高考物理易錯題專練：光學(xué)（4大陷阱）含答案及解析

易錯點14光學(xué)

目錄

01易錯陷阱（4大陷阱）

02舉一反三

【易錯點提醒一】忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律誤

【易錯點提醒二】不理解薄膜干涉形成原理

【易錯點提醒三】混淆增透膜與增反臘

【易錯點提醒四】混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)角

03易錯題通關(guān)

易錯陷阱1：忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律。

【分析】解光的折射現(xiàn)象的題目時，首先應(yīng)做出判斷：光線是從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)，還是

光線是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)。其次，如果是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)中，還有可能發(fā)生全

反射現(xiàn)象，應(yīng)再判斷入射角是否大于臨界角，明確有無折射現(xiàn)象。

易錯陷阱2：不理解薄膜干涉形成原理，誤認(rèn)為是入射光和折射光疊加形成的

【分析】。如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄

膜上時，在膜的前表面A4'和后表面82'分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊

加.

易錯陷阱3：混淆增透膜與增反膜

【分析】：高反膜的原理與增透膜原理相反，它使從膜前后表面反射出來的光疊加增強，使增

反膜的厚度為入射光在薄膜中波長的1/2倍，使薄膜前后兩面的反射光的光程差為一個波長,

增強反射光強度.

易錯陷阱4：混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象

【分析】。區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法

（1）根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉條紋的寬度相同，而單縫衍射中央亮條紋最寬，兩側(cè)的

亮條紋逐漸變窄.

（2）根據(jù)條紋的間距區(qū)分：雙縫干涉條紋的間距是相等的，而單縫衍射的條紋越向兩側(cè)條紋

間距越窄.

（3）根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：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

【易錯點提醒一】忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律誤

【例1】一束白光從玻璃里射入稀薄空氣中，已知玻璃的折射率為1.53,則下列說法中正確的

是（）

A.入射角為30。，由折射定律得光線的折射角19。4'

B.入射角為30°,由折射定律得光線的折射角49°547

C.入射角為50°,由折射定律得光線的折射角30。3，

D.入射角為50°,光線將發(fā)生全反射，不能進(jìn)入空氣中

【變式1T】（2023?浙江6月卷?T13）在水池底部水平放置三條細(xì)燈帶構(gòu)成的等腰直角三角

形發(fā)光體，直角邊的長度為0.9m,水的折射率”=3,細(xì)燈帶到水面的距離/2=X7m,則有

310

光射出的水面形狀（用陰影表示）為（）

【變式1-2]（2023?湖北卷?T6）如圖所示，楔形玻璃的橫截面尸。。的頂角為30。，OP

邊上的點光源S到頂點。的距離為d,垂直于。尸邊的光線SN在O。邊的折射角為45。。不考

慮多次反射，邊上有光射出部分的長度為（）

c.dD.y[2d

【變式1-3］某公園的水池底部有一排等間距的光源（視為點光源），如圖所示，每個光源可

以依次發(fā)出紅、黃、藍(lán)三種顏色的光。水池底部水平，水深為〃，紅、黃、藍(lán)三種顏色的光在水

中的折射率分別為內(nèi)、%、%，下列說法正確的是（）

水面

、一、一、\四\一、、卅、、一、一、、叱、、一、一、X''、一、一、、

A.藍(lán)光在水中的傳播速度最大

B.紅光在水中的波長最長

兀廿

C.單個光源發(fā)出的黃光照亮的水面面積為三二

n2-1

2h

D.相鄰光源的距離只要大于薪1就可以使所有的光色在水面不交疊

【易錯點提醒二】不理解薄膜干涉形成原理

【例2】如圖是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光

源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面

反射的光線疊加而成的？

A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面

C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面

【變式2-1】（2023?山東卷?T5）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C

為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直

照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下

列說法正確的是（）

A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動

C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動

【變式2-2】如圖是藍(lán)色大閃蝶，在陽光下可以看到其翅膀燦爛閃爍。藍(lán)色大閃蝶的翅膀表面

有凸起的翅脊，這些翅脊有一串類似臺階的結(jié)構(gòu)，光照射翅脊上“臺階結(jié)構(gòu)”的簡化光路如圖所

示，若臺階結(jié)構(gòu)上下表面平行，則此現(xiàn)象是（）

C.光的偏振D.光的干涉

【變式2-3】如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個矩形平行玻璃板上，BC一

側(cè)用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的

說法中正確的是（）

乙

A.條紋與。C邊平行

B.乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷

C.如果用手用力捏右側(cè)三層，會發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向AD側(cè)移動

D.看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚

【易錯點提醒三】混淆增透膜與增反膜

【例3】某高層建筑物外墻大量使用的幕墻玻璃，在白天時外面的人看不清室內(nèi)的物體.而

室內(nèi)的人卻能較清楚地看到外面的景物，其主要原因是（）

A.在玻璃的外表面涂有增透膜

B.在玻璃外表面涂有高反膜（即對光的反射率遠(yuǎn)大于透射率的物質(zhì)）

C.在玻璃的外表面涂有大量能吸收光的物質(zhì)

D.在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜

錯誤解法：A選項正確

分析：上述解答錯誤的主要原因是混淆增透膜與增反膜

解析：因反射出來的光疊加增強，這樣由能量守知透射光必減弱，在白天室內(nèi)光線本身就弱，

所以透射出來的就更少，外面就看不清室內(nèi)的物體，而室外光線很強，所以能透射一部分光線，

【變式3-11光熱轉(zhuǎn)換是將太陽能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽能熱水器就是一種

光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能。如圖

所示，真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，這種鍍膜技

術(shù)的物理依據(jù)是（）

A.光的直線傳播B.光的粒子性C.光的干涉D.光的衍射

照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種

燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這

種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以人表示此紅外線的波長，

則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為

A.1；B.LC.-AD./

842

【變式3-3】在光學(xué)儀器中，為了減小在光學(xué)元件表面上的反射損失，可在光學(xué)元件表面

鍍上一層增透膜，利用薄膜的干涉相消來減少反射光.如果照相機鏡頭所鍍膜對綠光的折射率

為n,最小厚度為d,它使綠光在垂直入射時反射光完全抵消，那么綠光在真空中的波長正為

A.d/4B.nd/4C.4dD.4nd

【易錯點提醒四工混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象

［例4］太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色，是薄膜干涉現(xiàn)象；瀑布在陽光下呈現(xiàn)的彩虹以及

通過狹縫觀察發(fā)光的日光燈時看到的彩色條紋，這些現(xiàn)象分別屬于：（）

A.光的干涉、色散和衍射現(xiàn)象；

B.光的干涉、衍射和色散現(xiàn)象;

C.光的衍射、色散和干涉現(xiàn)象;

D.光的衍射、干涉和色散現(xiàn)象。

【變式4-1】、（2023?江蘇卷?T6）用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗，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>

輛nwni

■m

A.■倍B.；倍C.2倍D.3倍

32

【變式4-2］、22、（2022?山東卷?T10）某同學(xué)采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍

射現(xiàn)象，狹縫M，邑的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為心同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分

別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）

A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射

B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大

C.照射兩條狹縫時，增加，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大

D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫M、S2到屏上尸點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定

是暗條紋

【變式4-3］、1.某同學(xué)用紅光做實驗，拍攝到屏上亮條紋的照片如圖甲、乙所示，則該同學(xué)

做的是（）

甲乙

A.單縫衍射實驗，甲圖中單縫的寬度小

B.單縫衍射實驗，乙圖中單縫的寬度小

C.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為綠光，中央亮紋寬度更大

D.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為白光，屏上出現(xiàn)黑白相間條紋

1.（2022?浙江湖州?統(tǒng)考一模）將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放

置能觀察到彩色條紋，如圖所示，則（）

A.這是光的衍射現(xiàn)象

B.這是光的偏振現(xiàn)象

C.這層肥皂膜上薄下厚，側(cè)截面為梯形

D.若用黃光照射將看到上疏下密的黃色橫條紋

2.（2024.云南大理?云南省下關(guān)第一中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）殲20是我國自主研制的第五代戰(zhàn)斗

機，其優(yōu)秀的性能受到全世界的關(guān)注。殲20光學(xué)著陸系統(tǒng)中用到了雙縫干涉的知識，如圖甲所

示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋；僅改變一個實驗

條件后，觀察到的條紋如圖丙所示。改變的實驗條件可能是（）

單5,

色訃尸

光-------d%IIIIIIIIIIII

單縫屏雙縫屏光屏

甲乙丙

A.增大單縫和雙縫間的距離

B.減小雙縫之間的距離

C.減小雙縫到光屏的距離

D.將綠光換為紫光

3.（2023?江蘇鎮(zhèn)江?統(tǒng)考三模）如圖所示，某種光盤利用“凹槽”、“平面”記錄信息，激光照射到

“凹槽”會產(chǎn)生極小反射光強，下列說法正確的是（）

|激光了明介質(zhì)

槽

A.“凹槽，，產(chǎn)生極小光強是由于衍射現(xiàn)象形成

B.“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同

C.激光在介質(zhì)中的波長可能為“凹槽”深度的3倍

D.“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同

4.（2023?全國?二模）如圖所示，一細(xì)束白光通過三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中。、b、

c三種色光，并同時做如下實驗：①讓這三種單色光分別通過同一雙縫干涉實驗裝置在光屏上

產(chǎn)生干涉條紋（雙縫間距和縫屏間距均不變）；②讓這三種單色光分別照射到某金屬板表面，觀

察與金屬板連接的靜電計指針是否轉(zhuǎn)動；下列說法中不正確的是（）

B.如果減小白光在左側(cè)面的入射角，最先消失的是。光

C.。種色光形成的干涉條紋間距最大

D.若。光能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，。光一定不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

5.（2023?山東?統(tǒng)考二模）在一塊平板玻璃上放置一如圖所示的薄透鏡,在兩者之間形成空氣膜,

現(xiàn)讓單色光豎直射向薄透鏡，在薄透鏡上方向下觀察，觀察到的現(xiàn)象是（）

A.只能看到同顏色的平行反射光

B.平行、等間距的明暗相間的直干涉條紋

C.同心、內(nèi)密外疏的明暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋

D.若薄透鏡的高度〃不變僅增大半徑R,則相鄰條紋的間距變大

6.（2023?江蘇蘇州?江蘇省木瀆高級中學(xué)校聯(lián)考三模）單縫衍射圖樣的中央亮條紋寬度的一半與

單縫寬度、光的波長、縫到屏的距離的關(guān)系和雙縫干涉的條紋寬度關(guān)系類似；利用單縫衍射實

驗可以測量金屬的線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所

示，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直狹縫，激光通過狹縫

在光屏上形成衍射圖樣，在激光波長已知的情況下，通過測量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可

算出狹縫寬度及變化，進(jìn)而計算出金屬的線膨脹系數(shù)。（）

光屏

激*|A

金屬棒

A.激光波長越短，其他實驗條件不變，中央亮條紋寬度越寬

B.相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋寬度越窄

C.相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大

D.狹縫到光屏距離越大，其他實驗條件相同，測得的線膨脹系數(shù)越大

7.（2023?河北秦皇島?青龍滿族自治縣第一中學(xué)校聯(lián)考三模）透明半圓柱體的橫截面為圓心為0、

半徑為R的半圓，如圖所示。用紅色激光垂直直徑"N方向照射半圓柱體，入射點從。點右移

至右側(cè)半徑中點A時，從上方弧面B點出射的光線恰好消失；入射激光繞A點逆時針轉(zhuǎn)至a角

（未知）時，從上方弧面出射的光線恰好與在A點的入射光線平行。已知真空中的光速為c,半

圓柱體周圍可視為真空，則（）

A.該半圓柱體的折射率為血

B.從A點垂直入射的光線在半圓柱體內(nèi)的傳播時間為出

2c

C.從A點以。角入射時，上方弧面的出射光線一定過。點正上方的尸點

D.從A點以a角入射時，在柱體內(nèi)的折射角夕（未畫出）的正弦值為J

8.（2024?浙江?校聯(lián)考模擬預(yù)測）某半徑為r的類地行星表面有一單色點光源尸，其發(fā)出的各方

向的光經(jīng)過厚度為（后-1）「、折射率為〃=2的均勻行星大氣層（圖中陰影部分）射向太空。取

包含尸和行星中心。的某一截面如圖所示，設(shè)此截面內(nèi)一衛(wèi)星探測器在半徑為2r的軌道上繞行

星做勻速圓周運動，忽略行星表面對光的反射，則（）

A.大氣外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長為立佇

3

B.衛(wèi)星探測器運行時，任意時刻只能在軌道上某部分觀測到光，這部分軌道弧長為雪

C.若該行星沒有大氣層，則衛(wèi)星探測器運行時，在軌道上能觀測到光軌道弧長與有大氣層

時的光軌道弧長相同

D.若探測器公轉(zhuǎn)方向和行星自轉(zhuǎn)的方向相同，探測器接收到光的頻率一定大于光源發(fā)出的

頻率

9.（2023?廣東珠海?珠海市第一中學(xué)?？既＃┰谡凵渎蕿椤?行的液體內(nèi)部有一點光源S,點

光源可以向各個方向移動。某時刻，在液面上觀察到半徑為R=0.2m的圓形光斑。現(xiàn)讓點光源

S向某個方向勻速移動，發(fā)現(xiàn)光斑最右側(cè)邊沿B位置不動，最左側(cè)邊沿。向左側(cè)移動，經(jīng)過2s,

有東西側(cè)邊沿。向左移動了x=2&m,側(cè)面圖如圖所示，則點光源S的移動速度方向和大小

（）

—4------------------黑——液面

液體內(nèi)部

I

I

I

I

A.水平向左B.水平向右C.V—lm/sD.y=^/2m/s

10.（2024?浙江.模擬預(yù)測）如圖甲所示是玻璃半圓柱體的橫截面，一束紅光從真空沿半圓柱體

的徑向射入，并與底面上過。點的法線成夕角。co為足夠大的光學(xué)傳感器，可以探測反射光的

強度。從AB面反射出的光強隨。變化情況如圖乙所示，則（）

B.6減小到0。時光將全部從AB界面透射出去

C.。減小時反射光線和折射光線夾角隨之減小

D.改用紫光入射時。上反射強度最大值對應(yīng)的6?>53°

11.（2022.浙江?舟山中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，一半徑為R的玻璃半球，。點是半球的

球心，虛線OO'表示光軸（過球心0與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有

一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內(nèi)表面反射后

的光線）。則以下說法錯誤的是（）

A.該光在玻璃中的傳播速度是2xl（）8m/s

B.該光在玻璃半球面處的全反射臨界角正弦值為：

C.從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值為jR

D.距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到。點的距離為2.4R

12、（2023?江蘇卷?T5）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

過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是（）

太陽光線太陽光線

13、（2023?湖南卷?T7）一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光

信號，設(shè)激光光束與水面的夾角為a,如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)a大于41。時，岸上救援人員才

能收到他發(fā)出的激光光束，下列說法正確的是（）

C.當(dāng)他以a=60。向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60。

D.當(dāng)他以a=60。向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°

14、（2023?浙江1月卷?T13）如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖。一細(xì)黃光束

從直角邊A3以角度。入射，依次經(jīng)AC和兩次反射，從直角邊AC出射。出射光線相對

于入射光線偏轉(zhuǎn)了a角，則。（）

B.大于90。

C.小于90。D.與棱鏡的折射率有關(guān)

15（2023?山東卷?T16）一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化

如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為水“<0）。

M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物

體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體

距離有關(guān)。

（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為。，求。的正弦值；

（2）被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃

絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。

被測物體表面

易錯點14光學(xué)

目錄

01易錯陷阱（4大陷阱）

02舉一反三

【易錯點提醒一】忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律誤

【易錯點提醒二】不理解薄膜干涉形成原理

【易錯點提醒三】混淆增透膜與增反臘

【易錯點提醒四】混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)角

03易錯題通關(guān)

易錯陷阱1：忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律。

【分析】解光的折射現(xiàn)象的題目時，首先應(yīng)做出判斷：光線是從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)，還是

光線是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)。其次，如果是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)中，還有可能發(fā)生全

反射現(xiàn)象，應(yīng)再判斷入射角是否大于臨界角，明確有無折射現(xiàn)象。

易錯陷阱2：不理解薄膜干涉形成原理，誤認(rèn)為是入射光和折射光疊加形成的

【分析】。如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄

膜上時，在膜的前表面A4'和后表面88'分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊

加.

易錯陷阱3：混淆增透膜與增反膜

【分析】：高反膜的原理與增透膜原理相反，它使從膜前后表面反射出來的光疊加增強，使增

反膜的厚度為入射光在薄膜中波長的1/2倍，使薄膜前后兩面的反射光的光程差為一個波長,

增強反射光強度.

易錯陷阱4：混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象

【分析】。區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法

（1）根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉條紋的寬度相同，而單縫衍射中央亮條紋最寬，兩側(cè)的

亮條紋逐漸變窄.

（2）根據(jù)條紋的間距區(qū)分：雙縫干涉條紋的間距是相等的，而單縫衍射的條紋越向兩側(cè)條紋

間距越窄.

（3）根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：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

【易錯點提醒一】忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律誤

【例1】一束白光從玻璃里射入稀薄空氣中，已知玻璃的折射率為1.53,則下列說法中正確的

是（）

A,入射角為30°,由折射定律得光線的折射角19°4，

B.入射角為30°,由折射定律得光線的折射角49°547

C,入射角為50°,由折射定律得光線的折射角30。3，

D.入射角為50°,光線將發(fā)生全反射，不能進(jìn)入空氣中

錯誤解法：A、C選項正確

分析：上述解答錯誤的主要原因是此解法中沒有先分析判斷光線是從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒

質(zhì)，還是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)，會不會發(fā)生全反射。而是死套公式，引起錯誤。

解析：光線由玻璃里射入空氣中，是由光密媒質(zhì)射入光疏媒質(zhì)，其臨界南為

sinA=-=-^―=0.6536,所以A=40°50'；由已知條件知，當(dāng)i=50°時，i>A,所以光

n1.53

線將發(fā)生全反射，不能進(jìn)入空氣中。當(dāng)i=30°時，iVA,光進(jìn)入空氣中發(fā)生折射現(xiàn)象。由折射

定律〃='上，得sinr=n?sini=1.53Xsin30°=0.765,所以r=49°54',故選項B、D正

sinr

確。

【變式1-1】（2023?浙江6月卷?T13）在水池底部水平放置三條細(xì)燈帶構(gòu)成的等腰直角三角

形發(fā)光體，直角邊的長度為0.9m,水的折射率”=±,細(xì)燈帶到水面的距離則有

310

光射出的水面形狀（用陰影表示）為（）

B.C.D.

【答案】C

【解析】

燈帶發(fā)出的光從水面射出的不發(fā)生全反射臨界角的正弦值

?「13

smC=—二一

n4

則

tanC=，=

不

燈帶上的一個點發(fā)出的光的發(fā)生全反射的臨界角如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得

也X接m=0.3m

r=htanC二

10百

則一個點發(fā)出的光在水面上能看到的r=0.3m的圓，光射出的水面形狀邊緣為弧形，如圖所示

腰直角三角形發(fā)光體的內(nèi)切圓半徑廠滿足

解得

aa

r=------產(chǎn)<—=r

2+V23

故中間無空缺。

故選Co

【變式1-2］（2023?湖北卷?T6）如圖所示，楔形玻璃的橫截面尸。。的頂角為30。，OP

邊上的點光源S到頂點。的距離為d,垂直于。尸邊的光線SN在。。邊的折射角為45。。不考

慮多次反射，邊上有光射出部分的長度為（

C.dD.0

【答案】C

【解析】

設(shè)光纖在。。界面的入射角為a,折射角為尸，幾何關(guān)系可知。=30°,則有折射定律

n史以亞

sina

光纖射出。。界面的臨界為發(fā)生全反射，光路圖如下，其中O5J_CS

即AB兩處全反射的臨界角為45。，A3之間有光線射出，由幾何關(guān)系可知

AB=2AC=2CS^OS=d

故選C。

【變式1-3］某公園的水池底部有一排等間距的光源（視為點光源），如圖所示，每個光源可

以依次發(fā)出紅、黃、藍(lán)三種顏色的光。水池底部水平，水深為/?,紅、黃、藍(lán)三種顏色的光在水

中的折射率分別為％、/、的，下列說法正確的是（）

水面

、一、、一'四'一、、卅、一、、、一、、"'、、、一'"'_、_、_、、

A.藍(lán)光在水中的傳播速度最大

B.紅光在水中的波長最長

C.單個光源發(fā)出的黃光照亮的水面面積為-7

n2-1

2h

D.相鄰光源的距離只要大于薪1就可以使所有的光色在水面不交疊

【答案】BC

【詳解】A.根據(jù)v=￡紅光的折射率最小，故紅光在水中的傳播速度最大，故A錯誤；

n

B.根據(jù)2=1紅光的頻率最小，故紅光在水中的波長最長，故B正確；

1九■入2

C.黃光的臨界角為sinC=一單個光源發(fā)出的黃光照亮的水面面積為S=萬（/itanC）2=^―

?2n；-1

故C正確；

D.紅光的臨界角最大，故單個光源發(fā)出的紅光照亮的水面面積最大，故相鄰光源的距離只要大

C,八2h

于.2〃13114=薪二^就可以使所有的光色在水面不交疊，故D錯誤。故選BC。

水面

W

一、、一、2'、一、、、、、-、、叱、-、、、''、、、、

【易錯點提醒二】不理解薄膜干涉形成原理

【例2】如圖是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置,所用單色光是用普通光

源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面

單色光

反射的光線疊加而成的？

f|JVM

二標(biāo)準(zhǔn)樣板

A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面

匚薄片

1b~|摩玻璃板

C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面

錯誤解法：B選項正確

分析：上述解答錯誤的主要原因是沒有弄清薄膜干涉是薄膜的兩個表面光分別反射后疊加

產(chǎn)生的。

解析：由于光波的波長很短，只有利用很薄的介質(zhì)膜才能觀察到明顯的干涉條紋。所以該

題中是利用標(biāo)準(zhǔn)樣板和被檢測板間很薄的空氣膜上、下表面的反射光發(fā)生干涉來對被檢查板的

平整度進(jìn)行檢驗的。因而選項C是正確的。

點評：薄膜干涉是光從薄膜的兩個表面分別反射后形成頻率相同的兩束光，它們的疊加產(chǎn)生

的。

【變式2-1]（2023?山東卷?T5）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C

為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直

照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下

列說法正確的是（）

A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動

C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動

【答案】A

【解析】

由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，

則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動。

故選A?

（

【變式2-2】如圖是藍(lán)色大閃蝶，在陽光下可以看到其翅膀燦爛閃爍。藍(lán)色大閃蝶的翅膀表面

有凸起的翅脊，這些翅脊有一串類似臺階的結(jié)構(gòu)，光照射翅脊上“臺階結(jié)構(gòu)”的簡化光路如圖所

示，若臺階結(jié)構(gòu)上下表面平行，則此現(xiàn)象是（）

光線

、U光線）

（%氣

（翅脊/

A.光的衍射B.光的全反射C.光的偏振D.光的干涉

【答案】D

【詳解】光照射翅脊上“臺階結(jié)構(gòu)”的簡化光路如圖所示，若臺階結(jié)構(gòu)上下表面平行，由于光經(jīng)

過上、下表面反射光在上表面疊加形成彩色的條紋，這種是薄膜干涉，所以則此現(xiàn)象是光的干

涉。故選D。

【變式2-3】如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個矩形平行玻璃板上，BC一

側(cè)用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的

乙

B.乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷

C.如果用手用力捏右側(cè)三層，會發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向AD側(cè)移動

D.看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚

【答案】D

【詳解】A.設(shè)薄膜厚度為d,薄膜干涉的光程Av=2d厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同,

因此條紋應(yīng)與邊平行，故A錯誤；

B.根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理可知，表示該出有突起，故B錯誤；

C.如果用手用力捏右側(cè)三層，根據(jù)=可知條紋間距變大，導(dǎo)致滿足亮條紋光程差的間距

a

向劈尖移動，所以條紋向著劈尖移動，故C錯誤；

D.看到的條紋越多，說明相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會變密；說明薄片的厚度越厚,

故D正確【易錯點提醒三】混淆增透膜與增反膜

【例3】某高層建筑物外墻大量使用的幕墻玻璃，在白天時外面的人看不清室內(nèi)的物體.而

室內(nèi)的人卻能較清楚地看到外面的景物，其主要原因是（）

A.在玻璃的外表面涂有增透膜

B.在玻璃外表面涂有高反膜（即對光的反射率遠(yuǎn)大于透射率的物質(zhì)）

C.在玻璃的外表面涂有大量能吸收光的物質(zhì)

D.在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜

錯誤解法：A選項正確

分析：上述解答錯誤的主要原因是混淆增透膜與增反膜

解析：因反射出來的光疊加增強，這樣由能量守知透射光必減弱，在白天室內(nèi)光線本身就弱，

所以透射出來的就更少，外面就看不清室內(nèi)的物體，而室外光線很強，所以能透射一部分光線，

【變式3-11光熱轉(zhuǎn)換是將太陽能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽能熱水器就是一種

光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能。如圖

所示，真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，這種鍍膜技

術(shù)的物理依據(jù)是（）

A.光的直線傳播B.光的粒子性C.光的干涉D.光的衍射

【答案】C

【解析】真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)，利用的是從鍍膜前后表面反射回的相互疊加，增加光的

強度，該技術(shù)對鍍膜的厚度有要求，即鍍膜厚度應(yīng)為自然光中主要色光的半波長的整數(shù)倍，故

該技術(shù)運用了光的干涉原理，所以選項C正確

【變式2-2】市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生熱效應(yīng)大

大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放

置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的

熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以人表示此紅外線的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為

【答案】B

【解析】

為減小反射的熱效應(yīng)顯著的紅外線，則要求紅外線在膜的前后表面反射后疊加作用減弱，

即光程差為半波長的奇數(shù)倍，故膜的最小厚度為紅外線在該膜中波長的L,所以選項B正確.

4

【變式3-3】在光學(xué)儀器中，為了減小在光學(xué)元件表面上的反射損失，可在光學(xué)元件表面

鍍上一層增透膜，利用薄膜的干涉相消來減少反射光.如果照相機鏡頭所鍍膜對綠光的折射率

為n,最小厚度為d,它使綠光在垂直入射時反射光完全抵消，那么綠光在真空中的波長正為

A.d/4B.nd/4C.4dD.4nd

【答案】D

【解析】

因為兩反射光的路程差為2d,綠光在真空中的波長為大，所以在薄膜中的波長為X/n,根

據(jù)增透膜的原理，2d=A/2n,所以選項D正確

【易錯點提醒四】.混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象

［例4］太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色，是薄膜干涉現(xiàn)象；瀑布在陽光下呈現(xiàn)的彩虹以及

通過狹縫觀察發(fā)光的日光燈時看到的彩色條紋，這些現(xiàn)象分別屬于：（）

A.光的干涉、色散和衍射現(xiàn)象；

B.光的干涉、衍射和色散現(xiàn)象；

C.光的衍射、色散和干涉現(xiàn)象；

D.光的衍射、干涉和色散現(xiàn)象。

錯誤解法：C或D選項正確

分析：上述解答錯誤的主要原因是混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象

解析：在太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色，是薄膜干涉現(xiàn)象，瀑布濺起的小水滴相當(dāng)于棱鏡，

在陽光下呈現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象；通過狹縫觀察發(fā)光的日光燈時看到的彩色條紋，是光的

衍射現(xiàn)象，所以選項A正確。

【變式4-1】、（2023?江蘇卷?T6）用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗，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>

甲UMO川

【答案】B

【解析】

根據(jù)雙縫干涉的條紋間距與波長關(guān)系有

L,

AA%=—/t

d

由題圖知

Ax乙=2Ax單

則

d乙=萬"甲

故選B。

【變式4-2］、22、（2022?山東卷?T10）某同學(xué)采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍

射現(xiàn)象，狹縫邑的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為心同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分

別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）

A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射

B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大

C.照射兩條狹縫時，增加L其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大

D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫耳、S?到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定

是暗條紋

【答案】ACD

【解析】

A.由圖可知，圖乙中間部分等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，同

時也發(fā)生衍射，故A正確；

B.狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象

減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；

C.根據(jù)條紋間距公式Ax可知照射兩條狹縫時，增加L其他條件不變，圖乙中相鄰暗

a

條紋的中心間距增大，故C正確；

D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫S］、$2到屏上尸點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定

是暗條紋，故D正確。

故選ACD。

【變式4-3］、L某同學(xué)用紅光做實驗，拍攝到屏上亮條紋的照片如圖甲、乙所示，則該同學(xué)

做的是（）

甲乙

A.單縫衍射實驗，甲圖中單縫的寬度小

B.單縫衍射實驗，乙圖中單縫的寬度小

C.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為綠光，中央亮紋寬度更大

D.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為白光，屏上出現(xiàn)黑白相間條紋

【答案】A

【詳解】AB.雙縫干涉條紋的特征是等寬等亮度，單縫衍射條紋的特征是中央條紋最寬，向兩

側(cè)越來越窄，中央條紋最亮，向兩側(cè)越來越暗，所以該圖片是單縫衍射實驗的條紋。又因為單

縫越窄條紋越寬，所以甲圖中單縫的寬度小，A正確，B錯誤；

C.波長越大，中央條紋越寬，所以用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為綠光，波長變小，

中央亮紋寬度更小，C錯誤；

D.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為白光，屏上出現(xiàn)彩色條紋，D錯誤。故選A。

1.（2022?浙江湖州?統(tǒng)考一模）將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放

置能觀察到彩色條紋，如圖所示，則（）

A.這是光的衍射現(xiàn)象

B.這是光的偏振現(xiàn)象

C.這層肥皂膜上薄下厚，側(cè)截面為梯形

D.若用黃光照射將看到上疏下密的黃色橫條紋

【答案】D

【詳解】AB.鐵絲圈掛上一層薄薄的液膜，觀察到彩色條紋，是薄膜干涉現(xiàn)象，故AB錯誤;

C.由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，因表面張力的原因，側(cè)截面是一個

圓滑的曲面，不是梯形，故C錯誤；

D.黃光照射，將看到上疏下密的黃色橫條紋，故D正確。故選D。

2.（2024?云南大理?云南省下關(guān)第一中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）殲20是我國自主研制的第五代戰(zhàn)斗

機，其優(yōu)秀的性能受到全世界的關(guān)注。殲20光學(xué)著陸系統(tǒng)中用到了雙縫干涉的知識，如圖甲所

示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋；僅改變一個實驗

條件后，觀察到的條紋如圖丙所示。改變的實驗條件可能是（）

5

單^

色^

光

——

縫屏

新

雙Illllllll111

甲屏

乙丙

A.增大單縫和雙縫間的距圖

B.減小雙縫之間的距離

C.減小雙縫到光屏的距離

D.將綠光換為紫光

【答案】B

【詳解】根據(jù)乙圖和丙圖可知條紋間距變大，根據(jù)條紋間距公式心=12可知，條紋間距變大，

a

可能是改用了波長較長的光，也有可能是增大了雙縫到光屏的距離L也有可能減小了雙縫間

的距離d；

A.條紋間距與光源到雙縫的距離無關(guān)，故A錯誤；

B.雙縫間的距離d減小，則條紋間距變大，故B正確；

C.雙縫到光屏的距離Z減小，則條紋間距變小，故C錯誤；

D.綠光的波長大于紫光，則條紋間距變小，故D錯誤。故選B。

3.（2023?江蘇鎮(zhèn)江?統(tǒng)考三模）如圖所示，某種光盤利用“凹槽”、“平面”記錄信息，激光照射到

“凹槽”會產(chǎn)生極小反射光強，下列說法正確的是（）

A.“凹槽，，產(chǎn)生極小光強是由于衍射現(xiàn)象形成

B.“凹槽，，入射光與“平面，，反射光傳播速度相同

C.激光在介質(zhì)中的波長可能為“凹槽”深度的3倍

D.“凹槽,，反射光與“平面,，反射光的頻率相同

【答案】D

【詳解】A.“凹槽”產(chǎn)生極小光強是由于由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，是干涉

現(xiàn)象形成，故A錯誤；

B.“凹槽，，中有透明介質(zhì)，光的速度小于真空中速度，“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相

同，故B錯誤；

C.由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，考慮到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的

2倍應(yīng)該為激光束半波長的奇數(shù)倍，故C錯誤；

D.“凹槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光，頻率相同，故D正確。故選D。

4.（2023?全國?二模）如圖所示，一細(xì)束白光通過三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中b、

c三種色光，并同時做如下實驗：①讓這三種單色光分別通過同一雙縫干涉實驗裝置在光屏上

產(chǎn)生干涉條紋（雙縫間距和縫屏間距均不變）；②讓這三種單色光分別照射到某金屬板表面，觀

察與金屬板連接的靜電計指針是否轉(zhuǎn)動；下列說法中不正確的是（）

B.如果減小白光在左側(cè)面的入射角，最先消失的是c光

C.。種色光形成的干涉條紋間距最大

D.若。光能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，。光一定不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】D

【詳解】A.因a光的偏折程度最小，則折射率最小，根據(jù)丫=9可知在棱鏡中。光的速度最大，

n

故A正確，不符合題意；

B.因。光的折射率最大，根據(jù)sinC=!可知c光臨界角最小，則如果減小白光在左側(cè)面的入射

n

角，最先消失的是C光，故B正確，不符合題意；

C.。種色光頻率最小，波長最長，根據(jù)醺=4彳可知a光形成的干涉條紋間距最大，故C正確，

a

不符合題意；

D.c光頻率最大，a光頻率最小，若c光能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，。光不一定不能使該金屬

發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤，符合題意。故選D。

5.（2023?山東?統(tǒng)考二模）在一塊平板玻璃上放置一如圖所示的薄透鏡，在兩者之間形成空氣膜，

現(xiàn)讓單色光豎直射向薄透鏡，在薄透鏡上方向下觀察，觀察到的現(xiàn)象是（）

A.只能看到同顏色的平行反射光

B.平行、等間距的明暗相間的直干涉條紋

C.同心、內(nèi)密外疏的明暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋

D.若薄透鏡的高度//不變僅增大半徑R,則相鄰條紋的間距變大

【答案】D

【詳解】ABC.設(shè)形成空氣膜的傾角為。，相鄰亮條紋的間距為"根據(jù)幾何關(guān)系可知

A

-2_2

sin02sin。

由于傾角。保持不變，則觀察到的現(xiàn)象是：同心、等間距的明暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋，故ABC

錯誤；

D.若薄透鏡的高度〃不變僅增大半徑尺則形成空氣膜的傾角。減小，根據(jù)［=可知相

2sine/

鄰條紋的間距變大，故D正確。故選D。

6.（2023?江蘇蘇州?江蘇省木瀆高級中學(xué)校聯(lián)考三模）單縫衍射圖樣的中央亮條紋寬度的一半與

單縫寬度、光的波長、縫到屏的距離的關(guān)系和雙縫干涉的條紋寬度關(guān)系類似；利用單縫衍射實

驗可以測量金屬的線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所

示，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直狹縫，激光通過狹縫

在光屏上形成衍射圖樣，在激光波長已知的情況下，通過測量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可

算出狹縫寬度及變化，進(jìn)而計算出金屬的線膨脹系數(shù)。（）

光屏

激考|A

金屬棒fl

A.激光波長越短，其他實驗條件不變，中央亮條紋寬度越寬

B.相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋寬度越窄

C.相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大

D.狹縫到光屏距離越大，其他實驗條件相同，測得的線膨脹系數(shù)越大

【答案】C

【詳解】A.對比雙縫干涉相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長、縫屏距離的關(guān)系公式

Ax=-A

d

可得單縫衍射中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫屏距離的關(guān)系為A彳Y'=:1力

激光波長變短，其他條件不變，則中央聊條紋寬度變窄，故A錯誤；

B.相同