·江苏南通市期中）用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯
发出的光通过两个透振方向平行的偏振片、 照到光屏上，通过偏振片
前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是( )
A.白炽灯发出的光是纵波
B.偏振片 起到起偏的作用
C.光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D.将偏振片以光传播方向为轴转过 ，
光束Ⅲ将消失
√
解析：选C。白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片、 照到光屏上，
不能说明白炽灯的光是纵波，A错误；当白炽灯光经偏振片 后就成为偏
振光，又经与平行的偏振片照到光屏上，所以偏振片 起到检偏的作用，
B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片 透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与
透振方向平行，C正确；将偏振片以光传播方向为轴转过 ，光束Ⅲ
将会减弱，D错误。
11.（多选）（2025·海南海口市期末）如图，两束单色光以相同的入射角
从圆心点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为和 。
已知入射角 ，光束与玻璃砖间的夹角 。下列说法正确
的是( )
A.玻璃对光折射率为
B.在相同介质中，光的速度比 光的速度小
C.用同一装置对光和光分别进行单缝衍射实验，
光的中央亮纹更宽
D.用同一装置对光和光分别进行双缝干涉实验，
光在光屏上得到条纹间距较小
√
√
解析：选。根据折射定律可知，玻璃对 光折射率
，故A正确；由题图可知，光与 光的入射角
相同，但光偏折程度较大，故光的折射率大于光的折射率， 光的频
率大于光的频率，光的波长小于光的波长，可知光和 光分别通过同
一个单缝，光中央亮纹更宽，故C错误；根据 ，可知在相同介质
中，光的速度比光的速度大，故B错误；根据 ，可知用同一装
置对光和光分别进行双缝干涉实验， 光在光屏上得到的条纹间距较小，
故D正确。
12.（多选）（2025·安徽淮北市期末）关于光学现象，下列说法正确的是
( )
A.图甲中，内窥镜中的光导纤维输送信息，应用了光的全反射
B.图乙中，光屏上的图样是单色平行光通过狭缝得到的衍射图样
C.图丙中，观看立体电影时佩戴的特制眼镜利用了光的偏振现象
D.图丁中，工业上的激光切割利用了激光的相干性
解析：选 。题图甲中，内窥镜中的光导纤维输送信息，应用了光的全
反射现象，故A正确；题图乙中，光屏上的图样是单色平行光通过狭缝得
到的衍射图样，故B正确；题图丙中，观看立体电影时佩戴的特制眼镜利
用了光的偏振现象，故C正确；题图丁中，工业上的激光切割利用了激光
的高亮度，故D错误。
√
√
√
13.（多选）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、的宽度可调，狭缝到屏的距离为 。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 ，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、
到屏上 点的路程差为半波长的奇数倍，
点处一定是暗条纹
√
√
√
解析：选 。双缝干涉条纹是均匀的，所以题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，题图丙中中央亮条纹宽度减小，B错误；
照射两狭缝时，发生双缝干涉，根据可知，当增加 时，题图乙中
相邻暗条纹中心间的距离增大，C正确;同一单色光垂直照射狭缝时，根据
相干条件可知，时， 点处一定
是暗条纹，D正确。(共39张PPT)
章末过关检测（四）
（时间：75分钟 分值：100分）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出
的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1.光在生产生活及现代科技中有着广泛的运用，下列关于光的说法正确的
是( )
A.全息照相运用了光的偏振
B.立体电影利用了光的衍射
C.阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
D.拍摄玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光
√
解析：选C。全息照相运用了光的干涉，故A错误；立体电影利用了光的
偏振，故B错误；阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是薄膜干涉，是光的干
涉现象，故C正确；拍摄玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一
个偏振片来消除反光，故D错误。
2.在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置，形成如图所示的
肥皂膜侧视图，用黄色光从左侧照射薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，
则下列结论正确的是( )
A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样
B.干涉条纹的分布上疏下密
C.将铁丝圈在竖直平面内缓慢旋转一定角度 ，条纹也旋
转 角
D.若换用紫光照射，则条纹间距将变大
√
解析：选B。薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光
的同侧观察，故实验者应该从薄膜左侧观察干涉图样，故A错误；由于薄
膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚得越来越快，所以明暗相间的条纹
是不等间距的，而是上疏下密，故B正确；将铁丝圈在竖直平面缓慢旋转
一定角度 ，肥皂膜仍然是上薄下厚，所以条纹不旋转，故C错误；如果
换成紫光照射，则波长变小，相邻条纹间距变小，故D错误。
3.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如
图所示。下列说法正确的是( )
A.此介质的折射率等于1.5
B.此介质的折射率等于
C.入射角增大折射角会减小
D.入射角逐渐增大时可能会发生全反射现象
解析：选B。根据题意，由折射定律可得，此介质的折射率
，介质折射率一定，入射角增大则折射角也会增大，故A、
C错误，B正确；全反射必须从光密介质射入光疏介质，真空射向介质不
可能发生全反射，则入射角逐渐增大时不可能会发生全反射现象，故D错
误。
√
4.用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉
条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图
乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离
变为原来的( )
A. B. C.2倍 D.3倍
解析：选B。光的双缝干涉条纹中，相邻亮（暗）条纹之间的距离
，式中为双缝到光屏的距离，为双缝的间距， 为光的波长；
根据题图可知，与 相同，则 ，B正确，A、C、
D错误。
√
5.如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝
时，在光屏 上观察到干涉条纹。要得到相邻条
纹间距更大的干涉图样，可以( )
A.增大与 的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离
C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光
解析：选C。干涉产生的条纹间距满足的关系，增大与 的间
距，条纹间距减小，故A错误；减小双缝屏到光屏的距离，条纹间距减小，
故B错误；将绿光换成红光，波长增大，条纹间距增大，故C正确；绿光
换成紫光，波长减小，条纹间距减小，故D错误。
√
6.如图是某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其中 为直
径，一束单色光以入射角 从空气射向圆心 ，下列说法正确的是( )
A.光纤通信应用了光的衍射
B.单色光从 射入光导纤维时，折射角
大于入射角
C.若 时，单色光刚好不从 射
出，则光导纤维的折射率为
D.若光导纤维的折射率为2，则无论入射角
多大，单色光都不会从或 射出
√
解析：选D。光纤通信应用了光的全反射，
故A错误；单色光从 射入光导纤维时，
即从光疏介质进入光密介质，折射角小于
入射角，故B错误；若 时，单色
光刚好不从 射出，光路图如图所示，
根据折射定律， ，根据几何关系有 ，
则光导纤维的折射率，故C错误；无论入射角 为多少，
单色光都不会从或 射出，则光导纤维的折射率最小时，根
据折射定律有， ，根据几何关系有 ，
则光导纤维的折射率最小值 ，故若光导纤维的折射率为2，
则无论入射角 为多少，单色光都不会从或 射出，故D正确。
7.图甲是夏季常出现的日晕现象，日
晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶
的折射或反射形成的。图乙为一束太
阳光射到六角形冰晶上的光路图，
A.光比 光更容易发生明显衍射现象
B.在冰晶中，光的波速与 光的波速一样大
C.通过同一装置发生双缝干涉， 光的相邻明条纹间距较大
D.、两种光分别从水射入空气发生全反射时，光的临界角比 光的小
、为其折射出的光线中的两种单色光，比较、 两种单色光，下列说
法正确的是( )
√
解析：选C。由题图乙可知光的偏折程度小于 光的偏折程度，所以
，，，根据，可知 ，故B错误；当缝
隙和波长差不多或缝隙比波长小得多时能发生明显衍射现象，因为
，所以光比光更容易发生明显衍射现象，故A错误；由
可知，波长越长条纹间距越大，因为 ，所以通过同一装置发生双
缝干涉，光的相邻明条纹间距较大，故C正确；根据 ，可知
，故D错误。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出
的四个选项中，有多项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的
得3分，有错选的得0分。
8.如图，用频率为的单色光垂直照射双缝，光屏上处为中央亮条纹，
点是上方第三条亮条纹中心，已知双缝间距为，双缝到光屏的距离为 ，
光速为 ，下列说法正确的是( )
A.无论用哪种色光照射， 点均显示亮条纹
B.之间的距离为
C.若增大双缝到光屏的距离 ，条纹间距变小
D.若换用频率更大的单色光照射双缝， 点上
方第三条亮条纹中心在 点上方
解析：选。由于点到双缝的光程差为零，所以各种色光在 点均为亮
条纹，故A正确；由题意可知，之间的距离 ，故B正确；
根据可知，若增大双缝到光屏的距离 ，条纹间距变大，故C错误；
若换用频率更大的单色光，波长变小，则条纹间距减小， 点上方第三条
亮条纹中心在 点下方，故D错误。
√
√
9.如图所示，两束单色光和从水中射向水面的 点，它们进入空气后的
光合成一束光 。根据这一现象可知( )
A.在水中时光和 光的传播速度不同
B.两束光在从水进入空气时频率均变小
C.从水中射向空气时，光全反射的临界角比 光小
D.真空中光的波长比 光长
√
√
解析：选。由光的可逆性可知，如果光从空气射入水中时，则 光偏折
的程度较小，可知光在水中的折射率小，由可知，在水中时光比
光的传播速度大，A正确；光的频率由光源决定，与传播的介质无关，所
以两束光在从水进入空气时频率均保持不变，B错误；从水中射向空气时，
由可知，光全反射的临界角比光大，C错误； 光在水中的折
射率小，由折射率与光的频率关系可知，光的频率小，由公式 可知，
真空中 光的波长较长，D正确。
10.如图所示，是某三棱镜的横截面， ， ，直角
边，一平行于的单色光从斜边上的 点射入棱镜，经棱镜两次
折射后，从边的中点射出，出射光线与边的夹角 。已知该
单色光在真空中的传播速度为 ，下列说法正确的是( )
A.点到点的距离为
B.单色光在点的折射角
C.三棱镜对该单色光的折射率为
D.该单色光从点传播到点的时间为
√
√
√
解析：选 。
作出光路图如图所示，入射光平行于 边，因此入
射角 ，在 边上，折射角
,由几何关系知，在棱镜内两折
射角的角度关系为 ，根据折
射定律有,联立解得 ，,由几何关系可知，
三角形是等边三角形，则 ,故A、B正确，C错误；光在
三棱镜中的传播速度,解得 ,根据几何关系有,该单色光从
点传播到 点的时间 ,故D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）某同学在做“插针法测玻
璃砖的折射率”的实验中，用插针法
测量上、下表面平行的玻璃砖的折射
率。实验中用、 两个大头针确定
入射光路，、两个大头针确定出射光路，和 分别是入射点和出射点，
如图（a）所示。测得玻璃砖厚度，到过点的法线 的
距离，到玻璃砖的距离，到 的距
离 。
（1）玻璃砖的折射率为____。
解析：设入射角为 ，折射角为 ，根据数学关系可得
根据折射定律，玻璃砖的折射率 。
（2）用另一块材料相同，但上、下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻
璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到
时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失，则此玻璃砖上下表面的夹角
为_____。
解析：当入射角为 ，设折射角为 ，根据折射定律
可得
设此玻璃砖上、下表面的夹角为 ，光路图如图所示。
此时出射光线恰好消失，说明发生全发射，有
根据几何关系有
玻璃砖上、下表面的夹角 。
12.（10分）用图甲所示的装置来做
“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
（1）如图甲所示，光具座放在水平
桌面上，安装光源和各光学元件应保
证其中心在__________。
同一高度
解析：光具座放在水平桌面上，安装
光源和各光学元件应保证其中心在同一高度。
（2）通过目镜观察时看不到清晰条纹，为观察到清晰条纹，可以进行的
操作是___。
A.拆除目镜 B.取走凸透镜 C.旋转遮光筒 D.调节拨杆
解析：若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最
可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，应调节拨杆使单缝
与双缝平行。
√
（3）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离
，双缝与屏之间的距离 ，通过测量头观察第1条亮条
纹的读数为 ，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中
心刻线对齐第6条亮条纹的中心，仪器读数如图乙所示，则其读数为_____
__，由此求得红光的波长为_____________ （计算结果保留3位有效
数字）。
4.945
解析：由题图可知，读数为
条纹间距
根据 得 。
（4）实验中，若用一块薄玻璃片挡在缝 的后面，如图丙所示，则原来
在 处的某个条纹将__________（选填“向上移动”“向下移动”或“位置不
动”）。
向下移动
解析：若用一块薄玻璃片挡在缝 的后面，这条光路的光程增大，原光程
差为0的点向下移动，即中央明纹下移，相应的干涉图样均下移。
13.（10分）如图所示，在双缝干涉实验中，、为双缝， 是光屏上的
一点，已知到、的距离之差为，现分别用、 两束单色光
在空气中做双缝干涉实验。
（1）若光在折射率为的介质中波长为，则 点是亮
条纹还是暗条纹？（4分）
解析：由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变，故
根据
求得，故 点出现暗条纹。
答案：暗条纹
（2）若光在某介质中的波长为，当 光从这种介质射向空
气时，临界角为 ，则点是亮条纹还是暗条纹？ （6分）
解析：对光由临界角为 可知
故
根据
求得
故 点出现亮条纹。
答案：亮条纹
14.（14分）如图，一半径为的玻璃半球，点是半球的球心，虚线
表示光轴（过球心 与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。
现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出
（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求：
（1）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；（6分）
解析：如图甲，从底面上 处射入的光线，在球面上发生折
射时的入射角为，当等于全反射临界角 时，对应入射光
线到光轴的距离最大，设最大距离为，
设 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有
由几何关系有
联立以上各式并利用题给条件，得 。
答案：
（2）距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到 点的距离。（8分）
解析：如图乙，设与光轴相距的光线在球面 点发生折射时
的入射角和折射角分别为和 ，由折射定律有
设折射光线与光轴的交点为，在 中，由正弦定理有
由几何关系有
联立以上各式及题给条件得
。
答案：
15.（14分）如图所示，玻璃砖的横截面是直角三角形， ，
边长为，为镜面。一束与成 的光束从边上的 点射入玻
璃砖，在镜面边的反射光线与平行，是 的中点。已知真空中
光速为。，； ，
求：
（1）玻璃砖的折射率 ；（4分）
解析：界面上，由几何关系可知入射角
折射角
则折射率
解得 。
答案：1.6
（2）该光束第一次射出玻璃砖的出射角 ；（4分）
解析：在点，根据入射角 可知
即在点发生全反射，在点全反射的光线在面的入射角
在面发生折射时有
解得 。
答案：
（3）该光束从射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖的传播时间 。（6分）
解析：光束在玻璃中的速度
由几何关系可知，光束在玻璃中的路程
解得光束在玻璃中传播时间 。
答案：(共41张PPT)
第四章 光及其应用
第2节 实验：测定玻璃的折射率
1
课前知识梳理
2
典例 分类讲解
3
随堂 巩固落实
PART
01
课前知识梳理
一、实验原理
，其中为入射角， 为折射角。
二、实验器材
截面为矩形的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把或三角板一
个，量角器一个。
三、实验操作
1. 如图所示，先在白纸上画一条直线 ，代表两种
介质的分界面；再画出一直线段 代表入射光线；
然后画出分界面上点处的法线 。
2.把矩形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边与
对齐，用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，
按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线 代表玻璃砖的另一边。
3.在直线上竖直地插上两枚大头针、 ，放回玻璃砖，然后透过玻
璃砖观察大头针、的像，调整视线方向，直到的像被 的像挡住。
4.再在观察的这一侧先后竖直地插上两枚大头针、，用挡住 、
的像，再用挡住以及、 的像。
5.移去大头针和玻璃砖，过、的插点画直线，与相交于 点，
直线就表示沿直线入射的光线透过玻璃砖后的出射光线。连接 ，
就是折射光线在玻璃砖内的路径。
6.用量角器量出入射角和相应的折射角 ，查出它们的正弦值，改变入射
角的数值，多次重复实验，例如入射角分别取 、 、 、
、 等。
四、注意事项
1.所用玻璃砖要尽可能厚。
2.尽可能将大头针竖直插在纸上，且与之间、与 之间距离要稍
大一些。
3.在实验过程中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变。
4.操作时不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖代替直尺画
线，以免划伤玻璃砖表面。
5.实验时入射角不能太小（接近零度），否则会使测量误差增大；也不能
太大（接近），否则不易观察到、 的像。
五、数据处理
1.平均值法：计算出入射角不同时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值
，最后求出在几次实验中所测 的平均值，即为玻璃砖的折射率。
2.图像法：根据，有 。在多次改变入射角、
测量相对应的入射角和折射角并计算正弦值的基础上，以 的
值为横坐标， 的值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描点画线
得到一条过原点的直线，求解图线的斜率，设斜率为，则 ，故玻璃
砖折射率 。
3.画圆法：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点 为圆心，
以任意长为半径画圆，分别与交于点，与（或 的延长
线）交于点，过、两点分别向作垂线，交于、 ，
用直尺量出和 的长。如图所示。
由于，，而，所以折射率 。
重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射
率的测量值。
六、误差分析
1.误差来源
本实验误差的主要来源是测量光在玻璃中的折射角的误差。
2.减小误差的方法
（1）选用较厚的玻璃砖，玻璃砖厚度宜在 以上，若玻璃砖太薄则测
量误差较大。
（2）入射角宜在 范围内取值。
（3）在纸上画、两条线时，应尽量准确地与玻璃砖的两个平行的
折射面重合，这样，两交点、才能与光线的实际入射点较好地相符，
否则将使画出的玻璃中的光路与实际情况偏离严重。
PART
02
典例 分类讲解
题型一 教材原型实验
角度1
实验原理和实验操作
例1 （2025·四川眉山市期中）在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中：
（1）在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中，其实验光路图
如图甲所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是_____。
A.为减小作图误差，和 的距离应适当小一些
B.为减小测量误差，和 连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C.为减小误差，应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D.实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动，可用玻璃砖代替尺子画出边界线
以固定玻璃砖在纸上的位置
√
√
解析：为减小作图误差，和的距离应适当大一些，故A错误； 和
连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些，折射现象更明显，误差较小，
故B正确；宽度较大的玻璃砖，光在玻璃砖中的路程长，入射点与出射点
距离较大，确定角度更准确，误差较小，故C正确；不可用玻璃砖代替尺
子，应先画一条直线代表分界面，把玻璃砖放在白纸上，使其一条边与该
直线对齐，再用尺子轻靠在玻璃砖的另一侧，按住尺子不动，取下玻璃砖，
用尺子画出玻璃砖界面，故D错误。
（2）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和 后，不小心碰了
玻璃砖使它向 一侧平移了少许，如图乙所示，他随后实验测出的折射
率______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
不变
解析：根据题意，可作出光路图如图1所示，入射角与折射角没有误差，
测量的折射率不变。
（3）乙同学在画界面时，不小心将两界面、 间距画得比玻璃砖宽
度大些（仍然与 平行），如图丙所示，他随后实验测得的折射率
______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
偏小
解析：根据题意，可作出光路图如图2所示，入射角不受影响，折射角的
测量值大于真实值，根据 ，可知测得的折射率偏小。
角度2
测定平行板玻璃砖的折射率
例2 （2025·四川绵阳市期中）如图甲所示，在做
“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块
两面平行的玻璃砖，用直尺描出玻璃砖的两个边
和，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 和
，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针
、 ，然后作出光路图，根据光路图计算得出
玻璃的折射率。
（1）关于此实验，下列说法正确的是___。
A.大头针需挡住及、 的像
B.入射角越大，折射率的测量越准确
C.利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率
D.如果误将玻璃砖的边画到 ，折射率的测量值将偏大
√
解析：大头针需挡住及、 的像，A正确；入射角大小要适当，
并非入射角越大折射率的测量越准确，B错误；利用量角器量出、 ，
可求出玻璃砖的折射率，C错误；如果误将玻璃砖的边 画到
，折射角测量值偏大，则折射率的测量值将偏小，D错误。
（2）如图乙所示，某同学按照如下方法处理数据：
以点为圆心、 为半径作圆，圆与折射光线的交点
为，过点向两介质的交界面作垂线，垂足为 ，
的延长线交于，记，再以 点为圆
心、 为半径作圆。可知该玻璃的折射率的测量值
___。（用、 表示）
解析：折射率 。
题型二 实验拓展创新
角度1
测定三角形玻璃砖的折射率
例3 某同学准备测量一个 的直角三棱镜的折射率，实验步骤如下：
（1）在木板上铺一张白纸，将三棱镜放在白纸上并描出三棱镜的轮廓，
如图中 所示。
（2）在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的 侧透过
三棱镜观察两个大头针，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针 ，
使挡住、的像，再插上大头针，使 _____________________。
移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
挡住和、的像
请完成下列实验内容：
解析：使挡住和、 的像。
①将实验需要的光路图补充完整。
解析：光路图如图所示。
答案：图见解析
②该同学用量角器测量光线在界面发生折射时，折射光线与 边夹角
为 ，则三棱镜的折射率 ____。
1.6
解析：根据几何关系可知光线在面的入射角为 ，折射角为 ，
根据折射定律可得 。
角度2
测定玻璃球体的折射率
例4 （2024·湖北卷，T11）某同学利用激光
测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和，交点为 。将半圆
柱体玻璃砖的平直边紧贴，并使其圆心位于 点，画出玻璃砖的半圆
弧轮廓线，如图（a）所示。
②将一细激光束沿 方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半
圆弧的交点 。
③拿走玻璃砖，标记光线与半圆弧的交点 。
④分别过、作的垂线、，、 是垂足，并用米尺分别
测量、的长度和 。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组和 的数据。根据这些数据
作出 图像，如图（b）所示。
（1）关于该实验，下列说法正确的是___（单选，填标号）。
A.入射角越小，误差越小
B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心 点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
解析：入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量
的误差会变大，故A错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减
小误差，故B正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。
√
（2）根据 图像，可得玻璃砖的折射率为_____（保留3位有效数字）。
1.57
解析：设半圆柱体玻璃砖的半径为 ，根据几何关系可得入射角的正弦值
，折射角的正弦值，折射率，可知 图
线斜率大小等于折射率，即 。
（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的
测量结果______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
不变
解析：根据（2）中数据处理方法可知，若描画的半圆弧轮廓线半径略大
于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。
角度3
测定液体的折射率
例5 如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填
写下述实验步骤中的空白。
（1）用游标卡尺测出广口瓶瓶口内径 。
（2）在瓶内装满水。
（3）将刻度尺沿瓶口边缘______插入水中。
竖直
解析：将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。
（4）沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度
（即图中点），同时看到水面上点刻度的像恰好与 点的像相重合。
（5）若水面恰与刻度尺的 点相平，读出____和____的长度。
解析：若水面恰与刻度尺点相平，读出和 的长度。
（6）由题中所给条件，可以计算出水的折射率为_ ________。
解析：设从点发出的光线射到水面时入射角为，折射角为 ，根据数学
知识得知，，根据对称性有 ，则
折射率 。
PART
03
随堂 巩固落实
1.（2025·重庆南开中学期中）在“测定玻璃的折射率”实验中，某实验小组
在白纸上放好玻璃砖并已在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和 。
（1）该实验小组的同学通过“插针法”确定了四颗大头针的位置，请根据
实验原理完善光路图，并标注出入射角和折射角 。
解析：实验原理光路图如图甲所示。
答案：见解析图甲
（2）根据题（1）测得玻璃的折射率 _____（保留3位有效数字）。
1.50
解析：如图乙所示，以入射点为圆心作圆，与入射
光线、折射光线的延长线分别交于、 点，再过
、点作法线的垂线，垂足分别为、 点，根据方
格的比例得 。
（3）若该组某同学在画好界面后，不小心将玻璃砖往上平移了一小段，
则他测得的折射率将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
不变
解析：将界面画好后将玻璃砖往上移，得到如图丙所示的光路图，实线为
真实的光路图，虚线为在原定的界面上的光路图，对比两条线入射角和折
射角，易得折射率不变。
2.学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的
光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图
所示。在一圆盘上，过其圆心 作两条互相垂直的直径
、，在半径 上，垂直于盘面插下两枚大头针
、，并保持、 位置不变，每次测量时让圆盘
的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径相平， 作为界
面的法线，而后在图中右上方区域观察、 的像，并在圆周上插上大
头针，使正好挡住、的像，同学们通过计算，预先在圆周 部
分刻好了折射率的值，这样只要根据 所插的位置，就可直接读出液体折
射率的值。
（1）若 ，与的夹角为 ，则 处所对应的折射率
的值为____。
解析：根据折射定律，题中 ， ，所以折
射率为 。
（2）图中、两位置____（选填“”或“ ”）位置所对应的折射率的
值大。
解析：题图中对应的入射角大于所对应的入射角，所以 对应的折
射率的值大。
（3）作的延长线交圆周于， 处所对应的折射率的值应为___。
1
解析：因、、在一条直线上，入射角等于折射角，所以 处对应的折
射率的值应为1。

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