重難點(diǎn)15光學(xué)

工命題趨勢(shì)

考點(diǎn)三年考情分析2025考向預(yù)測(cè)

近年來在高考命題中呈現(xiàn)出以下幾個(gè)趨勢(shì)：基礎(chǔ)知識(shí)與基本概念

的考查、與生活實(shí)際相結(jié)合的問題、平面鏡成像與動(dòng)態(tài)成像、全反射

2020年江蘇題

與折射率的計(jì)算、透鏡成像的動(dòng)態(tài)規(guī)律、實(shí)驗(yàn)與探究能力的考查、現(xiàn)

考點(diǎn)1幾何光學(xué)2021年江蘇題

考點(diǎn)2物理光學(xué)2022年江蘇題代科技應(yīng)用、偏振、干涉與衍射、計(jì)算題與作圖題。光學(xué)在高考中的

2023年江蘇題

考點(diǎn)3光學(xué)實(shí)驗(yàn)命題趨勢(shì)是強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，考查學(xué)生

2024年江蘇題

的邏輯推理能力和解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，高考也會(huì)關(guān)注物理學(xué)

在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，以及學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理能力。

<1

重難詮釋

【情境解讀】

物理意義：表征介質(zhì)對(duì)光線偏折能力的物理量

光的折射全反射

條件:(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

(2)入射角等于或大于臨界角。

全反射

光導(dǎo)纖維:

光的干涉艘一

光繞過障礙物名蝮傳播的現(xiàn)象

光的波動(dòng)性—-曜：

明顯衍射的條件:A><7

sin4

n=———-

sin%

幾何光

學(xué)與物

理光學(xué)￡=hv\

的綜合

A>d

【高分技巧】

i.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球）對(duì)光路的控制特點(diǎn)

\平行玻璃磚三棱鏡圓柱體（球）

結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓

h”飛

對(duì)光

/

線的圓界面的法線是過圓

BA-

通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射

作用通過平行玻璃磚的.光線不改心的直線，光線經(jīng)過兩

后，出射光線向棱鏡底面偏折次折射后向圓心偏折

變傳?K方向，但要為性側(cè)移

應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率改變光的傳播方向

全反射棱鏡,改變光的傳播方向

2.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉

不條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

同條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距

點(diǎn)亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同

相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都

有明暗相間的條紋

3.干涉圖樣與衍射圖樣的比較

1）光的干涉現(xiàn)象：雙縫干涉、薄膜干涉（油膜、空氣膜、增透膜、牛頓環(huán)）；

光的衍射現(xiàn)象：?jiǎn)慰p衍射、圓孔衍射、光柵衍射、圓盤衍射（泊松亮斑）。

2）條紋寬度的區(qū)別：雙縫干涉條紋的寬度相同，而單縫衍射的中央亮條紋最寬，兩側(cè)的亮條紋逐漸變

窄。

3）條紋亮度的區(qū)別：雙縫干涉條紋，從中央亮條紋往兩側(cè)亮度變化很小，而單縫衍射條紋中央亮條紋

最亮，兩側(cè)的亮條紋逐漸變暗。

【技巧點(diǎn)撥】光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原

理，都可認(rèn)為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。

4.各種色光的幾何光學(xué)與物理光學(xué)比較

顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫

頻率低一高

同一介質(zhì)中的折射率小一大

同一介質(zhì)中的速度大一小

波長(zhǎng)大一小

通過棱鏡的偏折角小一大

臨界角大一小

雙縫干涉時(shí)的條紋間距大一小

限時(shí)提升練

（建議用時(shí)：40分鐘）

1.（2023.江蘇.高考真題）地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中

會(huì)發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是（

【解析】根據(jù)折射定律"上sin（9上="下sin。下

由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則〃下〉w上，則6下逐漸減小，畫出光路圖如下

太陽光線

I

則從高到低0下逐漸減小，則光線應(yīng)逐漸趨于豎直方向故選A。

2.（2023.江蘇.高考真題）用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改

變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼模ǎ?/p>

C.2倍D.3倍

【答案】B

【解析】根據(jù)雙縫干涉的條紋間距與波長(zhǎng)關(guān)系有Ax

a

由題圖知（x乙=2（x甲

則d乙=；d甲。故選B?

3.（2024.江蘇.高考真題）現(xiàn)有一光線以相同的入射角0,打在不同濃度NaCl的兩杯溶液中，折射光線

如圖所示（"＜仇），已知折射率隨濃度增大而變大。則（）

A.甲折射率大

B.甲濃度小

C.甲速度大

D.甲臨界角大

【答案】A

【解析】入射角相同，由于，1〈尸2,根據(jù)折射定律可知怖〉生，故甲濃度大；根據(jù)丫=9,可知光線

n

在甲中的傳播速度較小，由sinC=工可知折射率越大臨界角越小，故甲臨界角小。故選A

n

4.（2024.江蘇.高考真題）用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，現(xiàn)在

將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度，會(huì)觀察到（）

A.兩鏡片都變亮B.兩鏡片都變暗

C.兩鏡片沒有任何變化D.左鏡片變暗，右鏡片變亮

【答案】D

【解析】立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振，其鏡片為偏振片，可以理解為開始時(shí)左鏡片的透振

方向與屏幕光的振動(dòng)方向一致，右鏡片的透振方向與屏幕光的振動(dòng)方向接近垂直，屏幕旋轉(zhuǎn)90度后，左右

鏡片的透振方向也轉(zhuǎn)動(dòng)了90度，因此左邊鏡片變暗，右邊鏡片變亮。故選D。

5.（2022.江蘇.高考真題）如圖所示，兩條距離為。的平行光線，以入射角。從空氣射入平靜水面，反

射光線與折射光線垂直，求:

（1）水的折射率"；

（2）兩條折射光線之間的距離d。

【答案】（1）tan。；（2）Dtan0

【解析】（1）設(shè)折射角y，根據(jù)幾何關(guān)系可得7=90。-。

sin6*

根據(jù)折射定律可得”=n—

sin/

聯(lián)立可得n=tan0

（2）如圖所示

6.（2020.江蘇.高考真題）我國的光纖通信技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。光纖內(nèi)芯（內(nèi)層玻璃）的折射率比

外套（外層玻璃）的（選填“大”或“小”）。某種光纖的內(nèi)芯在空氣中全反射的臨界角為43。，則該

內(nèi)芯的折射率為o（取sin43。=0.68,cos43°=0.73,結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

【答案】大L5

【解析】根據(jù)全反射定律sinC=，可知光釬內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，這樣光在內(nèi)芯和外殼的

n

界面上才能發(fā)生全反射，保證信息的傳輸。

11

折射率為九==1.5

sin43°068

7.（2020.江蘇.高考真題）國際宇航聯(lián)合會(huì)將2020年度“世界航天獎(jiǎng)”授予我國“嫦娥四號(hào)”任務(wù)團(tuán)

隊(duì)。“嫦娥四號(hào)”任務(wù)創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一、在探月任務(wù)中，“玉兔二號(hào)”月球車朝正下方發(fā)射一束頻率為了

的電磁波，該電磁波分別在月壤層的上、下表面被反射回來，反射波回到“玉兔二號(hào)”的時(shí)間差為A/。己

知電磁波在月壤層中傳播的波長(zhǎng)為X,求該月壤層的厚度小

【答案】—A?

2

【解析】電磁波的在土壤中傳播速度滿足丫=%/

根據(jù)題意可知2d=y

解得土壤厚度為d=

2

8.（2021.江蘇.高考真題）絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)

肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是（）

【答案】C

【解析】如圖所示

干涉加強(qiáng)時(shí)2d=加=4

根據(jù)幾何關(guān)系d=Axtan。

2

聯(lián)立可得Ax=

2tan8

根據(jù)幾何關(guān)系可知tan，為寬度隨高度的變化率不變，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，則寬度隨高度的

變化率變大：當(dāng)如AB形狀時(shí)，寬度隨高度的變化率不變，薄膜干涉形成的彩色條紋為等間距條紋，故AB

錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，可知寬度隨高度的變化率變大，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選Co

9.（2021.江蘇?高考真題）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于AC面射入,

可以看到光束從圓弧面ABC出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時(shí)，出射光束恰好消失，該

材料的折射率為（）

C.1.6D.1.8

【答案】A

【解析】畫出激光束從玻璃磚射出時(shí)恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示

全反射的條件sin。=!

n

由幾何關(guān)系知sin。=*

6

聯(lián)立解得〃=1.2,故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。

10.（2024.江蘇南京.三模補(bǔ)償）如圖甲所示，在平靜的水面下有一個(gè)點(diǎn)光源s,它發(fā)出的是兩種不同顏

色的a光和b光，在水面上形成了一個(gè)被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為由仍兩種單色光所構(gòu)成的復(fù)色

光的圓形區(qū)域，周邊為環(huán)狀區(qū)域，且為。光的顏色（見圖乙）.則一下說法中正確的是（）

A.a光的頻率比b光大

B.水對(duì)a光的折射率比b光大

C.a光在水中的傳播速度比b光大

D.在同一裝置的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，a光的干涉條紋比b光窄

【答案】C

【解析】試題分析：由圖乙可知a光發(fā)生全反射的臨界角大，由sinC=!可知a光的折射率小，即頻

n

「I

率小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，故選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；由丫=—可知選項(xiàng)C正確；由=可知選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

na

11.（2024.蘇錫常鎮(zhèn).三模補(bǔ)償）如圖是某同學(xué)觀察肥皂膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，將有肥皂膜的鐵絲圈

豎直掛在酒精燈右側(cè)，在火焰中分別加入不同金屬元素，火焰會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。在肥皂膜向光的一面上

出現(xiàn)火焰的像，像上有明暗相間的條紋，關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.條紋形狀是相互平行的豎直線

B.干涉條紋是由一束反射光和另一束入射光疊加產(chǎn)生的

C.紫光的干涉條紋數(shù)比黃光的干涉條紋數(shù)要少一些

D.肥皂膜干涉的原理可以應(yīng)用到精密光學(xué)平面平滑度的檢測(cè)

【答案】D

【解析】膜前后表面的兩列反射光在前表面發(fā)生疊加，所以在薄膜的左側(cè)出現(xiàn)條紋，由于同一水平面

上厚度相同，則條紋是水平平行的，故AB錯(cuò)誤；紫光的波長(zhǎng)比黃光短，所以紫光的條紋密，條紋數(shù)多，故

C錯(cuò)誤；肥皂膜干涉的原理可以應(yīng)用到精密光學(xué)平面平滑度的檢測(cè)，即利用空氣膜的干涉原理，故D正確。

故選D。

11.（2024.江蘇姜堰中學(xué)、如東中學(xué)等三校.二模）如圖所示，一由玻璃制成的等腰直角三棱鏡ABC,

該三棱鏡對(duì)紅光的折射率大于夜。一束平行于邊的白光射到面上，光束先在AB面折射后射到8c

面上，接著又從AC面射出。下列說法正確的是（）

A.各色光在面的折射角都大于30°

B.從AC面射出的光束均平行于邊

C.有的色光可能不在8c面發(fā)生全反射

D.射到AC面的有色光束中紫光在最下方

【答案】B

【解析】A.各色光中，紅光的頻率最小，對(duì)應(yīng)的折射率最小，而根據(jù)全反射臨界角與折射率之間的關(guān)

-?「1

系SHIC二一

n

可知，當(dāng)折射率為0時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角等于45，而該三棱鏡對(duì)紅光的折射率大于0，因此

紅光發(fā)生全反射的臨界角小于45，而根據(jù)幾何關(guān)系可知，各色光在A8面的入射角均等于45，當(dāng)折射角

等于30時(shí)，其折射率恰好等于J5，由于各色光中紅光的折射率最小，且大于后，因此紅光在面的

折射角小于30，由此可知，各色光在A3面的折射角都小于30。，故A錯(cuò)誤；任意做出一種色光的光路圖

根據(jù)幾何關(guān)系及光路的可逆行原理可知，其從AC面射出后將平行于2C邊，因此可知從AC面射出的

由于各色光在面的折射角都小于30，因此當(dāng)各色光在A8面折射后到達(dá)8c面時(shí)，各色光在8C面

的入射角廠=廠=90-(45-z)=45+z

可知各色光在面的入射角均大于45，而紅光發(fā)生全反射的臨界角小于45，且在各色光中紅光的

折射率最小，因此其他各色光發(fā)生全反射的臨界角均小于45，由此可知，各色光均在8c面發(fā)生全反射,

故C錯(cuò)誤；任意做出兩種色光的光路圖如圖所示

可知，在邊的折射角越大，射到AC邊時(shí)的位置越低，而各色光中，紅光在AB邊的折射角最大,

因此射到AC邊的各色光中，位置最低的是紅光，故D錯(cuò)誤。故選B。

12.(2024.江蘇海門.學(xué)情調(diào)研)如圖所示，某興趣小組用洛埃鏡實(shí)驗(yàn)裝置研究光的波長(zhǎng)，S為紅色光源,

要使得條紋間距變大，下列措施可行的是（)

將平面鏡向左平移

C.將光源S向下移動(dòng)D,將S換成綠色光源

【答案】C

【解析】光源到屏的距離可以看做雙縫到屏的距離L光源S到S平面鏡中虛像的間距2d看做雙縫的

間距，根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間的距離公式Ax=左2,將光屏向左移動(dòng)，L減小，條紋間距變小，

2d

故A錯(cuò)誤；將平面鏡向左平移，L、d不變，條紋間距不變，故B錯(cuò)誤；將光源S向下移動(dòng)，d減小，條

紋間距增大，故C正確；將S換成綠色光源，綠光的波長(zhǎng)比紅光短，條紋間距變小，故D錯(cuò)誤。故選C。

13.（2024.江蘇南京.二模）為了裝點(diǎn)夜景，常在噴水池水下安裝彩燈。如圖甲所示，空氣水下有一點(diǎn)

光源S,同時(shí)發(fā)出兩種不同顏色的。光和6光，在水面上形成了一個(gè)有光射出的圓形區(qū)域，俯視如圖乙所示,

環(huán)狀區(qū)域只有6光，中間小圓為復(fù)色光，下列說法正確的是（）

圖甲圖乙

A.。光發(fā)生全反射的臨界角大

B.。光的頻率小于b光

C.水對(duì)。光的折射率大于對(duì)b光的折射率

D.用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，6光條紋間距更小

【答案】C

【解析】做出光路圖，如圖所示

空氣

zi<jj/

\j/b

"點(diǎn)光源S

在被照亮的圓形區(qū)域邊緣光線恰好發(fā)生了全反射，入射角等于臨界角，由于。光照射的面積較小，則

知。光的臨界角較小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)“=^—,水對(duì)。光的折射率大于對(duì)6光的折射率，故C正確；

sinC

根據(jù)丫=2n，知a光在水中的傳播速度比6光小，a光的頻率高于6光，故B錯(cuò)誤；。光的頻率較高，則波

長(zhǎng)較小，根據(jù)=用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，。光條紋間距更小，故D錯(cuò)誤。故選C。

14.（2024.江蘇省前高中.一模）如圖甲所示為牛頓環(huán)裝置意識(shí)圖，將一塊曲率半徑較大的平凸透鏡放

在一塊玻璃平板上，用單色光照射透鏡與玻璃板，就可以觀察到一些明暗相間的同心圓環(huán)，如圖乙所示。

如果將下方的玻璃平板換成凸面朝上的平凸透鏡，如圖丙，則觀察到的條紋可能是（己知A選項(xiàng)中的同心

【答案】B

【解析】凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個(gè)空氣薄膜，當(dāng)豎直向下的平行光射向平凸透鏡時(shí)，

尖劈形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉。同一半徑的圓環(huán)處的空氣膜厚度相同，上、

下表面反射光程差相同，因此使干涉圖樣呈圓環(huán)狀。若將下方的玻璃平板換成凸面朝上的平凸透鏡，即對(duì)

應(yīng)圖乙同一亮環(huán)，這一厚度要內(nèi)移，對(duì)應(yīng)的牛頓亮環(huán)的半徑變小，其它環(huán)半徑依次變小，所以圓環(huán)半徑要

變小，環(huán)更密。故選B。

15.（2024.江蘇蘇錫常鎮(zhèn).教學(xué)情況調(diào)研一）如圖，游泳池注水后池底的射燈S發(fā)出單色光從水中

射向前后表面平行的玻璃側(cè)壁，側(cè)壁右側(cè)為空氣，該單色光在水、玻璃、空氣中的折射率分別為

耳、%、則光路可能是（)

【解析】依題意得，光線在水玻璃界面不會(huì)發(fā)生全反射，在玻璃空氣界面可能會(huì)發(fā)生全反射，故A錯(cuò)

誤；由A選項(xiàng)知光線在玻璃空氣界面可能會(huì)發(fā)生全反射，故B正確；假設(shè)水玻璃界面入射角為耳，折射

角為。2，玻璃空氣界面折射角為a，那么由折射定律得&sinqnosing="3sin6*3，那么名>4>%,

故CD錯(cuò)誤。故選B。

16.（2024.江蘇蘇州.三模）如圖甲所示為某透明介質(zhì)材料制成的長(zhǎng)方體棱鏡，上下兩面為邊長(zhǎng)為6火的

正方形，棱鏡高為2H,S,。分別為上下面的中心，在上表面挖走一個(gè)以。點(diǎn)為球心、R為半徑的半球，

在S處放置一點(diǎn)光源，已知該材料的折射率為“=&,且只有上表面為光學(xué)面，圖乙為俯視圖，圖丙為過

【答案】D

【解析】由題知，材料的折射率為〃=&,則由公式sinC=，

n

代入得C=45°

光由該材料射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角為C=45°,過S點(diǎn)作出圓的切線，切點(diǎn)為°,如圖所示

則由幾何關(guān)系得NOS。=30°,該光線不能從弧面射出但能從上表面射出，出射點(diǎn)為6,則

O6=SOtan30°=2^R

3

作出剛好從上表面射出的光線Sd,出射點(diǎn)為d,則。d=SO=2R

從上向下看上表面被照亮的區(qū)域?yàn)榄h(huán)形，其面積為SI=〃(CW)2——(Ob)?=|〃氏2

作出剛好從弧面射出的臨界光線，出射點(diǎn)為c,則NOcS=135。，在△OcS中由正弦定理得

2R_R

sin135°sinZcSO

Ji

代入得sinZcSO=----

4

又由余弦定理得so2=cd1+Sc2-2c0.Sccos135°

代入得Sc=巫二叵R

2

過c點(diǎn)作SO的垂線，垂足為e,則ce=SesinZcSO

代入得ce=l°R

4

從上向下看弧形面被照亮的區(qū)域面積為§2=〃(ce『

4-"、

所以俯視看棱鏡被照亮的區(qū)域面積為5=51+$2=-+7iR-,D正確。故選D。

(3oJ

17.(2024.江蘇興化.調(diào)研)如圖所示，三棱鏡ABC的AC面與8c面垂直，ZA=60°,8c面鍍銀。一

束單色光從A3面上的。點(diǎn)射入，入射角為45。，光恰好沿原路返回，己知A、。間距離為L(zhǎng)真空中光速

為Co

(1)求三棱鏡對(duì)該單色光的折射率〃;

（2）將入射光線繞。點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，光線射入三棱鏡后，經(jīng)8c面反射到AC面上E點(diǎn)時(shí)恰

好發(fā)生全反射，OE平行于BC,求光從。點(diǎn)傳到點(diǎn)￡的時(shí)間九

【答案】（1）應(yīng)；（2）也

C

【解析】（1）根據(jù)題意可知，光路圖如圖所示

sin45°/-

根據(jù)折射定律可得n=-——=V2

sin30°

根據(jù)題意有sinNEED

n

所以NEED=NED尸=45°,ZDFE=9Q°

根據(jù)幾何關(guān)系可得DE=ADsinZA=—L^DF=EF=DEsin/FED=—L

24

2.包

DF+EF6L

所以光從。點(diǎn)傳到點(diǎn)E的時(shí)間為/二4

vc

n

18.（2024.江蘇蘇州.三模）如圖所示，玻璃半球半徑為R,球心為O,為水平直徑，M點(diǎn)是半球最

高點(diǎn)。半球內(nèi)從A點(diǎn)發(fā)出與成。=30。角的光線從間某點(diǎn)C平行于AB射出。光在真空中的傳播速度

為c。則求：

C1）此玻璃的折射率？

（2）光從A到C的時(shí)間？

（3）若0=45。，則光從A到8的時(shí)間？

【答案】（1）6⑵—;（3）馬欣

【解析】（1）如圖所示，由幾何關(guān)系可得Ni=30。，/-60。，根據(jù)折射定律有〃=竺1=生”=也

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