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(共24张PPT)
第5节　第6节　课后达标检测
√
1．下列说法正确的是(　　)
A．无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳呈现彩色是光的衍射现象
B．光的偏振现象说明光是电磁波
C．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
D．多普勒效应产生的原因是波源频率发生了变化
解析：肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳呈现彩色是光的衍射现象，故A正确；光的偏振现象说明光是横波，故B错误；利用激光测量地面到月球表面的距离，是利用激光的反射原理，激光也发生折射，故C错误；多普勒效应产生的原因不是波源频率发生了变化，而是波源与观察者距离发生变化，导致观察者接受频率发生变化，故D错误。
√
2．关于激光，下列说法正确的是(　　)
A．激光是自然光的一种
B．自然界中某些天然物体也可以发出激光
C．激光可以像刀子一样切除肿瘤
D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
解析：激光是用人工方法激发的一种特殊的光，是人工产生的，不是自然光，故A、B错误；激光亮度高，能量集中，可以像刀子一样切除肿瘤，故C正确；激光和自然光一样能发生衍射现象，故D错误。
√
3．(2025·福建泉州市期末)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：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。
√
4．(2025·江苏南通统考期中)下列关于光的特征，表述正确的是 (　　)
A．光的干涉和衍射现象说明光是一种波
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．与水波的波长相比，光波的波长非常长
D．红光的波长比绿光的波长短
解析：光能发生干涉和衍射现象，干涉和衍射是波特有的现象，说明光是一种波，故A正确；光的偏振现象能说明光是横波， 故B错误；与水波的波长相比，光波的波长非常短，故C错误；红光的波长比绿光的波长长，故D错误。
√
5．(多选)(2025·四川绵阳市期中)生活中有很多有趣的波动现象和光学现象，关于这些现象或应用，下列表述正确的是(　　)
A．声源靠近观察者，观察者接收到声波的频率小于声源的频率
B．光导纤维中，内芯有机玻璃的折射率大于空气的折射率，利用了光的全反射原理
C．在磨制各种镜面或者其他精密的光学平面时，可以利用光的折射法检查平面的平整程度
D．光的偏振现象，说明光是横波
√
解析：根据多普勒效应规律知，若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率大于波源频率，故A错误；光导纤维中，内芯有机玻璃的折射率大于空气的折射率，利用了光的全反射原理，故B正确；检查平面的平整程度是使用光的薄膜干涉，与折射无关，故C错误；光的偏振现象，说明光是横波，故D正确。
√
6．(多选)关于光现象及其应用，下列说法正确的是(　　)
A．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了干涉
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
√
解析： “海市蜃楼”是由远处的景物发出的光线经过不均匀的空气时发生全反射形成的，故A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，故B正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹是光的衍射现象，故C错误；一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，但频率不变，故波长变短，故D正确。
√
7．(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：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。
√
8．(2025·江苏无锡市期中)对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列说法正确的是(　　)


A.甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来测量平面的厚度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍，则P处是暗纹
D．丁图是佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的干涉现象
解析：题图甲是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”中央是亮点，A错误；题图乙是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，B错误；题图丙是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍，则P处是暗纹，C正确；题图丁是佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象，D错误。
√
9．(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
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√
√
10．(2025·河北石家庄市期中)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　)
A．拍摄池中的游鱼时在照相机前装上偏振滤光片能过滤水面反射光，这说明光波是横波
B．肥皂膜看起来常常是彩色的，这是因为光的衍射
C．早上阳光斜射穿过玻璃窗户出现彩色条纹是由于光的衍射现象
D．立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
解析：拍摄池中的游鱼时在照相机前装上偏振滤光片能过滤水面反射光，这说明光波是横波，A正确；肥皂膜看起来常常是彩色的，这是因为光的干涉，B错误；早上阳光斜射穿过玻璃窗户出现彩色条纹是由于光的折射引起的色散现象，C错误；立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，D错误。
11．(2025·北京通州区期末)如图甲所示，挡板上有两条方向竖直、距离很近的狭缝，当用单色光垂直照射狭缝时，与挡板平行的光屏上出现图乙中①所示的条纹，下列说法正确的是(　　)
A．若将其中任意一条狭缝挡住，光屏上
的条纹将由图样①变为图样②
B．若增大两狭缝之间的距离，光屏上的
条纹将由图样①变化为图样③
C．若改用频率更大的单色光，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④
D．若增大挡板与光屏之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④
√
12．(2025·四川眉山市期中)下列说法不正确的是(　　)
A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的
示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有
光线从bb′面射出
B．图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板
间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得
到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平
面在此处是凹陷的
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
√章末知识网络建构专题提升课5　光学知识的综合应用
微专题一　折射率的分析及综合应用
折射率的三种计算方法
(1)n＝；
(2)n＝(θ1为真空中光线与法线的夹角)；
(3)n＝(C为光从光密介质射向光疏介质发生全反射时的临界角)。
　(2024·江苏卷，T6)现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，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NaCl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β1<β2，根据折射定律可知n甲>n乙，故甲溶液的NaCl浓度大；根据v＝，可知光线在甲溶液中的传播速度较小，由sin C＝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。
[答案]　A
　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a光、b光和c光，下列说法正确的是(　　)
A．b光可能是红光
B．a光的频率大于c光的频率
C．b光的波长小于a光的波长
D．在玻璃三棱镜中，a光的传播速度小于c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，a光的偏折程度最小，c光的偏折程度最大，所以对于a光、b光和c光，三棱镜对a光的折射率最小，对c光的折射率最大，则a光的频率最小，c光的频率最大，a光的波长最大，c光的波长最小，则b光不可能是红光，故A、B错误，C正确；根据v＝，由于玻璃三棱镜对a光的折射率小于对c光的折射率，所以在玻璃三棱镜中，a光的传播速度大于c光的传播速度，故D错误。
[答案]　C
　(2025·甘肃天水市期中)如图，一束单色光从上表面A点射入长方体玻璃砖，经两次折射后从下表面B点射出，已知A点处入射角θ1＝53°，A、B两点间的竖直距离为4L，A、B两点间的水平距离为3L，sin 53°＝cos 37°＝，cos 53°＝sin 37°＝，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)玻璃砖的折射率及光在玻璃砖中的传播时间；
(2)入射光线延长线与出射光线之间的距离。
[解析]　(1)已知入射角θ1＝53°，A、B两点间的竖直距离为4L，水平距离为3L，由几何关系可知A、B两点间的距离为5L，则sin θ2＝＝
由折射定律可得玻璃砖的折射率n＝＝
单色光在玻璃砖中传播速度v＝＝c
单色光在玻璃砖中传播距离为5L，则传播时间t＝＝。
(2)作出入射光线延长线，过点B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h，如图所示，由几何关系可得
cos θ2＝＝
h＝5L sin ＝5L＝。
[答案]　(1)　　(2)
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、反射定律)
(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n12＝(θ1为真空中的入射角，θ2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：
n＝→＝。
　(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a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c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θ＝45°，光线c消失
C．若入射光a变为白光，光线b为白光
D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
[解析]　根据几何关系可知，当入射角θ＝30°时，折射角β＝90°－θ＝60°，如图所示，根据折射定律可得n＝＝，A正确；根据全反射临界角公式可知sin C＝＝，由于sin 45°＝>，则45°>C，因此θ＝45°时，光在O点发生全反射，光线c消失，B正确；光在界面处发生反射时，不改变光的颜光，则入射光的颜色与反射光的颜色相同，C正确；若入射光a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b和c的夹角将小于90°，D错误。
[答案]　ABC
　(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θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP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PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN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MN面，入射角相同，设折射角为α，根据折射定律有n＝，可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据全反射临界角公式sin C＝可知，红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP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MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，都不可能发生全反射，故C错误；根据n＝可知，θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。
[答案]　B
　(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O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG＝30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直于EG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sin θ。
(2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围。
[解析]　(1)由题意设光在三棱镜中的折射角为α，则n＝
由于折射光线垂直于EG边射出，根据几何关系可知α＝∠FEG＝30°
代入数据解得sin θ＝0.75。
(2)作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图所示，根据几何关系可知FE上从P点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射
根据全反射临界角公式有sin C＝
设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有
l＝R sin C
又因为xPE＝
联立解得xPE＝R
所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为0＜x≤R。
[答案]　(1)0.75　(2)0＜x≤R
综合一练　光的折射现象的综合分析
　(2025·江苏南京市盐城市一模)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i＝60°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BC。已知玻璃砖厚度为L，光在空气中传播速度为c。求：
(1)玻璃砖折射率；
(2)光在玻璃砖中传播的时间。
[解析]　(1)过B点作垂直于入射光线延长线的垂线BD，以此构建Rt△ABD，如图所示
要求侧移d(即BD)，因为BD＝BC
所以Rt△ABD与Rt△ABC全等，则β＝r＝30°
把i＝60°和r＝30°代入n＝，可得n＝。
(2)光在玻璃砖中传播的速度v＝
光在玻璃砖中传播的时间t＝＝。
[答案]　(1)　(2)
1．(折射率的分析及综合应用)(多选)等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab＝ac，一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac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下方，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．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
解析：选ACD。根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示，由图可知，乙光的折射角小，根据折射定律可知乙光的折射率大，故甲光的频率比乙光的低，由图可知在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，故B错误，D正确；根据λ＝可知甲光的波长比乙光的长，故A正确；根据v＝可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，故C正确。
2.(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PQMN，PQ＝3 m，PN＝1 m，O为PQ边的中点，在O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MN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．MN边界上能够有光射出的长度为2 m
D．光在液体中的传播速度比真空中的大
解析：选AC。当入射角大于等于全反射临界角时，光线在MN界面发生全反射，故A正确；当光线垂直于MN界面射出时，入射角、折射角均为0°，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sin C＝，可知C＝45°，MN边界上能够有光射出的长度ab＝2PN tan C＝2 m，故C正确；液体的折射率为，根据v＝＝c3.(光的折射和全反射的综合分析)(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，O为半圆的圆心，C是半圆最高点，E、Q是圆弧AC上的两点，一束复色光沿PO方向射向AB界面并从O点进入该透明介质，被分成a、b两束单色光，a光从E点射出，b光从Q点射出，现已测得PO与AB界面夹角θ＝30°，∠QOC＝30°，∠EOC＝45°，则下列结论正确的是(　　)
A．a光的频率小于b光的频率
B．b光的折射率为
C．a光和b光在该透明介质内传播的速率相等
D．当夹角θ减小到某一特定值时，将只剩下b光从AC圆弧面上射出
解析：选AB。由题意可得两束单色光的折射率na＝＝，nb＝＝，因为在介质中na＜nb，所以a光的频率小于b光的频率，又根据公式n＝可得，两种单色光在玻璃中的传播速率va＝c，vb＝c，所以两种单色光在玻璃中的传播速率va＞vb，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AB上，不能够发生全反射，而在弧面AC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PO与AB 界面的夹角减小时，a光与b光总是能从AC圆弧面上射出，故D错误。(共47张PPT)
第2节　全反射
学习目标
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。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)定义：折射率________的介质称为光疏介质，折射率________的介质称为光密介质。
较小
较大
(2)对光疏介质和光密介质的理解
①光疏介质和光密介质是相对而言的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质。
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________。
③光由光密介质进入光疏介质时，折射角________入射角；光由光疏介质进入光密介质时，折射角________入射角。
④光疏和光密是相对于介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小。
小　
大于
小于
2．全反射
(1)定义：当光从____________介质射入____________介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越____________，而且越来越____________，反射光却越来越____________。当入射角增大到某一角度，使折射角达到____________时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。这时的____________叫作临界角。
光密
光疏
远
弱　
强
90°　
入射角
(2)折射率与临界角的关系：sin C＝__________。
(3)发生全反射的条件
①光从光密介质射入________介质。
②入射角____________临界角。
光疏
大于或等于
二、全反射棱镜
1．全反射棱镜是截面为__________________的棱镜。
2．全反射棱镜的特点
(1)当光垂直于全反射棱镜的一个界面射入后，都会在其内部发生________，与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%。
(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小。
等腰直角三角形
全反射
3．全反射棱镜改变光路的两种常见情况，如图甲、乙所示。
三、光导纤维
1．光导纤维导光的原理：________。
2．光导纤维构造
由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的________，光传播时在内芯与外套的界面上发生________(如图所示)。
全反射
大
全反射
3．光纤通信的优点是传输容量__________、衰减____________、抗干扰性及保密性____________等。
4．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
大
小
强
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)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。(　　)
×　
√
√
×　
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
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0°逐渐增大，使折射角增大到90°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0°，折射角也为0°，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90°，折射光线消失，所有光线全部反射。
1．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。
2．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。
3．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。
√
　一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。
知识点二　全反射问题的计算
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。
√
　(2025·辽宁葫芦岛市期末)如图所示，△ABC为直角三角形，∠A＝60°，∠B＝90°，AB边的长度为l。一细束绿光从AB边中点D垂直入射，恰好在BC边发生全反射，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该玻璃材料对绿光的折射率；
[答案]　2　
(2)光束从进入玻璃砖到第一次射出经历的时间。
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，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成。

如图所示，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套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。
角度1　全反射棱镜
　 空气中两条光线a和b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n＝1.5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。
角度2　光导纤维的原理及应用
　(2025·广东深圳市期末)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1 km，直径d＝0.2 mm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5×10－6s在光纤另端接收到该光束。光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。
(1)求光纤的折射率。
[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R的最小值。
[答案]　0.4 mm
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
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
√
2.(光导纤维)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a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
√
3.(全反射现象)如图所示，一束红光以30°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30°逐渐缓慢增大到90°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30°逐渐缓慢增大到90°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，当入射角到达临界角时，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。
(1)求水的折射率。
答案：9π m2(共24张PPT)
第1节　第1课时　课后达标检测
√
√
2．(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(　　)
解析：根据折射定律n上sin θ上＝n下sin θ下，由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下>n上，则θ下逐渐减小，画出光路图如图所示，则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
√
√
√
4．光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度。关于任何介质(非真空)的折射率，下列说法正确的是(　　)
A.一定大于1
B．一定小于1
C．可能等于1
D．可能大于1，也可能小于1
√
5．两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)。下列结论正确的是(　　)

A．在水中的传播速度，光束a与光束b相等
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
√
7．(10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30°，折射光线与法线的夹角为53°。已知光在真空中的速度为3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：
(1)这束光在此玻璃半球中的折射率；(5分)
答案：1.6　
(2)这束光在此玻璃半球中的传播速率。(5分)
答案：1.875×108 m/s
8．(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32 cm，高为24 cm。当桶内没有液体时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距7 cm。已知光在空气中的速度约为3×
108 m/s。求：
(1)液体的折射率；(5分)
(2)光在该液体中传播的速度。(5分)
答案：2.25×108 m/s
(1)入射到透光孔底部中央A点处的光线范围比嵌入玻璃砖前增加的角度；(5分)
答案：60°　
(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A点处的光线范围最大。(5分)
答案：2
(1)若玻璃砖的折射率n＝1.5，求光线射入玻璃砖时折射角的正弦值。(5分)
(2)若光线从圆形表面射出后恰与入射光平行，求光线在玻璃砖内传播的时间。(5分)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。
1．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，则如图所示的四个光路图中正确的是(　　)
解析：选C。光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，故A错误；由反射定律知反射角为45°，根据折射定律n＝得θ1＞θ2，故B错误；画光线时必须带箭头，D不是光路图，故D错误；由上述分析可知C正确。
2．某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是(　　)
A．缩小单缝到双缝的距离，可使干涉条纹间距变大
B．在实验中，通过目镜看到的干涉条纹场景如图乙所示，纠正图乙中问题只需旋转测量头
C．仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变小
D．仅将绿色滤光片换为红色滤光片，干涉条纹间距将变小
解析：选B。根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx＝λ，缩小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变；仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大；仅将绿色滤光片换为红色滤光片，由于红光的波长大于绿光的波长，则干涉条纹间距将变大，故A、C、D错误。在实验中，通过目镜看到的干涉条纹场景如题图乙所示，纠正题图乙中问题只需旋转测量头使分划板中心刻线与条纹平行，故B正确。
3．两束光线甲和乙分别射到同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示，将这两束光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，如图丙所示，下列说法正确的是(　　)
A．甲光的波长较短，乙光的波长较长
B．甲光的频率较低，乙光的频率较高
C．A光与乙光对应，B与甲光对应
D．A光在玻璃中传播速度较大，B光在玻璃中传播速度较小
解析：选A。根据Δx＝λ，甲光干涉图样相邻亮条纹间距较小，则甲光的波长较短，乙光的波长较长，甲光的频率较高，故A正确，B错误；A光偏折程度较大，频率较高，与甲光对应，B与乙光对应，故C错误；A光频率较高，在玻璃中传播速度较小，B光在玻璃中传播速度较大，故D错误。
4.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θ，条纹也旋转θ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内缓慢旋转一定角度θ，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。
5．一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n＝＝，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，光线从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发生全反射现象，故D错误。
6．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，翠鸟会先看清楚鱼的位置，在时机成熟时张开翅膀，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1.5 m高的苇秆上，看到与水面成37°的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方40 cm处。已知水对光线的折射率为，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则(　　)
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．如图所示，鱼在水中看到岸上所有景物都会出现在一个倒立的圆锥里，θ角最大值为37°
D．鱼距离翠鸟的实际水平距离为2 m
解析：选A。因为光线从空气射入水中，由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，所以鱼看到的翠鸟比实际位置要高，同理可知鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，A正确，B错误；岸边景物发出或反射的光，在水面以掠射方式入射时(接近90°入射)，光线会发生折射再进入鱼的眼睛里，鱼逆着折射光线观察岸上的景物时，岸上景物的像全部都呈现在一个倒立的圆锥里，根据光路可逆与全反射原理可知，发生全反射的临界角C满足sin C＝＝>0.6，则C＝θ>37°，C错误；根据题意画出光路图如图所示，根据n＝，解得sin r＝0.6，鱼距离翠鸟的实际水平距离x＝＋0.4 m×tan 37°＝2.3 m，D错误。
7．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MQ为直径，一束单色光以入射角α从空气射向圆心O，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MQ射入光导纤维时，折射角大于入射角
C．若α＝45°时，单色光刚好不从MN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α多大，单色光都不会从MN或QP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MQ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α＝45°时，单色光刚好不从MN射出，光路图如图所示，根据折射定律n＝，sin C＝，根据几何关系有C＋r＝90°，则光导纤维的折射率n＝，故C错误；无论入射角α为多少，单色光都不会从MN或QP射出，则光导纤维的折射率最小时，根据折射定律有n′＝，sin C′＝，根据几何关系有C′＋r′＝90°，则光导纤维的折射率最小值n′＝<2，故若光导纤维的折射率为2，则无论入射角α为多少，单色光都不会从MN或QP射出，故D正确。
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f的单色光垂直照射双缝，光屏上O处为中央亮条纹，P点是O上方第三条亮条纹中心，已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，光速为c，下列说法正确的是(　　)
A．无论用哪种色光照射，O点均显示亮条纹
B．OP之间的距离为
C．若增大双缝到光屏的距离L，条纹间距变小
D．若换用频率更大的单色光照射双缝，O点上方第三条亮条纹中心在P点上方
解析：选AB。由于O点到双缝的光程差为零，所以各种色光在O点均为亮条纹，故A正确；由题意可知，OP之间的距离OP＝3λ＝，故B正确；根据Δx＝λ可知，若增大双缝到光屏的距离L，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，O点上方第三条亮条纹中心在P点下方，故D错误。
9．如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知(　　)
A．在水中时a光和b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，a光全反射的临界角比b光小
D．真空中a光的波长比b光长
解析：选AD。由光的可逆性可知，如果光从空气射入水中时，则a光偏折的程度较小，可知a光在水中的折射率较小，由v＝可知，在水中时a光比b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sin C＝可知，a光全反射的临界角比b光大，C错误；a光在水中的折射率较小，由折射率与光的频率关系可知，a光的频率较小，由公式λ＝可知，真空中a光的波长较长，D正确。
10．如图所示，ABC是某三棱镜的横截面，∠B＝30°，∠C＝90°，直角边AC＝2L，一平行于BC的单色光从斜边上的D点射入棱镜，经棱镜两次折射后，从AC边的中点E射出，出射光线与AC边的夹角θ＝30°。已知该单色光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是(　　)
A.D点到A点的距离为L
B．单色光在D点的折射角γ＝30°
C．三棱镜对该单色光的折射率为
D．该单色光从D点传播到E点的时间为
解析：选ABD。如图所示，入射光平行于BC边，因此入射角i＝60°，在AC边上，折射角β＝90°－θ＝60°，由几何关系知，在棱镜内两折射角的角度关系为γ＋α＝180°－(180°－∠A)＝∠A＝60°，根据折射定律有n＝＝，联立解得γ＝α＝30°，n＝，由几何关系可知，三角形ADE是等边三角形，则AD＝AE＝L，故A、B正确，C错误；光在三棱镜中的传播速度v＝，解得v＝，根据几何关系有DE＝L，该单色光从D点传播到E点的时间tDE＝＝，故D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．(6分)在“测玻璃的折射率”实验中：
(1)如图1所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法正确的是________。
A．若P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B．为减小测量误差，过P1、P2插点的直线与法线NN′的夹角应尽量小些
C．为减小作图误差，P3、P4间的距离应适当大些
(2)增大入射角时，出射点与入射点的水平距离将________(选填“增大”或“减小”)。
(3)如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。
(4)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2所示，从图线可知玻璃砖的折射率为________。
(5)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图3所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：
甲同学测得的折射率与真实值相比__________，乙同学测得的折射率与真实值相比________。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)
解析：(1)根据光路可逆性原理结合几何关系可知，P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖也会看到P1、P2的像，故A错误；为减小误差，入射角应适当大一些，即过P1、P2插点的直线与法线NN′的夹角应尽量大些，但也不能太大，故B错误；为了减小作图误差，P3和P4间的距离应适当取大些，故C正确。
(2)出射点与入射点的水平距离等于砖的宽度与折射角正切值的乘积，入射角增大，折射角就增大，玻璃砖的宽度不变，所以出射点与入射点的水平距离增大。
(3)为减小折射角的测量误差，应使折射光线适当长些，故如果有几块宽度不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选宽度大的玻璃砖来测量。
(4)玻璃砖的折射率n＝，则sin θ2＝·sin θ1，可知sin θ2－sin θ1图线斜率的倒数表示折射率，代入数据解得n＝1.5。
(5)甲同学测定折射率时，实验所得的折射光线为2，而实际的折射光线为1，如图所示，可知实验所得的折射角θ2偏大，则由折射率n＝可知，甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，乙同学测得的折射率与真实值一致。
答案：(1)C　(2)增大　(3)大　(4)1.5　(5)偏小　不变
12．(8分)现有毛玻璃屏A、双缝、白光光源C、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
(1)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还注意单缝、双缝应________。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，记下此时图乙手轮上的示数为________mm，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，记下此时图丙手轮上的示数为________mm，求得相邻亮条纹的间距Δx ＝ ________mm。
(3)已知双缝间距d为2.0 × 10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，则所测红光波长为________nm。
解析：(1)单缝、双缝应相互平行，因为光是横波，不平行的细缝会阻断横波，影响光的传播。
(2)题图乙的示数为2 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm；题图丙的示数为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm；相邻亮条纹的间距Δx＝mm＝2.310 mm。
(3)由Δx＝λ得λ＝Δx＝×2.310×10－3m＝6.60×10－7m＝660 nm。
答案：(1)相互平行　(2)2.320　13.870　2.310　(3)660
13．(12分)如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为2.1 μm，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。
(1)若A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m，则P点出现的是亮条纹还是暗条纹？(6分)
(2)若B光在某介质中的波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点出现的是亮条纹还是暗条纹？(sin 37°＝0.6)(6分)
解析：(1)由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变，故λA＝nλ1＝6×10－7m
根据PS2－PS1＝kλA
求得k＝3.5，故P点出现暗条纹。
(2)对B光由临界角为37°可知
n1＝＝
故λB＝n1λ2＝5.25×10－7m
根据PS2－PS1＝k1λB
求得k1＝4
故P点出现亮条纹。
答案：(1)暗条纹　(2)亮条纹
14.(14分)如图所示的是半径为R的半圆柱形玻璃砖，当一束单色光以入射角θ1＝45°从空气中射入玻璃砖时，折射角θ2＝30°，已知光在真空中传播速度为c，求：
(1)该玻璃砖的折射率n；(4分)
(2)当光从玻璃砖射入空气时，发生全反射的临界角；(5分)
(3)光在介质中传播速度v的大小和传播时间t。(5分)
解析：(1)玻璃砖的折射率n＝＝。
(2)根据全反射的条件n＝
解得C＝45°。
(3)根据n＝
解得v＝
传播时间t＝＝。
答案：(1)　(2)45°　(3)　
15.(14分)如图所示，OCBD为半圆柱体玻璃的横截面，CD为直径，O为圆心，半径为R，一束光沿AC方向从真空射入玻璃，光线会达到玻璃砖边缘的B点。已知入射角i＝60°，玻璃砖的折射率为，光在真空中的传播速度为c。
(1)求光线在玻璃砖中从C传播到B所用的时间t。(7分)
(2)通过分析，判断光线在B点是否发生全反射，并画出B位置的光路图(标记好入射角和反射角的大小)。(7分)
解析：(1)根据题意，设光线在C点进入玻璃砖的折射角为r，由折射定律有n＝
解得sin r＝
即r＝30°
由几何关系可得CB＝R
又由n＝
可得v＝＝
则t＝＝。
(2)根据题意，画出光线在B点的法线，如图甲所示
由几何关系可得，光线在B点入射角为60°，由于
sin 60°＝>sin C＝＝
可知，光线在B点发生的是全反射，则光路图如图乙所示。
　
答案：(1)　(2)见解析(共44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。
1．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，则如图所示的四个光路图中正确的是(　　)
√
2．某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是(　　)

A．缩小单缝到双缝的距离，可使干涉条纹间距变大
B．在实验中，通过目镜看到的干涉条纹场景如图乙所示，纠正图乙中问题只需旋转测量头
C．仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变小
D．仅将绿色滤光片换为红色滤光片，干涉条纹间距将变小
√
3．两束光线甲和乙分别射到同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示，将这两束光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，如图丙所示，下列说法正确的是(　　)

A．甲光的波长较短，乙光的波长较长
B．甲光的频率较低，乙光的频率较高
C．A光与乙光对应，B与甲光对应
D．A光在玻璃中传播速度较大，B光在玻璃中传播速度较小
√
4.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θ，条纹也旋转θ角
D．若换用紫光照射，则条纹间距将变大
解析：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内缓慢旋转一定角度θ，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。
√
√
√
√
√
√
9．如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知(　　)

A．在水中时a光和b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，a光全反射的临界角比b光小
D．真空中a光的波长比b光长
√
√
√
√
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．(6分)在“测玻璃的折射率”实验中：

(1)如图1所示，用插针法测定玻璃砖折射率的
实验中，下列说法正确的是________。
A．若P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B．为减小测量误差，过P1、P2插点的直线与法线NN′的夹角应尽量小些
C．为减小作图误差，P3、P4间的距离应适当大些
C
解析：根据光路可逆性原理结合几何关系可知，P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖也会看到P1、P2的像，故A错误；为减小误差，入射角应适当大一些，即过P1、P2插点的直线与法线NN′的夹角应尽量大些，但也不能太大，故B错误；为了减小作图误差，P3和P4间的距离应适当取大些，故C正确。
(2)增大入射角时，出射点与入射点的水平距离将________(选填“增大”或“减小”)。
解析：出射点与入射点的水平距离等于砖的宽度与折射角正切值的乘积，入射角增大，折射角就增大，玻璃砖的宽度不变，所以出射点与入射点的水平距离增大。
增大
(3)如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。
解析：为减小折射角的测量误差，应使折射光线适当长些，故如果有几块宽度不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选宽度大的玻璃砖来测量。
大
(4)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2所示，从图线可知玻璃砖的折射率为________。
1.5
(5)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图3所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：

甲同学测得的折射率与真实值相比__________，乙同学测得的折射率与真实值相比________。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)
偏小
不变
12．(8分)现有毛玻璃屏A、双缝、白光光源C、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
(1)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还注意单缝、双缝应____________。
相互平行
解析：单缝、双缝应相互平行，因为光是横波，不平行的细缝会阻断横波，影响光的传播。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将
该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙
所示，记下此时图乙手轮上的示数为______mm，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，记下此时图丙手轮上的示数为_____mm，求得相邻亮条纹的间距Δx ＝ _____mm。
2.320
13.870
2.310
(3)已知双缝间距d为2.0 × 10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，则所测红光波长为________nm。
660
13．(12分)如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为2.1 μm，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。
(1)若A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m，则P点出现的是亮条纹还是暗条纹？(6分)
解析：由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变，
故λA＝nλ1＝6×10－7m
根据PS2－PS1＝kλA
求得k＝3.5，故P点出现暗条纹。
答案：暗条纹　
(2)若B光在某介质中的波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点出现的是亮条纹还是暗条纹？(sin 37°＝0.6)(6分)
答案：亮条纹
14.(14分)如图所示的是半径为R的半圆柱形玻璃砖，当一束
单色光以入射角θ1＝45°从空气中射入玻璃砖时，折射角θ2
＝30°，已知光在真空中传播速度为c，求：
(1)该玻璃砖的折射率n；(4分)
(2)当光从玻璃砖射入空气时，发生全反射的临界角；(5分)
答案：45°　
(3)光在介质中传播速度v的大小和传播时间t。(5分)
(1)求光线在玻璃砖中从C传播到B所用的时间t。(7分)
(2)通过分析，判断光线在B点是否发生全反射，并画出B位置的光路图(标记好入射角和反射角的大小)。(7分)
答案：见解析题组1　全反射现象
1．(2025·四川绵阳市期中)某种介质的折射率n＝，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60°，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C，由sin C＝，可得临界角C＝45°，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.(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，∠B＝30°，P为BD边上的一点。若某单色光从P点垂直于BD射入介质，在AB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P点垂直于BD射入介质，在AB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AB边上发生全反射的临界角C＝30°，由sin C＝，解得n＝2。
题组2　全反射问题的综合分析
3．透过热空气观察物体会发现物体摇晃不定，那是因为温度越高空气折射率越小，热空气的对流现象引起光路的变化。光线经过温度不同的空气层的光路图如图所示。根据图中信息下列关于空气层1、2和3说法正确的是(　　)
A.空气层1的温度最高
B．空气层2的折射率最大
C．光线在2中传播的速度最大
D．光线从2到3最容易发生全反射
解析：选C。温度越高空气折射率越小，作出各个空气层界面的法线如图，可知θ3＜θ1＜θ2，sin θ3＜sin θ1＜sin θ2，由折射定律可知＝，＝，所以n2＜n1＜n3，所以空气层2的温度最高，折射率最小，A、B错误；根据光速与折射率的关系，可知v＝，又因为空气层2的温度最高，折射率最小，光线在2中传播的速度最大，C正确；光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因为n2＜n3，光线从2到3不会发生全反射现象，D错误。
4.如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ，MN＝2NP，其折射率为。一束单色光在纸面内以α＝45°的入射角从空气射向MQ边的中点O，则该束单色光(　　)
A．在MQ边的折射角为60°
B．在MN边的入射角为45°
C．不能从MN边射出
D．不能从NP边射出
解析：选C。光线从O点入射，设折射角为β，由折射定律有sin α＝n sin β，解得β＝30°，即该束单色光在MQ边的折射角为30°，故A错误；设边长NP＝l，则MN＝2l，作出光路图如图所示，由几何关系可知光在MN边的入射角为60°，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C，有sin C＝，即C＝45°，而光在MN边的入射角大于45°，所以光在MN边发生全反射，不能从MN边射出，故C正确；根据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的B点时的入射角为30°，小于全反射临界角，所以光在B点折射出玻璃砖，故D错误。
题组3　全反射棱镜和光导纤维
5．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，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(　　)
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
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。
6．(2025·河北邯郸市期中)如图所示，一束激光由光导纤维左端的中心点以i＝60°的入射角射入，折射角θ＝30°，经过一系列全反射后从右端射出。已知光导纤维长L＝1.2×104 m，真空中的光速c＝3×108 m/s，则该激光在光导纤维中传输所经历的时间为(　　)
A．4×10－5 s B．4×10－5 s
C．8×10－5 s D．4×10－5 s
解析：选C。由光的折射定律可知光导纤维材料的折射率n＝＝，激光在介质中传播的速度v＝＝ m/s＝×108 m/s，激光在光导纤维中传输所经历的时间t＝＝8×10－5 s。
7.(10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ABC的单色光从真空垂直于BC边从P点射入三棱镜，P点到C点的距离为1.6L，AB边长为3L，光线射入后恰好在AC边上发生全反射。已知∠C ＝ 37°，光在真空中的传播速度为c，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)该三棱镜的折射率n；(5分)
(2)光线从BC边传播到AB边所用的时间t(只考虑一次反射)。(5分)
解析：(1)作出光路图如图所示，根据几何关系可知，光在AC面上的临界角C＝37°，则sin C＝
解得n＝。
(2)由几何关系得tan 37°＝＝
tan 37°＝＝
cos 37°＝＝
AM＝AC－MC
sin 37°＝
又n＝
t＝
联立各式并代入数据解得t＝。
答案：(1)　(2)
8.(10分)用下面的方法可以测量液体的折射率：取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上(如图)。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，利用测得的数据r和h即可求出液体的折射率。
(1)写出用r和h求折射率的计算式。(5分)
(2)用这种方法测某种液体的折射率时，测得r＝4 cm，h＝3 cm，求该液体折射率。(5分)
解析：(1)观察者在液面上各个方向都刚好看不到液面下的大头针，说明由大头针射出的光线，恰好在液面与木塞的边缘处发生全反射，由题意作出光路图如图所示
这时入射角等于临界角C，由几何关系可得
sin C＝
又sin C＝，由以上两式解得液体的折射率
n＝。
(2)实验测得r＝4 cm，h＝3 cm，由(1)中n＝，可得n＝1.25。
答案：(1)n＝　(2)1.25
9.(10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R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A点射入，当入射角为45°时，光束经外球面折射后恰好与内球面相切于B点。已知真空中的光速为c。
(1)求该光束在透明材料中的传播速度。(5分)
(2)现改变光束在A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i的范围。(5分)
解析：(1)由几何关系可知，光束在A点的折射角满足
sin r＝＝
折射率n＝＝
该光束在透明材料中的传播速度v＝＝c。
(2)设在A点的入射角为i′时，光束经折射后到达内球面上C点，并在C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∠ACD恰好等于临界角C，由sin C＝
代入数据得∠ACD＝C＝45°
由正弦定理有＝
因AO＝2R，CO＝R，∠ACO＝180°－∠ACD＝135°
解得sin ∠CAO＝
由折射定律有n＝
解得sin i′＝
即此时的入射角i′＝30°
若使其折射后能在内球面上发生全反射，则入射角i需满足i≥30°。
答案：(1)c　(2)i≥30°题组1　双缝干涉现象
1．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600 nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点出现第3级亮条纹，现改用波长为400 nm的紫光照射，则(　　)
A．P0和P都呈现亮条纹
B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹
D．P0和P都呈现暗条纹
解析：选B。由题知橙光的波长λ＝600 nm，紫光的波长λ′＝400 nm，且P点出现第3级亮条纹，可知PS2－PS1＝3λ＝1 800 nm＝，故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，故P变为暗条纹，P0仍为亮条纹。
2.如图所示，a、b混合光束从介质射向真空，发现只有b光从界面射出，反射光束用c表示，则下列说法正确的是(　　)
A．c为a光
B．真空中，b光的光速比a光的大
C．真空中，b光的波长比a光的长
D．通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距比b光的大
解析：选C。光在界面上均会发生反射，可知，c为a、b混合光，故A错误；真空中，光速一定，即在真空中，b光的光速等于a光的光速，故B错误；根据题图可知，以相同的入射角入射时，a光发生了全反射，b光没有发生全反射，则a光的临界角小于b光的临界角，根据n＝可知，b光的折射率比a光的小，由于折射率越小，波长越长，则真空中，b光的波长比a光的长，故C正确；根据Δx＝λ，由于b光的波长比a光的长，则通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距比b光的小，故D错误。
3．(2025·四川宜宾市模拟)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、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是(　　)
A．b光比a光更容易发生明显衍射现象
B．在冰晶中，a光的波速与b光的波速一样大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大
D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小
解析：选C。由题图乙可知a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以naλb，根据v＝，可知va>vb，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λa>λb，所以a光比b光更容易发生明显衍射现象，故A错误；由Δx＝λ可知，波长越长条纹间距越大，因为λa>λb，所以通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大，故C正确；根据sin C＝，可知Ca>Cb，故D错误。
4．(2025·四川眉山市期中)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P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S1与S2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Δx＝λ，增大S1与S2的间距，条纹间距减小，故A错误；减小双缝到光屏的距离，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。
5．(多选)(2025·广西贵港市阶段练)如图所示，一复合光经三棱镜折射后，射出两束单色光a和b，则这两束光(　　)
A．进入三棱镜前后各自的波长都保持不变
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距Δxa<Δxb
C．在三棱镜中的传播速度va>vb
D．发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
解析：选CD。根据v＝，v＝λf，可知三棱镜中光速小于真空中光速，光进入三棱镜后频率不变，光进入三棱镜后各自的波长都有所减小，故A错误；由题图可知，该三棱镜对a光的偏折程度小，则三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝λ可知，双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距Δxa>Δxb，故B错误；a光的折射率小，由n＝可知，在三棱镜中的传播速度va>vb，故C正确；根据sin C＝，na题组2　薄膜干涉现象及其应用
6．(2023·北京卷，T2)阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的(　　)
A．偏振现象　　　　　　 B．衍射现象
C．干涉现象 D．全反射现象
解析：选C。阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象。
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v＝λf，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．对于薄膜干涉，下列说法正确的是(　　)
A．应在入射光的另一侧观察薄膜
B．暗纹出现的地方，两个表面反射的光在这里是波谷和波谷相遇叠加
C.干涉条纹是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果
D．用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，说明整个膜的厚度相同
解析：选C。薄膜干涉是由薄膜前后两个表面反射的光线叠加而成，应在入射光的同侧观察薄膜，故A错误，C正确；条纹中的暗纹是两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，若满足2d＝nλ(n＝0，1，2，3，…)，则为明条纹，若满足2d＝λ(n＝0，1，2，3，…)，则为暗条纹，这说明整个膜的厚度不同，故D错误。
9．(2025·山东泰安市期中)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察以外，还可以把一个凸透镜压在一块平面玻璃板上(如图甲)，让单色光从上方射入(如图乙)，从上往下看凸透镜，可以观察到由干涉形成的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是(　　)
A．环状条纹是等间距的同心圆环
B．环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏
C．若对透镜上表面均匀施加适量压力，干涉圆环向边缘移动
D．若把入射的单色光由紫色换为红色，观察到的条纹间距会变小
解析：选C。每个圆环实际上是一条等厚线，即同一个圆环上所对应的空气膜的厚度相等，由于从圆心越向外空气膜的厚度变化越快，即空气膜厚度发生相同的变化经过的距离越短，所以从圆心越向外条纹越来越密集，故A、B错误；若对透镜上表面均匀施加适量压力，各处的空气膜都会变薄，干涉条纹向边缘移动，故C正确；若把入射的单色光由紫色换为红色，由于红光比紫光波长大，所以相邻两个干涉圆环对应的空气膜厚度变化变大，条纹间距会变大，故D错误。
10.(2025·广东深圳市期中)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a l，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是(　　)
A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大
D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距减小
解析：选B。S发出的光经平面镜反射后，相当于从S关于平面镜的对称点S′发出的，如图所示，两个光源是相干光源，两个光源的距离为2a，利用双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx＝λ，若将光屏向右移动，则l增大，光屏上条纹间距增大，故A错误；若将平面镜向下移动一个微小距离，则a增大，光屏上条纹间距减小，故B正确；若将平面镜向右移动，则l、a均不变，光屏上条纹间距不变，故C、D错误。
11．(2023·重庆卷，T5)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则(　　)
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
解析：选D。根据相邻两条亮条纹的间距计算公式Δx＝λ，可知λa<λb，故A错误；将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，根据折射定律n＝，知na>nb，根据光在介质中的传播速度与折射率的关系n＝，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；根据全反射临界角与折射率的关系n＝，且在水中传播时，a光的折射率比b光的大，可得a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
12．(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S到双缝S1、S2的距离相等，S1、S2连线平行于光屏，O点为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经S1、S2传播到光屏上P点的时间差为Δt，其中S1P垂直于光屏，P为某亮条纹中心，O、P之间还有m条亮条纹。已知光在真空中的传播速度为c，玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射。
(1)求光在玻璃片中的传播速度。(3分)
(2)求单色光在真空中的波长。(3分)
(3)若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片，光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等，求玻璃片的厚度。(4分)
解析：(1)光在介质中的传播速度v＝。
(2)根据题意，有Δr＝cΔt
Δr＝kλ
k＝m＋1
联立可得λ＝。
(3)若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片，光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等，则－＝Δt
解得d＝。
答案：(1)　(2)　(3)第3节　光的干涉
eq \a\vs4\al()
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。
一、光的双缝干涉
1．物理史实：光的干涉实验最早是由英国物理学家____________在1801年完成的。
2．实验示意图
如图所示
3．实验过程
如图，让一束________投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距________。狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是________的。这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相________。
4．实验现象
在屏上得到____________的条纹。
5．实验结论：证明光是一种________。
6．现象解释
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时(即恰好等于波长的________时)，两列光波在这点相互加强，这里出现________；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时，两列光波在这一点__________，这里出现暗条纹。
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
1．干涉条纹间距和光的波长之间的关系
如图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l。
相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ。
已知双缝间距d，再测出________________和________________，就可以求得光波的波长λ。
2．干涉条纹：条纹之间的距离与光波的波长成________。
三、薄膜干涉
1．薄膜干涉的原理
光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的________光的________差不同。在某些位置，两列波叠加后相互加强，出现________；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，出现________。
2．薄膜干涉条纹
用单色光照射得到____________的条纹，用白光照射得到________条纹。
3．薄膜干涉的应用
(1)用干涉法检查平面的平整度。
(2)光学仪器上的增透膜。
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。(　　)
提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
[答案自填] 托马斯·杨　单色光　很近　相同　叠加　明暗相间　波　偶数倍　整数倍
亮条纹　奇数倍　相互削弱　双缝到屏的距离l　条纹间距Δx　正比　反射　路程　亮条纹　暗条纹　明暗相间　彩色
知识点一　双缝干涉现象
eq \a\vs4\al()
几种单色光的双缝干涉图样如图所示。请问：
(1)单色光干涉时相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗？
(2)用不同颜色的光做干涉实验时，干涉图样完全一样吗？与哪些因素有关？
[提示]　(1)由题图可知，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的。
(2)由题图可知，用不同颜色的光做干涉实验时，不同颜色光的干涉图样条纹间距不同，条纹间距与波长关系为Δx＝λ(其中d为双缝间的距离，L为双缝到接收屏的距离，λ为光的波长)。
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。
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。
(3)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2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。若用白光作为光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。
4．由Δx＝λ可知，两相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大。
角度1　单色光的干涉
　(2023·江苏卷，T6)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]　光的双缝干涉条纹中，相邻亮(暗)条纹之间的距离Δx＝λ，式中L为双缝到光屏的距离，d为双缝的间距，λ为光的波长；根据题图可知4Δx甲＝2Δx乙，L与λ相同，则d乙＝d甲，B正确，A、C、D错误。
[答案]　B
　(2024·辽宁、吉林、黑龙江卷，T4)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示，用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是(　　)
A.换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
[解析]　由Δx＝λ，可知换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距Δx变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D错误。
[答案]　A
角度2　复色光的干涉
　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。
[答案]　A
知识点二　亮条纹和暗条纹的判断
亮、暗条纹的判断
如图所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1。
(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr＝kλ(其中k＝0，1，2，3，…)，则P处出现亮条纹，k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹，k为亮条纹的级次。
(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr＝λ(其中k＝1，2，3，…)，则P处出现暗条纹，k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。
　(2025·陕西渭南市期末)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉现象。狭缝S1、S2之间的距离为d，狭缝到屏的距离为L。用同一单色光垂直照射狭缝，在屏上得到了图乙所示的图样。下列说法正确的是(　　)
A．图乙是光的衍射图样，相邻两条纹之间的距离不一定相等
B．若屏上P点到狭缝S1、S2的距离差为波长的整数倍，则P点处一定是暗条纹
C．若其他条件不变，只增大L，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．若其他条件不变，只增大d，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
[解析]　题图乙中的条纹等间距，所以是双缝干涉条纹图样，A错误；光的路程差为波长的整数倍时，为加强区，即亮条纹，B错误；根据Δx＝，当增大L，其他条件不变时，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，当增大d，其他条件不变时，题图乙中相邻暗条纹的中心间距减小，C正确， D错误。
[答案]　C
　在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm，光速c＝3×108 m/s，如果用频率为6.0×1014 Hz 的黄光照射双缝，则(　　)
A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹
B．Q点出现亮条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现亮条纹
D．两点均出现暗条纹
[解析]　由c＝λf知黄光的波长λ＝＝ m＝0.5 μm，双缝到P点的光程差与黄光的半波长相比为＝＝3，即为半波长的奇数倍，所以P点出现暗条纹，双缝到Q点的光程差与黄光的半波长相比为＝＝6，即为半波长的偶数倍，所以Q点出现亮条纹。
[答案]　B
知识点三　薄膜干涉现象及其应用
eq \a\vs4\al()
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B与标准样板A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。
　(2025·广东深圳市期中)光的干涉现象在生活中有许多应用。图甲所示的是利用干涉现象检查平面平整度的装置，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变疏
C.若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检测的平面在此处出现了凸起
D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，单色光从上方竖直射下，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的同心圆环
[解析]　题图甲中上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A错误；相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，根据Δx tan θ＝，若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则题图乙中的干涉条纹变疏，故B正确；题图丙中条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，应是被检测的平面在此处出现了凹陷，故C错误；空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，光程差是光的半个波长的偶数倍为明条纹，是光的半个波长的奇数倍为暗条纹，空气膜的厚度变化从中心向周围越来越快，则可以看到内疏外密的明暗相间的同心圆环，故D错误。
[答案]　B
综合一练　光学知识的综合应用
　(多选)(2025·陕西西安市期中)如图1所示，等腰△ABC为一棱镜的横截面，AB＝AC；一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜，在BC边经过一次反射后从AC边射出，出射光分成了不同颜色的a、b两束光。如图2所示将一矩形玻璃板水平固定，另一矩形玻璃板一端放在水平玻璃板M端上，另一端与水平玻璃板N端之间插入两张纸片。现将a、b两束光分别从上方竖直射入图2中玻璃板，从上方可以观察到明暗相间的条纹如图3、4所示。下列说法正确的是(　　)
A．a光对应图4条纹，b光对应图3条纹
B．图3、4中的条纹是由两块玻璃板上表面反射的光干涉形成的
C．少垫一张纸片，条纹间距变大
D．在同一介质中发生全反射时，b光比a光的临界角要大
[解析]　由题图1可知，b光的偏折程度大，由折射定律可知，b光的折射率大，因此b光的频率大，波长小，干涉条纹间距小，说明a光对应题图4条纹，b光对应题图3条纹，A正确；题图3、4条纹是由两块玻璃板间空气膜上、下表面反射的光干涉形成的，B错误；产生干涉现象的两列光对应的光程差是空气膜厚度的2倍，少垫一张纸片，空气膜厚度减小，则条纹间距变大，C正确；在同一介质中，频率大的光折射率大，b光折射率大于a光折射率，由全反射临界角公式sin C＝可知，b光比a光的临界角要小，D错误。
[答案]　AC
1．(双缝干涉现象)(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(　　)
A．改用红色激光
B．减小双缝间距
C．将屏幕向远离双缝的位置移动
D．将光源向远离双缝的位置移动
解析：选ABC。根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，要使Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离。
2.(亮条纹和暗条纹的判断)(2025·江苏南通市期中)如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一条亮纹的中心。在其他条件不变的情况下，若将D屏向右平移一段距离，则(　　)
A．屏上O点可能为暗纹的中心
B．屏上P1位置仍然可能为亮纹的中心
C．屏上P1位置可能为暗纹的中心
D．屏上干涉条纹间距将变小
解析：选C。屏上O点到两个光源的距离相等，仍然为中央亮纹，A错误；根据Δx＝λ，屏向右平移，L增大，可知相邻干涉条纹间距离增大，原来屏上P1位置是第一条亮纹的中心，现在第一条亮纹向上移动，P1位置可能是暗纹的中心，不可能是亮纹中心，B、D错误，C正确。
3．(薄膜干涉)(多选)一中学生小明用单色光和两片平整的玻璃片观察薄膜干涉，如图甲所示，则(　　)
A.干涉条纹与ab边垂直
B．若将上方玻璃片右侧垫高一些，条纹间距变小
C．换用频率更高的单色光，可使条纹间距变大
D．若下方玻璃片上表面有一凹痕，则观察到的干涉条纹如图乙所示
解析：选ABD。干涉条纹是由空气薄层的上下两表面的反射光干涉产生的，空气薄层相同厚度形成同一条纹，所以条纹与图示ab边垂直，故A正确；经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源，设此处的空气层厚度为d，其光程差Δx＝2d，即光程差是空气层厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ，此处出现亮条纹，因此相邻亮条纹之间的空气层厚度差一定为，若将上方玻璃片右侧垫高一些，空气层的倾角变大，故相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变小，故B正确；换用频率更高的单色光，波长更短，相邻亮纹(或暗纹)之间的间距变小，故C错误；空气劈尖干涉是等厚干涉，即同一条纹对应的劈尖厚度相同，若下方玻璃片上表面有一凹痕，则观察到的干涉条纹与它右侧的条纹一致，即如题图乙所示，D正确。1．(2025·广西南宁市一模)某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时，已经画好了部分图线，如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，确定入射光线AO。现需在玻璃砖另一侧插上P3和P4大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线。
(1)下列确定P3位置的方法正确的是______。
A．透过玻璃砖观察，使P3挡住P2的像
B．透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像
C．先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置
(2)在图甲中作出光在玻璃砖中光线和从玻璃砖中出射后的光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角θ2。
(3)经过多次测量作出sin θ1－sin θ2的图像如图乙所示，玻璃砖的折射率为________。(保留3位有效数字)
解析：(1)确定P3位置的方法为透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像。
(2)如图所示。
(3)根据折射定律可得n＝，由sin θ1－sin θ2图像可得玻璃砖的折射率n＝＝1.25。
答案：(1)B　(2)图见解析　(3)1.25
2．(2025·安徽黄山市第一次质检)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。
(1)在插P3和P4时，应使________(选填选项前的字母)。
A．P3只挡住P1的像
B．P4只挡住P3
C．P3同时挡住P1、P2的像
D．P4挡住P3本身及P1、P2的像
(2)用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别作出如图2所示的四组插针结果并已绘出入射光线。
①从图上看，肯定把针插错了的同学是________。(多选)
②从图上看，测量结果准确度最高的同学是________。
解析：(1)实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3本身和P1、P2的像，故A、B错误，C、D正确。
(2)①光线经玻璃砖折射再从玻璃砖射出后，出射光线要发生偏移，与原来未入射玻璃砖时的传播方向不会在同一直线上，而丙同学在玻璃砖两侧的四枚大头针都在一直线上，肯定是错的。丁同学的出射光线与上表面入射光线在法线的同侧，所以丁同学错误。
②根据实验原理可知插的四枚大头针应相距远一些，才能较准确地确定光的传播方向，如果针相距太近，误差会大一些，所以从题图上看，测量结果准确度最高的同学是甲同学。
答案：(1)CD　(2)①丙、丁　②甲
3．(2025·山东淄博市一模)在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：
(1)如图甲所示，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面aa′和bb′。在相应位置插上P1、P2两枚大头针。插上大头针P3，使P3挡住________，再插上大头针P4，使P4挡住P3本身和P1、P2的像。
(2)该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图甲中补全光路图，并标注出界面aa′的入射角i和折射角r。
(3)测得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)。
(4)另一小组同学在做实验时，选用一横截面为三角形的玻璃砖，放置在图乙实线位置并画出玻璃砖的轮廓后，不小心将玻璃砖向右发生了微小的平移(移至图乙中虚线位置，底边仍然沿原直线)，然后用插针法依次确定了四枚大头针的位置，测量玻璃砖的左侧边界的入射角和折射角，得到折射率，则玻璃砖折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
解析：(1)使P3挡住P1、P2的像。
(2)光路图如图1所示。
(3)由折射定律得n＝＝1.50。
(4)玻璃砖平移后，作出如图2所示的光路图，入射角不会引起变化，但测得的折射角r大于实际的折射角α，根据折射定律可知玻璃砖折射率的测量值小于真实值。
答案：(1)P1、P2的像　(2)见解析图1　(3)1.50　(4)小于
4．(2025·天津南开区质检)如图甲所示，某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
(1)为了减小实验误差，实验时应注意的是________。
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度应小一些
C．大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些
(2)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)。
(3)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P1P2于A点，交入射点O与出射点O′连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50 cm，CD＝5.00 cm，由此可得该玻璃的折射率n＝________。
解析：(1)为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离适当大些。
(2)作出光路图如图所示，由图可知，入射角不变，但是测得的折射角大于折射角的真实值，根据折射定律可知，所测折射率偏小。
(3)根据题意，由题图丙和折射定律有n＝
又有OA＝OC，则有n＝＝＝1.7。
答案：(1)C　(2)偏小　(3)1.7
5．(2025·湖南九校联盟联考)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MON，取O点为入射点并作过O点的法线；画出线段EO作为入射光线，在EO上垂直于纸面插上两枚大头针P1、P2；放上半圆形玻璃砖(图中实线部分)，使玻璃砖的直线边界与MN重合、底面圆心与O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P3，使P3挡住____________________(选填“P1、P2”或“P1、P2的像”)。
(2)移去玻璃砖，画出半圆边界，连接OP3交半圆边界于B点，作入射光线的延长线交半圆边界于A点；再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为 C、D点。设 AC 的长度为l1，CO的长度为l2，BD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖的折射率的最简表达式为 n＝________(用l1、l2、l3或l4表示)。
(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”)。
解析：(1)在曲线边界一侧透过玻璃砖观察到的是P1、P2的像，故应使 P3挡住P1、P2的像。
(2)光线的入射角和折射角的正弦值分别为sin θ1＝，sin θ2＝，根据光的折射定律可知玻璃砖的折射率n＝＝＝。
(3)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。
答案：(1)P1、P2的像　(2)　(3)不变
6．(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P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S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2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。
(2)已经测出AB ＝ l1，OA ＝ l2，S1S2＝ l3，则折射率n＝______________(用l1、l2、l3表示)。
(3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验，则S1、S2间的距离会________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：(1)光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行，过S1作BS2的平行线，交ad于C点，连接OC，光路图如图所示。
(2)根据几何关系可知，入射角的正弦值sin i＝ eq \f(l1,\r(l＋l)) ，折射角的正弦值sin r＝ eq \f(l1－l3,\r(（l1－l3）2＋l)) ，根据折射定律可得n＝＝ eq \f(l1\r(（l1－l3）2＋l),（l1－l3）\r(l＋l)) 。
(3)若玻璃砖的宽度变小，ad边与两条光线的交点距离变小，即BC变小，则S1、S2间的距离也会变小。
答案：(1)见解析图　(2) eq \f(l1\r(（l1－l3）2＋l),（l1－l3）\r(l＋l))
(3)变小第2节　全反射
eq \a\vs4\al()
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。
一、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)定义：折射率________的介质称为光疏介质，折射率________的介质称为光密介质。
(2)对光疏介质和光密介质的理解
①光疏介质和光密介质是相对而言的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质。
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________。
③光由光密介质进入光疏介质时，折射角________入射角；光由光疏介质进入光密介质时，折射角________入射角。
④光疏和光密是相对于介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小。
2．全反射
(1)定义：当光从____________介质射入____________介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越____________，而且越来越____________，反射光却越来越____________。当入射角增大到某一角度，使折射角达到____________时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。这时的____________叫作临界角。
(2)折射率与临界角的关系：sin C＝__________。
(3)发生全反射的条件
①光从光密介质射入________介质。
②入射角____________临界角。
二、全反射棱镜
1．全反射棱镜是截面为__________________的棱镜。
2．全反射棱镜的特点
(1)当光垂直于全反射棱镜的一个界面射入后，都会在其内部发生________，与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%。
(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小。
3．全反射棱镜改变光路的两种常见情况，如图甲、乙所示。
三、光导纤维
1．光导纤维导光的原理：________。
2．光导纤维构造
由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的________，光传播时在内芯与外套的界面上发生________(如图所示)。
3．光纤通信的优点是传输容量__________、衰减____________、抗干扰性及保密性____________等。
4．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
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)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。(　　)
提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
[答案自填] 较小　较大　小　大于　小于　光密　光疏　远　弱　强　90°　入射角
　光疏　大于或等于　等腰直角三角形　全反射　全反射　大　全反射　大　小　强
知识点一　全反射现象
eq \a\vs4\al()
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0°逐渐增大，使折射角增大到90°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0°，折射角也为0°，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90°，折射光线消失，所有光线全部反射。
1．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。
2．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。
3．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。
4．临界角
(1)定义：刚好发生全反射(即折射角为90°)时的入射角为全反射的临界角，用C表示。
(2)表达式：光由折射率为n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90°，n＝，即sin C＝。
(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。
　(2024·海南卷，T4)一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率为(　　)
A．　　　　　　　　 B．
C． D．2
[解析]　如图所示，根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角C＝60°，根据全反射的临界条件可得sin C＝，解得n＝。
[答案]　C
　一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。
[解析]　当光束与竖直方向的夹角为45°时，光束恰好不从液体表面射向空气，即光束刚好发生全反射，即临界角C＝45°
则液体的折射率n＝
代入数据得n＝
由公式n＝得激光在液体中的传播速度v＝
解得v＝。
[答案]　　c
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sin C＝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。
　(2023·湖北卷，T6)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为(　　)
A．d　　　　　　　　 B．d
C．d D．d
[解析]　设光线在OQ界面的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α＝30°，则折射率n＝＝，光线射出OQ边的临界点为恰好发生全反射的点，光路图如图所示，其中OB⊥CS，光线在A、B两点发生全反射，由全反射定律得sin C＝＝，即A、B两处全反射的临界角为45°，A、B之间有光线射出，由几何关系可知，AB＝2AC＝2CS＝OS＝d。
[答案]　C
　(2025·辽宁葫芦岛市期末)如图所示，△ABC为直角三角形，∠A＝60°，∠B＝90°，AB边的长度为l。一细束绿光从AB边中点D垂直入射，恰好在BC边发生全反射，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该玻璃材料对绿光的折射率；
(2)光束从进入玻璃砖到第一次射出经历的时间。
[解析]　(1)由题意光束恰好在BC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30°，又因为sin C＝
解得n＝2。
(2)由几何关系可知，光束进入玻璃砖内传播路程
s＝tan 60°＋tan 30°＋＝l
光在玻璃砖中的传播速度v＝
从光束进入玻璃砖到第一次射出经历的时间
t＝＝。
[答案]　(1)2　(2)
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，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成。
如图所示，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套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。
角度1　全反射棱镜
　空气中两条光线a和b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n＝1.5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。
[答案]　B
角度2　光导纤维的原理及应用
　(2025·广东深圳市期末)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1 km，直径d＝0.2 mm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5×10－6s在光纤另端接收到该光束。光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。
(1)求光纤的折射率。
(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R的最小值。
[解析]　(1)光在长直光纤中传输速度v＝
解得v＝2×108 m/s
光纤的折射率n＝
解得n＝1.5。
(2)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sin C＝
又sin C＝＝
解得Rmin＝0.4 mm。
[答案]　(1)1.5　(2)0.4 mm
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n＝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.(光导纤维)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a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a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，根据sin C＝可知，折射率越小，发生全反射的临界角越大。
3.(全反射现象)如图所示，一束红光以30°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30°逐渐缓慢增大到90°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：选D。入射光线与法线的夹角从30°逐渐缓慢增大到90°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，当入射角到达临界角时，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。
4．(全反射现象的计算)(2025·江苏徐州统考期中)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，已知sin 41°≈。
(1)求水的折射率。
(2)若此时潜水爱好者离水面的距离为 m，用激光笔向水面各个方向照射，则激光笔能照亮的水面面积是多少？
解析：(1)由题意可知，全反射的临界角
C＝90°－41°＝49°
由题意有sin 41°≈
则sin 49°＝cos 41°＝＝
则水的折射率n＝＝＝。
(2)当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则根据几何知识有tan 41°＝
则激光笔能照亮的水面区域的半径
r＝＝× m＝3 m
则激光笔能照亮的水面面积S＝πr2＝9π m2。
答案：(1)　(2)9π m21．(2025·江苏盐城市、南京市期末调研)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示。某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察实验现象，下列说法正确的是(　　)
A．干涉条纹与双缝垂直
B．单缝和双缝应相互平行放置
C．取下滤光片，光屏上观察不到白光的干涉图样
D．将单缝向双缝靠近，从目镜中观察到的条纹条数增加
解析：选B。干涉条纹与双缝平行，故A错误；为了获得清晰的干涉的亮条纹，单缝和双缝应相互平行放置，故B正确；若取下滤光片，光屏上可观察到彩色的干涉图样，故C错误；想增加从目镜中观察到的条纹个数，则要使条纹间距减小，根据Δx＝λ，可知可以将双缝间的距离d增大，或减小双缝到屏的距离l，或用波长小的光做实验，而将单缝向双缝靠近，不会改变条纹的间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，故D错误。
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
(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：(1)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)根据Δx＝λ可知，要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d或用波长更大的光。
答案：(1)C　(2)D
3．在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：
(1)a、b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
(2)如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是________。(用x、d、L表示)
解析：(1)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a、b分别单缝和双缝。
(2)第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距Δx＝，根据Δx＝可得光的波长λ＝＝。
答案：(1)A　(2)
4．(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。
(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________mm，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Δx＝________mm。
(3)若双缝间距d＝0.25 mm，双缝到屏的距离l＝75.00 cm，则所测绿光的波长为________nm。
(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”)。
解析：(1)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)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x1＝5.5 mm＋27.0×0.01 mm＝5.770 mm，第6条亮条纹中心所在刻度x6＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm，所以相邻亮条纹的间距Δx＝＝1.62 mm。
(3)根据Δx＝λ并代入数据解得λ＝＝540 nm。
(4)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Δx＝λ可知，屏上观察到的条纹间距会变大。
答案：(1)平行　(2)5.770　1.62　(3)540
(4)变大
5．(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。
(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________mm。
(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长为__________m(保留2位有效数字)。
(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”)。
解析：(1)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)手轮上的刻度读数为2 mm＋0.01 mm×33.2＝2.332 mm。
(3)条纹间距Δx＝ mm＝3 mm，根据Δx＝λ可得λ＝＝ m＝6.0×10－7 m。
(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，根据Δx＝λ可知光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大。
答案：(1)滤光片　单色　(2)2.332(2.331～2.334均可)　(3)6.0×10－7　(4)变大
6．(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Δx指的是图中的________。
(2)实验中，目镜中心刻线对齐第n条亮条纹中心和第(n＋10)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________mm。已知双缝间距d＝0.4 mm，双缝到屏的距离l＝1.0 m，所测单色光的波长为________nm(保留3位有效数字)。
解析：(1)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)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以题图甲中游标卡尺读数为8 mm＋35×0.02 mm＝8.70 mm，题图乙中游标卡尺的读数为24 mm＋23×0.02 mm＝24.46 mm，根据Δx＝λ＝ mm＝1.576 mm，代入数据解得λ≈630 nm。
答案：(1)C　(2)8.70　630
7．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
(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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________(选填“＞”“＝”或“＜”)Δx2。
(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x1＝1.18 mm；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x2＝________mm。
(4)利用第(3)问测量结果，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d，计算波长的公式λ＝________(用题目中给出的字母x1、x2、l、d表示)。
解析：(1)Δx越小，目镜中观察到的条纹个数越多，由Δx＝λ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)红光的波长大于绿光的波长，由Δx＝λ可知，红光的干涉条纹间距Δx1大于绿光的干涉条纹间距Δx2。
(3)由题图戊可知游标卡尺主尺的读数为1.5 cm，游标尺的读数为1× mm＝0.02 mm，所以读数为x2＝1.5 cm＋0.02 mm＝15.02 mm。
(4)由Δx＝λ可得λ＝＝。
答案：(1)B　(2)＞　(3)15.02　(4)(共27张PPT)
第1节　第2课时　课后达标检测
1．(2025·广西南宁市一模)某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时，已经画好了部分图线，如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，确定入射光线AO。现需在玻璃砖另一侧插上P3和P4大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线。
(1)下列确定P3位置的方法正确的是______。
A．透过玻璃砖观察，使P3挡住P2的像
B．透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像
C．先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置
解析：确定P3位置的方法为透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像。
B
(2)在图甲中作出光在玻璃砖中光线和从玻璃砖中出射后的光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角θ2。
解析：如图所示。
答案：图见解析　
(3)经过多次测量作出sin θ1－sin θ2的图像如图乙所示，玻璃砖的折射率为________。(保留3位有效数字)
1.25
2．(2025·安徽黄山市第一次质检)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。
(1)在插P3和P4时，应使________(选填选项前的字母)。
A．P3只挡住P1的像
B．P4只挡住P3
C．P3同时挡住P1、P2的像
D．P4挡住P3本身及P1、P2的像
解析：实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3本身和P1、P2的像，故A、B错误，C、D正确。
CD
(2)用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别作出如图2所示的四组插针结果并已绘出入射光线。
①从图上看，肯定把针插错了的同学是________。(多选)
②从图上看，测量结果准确度最高的同学是________。
丙、丁
甲
解析：①光线经玻璃砖折射再从玻璃砖射出后，出射光线要发生偏移，与原来未入射玻璃砖时的传播方向不会在同一直线上，而丙同学在玻璃砖两侧的四枚大头针都在一直线上，肯定是错的。丁同学的出射光线与上表面入射光线在法线的同侧，所以丁同学错误。
②根据实验原理可知插的四枚大头针应相距远一些，才能较准确地确定光的传播方向，如果针相距太近，误差会大一些，所以从题图上看，测量结果准确度最高的同学是甲同学。
3．(2025·山东淄博市一模)在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：
(1)如图甲所示，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面aa′和bb′。在相应位置插上P1、P2两枚大头针。插上大头针P3，使P3挡住__________，再插上大头针P4，使P4挡住P3本身和P1、P2的像。
解析：使P3挡住P1、P2的像。
P1、P2的像
(2)该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图甲中补全光路图，并标注出界面aa′的入射角i和折射角r。
解析：光路图如图1所示。
答案：见解析图1　
(3)测得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)。
1.50　
(4)另一小组同学在做实验时，选用一横截面为三角形的玻璃砖，放置在图乙实线位置并画出玻璃砖的轮廓后，不小心将玻璃砖向右发生了微小的平移(移至图乙中虚线位置，底边仍然沿原直线)，然后用插针法依次确定了四枚大头针的位置，测量玻璃砖的左侧边界的入射角和折射角，得到折射率，则玻璃砖折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
小于
解析：玻璃砖平移后，作出如图2所示的光路图，入射角不会引起变化，但测得的折射角r大于实际的折射角α，根据折射定律可知玻璃砖折射率的测量值小于真实值。
4．(2025·天津南开区质检)如图甲所示，某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。

(1)为了减小实验误差，实验时应注意的是________。
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度应小一些
C．大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些
C
解析：为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离适当大些。
(2)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)。
解析：作出光路图如图所示，由图可知，入射角不变，但是测得的折射角大于折射角的真实值，根据折射定律可知，所测折射率偏小。
偏小
(3)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P1P2于A点，交入射点O与出射点O′连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50 cm，CD＝5.00 cm，由此可得该玻璃的折射率n＝________。
1.7
5．(2025·湖南九校联盟联考)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MON，取O点为入射点并作过O点的法线；画出线段EO作为入射光线，在EO上垂直于纸面插上两枚大头针P1、P2；放上半圆形玻璃砖(图中实线部分)，使玻璃砖的直线边界与MN重合、底面圆心与O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P3，使P3挡住____________________(选填“P1、P2”或“P1、P2的像”)。
解析：在曲线边界一侧透过玻璃砖观察到的是P1、P2的像，故应使 P3挡住P1、P2的像。
P1、P2的像
(2)移去玻璃砖，画出半圆边界，连接OP3交半圆边界于B点，作入射光线的延长线交半圆边界于A点；再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为 C、D点。设 AC 的长度为l1，CO的长度为l2，BD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖的折射率的最简表达式为 n＝________(用l1、l2、l3或l4表示)。
(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”)。
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。
不变
6．(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P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S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2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S1作BS2的平行线，交ad于C点，连接OC，光路图如图所示。
答案：见解析图　
(2)已经测出AB ＝ l1，OA ＝ l2，S1S2＝ l3，则折射率n＝___________________(用l1、l2、l3表示)。
(3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验，则S1、S2间的距离会________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：若玻璃砖的宽度变小，ad边与两条光线的交点距离变小，即BC变小，则S1、S2间的距离也会变小。
变小(共32张PPT)
专题提升课5　光学知识的综合应用
专题深度剖析
PART
01
第一部分
微专题一　折射率的分析及综合应用
　(2024·江苏卷，T6)现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，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NaCl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
√
　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a光、b光和c光，下列说法正确的是(　　)
A．b光可能是红光
B．a光的频率大于c光的频率
C．b光的波长小于a光的波长
D．在玻璃三棱镜中，a光的传播速度小于c光的传播速度
√
(1)玻璃砖的折射率及光在玻璃砖中的传播时间；
(2)入射光线延长线与出射光线之间的距离。
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、反射定律)
(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)
微专题二　光的折射和全反射的综合分析
√
√
√
　(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θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP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PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
√
　(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O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG＝30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直于EG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sin θ。
[答案]　0.75　
(2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围。
综合一练　光的折射现象的综合分析
　(2025·江苏南京市盐城市一模)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i＝60°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BC。已知玻璃砖厚度为L，光在空气中传播速度为c。求：
(1)玻璃砖折射率；
(2)光在玻璃砖中传播的时间。
随堂巩固落实
PART
02
第二部分
1．(折射率的分析及综合应用)(多选)等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab＝ac，一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac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下方，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．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
√
√
√
√
√
√
√(共43张PPT)
第3节　光的干涉
学习目标
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。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、光的双缝干涉
1．物理史实：光的干涉实验最早是由英国物理学家____________在1801年完成的。
2．实验示意图
如图所示
托马斯·杨
3．实验过程
如图，让一束________投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距________。狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是________的。这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相________。
4．实验现象
在屏上得到____________的条纹。
5．实验结论：证明光是一种________。
单色光
很近
相同
叠加
明暗相间
波
6．现象解释
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时(即恰好等于波长的________时)，两列光波在这点相互加强，这里出现________；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时，两列光波在这一点__________，这里出现暗条纹。
偶数倍
整数倍
亮条纹
奇数倍
相互削弱
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
1．干涉条纹间距和光的波长之间的关系
如图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都
很窄，宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线的中垂线
与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l。
已知双缝间距d，再测出________________和________________，就可以求得光波的波长λ。
2．干涉条纹：条纹之间的距离与光波的波长成________。
双缝到屏的距离l　
条纹间距Δx
正比　
三、薄膜干涉
1．薄膜干涉的原理
光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的________光的________差不同。在某些位置，两列波叠加后相互加强，出现________；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，出现________。
2．薄膜干涉条纹
用单色光照射得到____________的条纹，用白光照射得到________条纹。
3．薄膜干涉的应用
(1)用干涉法检查平面的平整度。
(2)光学仪器上的增透膜。
反射
路程
亮条纹
暗条纹
明暗相间　
彩色
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。(　　)
×　
√
√
×　
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　双缝干涉现象
几种单色光的双缝干涉图样如图所示。请问：
(1)单色光干涉时相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗？
[提示]　由题图可知，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的。
(2)用不同颜色的光做干涉实验时，干涉图样完全一样吗？与哪些因素有关？
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。
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。
(3)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2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。
√
　(2024·辽宁、吉林、黑龙江卷，T4)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示，用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是(　　)

A.换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
√
√
角度2　复色光的干涉
　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　亮条纹和暗条纹的判断
亮、暗条纹的判断
如图所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1。
　(2025·陕西渭南市期末)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉现象。狭缝S1、S2之间的距离为d，狭缝到屏的距离为L。用同一单色光垂直照射狭缝，在屏上得到了图乙所示的图样。下列说法正确的是(　　)
A．图乙是光的衍射图样，相邻两条纹之间的距离不一定相等
B．若屏上P点到狭缝S1、S2的距离差为波长的整数倍，则P点处一定是暗条纹
C．若其他条件不变，只增大L，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．若其他条件不变，只增大d，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
√
　在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm，光速c＝3×108 m/s，如果用频率为6.0×1014 Hz 的黄光照射双缝，则(　　)
A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹
B．Q点出现亮条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现亮条纹
D．两点均出现暗条纹
√
知识点三　薄膜干涉现象及其应用
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B与标准样板A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。
　(2025·广东深圳市期中)光的干涉现象在生活中有许多应用。图甲所示的是利用干涉现象检查平面平整度的装置，下列说法正确的是(　　)

A．图甲中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变疏
C.若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检测的平面在此处出现了凸起
D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，单色光从上方竖直射下，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的同心圆环
√
综合一练　光学知识的综合应用
　(多选)(2025·陕西西安市期中)如图1所示，等腰△ABC为一棱镜的横截面，AB＝AC；一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜，在BC边经过一次反射后从AC边射出，出射光分成了不同颜色的a、b两束光。如图2所示将一矩形玻璃板水平固定，另一矩形玻璃板一端放在水平玻璃板M端上，另一端与水平玻璃板N端之间插入两张纸片。现将a、b两束光分别从上方竖直射入图2中玻璃板，从上方可以观察到明暗相间的条纹如图3、4所示。下列说法正确的是(　　)
A．a光对应图4条纹，b光对应图3条纹
B．图3、4中的条纹是由两块玻璃板上表面反射的光干涉形成的
C．少垫一张纸片，条纹间距变大
D．在同一介质中发生全反射时，b光比a光的临界角要大
√
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(双缝干涉现象)(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(　　)
A．改用红色激光
B．减小双缝间距
C．将屏幕向远离双缝的位置移动
D．将光源向远离双缝的位置移动
√
√
√
2.(亮条纹和暗条纹的判断)(2025·江苏南通市期中)如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一条亮纹的中心。在其他条件不变的情况下，若将D屏向右平移一段距离，则(　　)

A．屏上O点可能为暗纹的中心
B．屏上P1位置仍然可能为亮纹的中心
C．屏上P1位置可能为暗纹的中心
D．屏上干涉条纹间距将变小
√
3．(薄膜干涉)(多选)一中学生小明用单色光和两片平整的玻璃片观察薄膜干涉，如图甲所示，则(　　)

A.干涉条纹与ab边垂直
B．若将上方玻璃片右侧垫高一些，条纹间距变小
C．换用频率更高的单色光，可使条纹间距变大
D．若下方玻璃片上表面有一凹痕，则观察到的干涉条纹如图乙所示
√
√
√(共49张PPT)
第5节　光的衍射　
第6节　光的偏振　激光
学习目标
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.知道衍射光栅的结构和衍射图样的特点，知道衍射光栅的两种分类。　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。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、光的衍射
1．定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。
2．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸接近光的波长或比光的波长还小。
3．单缝衍射的条纹特点
(1)中央条纹为亮条纹，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越窄，亮度越暗。
(2)狭缝越窄，中央亮条纹越暗。
4．圆盘衍射(泊松亮斑)
(1)现象：用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现一个亮斑。
(2)衍射图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，与小孔衍射图样有明显区别。
二、衍射光栅
1．结构：由许多等宽的狭缝________地排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越________，亮度越________。
2．衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
3．衍射光栅的种类：____________光栅和____________光栅。
等距离
窄
亮
反射
透射　
三、光的偏振
1．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。
2．偏振方向：横波的____________称为“偏振方向”。
3．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上________________的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都________。这种光是“自然光”。
振动方向
沿一切方向振动
相同
4．偏振光：光在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。这种光叫作偏振光。
5．偏振现象的应用
由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚，如果在照相机镜头前装一片____________，转动滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以______反射光而使景象清晰。
偏振滤光片
减弱
四、激光的特点及其应用
1．激光是原子受激辐射产生的光，传播方向、频率、偏振、相位等性质完全________。
2．激光的特点及应用
性质 特点 应用
相干性 激光具有频率______、相位差________、偏振方向________的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
相同
相同
恒定
一致
性质 特点 应用
平行度 激光的平行度非常好，在传播____________的距离后仍能保持一定的________ 进行精确的________；读取光盘上记录的信息等
亮度 激光的亮度很高，它可以在很小的________和很短的________内集中很大的________ 用激光束________、焊接；医学上可以用激光做“______”；激发核反应等
很远　
强度
测距
空间
时间
能量
切割
光刀
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。(　　)
×　
√
√
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
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
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。
(2)光是一种波
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，因此，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4.0×10－7～7.6×10－7 m，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，波长越长，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　单缝衍射现象
　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0.05 mm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(　　)
[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
　(2025·哈尔滨工业大学附中校考)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具有粒子性
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．不同波长的光对应的衍射图样完全相同
[解析]　衍射实验证实了光具有波动性，故A错误；圆孔变小，衍射现象更明显，即衍射图样的范围变大，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)
　(2025·甘肃天水一中校考)下列四幅图是某种单色光形成的干涉或衍射图样，其中与其他三幅表示不同类型的是(　　)
[解析]　干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以B是光的干涉图样，A、C、D是光的衍射图样，故B正确，A、C、D错误。
　(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时，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　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。
(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。
　(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]　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。
　(2025·江苏徐州市模拟)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．0°　　　　　　　　　 B．30°
C．60° D．90°
[解析]　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90°。
√
知识点三　激光及应用
1．激光的产生
激光是人工产生的相干光。
2．激光具有的特点
(1)相干性好：所谓相干性好，是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)的频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件。所以，现在我们做双缝干涉实验时，无须在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送上百亿路电话和上千万套电视节目，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。
(2)平行度好：与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离的精确度已达到1 m。
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。
　激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下列关于激光的叙述正确的是(　　)
A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点
B．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息
C．激光测距利用了激光相干性好的特点
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
√
[解析]　全息照片的拍摄是利用了激光的频率单一、相干性好，能够产生明显的干涉的特点，故A错误；利用激光相干性好，能像无线电波那样被调制的特点，激光可用来传递信息，故B错误；激光测距利用了激光平行度好的特点，故C错误；利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D正确。
　干涉实验常常选择用激光进行实验，主要是利用了激光的(　　)
A．亮度高　　　　　　 B．平行性好
C．单色性好 D．波动性好
[解析]　频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光。
√
√
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(光的衍射现象)在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上(　　)
A．条纹变宽，光强增强
B．条纹变窄，光强增强
C．条纹变宽，光强减弱
D．条纹变窄，光强减弱
解析：在单缝衍射实验中，单缝的宽度越小，衍射现象越明显，条纹的间距越大；狭缝的宽度越小，通光量越小，视野的亮度会变暗，光强越弱，故仅减小单缝的宽度，条纹会变宽，光强减弱，故A、B、D错误，C正确。
√
2．(自然光和偏振光)(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O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q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Q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P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失
√
解析：白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q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P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P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P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，D错误。
3．(激光的应用)(2025·甘肃天水一中校考)关于激光，下列说法正确的是(　　)
A.激光属于红外线
B．激光用来切割物质是因为其单色性好
C．激光是一种人工产生的相干光
D．两束激光在传播中必然平行
√
解析：激光就是由受激辐射放大的光，红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，是比红光长的非可见光，波长在760 nm至1 mm之间，两者性质不同，激光表示光的状态，红外线则是表示光的种类，故A错误；激光用来切割物质是因为其亮度高，能量大，故B错误；激光是一种人工产生的相干光，激光的频率单一，相干性好，故C正确；激光平行度好，两束激光在传播中可以相交，故D错误。
4．(几何光学和物理光学的综合问题)(2025·湖南长沙市期中)下列光学现象与原理解释正确的是(　　)
A．在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光可增大干涉条纹间距
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失，能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的全反射原理
C．光的偏振现象证明光是横波
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是光的折射导致的
√(共24张PPT)
第2节　课后达标检测
√
√
√
题组2　全反射问题的综合分析
3．透过热空气观察物体会发现物体摇晃不定，那是因为温度越高空气折射率越小，热空气的对流现象引起光路的变化。光线经过温度不同的空气层的光路图如图所示。根据图中信息下列关于空气层1、2和3说法正确的是(　　)
A.空气层1的温度最高
B．空气层2的折射率最大
C．光线在2中传播的速度最大
D．光线从2到3最容易发生全反射
√
√
题组3　全反射棱镜和光导纤维
5．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，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(　　)
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
解析：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。
√
7.(10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ABC的单色光从真空垂直于BC边从P点射入三棱镜，P点到C点的距离为1.6L，AB边长为3L，光线射入后恰好在AC边上发生全反射。已知∠C ＝ 37°，光在真空中的传播速度为c，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)该三棱镜的折射率n；(5分)
(2)光线从BC边传播到AB边所用的时间t(只考虑一次反射)。(5分)
8.(10分)用下面的方法可以测量液体的折射率：取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上(如图)。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，利用测得的数据r和h即可求出液体的折射率。
(1)写出用r和h求折射率的计算式。(5分)
(2)用这种方法测某种液体的折射率时，测得r＝4 cm，h＝3 cm，求该液体折射率。(5分)
答案：1.25
9.(10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R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A点射入，当入射角为45°时，光束经外球面折射后恰好与内球面相切于B点。已知真空中的光速为c。
(1)求该光束在透明材料中的传播速度。(5分)
(2)现改变光束在A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i的范围。(5分)
答案：i≥30°第5节　光的衍射
第6节　光的偏振　激光
eq \a\vs4\al()
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.知道衍射光栅的结构和衍射图样的特点，知道衍射光栅的两种分类。　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。
一、光的衍射
1．定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。
2．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸接近光的波长或比光的波长还小。
3．单缝衍射的条纹特点
(1)中央条纹为亮条纹，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越窄，亮度越暗。
(2)狭缝越窄，中央亮条纹越暗。
4．圆盘衍射(泊松亮斑)
(1)现象：用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现一个亮斑。
(2)衍射图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，与小孔衍射图样有明显区别。
二、衍射光栅
1．结构：由许多等宽的狭缝________地排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越________，亮度越________。
2．衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
3．衍射光栅的种类：____________光栅和____________光栅。
三、光的偏振
1．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。
2．偏振方向：横波的____________称为“偏振方向”。
3．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上________________的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都________。这种光是“自然光”。
4．偏振光：光在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。这种光叫作偏振光。
5．偏振现象的应用
由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚，如果在照相机镜头前装一片____________，转动滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以______反射光而使景象清晰。
四、激光的特点及其应用
1．激光是原子受激辐射产生的光，传播方向、频率、偏振、相位等性质完全________。
2．激光的特点及应用
性质 特点 应用
相干性 激光具有频率______、相位差________、偏振方向________的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
平行度 激光的平行度非常好，在传播____________的距离后仍能保持一定的________ 进行精确的________；读取光盘上记录的信息等
亮度 激光的亮度很高，它可以在很小的________和很短的________内集中很大的________ 用激光束________、焊接；医学上可以用激光做“______”；激发核反应等
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。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
(6)√　(7)√　(8)×
[答案自填] 等距离　窄　亮　反射　透射　振动方向　沿一切方向振动　相同　偏振滤光片　减弱　相同　相同　恒定　一致　很远　强度　测距　空间　时间　能量　切割　光刀
知识点一　光的衍射现象
eq \a\vs4\al()
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？
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]　1.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．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
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。
(2)光是一种波
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，因此，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4.0×10－7～7.6×10－7 m，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，波长越长，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　单缝衍射现象
　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0.05 mm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(　　)
[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。
[答案]　D
角度2　圆孔衍射
　(2025·哈尔滨工业大学附中校考)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具有粒子性
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．不同波长的光对应的衍射图样完全相同
[解析]　衍射实验证实了光具有波动性，故A错误；圆孔变小，衍射现象更明显，即衍射图样的范围变大，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。
[答案]　B
角度3　圆盘衍射(障碍物衍射)
　(2025·甘肃天水一中校考)下列四幅图是某种单色光形成的干涉或衍射图样，其中与其他三幅表示不同类型的是(　　)
[解析]　干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以B是光的干涉图样，A、C、D是光的衍射图样，故B正确，A、C、D错误。
[答案]　B
　(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时，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。
[答案]　A
知识点二　自然光和偏振光的比较
eq \a\vs4\al()
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。
(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。
　(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]　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。
[答案]　D
　(2025·江苏徐州市模拟)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．0°　　　　　　　　　 B．30°
C．60° D．90°
[解析]　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90°。
[答案]　D
知识点三　激光及应用
1．激光的产生
激光是人工产生的相干光。
2．激光具有的特点
(1)相干性好：所谓相干性好，是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)的频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件。所以，现在我们做双缝干涉实验时，无须在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送上百亿路电话和上千万套电视节目，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。
(2)平行度好：与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离的精确度已达到1 m。
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。
　激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下列关于激光的叙述正确的是(　　)
A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点
B．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息
C．激光测距利用了激光相干性好的特点
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
[解析]　全息照片的拍摄是利用了激光的频率单一、相干性好，能够产生明显的干涉的特点，故A错误；利用激光相干性好，能像无线电波那样被调制的特点，激光可用来传递信息，故B错误；激光测距利用了激光平行度好的特点，故C错误；利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D正确。
[答案]　D
　干涉实验常常选择用激光进行实验，主要是利用了激光的(　　)
A．亮度高　　　　　　 B．平行性好
C．单色性好 D．波动性好
[解析]　频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光。
[答案]　C
综合一练　几何光学和物理光学的综合问题
　(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O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°。下列说法正确的是(　　)
A．玻璃对a光折射率为
B．在相同介质中，a光的速度比b光的速度小
C．用同一装置对a光和b光分别进行单缝衍射实验，b光的中央亮纹更宽
D．用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到条纹间距较小
[解析]　根据折射定律可知，玻璃对a光折射率n＝＝＝，故A正确；由题图可知，a光与b光的入射角相同，但b光偏折程度较大，故b光的折射率大于a光的折射率，b光的频率大于a光的频率，b光的波长小于a光的波长，可知a光和b光分别通过同一个单缝，a光中央亮纹更宽，故C错误；根据v＝，可知在相同介质中，a光的速度比b光的速度大，故B错误；根据Δx＝λ，可知用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到的条纹间距较小，故D正确。
[答案]　AD
1．(光的衍射现象)在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上(　　)
A．条纹变宽，光强增强
B．条纹变窄，光强增强
C．条纹变宽，光强减弱
D．条纹变窄，光强减弱
解析：选C。在单缝衍射实验中，单缝的宽度越小，衍射现象越明显，条纹的间距越大；狭缝的宽度越小，通光量越小，视野的亮度会变暗，光强越弱，故仅减小单缝的宽度，条纹会变宽，光强减弱，故A、B、D错误，C正确。
2．(自然光和偏振光)(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O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q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Q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P以光传播方向为轴转过45°，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P、Q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P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P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P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，D错误。
3．(激光的应用)(2025·甘肃天水一中校考)关于激光，下列说法正确的是(　　)
A.激光属于红外线
B．激光用来切割物质是因为其单色性好
C．激光是一种人工产生的相干光
D．两束激光在传播中必然平行
解析：选C。激光就是由受激辐射放大的光，红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，是比红光长的非可见光，波长在760 nm至1 mm之间，两者性质不同，激光表示光的状态，红外线则是表示光的种类，故A错误；激光用来切割物质是因为其亮度高，能量大，故B错误；激光是一种人工产生的相干光，激光的频率单一，相干性好，故C正确；激光平行度好，两束激光在传播中可以相交，故D错误。
4．(几何光学和物理光学的综合问题)(2025·湖南长沙市期中)下列光学现象与原理解释正确的是(　　)
A．在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光可增大干涉条纹间距
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失，能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的全反射原理
C．光的偏振现象证明光是横波
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是光的折射导致的
解析：选C。双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光，因黄光的波长小于红光，根据Δx＝λ，可知干涉条纹间距减小，故A错误；在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失，能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的偏振原理，故B错误；光的偏振现象证明光是横波，故C正确；在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是光的干涉导致的，故D错误。第1节　光的折射
eq \a\vs4\al()
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。
第1课时　光的折射定律和折射率
一、折射定律
1．折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向________的现象。
2．折射定律
(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在____________内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成________比。
(2)表达式：＝n12。
3．光路的特点
在光的折射现象中，光路是____________的。
二、折射率
1．定义：光从________射入某种介质发生折射时，________的正弦与________的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。真空的折射率为1，空气的折射率近似为1。
2．定义式：n＝。
3．物理意义：折射率n是一个与介质有关的常数，是反映介质______________的物理量。
4．用光速表示折射率
n＝。某种介质的折射率，等于光在______中的传播速度c与光在这种________中的传播速度v之比。
5．特点：任何介质的折射率都________。
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。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√
[答案自填] 改变　同一平面　正　可逆　真空　入射角　折射角　光学性质　真空
介质　大于1
知识点一　折射定律
eq \a\vs4\al()
(1)看筷子的视深和实深相同吗？
(2)甲、乙两个图中，虚线代表什么？
(3)观察筷子和鱼的折射现象，其原理是什么？
[提示]　(1)不相同。
(2)虚线表示折射光线的反向延长线。
(3)光从水射入空气中，由于介质不同使光线发生偏折。
1．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θ2大于入射角θ1。根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角θ2入射，对应的折射角为θ1。
2．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＝n，折射角θ2随入射角θ1的变化而变化，入射角θ1的正弦与折射角θ2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。
　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n＝，故光从空气射入水中时，入射角θ1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。
[答案]　D
　(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。
[答案]　　A
知识点二　折射率
eq \a\vs4\al()
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？
[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。
1．折射率的理解
(1)物理意义：折射率是描述介质对光线偏折能力大小的物理量。由n＝可知，当θ1一定时，n越大，θ2越小，此时光线的偏折角θ＝θ1－θ2就越大。
(2)决定因素：折射率的大小与介质本身和光的频率有关，与入射角、折射角的大小无关。
(3)大小特点：介质的折射率跟光在其中的传播速度的关系是n＝，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1。光从真空斜射向任何其他介质时，入射角都大于折射角。
(4)同种介质对不同色光的折射率不同，光的频率越高，折射率越大。不特别说明时，折射率一般是针对黄光而言的。
2．解题思路
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角。
(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。
角度1　折射率的理解
　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]　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v＝可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，C正确；根据n＝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。
[答案]　C
角度2　折射率的计算
　(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16 cm，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，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略器壁厚度，由该方案可知(　　)
A．若h＝4 cm，则n＝
B．若h＝6 cm，则n＝
C．若n＝，则h＝10 cm
D．若n＝，则h＝5 cm
[解析]　根据几何关系画出光路图，如图所示，标注入射角i，折射角β，根据折射定律可得n＝＝＝，若h＝4 cm，则n＝2，故A错误；若h＝6 cm，则n＝，故B正确；若n＝，则h＝ cm，故C错误；若n＝，则h＝ cm，故D错误。
[答案]　B
　如图所示，两条距离为D的同种平行单色光，以入射角θ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n；
(2)两条折射光线之间的距离d。
[解析]　(1)设折射角为γ，根据几何关系可得γ＝90°－θ，根据折射定律可得n＝
联立可得n＝tan θ。
(2)如图所示，
根据几何关系可得d＝·sin θ＝D tan θ。
[答案]　(1)tan θ　(2)D tan θ
综合一练　光的折射现象的综合分析
　(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O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H＝2.4 m，入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
(1)求激光在水中传播的速度大小v。
(2)求激光在水中的折射角大小β。
(3)求光从O到P所需的时间t。
[解析]　(1)由n＝可得激光在水中传播的速度大小v＝＝2.25×108 m/s。
(2)由折射定律可得n＝
解得sin β＝0.6
则激光在水中的折射角大小β＝37°。
(3)光从O到P所需的时间t＝＝×10－8 s。
[答案]　(1)2.25×108 m/s　(2)37°　(3)×10－8 s
1．(折射定律)(2025·江苏南通统考期中)下列各图中，O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(　　)
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，从玻璃砖斜射入空气时入射角小于折射角，故C、D错误。
2.(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1∶3。当细光束以30°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sin r＝，根据折射定律可得该透明材料的折射率n＝＝1.5。
3．(光的折射的综合问题)(2025·江苏淮安市期中)光以入射角θ1＝60°从空气射入某玻璃中，折射角θ2＝30°，光在真空中传播速度为c。求：
(1)该玻璃的折射率n；
(2)光在该玻璃中的传播速度v。
解析：(1)根据折射定律有n＝＝。
(2)根据折射率与传播速度关系可知v＝＝c。
答案：(1)　(2)c(共26张PPT)
第3节　课后达标检测
√
题组1　双缝干涉现象
1．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600 nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点出现第3级亮条纹，现改用波长为400 nm的紫光照射，则(　　)
A．P0和P都呈现亮条纹
B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹
D．P0和P都呈现暗条纹
√
2.如图所示，a、b混合光束从介质射向真空，发现只有b光从界面射出，反射光束用c表示，则下列说法正确的是(　　)

A．c为a光
B．真空中，b光的光速比a光的大
C．真空中，b光的波长比a光的长
D．通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距比b光的大
√
3．(2025·四川宜宾市模拟)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、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是(　　)

A．b光比a光更容易发生明显衍射现象
B．在冰晶中，a光的波速与b光的波速一样大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大
D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小
√
4．(2025·四川眉山市期中)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P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S1与S2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
√
5．(多选)(2025·广西贵港市阶段练)如图所示，一复合光经三棱镜折射后，射出两束单色光a和b，则这两束光(　　)

A．进入三棱镜前后各自的波长都保持不变
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距Δxa<Δxb
C．在三棱镜中的传播速度va>vb
D．发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
√
√
题组2　薄膜干涉现象及其应用
6．(2023·北京卷，T2)阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的(　　)
A．偏振现象　　　　　　 B．衍射现象
C．干涉现象 D．全反射现象
解析：阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象。
√
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：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v＝λf，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．对于薄膜干涉，下列说法正确的是(　　)
A．应在入射光的另一侧观察薄膜
B．暗纹出现的地方，两个表面反射的光在这里是波谷和波谷相遇叠加
C.干涉条纹是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果
D．用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，说明整个膜的厚度相同
√
9．(2025·山东泰安市期中)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察以外，还可以把一个凸透镜压在一块平面玻璃板上(如图甲)，让单色光从上方射入(如图乙)，从上往下看凸透镜，可以观察到由干涉形成的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是(　　)

A．环状条纹是等间距的同心圆环
B．环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏
C．若对透镜上表面均匀施加适量压力，干涉圆环向边缘移动
D．若把入射的单色光由紫色换为红色，观察到的条纹间距会变小
解析：每个圆环实际上是一条等厚线，即同一个圆环上所对应的空气膜的厚度相等，由于从圆心越向外空气膜的厚度变化越快，即空气膜厚度发生相同的变化经过的距离越短，所以从圆心越向外条纹越来越密集，故A、B错误；若对透镜上表面均匀施加适量压力，各处的空气膜都会变薄，干涉条纹向边缘移动，故C正确；若把入射的单色光由紫色换为红色，由于红光比紫光波长大，所以相邻两个干涉圆环对应的空气膜厚度变化变大，条纹间距会变大，故D错误。
√
10.(2025·广东深圳市期中)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a l，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是(　　)
A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大
D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距减小
11．(2023·重庆卷，T5)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则(　　)
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
√
12．(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S到双缝S1、S2的距离相等，S1、S2连线平行于光屏，O点为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经S1、S2传播到光屏上P点的时间差为Δt，其中S1P垂直于光屏，P为某亮条纹中心，O、P之间还有m条亮条纹。已知光在真空中的传播速度为c，玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射。
(1)求光在玻璃片中的传播速度。(3分)
(2)求单色光在真空中的波长。(3分)
(3)若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片，光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等，求玻璃片的厚度。(4分)(共27张PPT)
第4节　课后达标检测
√
1．(2025·江苏盐城市、南京市期末调研)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示。某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察实验现象，下列说法正确的是(　　)

A．干涉条纹与双缝垂直
B．单缝和双缝应相互平行放置
C．取下滤光片，光屏上观察不到白光的干涉图样
D．将单缝向双缝靠近，从目镜中观察到的条纹条数增加
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
C
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
D
3．在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：

(1)a、b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a、b分别单缝和双缝。
A
(2)如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是________。(用x、d、L表示)
4．(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。
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。
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________mm，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Δx＝________mm。
5.770
1.62　
(3)若双缝间距d＝0.25 mm，双缝到屏的距离l＝75.00 cm，则所测绿光的波长为________nm。
540
(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
5．(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。
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。
滤光片
单色
(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_______________________mm。
解析：手轮上的刻度读数为2 mm＋0.01 mm×33.2＝2.332 mm。
2.332(2.331～2.334均可)
(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长为__________m(保留2位有效数字)。
6.0×10－7
(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
6．(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Δx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n条亮条纹中心和第(n＋10)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________mm。已知双缝间距d＝0.4 mm，双缝到屏的距离l＝1.0 m，所测单色光的波长为________nm(保留3位有效数字)。
8.70
630
7．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
B
(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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________(选填“＞”“＝”或“＜”)Δx2。
＞
(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x1＝1.18 mm；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x2＝________mm。
15.02
(4)利用第(3)问测量结果，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d，计算波长的公式λ＝___________(用题目中给出的字母x1、x2、l、d表示)。第2课时　实验：测量玻璃的折射率
一、实验原理
如图所示，abcd为一个两面平行的玻璃砖，入射角为θ1，折射角为θ2，根据n＝计算出玻璃的折射率。
二、实验器材
白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。
三、实验步骤
1．在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O1画出界面的法线NN′，并画一条线段AO1作为入射光线，如图所示。
2．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与aa′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bb′代表玻璃砖的另一边。
3．在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像。再在观察的这一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3以及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。过P3、P4作一条线段交bb′于O2。
4．连接O1O2，直线O1O2就代表了沿AO1方向入射的光线在玻璃砖中的传播路径，入射角θ1＝∠AO1N，折射角θ2＝∠O2O1N′。
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P1与P2之间、P3与P4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90°)，否则不易观察到P1、P2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n＝，有sin θ2＝sin θ1。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sin θ1的值为横坐标，sin θ2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k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝。
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θ2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5 cm以上，若玻璃砖太薄，则测量误差较大。
(2)入射角宜在15°～75°范围内取值。
(3)在纸上画aa′、bb′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O1、O2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。
题型一　教材原型实验
　(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，P3和P4的距离应适当小一些
B．为减小测量误差，P1和P2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，应当选用较厚的玻璃砖完成实验
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
(2)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′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”)。
(3)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些(bb′仍然与aa′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”)。
[解析]　(1)为减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些，故A错误；P1和P2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；光在较厚的玻璃砖中的路程长，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，使它的一个长边与该直线对齐，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，故D错误。
(2)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)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n＝，可知测得折射率偏小。
　
[答案]　(1)BC　(2)不变　(3)偏小
　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a和a′
B．玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
(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，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α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________(选填“>”或“<”)n介质。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。
[解析]　(1)在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a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a′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a和a′，故A错误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1，在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；为减小实验误差，实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，故C错误。
(2)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n＝，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。
(3)根据折射定律可知，玻璃的折射率n玻璃＝，该介质的折射率n介质＝，其中α2<α3，所以n玻璃>n介质。
[答案]　(1)B　(2)大　(3)>
题型二　教材实验创新
　(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A和B、顶角大小为θ)的折射率。
(1)在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；
(2)将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef；
(3)在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住________(选填“P1”“P2”或“P1和P2”)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；
(5)撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n＝________________________。
[解析]　(3)要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要遮挡住P1和P2的虚像。
(4)cd与ab垂直，则过P1、P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，则可以确定ef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)由图中几何关系可知，入射角为θ，折射角为，
故n＝＝。
[答案]　(3)P1和P2　(4)不需要　(5)
　(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AA′和BB′，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O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CO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M。
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y－x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O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y－x图像，可得玻璃砖的折射率为________(保留3位有效数字)。
(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”)。
[解析]　(1)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)设半圆柱体玻璃砖的半径为R，根据几何关系可得入射角的正弦值sin i＝，折射角的正弦值sin r＝，折射率n＝＝，可知y－x图线斜率大小等于折射率，即n＝≈1.57。
(3)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。
[答案]　(1)B　(2)1.57　(3)不变
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θ1不能太大，避免发生全反射
(2)该实验小组的同学在甲图的基础上，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P1O、反射光线OO′分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃的折射率n＝________(用图中线段的字母表示)。
(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”)。
解析：(1)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，保证光线的直线度，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；光从空气中射入玻璃中不会发生全反射，为了减小测量时的误差，入射角应适当大些，故D错误。
(2)玻璃的折射率n＝＝＝。
(3)根据题意，作出光路如图所示，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。
答案：(1)AC　(2)　(3)不变
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MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，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P4需挡住P3及P1、P2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i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n＝
D．如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射率的测量值将偏大
(2)如图乙所示，某同学按照如下方法处理数据：以O点为圆心、R为半径作圆，圆与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为N，AO的延长线交BN于M，记OM＝r，再以O点为圆心、r为半径作圆。可知该玻璃的折射率的测量值n＝________。(用r、R表示)
解析：(1)大头针P4需挡住P3及P1、P2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i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n＝，C错误；如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射角测量值偏大，则折射率的测量值将偏小，D错误。
(2)折射率n＝＝＝。
答案：(1)A　(2)(共34张PPT)
第四章　光
第1节　光的折射
学习目标
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。
第1课时　光的折射定律和折射率
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、折射定律
1．折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向________的现象。
2．折射定律
(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在____________内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成________比。
3．光路的特点
在光的折射现象中，光路是____________的。
改变
同一平面　
正
可逆
3．物理意义：折射率n是一个与介质有关的常数，是反映介质__________的物理量。
二、折射率
1．定义：光从________射入某种介质发生折射时，________的正弦与________的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。真空的折射率为1，空气的折射率近似为1。
真空
入射角
折射角
光学性质　
5．特点：任何介质的折射率都________。
真空
介质
大于1
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。(　　)
×　
√
×　
×　
×　
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　折射定律
(1)看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]　光从水射入空气中，由于介质不同使光线发生偏折。
1．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θ2大于入射角θ1。根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角θ2入射，对应的折射角为θ1。
　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
√
　(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。
√
知识点二　折射率
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？

[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。
2．解题思路
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角。
(3)利用折射定律、折射率公式列式求解。
角度1　折射率的理解
　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
√
√
　如图所示，两条距离为D的同种平行单色光，以入射角θ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n；
[答案]　tan θ　
(2)两条折射光线之间的距离d。
[答案] D tan θ
(1)求激光在水中传播的速度大小v。
[答案]　2.25×108 m/s　
(2)求激光在水中的折射角大小β。
[答案]　37°　
(3)求光从O到P所需的时间t。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(折射定律)(2025·江苏南通统考期中)下列各图中，O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(　　)

解析：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，从玻璃砖斜射入空气时入射角小于折射角，故C、D错误。
√
√
3．(光的折射的综合问题)(2025·江苏淮安市期中)光以入射角θ1＝60°从空气射入某玻璃中，折射角θ2＝30°，光在真空中传播速度为c。求：
(1)该玻璃的折射率n；
(2)光在该玻璃中的传播速度v。1．下列说法正确的是(　　)
A．无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳呈现彩色是光的衍射现象
B．光的偏振现象说明光是电磁波
C．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
D．多普勒效应产生的原因是波源频率发生了变化
解析：选A。肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳呈现彩色是光的衍射现象，故A正确；光的偏振现象说明光是横波，故B错误；利用激光测量地面到月球表面的距离，是利用激光的反射原理，激光也发生折射，故C错误；多普勒效应产生的原因不是波源频率发生了变化，而是波源与观察者距离发生变化，导致观察者接受频率发生变化，故D错误。
2．关于激光，下列说法正确的是(　　)
A．激光是自然光的一种
B．自然界中某些天然物体也可以发出激光
C．激光可以像刀子一样切除肿瘤
D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
解析：选C。激光是用人工方法激发的一种特殊的光，是人工产生的，不是自然光，故A、B错误；激光亮度高，能量集中，可以像刀子一样切除肿瘤，故C正确；激光和自然光一样能发生衍射现象，故D错误。
3．(2025·福建泉州市期末)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。
4．(2025·江苏南通统考期中)下列关于光的特征，表述正确的是 (　　)
A．光的干涉和衍射现象说明光是一种波
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．与水波的波长相比，光波的波长非常长
D．红光的波长比绿光的波长短
解析：选A。光能发生干涉和衍射现象，干涉和衍射是波特有的现象，说明光是一种波，故A正确；光的偏振现象能说明光是横波， 故B错误；与水波的波长相比，光波的波长非常短，故C错误；红光的波长比绿光的波长长，故D错误。
5．(多选)(2025·四川绵阳市期中)生活中有很多有趣的波动现象和光学现象，关于这些现象或应用，下列表述正确的是(　　)
A．声源靠近观察者，观察者接收到声波的频率小于声源的频率
B．光导纤维中，内芯有机玻璃的折射率大于空气的折射率，利用了光的全反射原理
C．在磨制各种镜面或者其他精密的光学平面时，可以利用光的折射法检查平面的平整程度
D．光的偏振现象，说明光是横波
解析：选BD。根据多普勒效应规律知，若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率大于波源频率，故A错误；光导纤维中，内芯有机玻璃的折射率大于空气的折射率，利用了光的全反射原理，故B正确；检查平面的平整程度是使用光的薄膜干涉，与折射无关，故C错误；光的偏振现象，说明光是横波，故D正确。
6．(多选)关于光现象及其应用，下列说法正确的是(　　)
A．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了干涉
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
解析：选BD。“海市蜃楼”是由远处的景物发出的光线经过不均匀的空气时发生全反射形成的，故A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，故B正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹是光的衍射现象，故C错误；一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，但频率不变，故波长变短，故D正确。
7．(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ABC。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。
8．(2025·江苏无锡市期中)对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列说法正确的是(　　)
A.甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来测量平面的厚度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍，则P处是暗纹
D．丁图是佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的干涉现象
解析：选C。题图甲是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”中央是亮点，A错误；题图乙是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，B错误；题图丙是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍，则P处是暗纹，C正确；题图丁是佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象，D错误。
9．(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
解析：选ACD。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Δx＝可知，当增加L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，|S2P－S1P|＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，P点处一定是暗条纹，D正确。
10．(2025·河北石家庄市期中)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　)
A．拍摄池中的游鱼时在照相机前装上偏振滤光片能过滤水面反射光，这说明光波是横波
B．肥皂膜看起来常常是彩色的，这是因为光的衍射
C．早上阳光斜射穿过玻璃窗户出现彩色条纹是由于光的衍射现象
D．立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
解析：选A。拍摄池中的游鱼时在照相机前装上偏振滤光片能过滤水面反射光，这说明光波是横波，A正确；肥皂膜看起来常常是彩色的，这是因为光的干涉，B错误；早上阳光斜射穿过玻璃窗户出现彩色条纹是由于光的折射引起的色散现象，C错误；立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，D错误。
11．(2025·北京通州区期末)如图甲所示，挡板上有两条方向竖直、距离很近的狭缝，当用单色光垂直照射狭缝时，与挡板平行的光屏上出现图乙中①所示的条纹，下列说法正确的是(　　)
A．若将其中任意一条狭缝挡住，光屏上的条纹将由图样①变为图样②
B．若增大两狭缝之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样③
C．若改用频率更大的单色光，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④
D．若增大挡板与光屏之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④
解析：选D。若将其中任意一条狭缝挡住，发生衍射现象，图样不是②，故A错误；根据Δx＝λ，可知若增大两狭缝之间的距离，即d增大，则条纹间距变小，故B错误；若改用频率更大的单色光，根据λ＝，可知波长变小，则条纹间距变小，故C错误；若增大挡板与光屏之间的距离，即L增大，则条纹间距变大，故D正确。
12．(2025·四川眉山市期中)下列说法不正确的是(　　)
A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出
B．图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
解析：选A。题图甲中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i<90°，bb′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，故A错误，符合题意；题图乙中双缝干涉相邻条纹的中心距离Δx＝λ，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小，故B正确，不符合题意；题图丙中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，故C正确，不符合题意；有偏振现象的光波为横波，故D正确，不符合题意。(共3张PPT)
章末知识网络建构
感谢观看
THANKS1.如图所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射后形成复色光c，下列说法正确的是(　　)
A．a光的频率大于b光的频率
B．在该玻璃中，a光的速度大于b光的速度
C．该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．从该玻璃射向空气，a光的临界角大于b光的临界角
解析：选A。根据题意，由题图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则由折射率的意义可知，a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，故C错误，A正确；根据公式v＝可知，由于a光的折射率大于b光的折射率，则在该玻璃中，a光的速度小于b光的速度，故B错误；根据公式sin C＝可知，由于a光的折射率大于b光的折射率，则从该玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角，故D错误。
2.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O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M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M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R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，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M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确，D错误。
3.(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∠C＝90°，∠B＝60°，一束单色光从BC边的D点射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF正好与BC边平行，已知BD＝L，i－r＝15°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是(　　)
A．光线DE在E点的反射角为45°
B．光线在D点的折射角r＝30°
C．三棱镜对此种单色光的折射率为
D．光从D到E的传播时间为
解析：选B。设光线DE在E点的反射角为θ，反射光线EF正好与BC边平行，由几何关系可得∠FEA＝60°，θ＝90°－∠FEA＝30°，故A错误；由几何关系可得∠BED＝∠FEA＝60°，∠B＝60°，则三角形BDE是正三角形，∠BDE＝60°，r＝90°－∠BDE＝30°，故B正确；结合i－r＝15°，可得i＝45°，三棱镜对此单色光的折射率n＝＝，故C错误；由DE＝BD＝L，n＝，又光线从D到E的传播时间t＝，联立代入数据可得t＝，故D错误。
4.(10分)(2025·广东惠州市期中)如图所示，半径为R的透明球体静止于水平地面上，AOB为过球心且与水平面平行的一条直径，在直径的一端B点处有一光源，某时刻从该光源处发出一光线，射到球面M点后经折射出来的光线恰好平行于水平地面。设由B点射到M点的光线与BOA之间的夹角为30°，光在真空中的速度为c。求：
(1)该透明材料的折射率；(5分)
(2)光线从B传播到M的时间。(5分)
解析：(1)作出光在M点发生折射的光路图如图所示，由几何关系可知，入射角为30°，折射角为60°
所以折射率n＝＝。
(2)光在介质中传播的速度v＝
光在球体中传播的时间t＝
由几何关系有BM＝R
解得t＝。
答案：(1)　(2)
5.(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ABC，∠A＝30°，一束平行于AC的光线自AB边的D点射入三棱镜，若棱镜的折射率n＝，已知AD＝AB＝L，光在真空中的速度为c。求：
(1)光在棱镜中的传播速度；(5分)
(2)第一次从BC边射出的光在棱镜中的传播时间。(5分)
解析：(1)根据光在介质中的传播速度公式v＝，可得v＝c。
(2)由题意作出光路图，如图所示
由几何关系知OD＝AD＝L，OM＝4L
则光从射入三棱镜并传播至BC边的路程s＝5L
光从D点射入到传播至BC边所需要的时间t＝，解得t＝L。
答案：(1)c　(2)L
6.(10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∠A＝30°，BC边长L＝2 cm，一束红光从AB边中点O垂直入射，恰好在AC边发生全反射，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。
(1)求玻璃片对红光的折射率n。(5分)
(2)判断红光经AC边反射会不会经过B点，如果经过，求红光在玻璃片中传播到B点的时间t(保留根号)。(5分)
解析：(1)设红光在AC边的入射角为i，根据几何关系可知i＝∠A
由折射定律得n＝
解得n＝2。
(2)由光路图及几何关系可得，红光经AC边反射会经过B点
0．5L＝AB sin 15°
OB＝0.5AB
在直角三角形OBD中tan 30°＝
cos 30°＝
且vt＝OD＋BD
其中v＝
解得t＝×10－10 s。
答案：(1)2　(2)×10－10 s
7.(12分)如图所示， 将一个折射率n＝的正方体玻璃砖放在空气中，正方形ABCD是它的一个截面，边长l＝60 cm，一单色细光束以入射角θ＝60°投射到AB面上的E点，E点到BC的垂直距离d＝5 cm，细光束在BC面上发生全反射，最后从CD面上射出(光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s)。
(1)求光从E点射入玻璃砖后的折射角。(3分)
(2)求光线在玻璃砖内第一次从CD面出射的时间。(3分)
(3)若逐渐增大入射角θ，且仍能保证在BC面上发生全反射，则光线第一次到达CD面的最长时间是多少？(6分)
解析：(1)根据折射定律n＝得sin α＝
则α＝30°。
(2)如图所示，若光入射到BC边F点，
EF＝2d＝10 cm
FM＝＝＝30 cm
又光在玻璃中传播速度v＝＝×108 m/s
则第一次从CD面上出射的时间t1＝＝4×10－9 s。
(3)当光线在上、下内表面恰好发生全反射时，传播时间最长， 且传播的路程s＝＝nl
则t2＝＝＝6×10－9 s。
答案：(1)30°　(2)4×10－9 s　(3)6×10－9 s第4节　实验：用双缝干涉测量光的波长
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
光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头组成)、学生电源。
三、实验原理与设计
1．推导
如图甲所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2连接的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在PS2上确定M点，使PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2－r1＝d sin θ(令∠S2S1M＝θ)。
甲
则x＝l tan θ≈l sin θ
有r2－r1＝d
若P处为亮纹，则d＝±kλ(k＝0，1，2，…)
解得x＝±kλ(k＝0，1，2，…)
相邻两亮纹或暗纹的中心距离Δx＝λ。
2．测量原理
由公式λ＝Δx，分别测量d、l和Δx，可求得光的波长。
3．条纹间距Δx的测定
如图乙所示，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，如图丙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝。
四、实验步骤
1．如图丁所示，在光具座上把各光学元件装配好。从遮光筒上取下双缝，打开电源，调节光源的高度，直到光束能沿遮光筒的轴线射到毛玻璃屏的中心，放上单缝和双缝，使它们的距离为5～10 cm，并保持缝相互平行。
2．观察光屏上的白光干涉条纹的特点。给光源加上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化，相邻亮条纹(或暗条纹)的间距是否相等。
3．记下双缝间的距离d和双缝到光屏的距离l。
4.转动手轮，先使分划板中心刻线对准某条亮条纹中心，如图戊所示，记下此时的读数。继续转动手轮，使分划板中心刻线移过n条条纹，对齐另一亮条纹中心，再记下此时的读数。转动手轮进行测量时，一次测量中不要反向旋转。
5．把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，并求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx。求出光的波长。
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l可用米尺多次测量取平均值。
3．测条纹间距Δx时，用测量头测出n条亮(暗)纹间的距离a，求出相邻的两条亮(暗)纹间的距离Δx＝。
题型一　教材原型实验
角度1　测量头为螺旋测微器的数据处理
　(2025·辽宁辽阳市模拟)某同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30 mm，双缝到光屏的距离L＝900 mm，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x1、x2位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距Δx＝________mm(结果保留3位小数)。
(2)计算单色光的波长的公式λ＝________(用L、d、x1、x2表示)，可得波长λ＝________nm(结果保留3位有效数字)。
[解析]　(1)题图乙和题图丙对应的读数分别为x1＝1.5 mm＋0.01 mm×19.0＝1.690 mm，x2＝7.5 mm＋0.01 mm×37.0＝7.870 mm，则Δx＝ mm＝1.236 mm。
(2)根据Δx＝λ，其中Δx＝，解得λ＝，代入数据解得λ＝ mm＝412 nm。
[答案]　(1)1.236(1.235～1.237均可)
(2) 　412
角度2　测量头为游标尺的数据处理
　(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 x1/mm x6/mm
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”)。
[解析]　根据Δx＝λ，可得λ＝，由表中数据可知Δx1＝ mm＝1.608 mm，Δx2＝ mm＝1.928 mm，故Δx1<Δx2，则λ1<λ2，已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。
[答案]　绿光
　(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d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，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
(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甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数如图乙所示，则：
①分划板在图中A、B位置时，相邻两条亮纹中心间距Δx＝________mm；
②该单色光的波长λ＝________m(保留1位有效数字)。
[解析]　(1)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Δx＝λ可知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故B正确；根据Δx＝λ，将光屏向靠近双缝的方向移动，l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，干涉条纹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)①10分度游标卡尺的精确值为0.1 mm，由题图乙可知xA＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm，xB＝15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm，则相邻两亮条纹间距Δx＝＝ mm＝0.75 mm。
②根据Δx＝λ可得该单色光的波长λ＝＝ m＝6×10－7 m。
[答案]　(1)BC　(2)①0.75　②6×10－7
题型二　教材实验创新
　(2025·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d＝0.2 mm。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A、B两亮纹间的距离x＝________mm。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离L＝2.0 m，已知＝(Δx为相邻两条亮纹间的距离)，则该激光的波长λ＝________m。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”)。
[解析]　刻度尺的最小刻度值为1 mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为65.0 mm。由题图乙可知Δx＝＝ mm＝6.50 mm，由＝可得λ＝＝ m＝6.50×10－7 m。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，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小。
[答案]　65.0　6.50×10－7　变小
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BC。进行双缝干涉测光的波长实验时，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Δx＝λ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．(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
(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1.030 mm。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________mm。已知双缝间的宽度d＝0.3 mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝1.0 m，则该种色光的波长是________m。
解析：(1)根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，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)手轮的读数x2＝14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm，双缝干涉条纹间距Δx＝＝ mm＝1.5 mm，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，该种色光的波长λ＝Δx＝×10－3×1.5×10－3m＝4.5×10－7m。
答案：(1)A　(2)14.530　4.5×10－7
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
(2)某同学在做该实验时，在同一视野中选取了A、B两条纹，第一次分划板中心刻度对齐A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B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0.50 mm，双缝到屏的距离为1.00 m，则图丙游标卡尺的示数为________mm，两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为________mm，所测单色光波长为________m。
解析：(1)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；单缝的作用是产生相干光，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Δx＝λ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)由题图丙可知，读数为x1＝11 mm＋5×0.1 mm＝11.5 mm，由题图戊可知，读数为x2＝16 mm＋7×0.1 mm＝16.7 mm，由题图乙和题图丁可知，A、B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Δx＝＝1.3 mm，根据公式Δx＝λ，代入数据解得所测单色光波长λ＝＝6.5×10－7m。
答案：(1)D　(2)11.5　1.3　6.5×10－7(共21张PPT)
专题提升课5　课后达标检测
√
1.如图所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射后形成复色光c，下列说法正确的是(　　)

A．a光的频率大于b光的频率
B．在该玻璃中，a光的速度大于b光的速度
C．该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．从该玻璃射向空气，a光的临界角大于b光的临界角
√
2.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O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M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
√
4.(10分)(2025·广东惠州市期中)如图所示，半径为R的透明球体静止于水平地面上，AOB为过球心且与水平面平行的一条直径，在直径的一端B点处有一光源，某时刻从该光源处发出一光线，射到球面M点后经折射出来的光线恰好平行于水平地面。设由B点射到M点的光线与BOA之间的夹角为30°，光在真空中的速度为c。求：
(1)该透明材料的折射率；(5分)
(2)光线从B传播到M的时间。(5分)
(2)第一次从BC边射出的光在棱镜中的传播时间。(5分)
6.(10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∠A＝30°，BC边长L＝2 cm，一束红光从AB边中点O垂直入射，恰好在AC边发生全反射，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。
(1)求玻璃片对红光的折射率n。(5分)
答案：2　
(2)判断红光经AC边反射会不会经过B点，如果经过，求红光在玻璃片中传播到B点的时间t(保留根号)。(5分)
(1)求光从E点射入玻璃砖后的折射角。(3分)
答案：30°　
(2)求光线在玻璃砖内第一次从CD面出射的时间。(3分)
答案：4×10－9 s　
(3)若逐渐增大入射角θ，且仍能保证在BC面上发生全反射，则光线第一次到达CD面的最长时间是多少？(6分)
答案：6×10－9 s题组1　折射定律
1.(2025·安徽合肥市期中)半径为R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A处磨去少许，使一激光束从A处射入时能够沿AC方向传播。已知AC与直径AB的夹角为30°，激光束到达材料内表面的C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C点的反射光束与折射光束的夹角为(　　)
A．60°　　　　　　　　 B．75°
C．90° D．105°
解析：选D。光路图如图所示，根据几何关系可知，光束在C点的入射角、反射角均为r＝30°，根据折射定律有n＝，解得i＝45°，则在C点的反射光束与折射光束的夹角θ＝180°－i－r＝105°。
2．(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(　　)
解析：选A。根据折射定律n上sin θ上＝n下sin θ下，由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下>n上，则θ下逐渐减小，画出光路图如图所示，则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
题组2　折射率
3．(多选)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，已知真空中的光速为c，则下列说法正确的是(　　)
A．光的入射角为30°
B．介质中的光速为 c
C．光的入射角为60°
D．介质中的光速为
解析：选CD。根据题意，作出光路图，如图所示，根据折射率的公式n＝＝＝tan i，所以i＝60°，介质中的光速v＝＝。
4．光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度。关于任何介质(非真空)的折射率，下列说法正确的是(　　)
A.一定大于1
B．一定小于1
C．可能等于1
D．可能大于1，也可能小于1
解析：选A。根据n＝，由于c＞v，所以各种介质对真空的折射率一定大于1，故A正确，B、C、D错误。
5．两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)。下列结论正确的是(　　)
A．在水中的传播速度，光束a与光束b相等
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
解析：选C。因b光的偏折程度较大，由折射率公式可得折射率navb，A、B错误。
6.如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，顶角A为θ。一束光线从AB边入射，从AC边射出。已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为θ，则该棱镜的折射率为(　　)
A． B．
C． D．2cos
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∠1＝∠4，所以∠2＝∠3，根据几何知识有∠1＝∠4＝θ，∠2＝∠3＝，根据折射定律可知，折射率n＝＝＝2cos ，故A、B、C错误，D正确。
7．(10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30°，折射光线与法线的夹角为53°。已知光在真空中的速度为3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：
(1)这束光在此玻璃半球中的折射率；(5分)
(2)这束光在此玻璃半球中的传播速率。(5分)
解析：(1)由折射定律可知n＝
解得折射率n＝1.6。
(2)由折射率与光在介质中的速率关系式n＝
解得v＝1.875×108 m/s。
答案：(1)1.6　(2)1.875×108 m/s
8．(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32 cm，高为24 cm。当桶内没有液体时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距7 cm。已知光在空气中的速度约为3×108 m/s。求：
(1)液体的折射率；(5分)
(2)光在该液体中传播的速度。(5分)
解析：(1)桶里装上液体，来自C点的光线，在O点经液面折射后进入人眼。设入射角为θ，折射角为α，如图所示
由几何关系可知sin θ＝＝
sin α＝＝
当光由液体射向空气时，由折射定律有＝
解得液体的折射率n＝。
(2)由折射率n＝
解得光在液体中传播的速度v＝2.25×108 m/s。
答案：(1)　(2)2.25×108 m/s
9．(10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99%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d＝20 cm，直径L＝40 cm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n＝，透光孔的侧视图如图所示。求：
(1)入射到透光孔底部中央A点处的光线范围比嵌入玻璃砖前增加的角度；(5分)
(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A点处的光线范围最大。(5分)
解析：(1)由几何关系知折射角r＝30°
根据折射定律n＝
解得sin i＝，入射角i＝60°
则入射角比嵌入玻璃砖前增大2×(60°－30°)＝60°
所以入射光线范围比嵌入玻璃砖前增大了60°。
(2)要使入射到透光孔底部中央A点处的光线范围最大，则入射光范围接近180°，即入射角为90°，而折射角r＝30°不变，则折射率n＝＝2。
答案：(1)60°　(2)2
10.(10分)如图所示，O点是半径为R的半圆形玻璃砖的圆心，P为底面上距O点R的一点，光线从P点以θ＝60°角射入玻璃砖。已知真空中的光速为c，不考虑光在玻璃内表面的反射。
(1)若玻璃砖的折射率n＝1.5，求光线射入玻璃砖时折射角的正弦值。(5分)
(2)若光线从圆形表面射出后恰与入射光平行，求光线在玻璃砖内传播的时间。(5分)
解析：(1)根据n＝，可得sin r＝＝＝。
(2)作出光路图，如图所示
根据几何关系可知
tan ∠OBP＝tan ∠BPA＝＝
则∠OBP＝∠BPA＝30°，则n＝＝＝，
根据v＝可得v＝c
光在玻璃砖内的传播路程sBP ＝2sOP＝R
则光在玻璃砖内的传播时间t＝＝。
答案：(1)　(2)(共37张PPT)
第4节　实验：用双缝干涉测量光的波长
课前知识梳理
PART
01
第一部分
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
光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头组成)、学生电源。
三、实验原理与设计
1．推导
如图甲所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2连接的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在PS2上确定M点，使PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2－r1＝d sin θ(令∠S2S1M＝θ)。
甲
3．条纹间距Δx的测定
四、实验步骤
1．如图丁所示，在光具座上把各光学元件装配好。从遮光筒上取下双缝，打开电源，调节光源的高度，直到光束能沿遮光筒的轴线射到毛玻璃屏的中心，放上单缝和双缝，使它们的距离为5～10 cm，并保持缝相互平行。
2．观察光屏上的白光干涉条纹的特点。给光源加上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化，相邻亮条纹(或暗条纹)的间距是否相等。
3．记下双缝间的距离d和双缝到光屏的距离l。
4.转动手轮，先使分划板中心刻线对准某条亮条纹中心，如图戊
所示，记下此时的读数。继续转动手轮，使分划板中心刻线移过
n条条纹，对齐另一亮条纹中心，再记下此时的读数。转动手轮进行测量时，一次测量中不要反向旋转。
5．把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，并求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx。求出光的波长。
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l可用米尺多次测量取平均值。
典例分类讲解
PART
02
第二部分
题型一　教材原型实验
角度1　测量头为螺旋测微器的数据处理
　(2025·辽宁辽阳市模拟)某同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30 mm，双缝到光屏的距离L＝900 mm，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x1、x2位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距Δx＝________________________mm(结果保留3位小数)。
1.236(1.235～1.237均可)
(2)计算单色光的波长的公式λ＝____________(用L、d、x1、x2表示)，可得波长λ＝________nm(结果保留3位有效数字)。
412
角度2　测量头为游标尺的数据处理
　(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 x1/mm x6/mm
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
　(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d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，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
BC
(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甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数如图乙所示，则：

①分划板在图中A、B位置时，相邻两条亮纹中心间距Δx＝________mm；
②该单色光的波长λ＝________m(保留1位有效数字)。
0.75
6×10－7
题型二　教材实验创新
65.0
6.50×10－7
变小
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
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
√
√
2．(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
A
(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1.030 mm。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________mm。已知双缝间的宽度d＝0.3 mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝1.0 m，则该种色光的波长是__________m。
14.530
4.5×10－7
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
D
(2)某同学在做该实验时，在同一视野中选取了A、B两条纹，第一次分划板中心刻度对齐A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B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0.50 mm，双缝到屏的距离为1.00 m，则图丙游标卡尺的示数为________mm，两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为________mm，所测单色光波长为___________m。
11.5
1.3
6.5×10－7(共39张PPT)
第2课时　实验：测量玻璃的折射率
课前知识梳理
PART
01
第一部分
二、实验器材
白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。
三、实验步骤
1．在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O1画出界面的法线NN′，并画一条线段AO1作为入射光线，如图所示。
2．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与aa′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bb′代表玻璃砖的另一边。
3．在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像。再在观察的这一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3以及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。过P3、P4作一条线段交bb′于O2。
4．连接O1O2，直线O1O2就代表了沿AO1方向入射的光线在玻璃砖中的传播路径，入射角θ1＝∠AO1N，折射角θ2＝∠O2O1N′。
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P1与P2之间、P3与P4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90°)，否则不易观察到P1、P2的像。
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θ2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5 cm以上，若玻璃砖太薄，则测量误差较大。
(2)入射角宜在15°～75°范围内取值。
(3)在纸上画aa′、bb′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O1、O2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。
典例分类讲解
PART
02
第二部分
题型一　教材原型实验
　(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，P3和P4的距离应适当小一些
B．为减小测量误差，P1和P2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，应当选用较厚的玻璃砖完成实验
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
BC
[解析]　为减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些，故A错误；P1和P2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；光在较厚的玻璃砖中的路程长，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，使它的一个长边与该直线对齐，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，故D错误。
(2)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′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”)。
[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。
不变
(3)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些(bb′仍然与aa′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
　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a和a′
B．玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
B
[解析]　在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a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a′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a和a′，故A错误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1，在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；为减小实验误差，实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，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，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”)。
大
(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α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________(选填“>”或“<”)n介质。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。
>
题型二　教材实验创新
　(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A和B、顶角大小为θ)的折射率。
(1)在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；
(2)将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef；
(3)在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住________(选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像；
[解析]　要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要遮挡住P1和P2的虚像。
P1和P2
(4)确定出射光线的位置________(选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针；
[解析]　cd与ab垂直，则过P1、P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，则可以确定ef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。
不需要　
(5)撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n＝__________。
　(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AA′和BB′，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O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CO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M。
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y－x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O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。
B
(2)根据y－x图像，可得玻璃砖的折射率为________(保留3位有效数字)。
1.57
(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”)。
[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。
不变
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
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θ1不能太大，避免发生全反射
AC
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，保证光线的直线度，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；光从空气中射入玻璃中不会发生全反射，为了减小测量时的误差，入射角应适当大些，故D错误。
(2)该实验小组的同学在甲图的基础上，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P1O、反射光线OO′分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃的折射率n＝________(用图中线段的字母表示)。
(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”)。
解析：根据题意，作出光路如图所示，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。
不变
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MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。
A
(2)如图乙所示，某同学按照如下方法处理数据：以O点为圆心、R为半径作圆，圆与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为N，AO的延长线交BN于M，记OM＝r，再以O点为圆心、r为半径作圆。可知该玻璃的折射率的测量值n＝________。(用r、R表示)

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