重難點14光學

<1

點備題趨勢

年度是否出題選擇型填空題計算題實驗題

2024年VVV

2025年（預）☆☆☆☆VV

（2025年預測的可能性僅供參考，每顆☆代表出題的可能性為20%,以此類推）

重難詮釋

◎

【思維導圖】

1.折射定律n^inO^n^inO.

1.光的明顯衍射條件：入Nd

2.單縫衍射條紋：根間距，中央條紋最亮最寬

—衍射

3.園孑施射臉景,中心是施）/

4.泊松亮班（亮背景,中-J

光學

1.橫波特性i-

2.自

【高分技巧】

一、光的折射定律

1.光的折射定律：對于特定的介質，入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即比值是常數。

2.折射率

⑴定義式：片聾

①折射率是相對于真空的，所以真空n=l,空氣近似等于1。

②物理意義：折射率越大，光從真空射入到該介質時偏折越大。

③把折射率較小的介質稱為光疏介質，折射率較大的介質稱為光密介質。光疏與光密是相對的。

④光從光疏介質到光密介質，折射角小于入射角。

(2)決定式：n=w,即某種介質的折射率，等于真空中的光速c與光在這種介質中的傳播速度v之比。

3.折射定律的另外表達式

(1)豈叫=匕=區即：入射角和這時角的正弦執筆和速度成正比，和折射率成反比。

sin02v2

(2)由于光路可逆性，n越大，則v越小，。角度越小。

4.單色光從真空進入介質，頻率不變，波長變小，速度變小。

二、全反射及發生條件

1.全反射的條件：必須同時具備兩個條件：

①光從光密介質射入光疏介質；②入射角等于或大于臨界角。

2.臨界角：光由介質射入空氣(或真空)時，sinC=1

3.光導纖維的傳播原理：

光由一端進入，由于內芯的折射率大于外套介質的折射率，在兩層的界面上經過多次全反射，從另一

端射出。

/外套

4.光導纖維的折射率

設光導纖維的折射率為n,當入射角為仇時，進入端面的折射光線傳到側面時恰好發生全反射。

如圖所示，則有sinC=；,C+02=90°,由以上各式可得sin＜=#〃2—]

iL3111。2

當a=90。時，所有進入纖維中的光線都能發生全反射，解得『小,因此光導纖維折射率要比吸大

些。

5.光的折射與波長的關系：(機械波的波速由介質決定，與波長無關)

顏色紅橙黃綠青藍紫

頻率V低---

同一介質中的折射率小—＞大

同一介質中速度大——＞小

波長大——＞小

臨界角大——?小

通過棱鏡的偏折角小——＞大

6.幾何光學主要計算題型：利用幾何條件分析角度關系。

⑴求折射率：已知折射角度〃=里U,已知速度〃=￡

sinrv

Cc]

(2)求光速：v=—(3)求傳播時間t=一(4)求臨界角sinC=~

nv"

三、楊氏雙縫干涉實驗

1.光產生干涉的條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動方向相同。

2.楊氏雙縫干涉實驗

(1)雙縫干涉的裝置示意圖實驗裝置如圖所示，有光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏。

光源濾光片單縫雙縫遮光筒光屏

AA

(2)單縫的作用：獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況，也可用激光直接照射雙縫。

(3)雙縫的作用：將一束光分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光。

(4)濾光片的作用：讓指定頻率的單色光通過，改變實驗條件。

3.干涉圖樣

①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋。

a.光的路程差Ar=r2—ri=kl(k=0,1,2...),光屏上出現亮條紋。

入

b.光的路程差Ar=r2—□=(2k+l)](k=0,1,2...),光屏上出現暗條紋。

②白光：光屏上出現彩色條紋，且中央亮條紋是白色。

③條紋間距公式：Ax=：九即增大擋板和屏的距離，減小雙縫間距，增加波長都會導致條紋變寬。

四、薄膜(等厚)干涉及其應用

1.薄膜干涉現象

(1)如下圖(1)所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。

(2)牛頓環的干涉如下圖(2)所示。

圖(1)圖(2)

2.薄膜干涉原理分析

(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波。

(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應的薄膜的厚度相等.單色光照射薄膜時形成

明暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋。

3.薄膜干涉的應用(一)：檢查平面平整度

如圖甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光

產生干涉，形成條紋圖案。

(1)如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是平行且等間距的。

(2)如果被測表面某處凹下，則對應亮條紋(或暗條紋)提前出現，如圖乙中P條紋所示;

(3)如果某處凸起來，則對應條紋延后出現，如圖乙中Q所示：

4.薄膜干涉的應用(二)：增透膜

增透膜是在光學元件表面鍍一層特定厚度的薄膜，以增加光的透射。

原理：當光波照射到薄膜上時，由于薄膜上下界面的反射光發生干涉，可以使得某一特定波長的光在

反射時相互抵消，從而減少反射光的強度，相應地增加透射光的強度。

五、光的衍射

1.定義：光通過很小的狹縫(或圓孔)時，明顯地偏離了直線傳播的方向，形成一定的圖樣的現象。

2.明顯衍射的條件：

障礙物或孔徑的尺寸與光波的波長相近或更小，即XNd,則會發生明顯的衍射現象。

波長越長，衍射效應越明顯；波長越短，衍射效應越不明顯。

例如，可見光中紅光波長較長，衍射效應比藍光更明顯。

3.單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現明暗相間的條紋，中央為亮條紋，中央條紋最寬最亮，其

余條紋變窄變暗；白光通過狹縫時，在屏上出現彩色條紋，中央為白條紋。

(1)中央條紋最亮、越向兩邊越暗，條紋間距不等.越靠外，條紋間距越小。

(2)中央亮條紋的寬度及條紋間距：入射光波長越大，單縫越窄，中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大。

(3)用白光做單縫衍射時，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中央亮條紋仍然最寬最亮。

(4)單縫衍射與雙縫干涉的比較：

單縫衍射雙縫干涉

產生條件只要狹縫足夠窄，任何光都能發生頻率相同的兩列光波相遇疊加

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

亮度中央條紋最亮，兩邊最暗條紋清晰，亮度基本相等

成因都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或削弱的結果

相同點

意義都是波特有的現象，表明光是一種波

4.圓孔衍射：光通過小孔時(孔很小)在屏幕上會出現明暗相間的圓環，如圖(a)。

(a)(b)

(1)中央是大且亮的圓形亮斑，背景是暗的。

(2)圓孔越小，波長越大，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。

(3)白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色同心圓環。

5.圓點衍射(泊松亮斑)：障礙物的衍射現象，如圖(b)。

(1)中央是亮斑，而且背景是明亮的。

(2)泊松亮斑圖樣的亮環或暗環的距離隨著圓板半徑的增大而減小。

六、光的偏振

1.自然光：包含著在垂直于傳播方向上的各個方向，且各個方向光強都相同，這樣的光叫作自然光。

2.偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某一特定方向振動，這樣的光稱為偏振光。

3.只有橫波才有偏振現象。

4.自然光通過偏振片后的振動方向如下圖：

甲t一

乙T―Q三三RT

丙f一限小…

限時提升練

（建議練習時間：60分鐘）

一、單選題

1.（24-25高二上?上海?階段練習）對于薄膜干涉，下列認識中正確的是（）

A.應在入射光的另一側觀察薄膜

B.暗紋出現的地方，兩個表面反射的光在這里是波谷和波谷相遇疊加

C.干涉條紋是薄膜前后兩個表面反射回來的光疊加的結果

D.用單色光作光源時，出現平行的明暗條紋，說明整個膜的厚度相同

【答案】C

【詳解】AC.薄膜干涉是由薄膜前后兩個表面反射的光線疊加而成，應在入射光的同側觀察薄膜，故A

錯誤，C正確；

B.條紋中的暗紋是由于兩列反射光的波谷與波峰疊加的結果，故B錯誤；

D.用單色光做光源時，出現平行的明暗條紋，如滿足2』=〃九仇=0,1,2,3”.）

則為明條紋，如滿足2』=3誓2（〃=0,1,2,3十）為暗紋，這說明整個膜的厚度不同，故D錯誤。

故選Co

2.（24-25高二上?上海?階段練習）關于光的衍射現象，下面說法正確的是（）

A.光通過小圓孔后在光屏上出現了泊松亮斑，說明發生了衍射

B.白光的單縫衍射圖樣是白黑相間的直條紋

C.光照到較大圓孔上出現大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射

D.紅光的單縫衍射圖樣是不等間距的、紅黑相間的直條紋

【答案】D

【詳解】A.光照到不透明小圓盤上出現泊松亮斑，說明發生了衍射，故A錯誤；

B.白光的單縫衍射圖樣，是彩色的直條紋，故B錯誤；

C.光照到較大圓孔上出現大光斑，說明光沿直線傳播，但仍存在光的衍射，不過不明顯而已，故C錯

誤；

D.紅光的單縫衍射圖樣，是不等間距的、紅黑相間的直條紋，故D正確。

故選D。

3.（24-25高二上?上海?隨堂練習）雙縫干涉實驗的部分實驗裝置如圖所示，調整實驗裝置使得光屏上可以

看到清晰的干涉條紋，關于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是（）

光屏

雙縫

線光源

A.若將光屏向右平移一小段距離，屏上的干涉條紋不再清晰

B.若將光屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會發生變化

C.若將光屏向上平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋

D.若將光屏向上平移?小段距離，屏上的干涉條紋將發生變化

【答案】C

【詳解】AC.雙縫干涉發生后，并不只在光屏處有干涉圖樣，而是在雙縫右側的空間，只要通過雙縫

后，在兩列光相遇的地方疊加都能發生光的干涉現象，并且在新的位置干涉條紋仍很清晰，故A錯誤，

C正確；

BD.將光屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋間距將變小，將光屏向上平移一小段距離，屏上的

干涉條紋將不會發生變化，故BD錯誤。

故選C。

4.（24-25高二上?上海?隨堂練習）如圖所示，一束白光從左側射入肥皂薄膜，下列說法中正確的是（）

A.人從右側向左看，可以看到彩色條紋

B.人不管從左側向右看，還是從右側向左看，都可以看到彩色條紋

C.彩色條紋水平排列

D.彩色條紋豎直排列

【答案】C

【詳解】一束白光射到肥皂薄膜上，經前、后兩個面反射回來的光相互疊加，產生干涉現象，所以從左

側向右看可看到彩色條紋；因為薄膜同一水平線上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的。

故選C。

5.（24-25高二上?上海?隨堂練習）煤礦中瓦斯爆炸危害極大。某同學查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率

大于干凈空氣的折射率，于是，他設計了一種利用光的干涉監測礦井瓦斯的儀器，原理如圖所示。在雙

縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B,容器A與干凈的空氣相通，在容器B中通入礦井中的氣體,

觀察屏上的干涉條紋，就能夠監測瓦斯濃度，以下說法正確的是（）

①如果屏的正中央仍是亮條紋，說明B中的氣體與A中的空氣成分相同，不含瓦斯

②如果屏的正中央是暗條紋，說明B中的氣體與A中的空氣成分不相同，可能含有瓦斯

③如果屏上干涉條紋不停地移動，說明B中的氣體瓦斯含量不穩定

④只有用單色光照射單縫時，才可能在屏上出現干涉條紋

A.①③B.②③C.②④D.①④

【答案】B

【詳解】若B中氣體含有瓦斯，光經過兩容器時折射率不同，光速不同，到達屏正中央的光程差可能是

波長的整數倍，也可能是半波長的奇數倍，所以屏的正中央可能是亮條紋，也可能是暗條紋，故屏的正

中央為亮條紋時，B中氣體可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，故①錯誤；如果屏的正中央是暗條紋，必

有光程差，說明B中的氣體與A中的氣體成分不相同，可能含瓦斯，故②正確；如果屏上干涉條紋不

停地移動，說明光程差不穩定，即B中的氣體瓦斯含量不穩定，故③正確；無論用單色光還是白光照射

單縫時，都能在屏上出現干涉條紋，故④錯誤。

故選B。

6.（23-24高二下?上海嘉定?期末）如圖所示，甲、乙兩圖是同一單色光分別透過孔徑為d平和dz的兩圓孔

后在光屏上形成的圖樣，則（）

甲□乙

A.d甲〉d乙B.d?=dz,C.d甲＜d乙D.無法判斷

【答案】C

【詳解】根據圖樣可知，圖甲發生了光的衍射現象，圖乙圖樣的形成是光的直線傳播，根據發生明顯衍

射的條件可知，圖甲中孔徑的尺寸與光的波長相差不多，而圖乙中光發生直線傳播，孔徑的尺寸比光的

波長大得多，因此有d甲＜d乙

故選C。

7.如圖所示，將一塊平凹形玻璃板倒扣在另一塊平板玻璃之上，從而在兩塊玻璃之間形成一層空氣薄膜，

玻璃板的一邊沿龍方向，用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板，觀察到的干涉條紋形狀可能正確的

C.D.

xx

【答案】B

【詳解】由題意可知，當用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板時，觀察到的干涉條紋是由于空氣薄

膜的上下表面所反射的光發生了干涉產生的，由牛頓環原理可知，干涉條紋寬窄的差異，則是空氣薄膜

變化率的不同所導致的：變化率越大，光程差半波長的奇偶數倍更替得就越頻繁，使得條紋更加密集，

從而使條紋看起來更窄。即空氣薄膜厚度變化率越大，條紋也隨之變密變窄。由本題空氣薄膜的形狀可

知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度變化率越小，條紋間距越大，條紋越寬；薄膜的厚度越小的地方,

薄膜厚度變化率越大，條紋間距越小，條紋越窄。因此觀察到的干涉條紋形狀可能正確的是B。

故選B?

8.如圖甲所示，某同學將一塊曲率半徑較大的平凸透鏡放在一塊玻璃平板上，用單色光垂直照射透鏡與玻

璃板，可以觀察到如圖乙所示的明暗相間的同心圓環。若該同學將下方的玻璃平板換成凸面朝上的平凸

透鏡，如圖丙所示，則觀察到的條紋可能是（）

甲乙丙

【答案】A

【詳解】凸透鏡的凸球面與玻璃平板之間形成一個空氣薄膜，用單色光垂直照射透鏡與玻璃板時，尖劈

形空氣薄膜的上、下表面反射的兩束光相互疊加產生干涉，當光程差為波長的整數倍時，此處是亮條紋,

當光程差為波長的奇數倍時，此處是暗條紋。同一半徑圓環處的空氣薄膜厚度相同，上、下表面反射的

光程差相同，因此使干涉圖樣呈圓環狀。將下方的玻璃平板換成凸面朝上的平凸透鏡時，則在圖乙中同

一亮環對應的薄膜這一厚度要內移，則對應的牛頓亮環的半徑要變小，其它環的半徑依次變小，因此圓

環的半徑要變小，環間距變小，環變的更密，則觀察到的條紋可能是A圖。

故選Ao

h

9.（24-25高三上?上海楊浦?階段練習）光具有能量，也有動量p,〃方向沿光的傳播方向。p=j〃為普

A

朗克常量，2為光的波長。光照射到物體表面時會產生壓力，稱為光壓。光射達物質界面時會發生折射,

遵循折射定律，傳播方向發生變化會導致其動量改變，從而產生光壓。如圖，一束光線從真空中入射到

均勻分布的微球的A點，兩次折射后從8點射出。光束經過微球的過程中，其動量變化量（）

A.由A指向3,光對微球產生的沖量指向8

B.由A指向S光對微球產生的沖量指向A

C.與A3垂直，光對微球產生的沖量垂直A3向上

D.與A3垂直，光對微球產生的沖量垂直AB向下

【答案】C

【詳解】做出入射光動量方向、折射光動量方向以及折射后光線動量的變化量如圖所示

可知光束經過微球的過程中，其動量變化量與A8垂直，根據動量定理可知，微球對光束作用力的方向

與動量變化量的方向相同，其方向垂直向下，而根據牛頓第三定律可知，光束對微球的作用力與微

球對光束的作用力大小相等、方向相反，可知光束對微球的作用力垂直AB向上。由沖量公式/=劉

可見光對微球產生的沖量垂直AB向上。

故選C。

二、多選題

10.（19-20高二下?上海?期中）雙縫干涉實驗的裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板

上，雙縫Si和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋，屏上。點距

雙縫S1和S2的距離相等,P點是距。點最近的第一條亮條紋的中心。如果將入射光換成其它色光，則

下列說法中正確的是（

A.若將入射光換成紅光，則在。點將出現紅顏色

B.若將入射光換成紫光，則在。點不可能出現紫顏色

C.若將入射光換成紅光，則紅光的第一條亮條紋的中心在P點的上方

D.若將入射光換成紫光，則紫光的第一條亮條紋的中心在P點的上方

【答案】AC

【詳解】AB.因為。點與雙縫間的路程差等于0,知該點出現明條紋，故A正確，B錯誤；

CD.根據雙縫干涉條紋的間距公式Ax=々％知，因為紅光的波長大于綠光，紫光的波長小于綠光，則

紅光的條紋間距大于綠光，紫光的條紋的間距小于綠光，所用紅光的第一條亮紋在P點的上方，紫光

的第一條亮紋在P點的下方，故C正確，D錯誤。

故選ACo

11.（23-24高二下?上海嘉定?期末）彩虹的形成可以簡化為如圖所示的模型。球。是空中的球形雨滴，太陽

光（復色光）從/點射入，在雨滴內經反射和折射后射出并進入地面上人的眼中，因光的折射率不同,

從而形成了彩虹，其中光線。和光線6是彩虹最外側的兩束光線，則（）

A.光線a為紫光，光線。為紅光

B.兩種光在P點和。點可以發生全反射

C.人看到空中的彩虹紅光在頂端，紫光在底端

D.光線a在雨滴中傳播的速度小于光線。在雨滴中傳播的速度

【答案】ACD

【詳解】A.光線a、6入射角相同，。的折射角小，根據折射定律可得a的折射率大，所以。為紫光,

6為紅光，故A正確;

C.如圖

人觀察彩虹時，紅光在上、紫光在下，故c正確;

B.由題圖可知，光線由空氣射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以兩種光在P點和。點不

能發生全反射，故B錯誤;

D.根據v=-可知，。光線在雨滴中傳播的速度小于6光線在雨滴中傳播的速度，故D正確。

n

故選ACDo

12.（23-24高二下?上海?期中）光纖通信有傳輸容量大、傳輸衰減小、抗干擾性及保密性強等多方面的優點。

如圖甲是光纖的示意圖，圖乙是光纖簡化示意圖（內芯簡化為長直玻璃絲，外套簡化為真空），玻璃絲

長為AC=L,折射率為“，AB,代表端面，光從43端面以某一入射角。進入玻璃絲，在玻璃絲內

部恰好發生全反射，已知光在真空中傳播速度為c,下列選項正確的（）

B.sin，=7?2-1

C.光在玻璃絲中傳播的速度為csind

I

D.光在玻璃絲中從AB端面傳播到CD端面所用的時間為二L

C

【答案】BD

【詳解】A.發生全反射的條件是光從光密介質射入光疏介質，故內芯相對于外套是光密介質，故A

錯誤;

c,口工fsm01—

B.由題意n=------=-------,r+C=90

sinrsinC

得sin0=V^2-l故B正確；

C

C.根據n=-光在玻璃絲中的傳播速度為故C錯誤;

vVsin20+1

D.由幾何關系sinC=-又傳播時間為t=-得t=—L故D正確。

XVC

故選BD。

13.如圖，兩單色光I、II分別沿半徑方向由空氣射入半圓形玻璃磚，出射光合成一束復色光III,已知單

色光I、n與法線間的夾角分別為45。和30。，則關于單色光I與II下列說法正確的是（）

II

I

,30°

A.在玻璃磚中的折射率之比為1：0

B.在玻璃胸中的傳播時間之比為1：0

C.在玻璃磚中的波長之比為0:1

D.由該玻璃成射向真空時臨界角之比為1:0

【答案】AB

【詳解】A.由于光從玻璃磚射向空氣發生折射，根據折射定律可知〃=粵i是入射角，7■是折射角,

smz

則玻璃磚對I光與H光的折射率分別為％=/嗎％="噎

sm450sin30

則勺：4=sin3O°:sin45°=1:0故A正確；

B.根據v=-知I光和n光在玻璃磚中傳播速度之比匕：丫,=%：/=忘：i

n

根據t=—得I光和n光在玻璃石專中的傳播時間之比."2=嶺：匕=i：后故B正確；

V

c.I光和n光的折射率不同，則光的頻率不等，根據v=Af

知I光和n光在玻璃磚中的波長之比4：%。匕：均=后：1故c錯誤；

D.根據sinC=—可得臨界角正弦之比為sin￡:sinG=%：々=五：1

n

則臨界角之比不等于1:0，故D錯誤。

故選AB。

14.（22-23高二下?上海楊浦?期中）如圖所示，圓心為。、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線

從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發生全反射；當入射角6=60。時，光線從玻璃磚圓形

表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c,則（）

A.玻璃磚的折射率為〃B.。尸之間的距離為且R

3

C.光在玻璃磚內的傳播速度為走cD.光從玻璃到空氣的臨界角為30。

3

【答案】BC

【詳解】AB.其兩種情況的光路圖，如圖所示

1Y

設由題意可知，在A處發生全反射則有sinC=—=—

nR

sin60°

由于出射光平行，在5處射出，有n=--------

sinZOBP

x

由幾何關系有sinZ(9BP=

G+R2

聯立解得〃3X與故A錯誤，B正確;

C.由v=￡整理有V=^-C故C項正確；

n3

D.臨界角有sinC=」=走所以臨界角不是30。，故D項錯誤。

n3

故選BC。

三、實驗題

15.（24-25高二上?上海?階段練習）用激光測玻璃胸折射率的實驗中，長方體玻璃磚的長邊ad與屏P平行

放置，從另一側用激光筆以一定角度照射，此時在屏上的S處有激光點，移走玻璃磚，光點移到S2處,

回答下列問題:

S】S\

P

b

O

(1)已經測出A3=8cm,OA=6cm,S1S2-3.5cm,則折射率〃=。

(2)若改用寬而更小的玻璃磚做實驗，則SS2間的距離會(填“變大”、“變小”或“不變”)。

4

【答案】⑴](2)變小

【詳解】(1)根據題意結合光的傳播情況作出光路圖如圖所示

根據光的折射定律可得〃=——

smr

..AB4

根據幾何關系可得sin1=/=-

ACAB-S,S3

sinr=----=i2-------■=—

OC,J(AB-+OA25

4

解得n=-

(2)若玻璃磚寬度變小，相當于把ad邊下移，與兩條光線的交點距離變小，即BC間距離就小，那

S/S2間的距離也會變小。

16.(23-24高二下?上海?期末)在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗中，雙縫間距為a,雙縫到光強分

布傳感器距離為b。

(1)實驗時測得N條暗條紋間距為D,則激光器發出的光波波長為。

A也BDaDbDb

'Nb'(NT)b-Na'(N-l)a

(2)在激光器和雙縫之間加入一個與光束垂直放置的偏振片，測得的干涉條紋間距和亮度與不加偏振片

時相比o

A.變化、不變化B.不變化、不變化C.不變化、變化

(3)移去偏振片，將雙縫換成單縫，能使單縫衍射中央亮紋寬度增大的操作有。

A.減小縫寬B.使單縫靠近傳感器

C.增大縫寬D.使單縫遠離傳感器

【答案】⑴B(2)C(3)AD

D

【詳解】⑴N條暗條紋間距為。，則條紋間距A,—

b°Da

結合心=7，解得彳=布正

故選B。

（2）加偏振片不會改變光的波長，因此條紋間距不變化；光經過偏振片后光的強度會減弱，所以干涉

條紋亮度要發生變化。

故選C。

（3）移去偏振片，將雙縫換成單縫，則會發生單縫衍射現象，根據單縫衍射規律，減小縫的寬度、增

加單縫到光屏的距離可以增大中央亮紋寬度。故選AD。

17.（23-24高三下.上海楊浦.開學考試）手機防窺屏

如圖，某手機防窺屏由透明介質和對光完全吸收的屏障構成，其中屏障垂直于屏幕平行排列可實現對

像素單元可視角度。的控制（可視角度。定義為某像素單元發出的光在圖示平面內折射到空氣后最大折

射角的2倍）。透明介質的折射率〃=2,屏障間隙L=0.8mm,屏障高度d=1.0mm。發光像素單元緊

貼屏下，位于相鄰兩屏障的正中間且發光像素單元的寬度不能忽略。不考慮光的衍射。

空氣__________________

透明介質'

T防

屏/![I

障（

-------------------------------------------1M1-----------

r發光像素單元

1.當光從介質射入介質時，可能會發生全反射現象。

2.若要增加防窺效果，則應___

A.增大屏障間隙LB.減小透明介質折射率”

C.減小屏障高度dD.增大發光像素的亮度

3.求像素單元寬度尤最小為多少時，其可視角度。剛好被擴為180。（只要看到像素單元的任意一點,

即視為能看到該像素單元）。

【答案】光密光疏B0.35mm

【詳解】（1）口][2]當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角達到或超過臨界角，將會發生全反射。

（2）要增加防窺效果，應該減小可視角度凡同時可以減小發光像束的亮度。若減小可視角度根

據光的折射定律，可以減小入射角夕，和光的折射率小若減小入射角夕，可以減小屏障間隙C或增

大屏障高度d。

故選Bo

(3)若視角度。剛好被擴為180。,則光線的折射角恰好為90。，如圖所示

sin90°c

根據光的折射定律---------=2

sinP

拒

因此ab=d-tan(3=-^-mm

而最小值x=2ab-L=2xmm-0.8mm?0.35mm

3

四、填空題

18.(23-24高三下?上海嘉定?階段練習)一復色光a沿如圖所示方向從空氣射向玻璃球，在球內分為6、c

兩束單色光，。為球心。6光在球中折射率c光在球中折射率；b光頻率。光頻率；不考

慮球內光線兩次及以上反射，b光在球中傳播時間。光在球中傳播時間。(均選填“大于”、“小于”

或“等于”)

【答案】大于大于

【詳解】口］如圖,做法線

可知，6光的折射角小于c光的折射角，根據折射定律n=—f

可知，b光在球中折射率大于。光在球中折射率。

⑵折射率越大，光的頻率越大，所以。光頻率大于C光頻率。

［3］根據v=-可知，6光在球中速度小于。光在球中速度，而b光在球中通過的距離大于c光在球

n

中通過的距離，根據t=-可知，b光在球中的運動時間大于C光在球中的運動時間。

V

19.（23-24高二下?上海?期末）圖甲所示為一個質量分布均勻的透明“水晶球”。球直徑為d,圖中標記了一

條水平直徑對應的兩端點為P、Q,球外某光源發出的一細束單色光從球上P點射向球內，當折射光線

與水平直徑P。成6角時，出射光線與平行，如圖乙所示。已知光在真空中的傳播速度為c,則該“水

晶球”的折射率為—，光在“水晶球”中的傳播時間為—o

【答案】2cos。

【詳解】［1］由幾何關系，光線從“水晶球”中出射時,入射角為氏折射角為26,

根據折射定律可知，“水晶球”的折射率為〃=X）=2cos，

sine/

［2］光在“水晶球”中的傳播速度為V=￡=

n2cos6/

光在“水晶球”中的傳播時間為『=但且=辿叱

VC

20.（23-24高三上?上海普陀?階段練習）如圖為一半圓形玻璃磚，圓心為O,半徑為R,直線OO'垂直于豎

直放置的屏幕?，F將一束綠光由空氣從尸點垂直A3射入玻璃磚，在。點發生折射后恰好在屏幕上。點

出現光斑。已知「。=4，OO'=6R，光在空氣中的速度為C，則玻璃磚對綠光的臨界角為

綠光從尸傳至。經歷的時間為o

【答案】3rcsm3

3

R

【詳解】口］根據幾何關系有sin/P0O="=2=工可得/尸。。=3?！?/p>

OQR2

由于。。'=6氏，根據幾何關系ZQOO'=ZOO'Q=3ff

可得折射角為7=60。

根據折射定律〃=肅^=6

玻璃磚對綠光的臨界角滿足sinC=-=—

n3

玻璃磚對綠光的臨界角為C=arcsin也

3

⑵綠光在玻璃磚中的速度為v=-

n

根據幾何關系有PQ=Rcos30°

綠光從尸傳至。經歷的時間為

【答案】60。不會

【詳解】［1］由幾何關系知，激光束在C點的折射角為3。。，根據折射定律得「就3

解得。=60。

⑵激光束從C點進入玻璃球時，無論怎樣改變入射角，在。點的入射角等于C點的折射角，根據光路

可逆原理，激光束不可能在。點發生全反射，一定能從。點折射射出玻璃球，因此填“不會”。

22.（23-24高二下?上海?期中）如圖甲所示，水面下深度為處有一點光源S,同時發射出a光和6光后,

在水面上形成一個被照亮的圓形區域（見圖乙），陰影區域為。、6兩種單色光所構成的復色光，其半

徑為r,周邊環狀區域為。光，半徑為R,則水對a光的折射率為；若增加水的深度，則水面上。

光的環狀區域寬度將（選填“增大”、“減小"或‘不變"）。

R6光的單色光區域

-復色光區域

甲乙

［答案］增大

V］

【詳解】［1］根據幾何關系，。光的臨界角滿足tanC=y且sinC=-

flnfln

則水對。光的折射率為

T

［2］根據幾何關系，。光的臨界角滿足tanC=-貝!JR=htanC

bnb

若增加水的深度，則水面上6光的環狀區域寬度將增大。

23.（23-24高二上.上海黃浦?期中）如圖所示，真空中一條直徑1cm、長5m的圓柱形棒用折射率為〃=0的

透光材料制成。一細束激光由其左端的中心點以4=45。的入射角斜射入棒中。分析該束激光在棒中能

否發生全反射：（填“能”或“不能”）；該激光在棒中傳輸所經歷的時間約為s?

【答案】能2.7xl0-8

【詳解】［1］根據題意，由折射定律畫出光路圖，如圖所示

則有03>C可知，可以發生全反射。

［2］由幾何關系可得，傳播距離為x=

cos30°

傳播速度為V=-

n

則該激光在棒中傳輸所經歷的時間約為t=-=x2.7xl0-8s

vccos30

24.（23-24高二下.上海?期中）圖甲是用光的干涉法檢測物體表面平整程度的裝置，其中M為標準板，N

為水平放置的待檢測物體，入射光豎直向下照射，圖乙為觀察到的干涉條紋。則尸點所對應待檢測物

的表面相對0點所對應待檢測物的表面是（選填“凸起”或“下凹”）的。若增加M、N間墊高物的

厚度，觀察到的干涉條紋的間距將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

左^^右111H右

甲乙

【答案】凸起變小

【詳解】[1]薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相等，明條紋右偏說明尸點所對應待檢測

物的表面相對Q