易錯(cuò)點(diǎn)14 不能明確光的傳播路徑確定折射率 （4陷阱點(diǎn)4考點(diǎn)4題型）（學(xué)生版）-2025版高考物理易錯(cuò)點(diǎn)透析講義

易錯(cuò)點(diǎn)14不能明確光的傳播路徑確定折射率目錄01易錯(cuò)陷阱易錯(cuò)陷阱1：混淆折射率的影響因素易錯(cuò)陷阱2：忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律。易錯(cuò)陷阱3：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易錯(cuò)陷阱4：混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象02易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)一、折射定律的理解與應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)二、全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)三、光路控制問題分析知識(shí)點(diǎn)四、光的干涉衍射和偏振03舉一反三——易錯(cuò)題型題型一：折射率的計(jì)算題型二：全反射的計(jì)算題型三：光路控制問題題型四：光的干涉04易錯(cuò)題通關(guān)易錯(cuò)陷阱1：混淆折射率的影響因素(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)和光的頻率決定，與入射角的大小無關(guān)。(2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(3)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。易錯(cuò)陷阱2：忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律。解光的折射現(xiàn)象的題目時(shí)，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(cuò)陷阱3：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(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．易錯(cuò)陷阱4：混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象區(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)的亮條紋逐漸變暗知識(shí)點(diǎn)一、折射定律的理解與應(yīng)用1．折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比．(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n.(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．2．折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量．(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)計(jì)算公式：n＝eq\f(c,v)，因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，入射角小于折射角．知識(shí)點(diǎn)二、全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用1．定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光線將消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．2．條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．(2)入射角大于或等于臨界角．3．臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n).介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小．知識(shí)點(diǎn)三、光路控制問題分析平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制類別項(xiàng)目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橫截面是圓對(duì)光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率全反射棱鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向知識(shí)點(diǎn)四、光的干涉衍射和偏振1.雙縫干涉(1)光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動(dòng)步調(diào)相同。(2)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即Δx＝eq\f(l,d)λ。(3)用白光照射雙縫時(shí)，形成的干涉條紋的特點(diǎn)：中央為白條紋，兩側(cè)為彩色條紋。(4)亮暗條紋的判斷方法①如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。(5)條紋間距：Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是光波的波長。2.薄膜干涉(1)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。(2)光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)明紋；反相疊加，出現(xiàn)暗紋。(3)條紋特點(diǎn)：①單色光：明暗相間的水平條紋；②白光：彩色水平條紋。題型一：折射率的計(jì)算【例1】（2024?浙江模擬）一個(gè)光學(xué)圓柱體的橫截面如圖所示，中心部分是空的正方形，外邊界是半徑為R的圓，圓心O也是正方形的中心，C是正方形其中一個(gè)邊上的中點(diǎn)，B是≥圓周上的一點(diǎn)，已知OC＝BC，∠BCO＝120°，光速為c，一束單色光AB從B點(diǎn)射入介質(zhì)，入射角為60°，折射光線為BC，下列說法正確的是（）A．光在B點(diǎn)的折射角為45° B．正方形的邊長為23C．介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率為2 D．光從B到C的傳播時(shí)間為3【變式1-1】（2024?沙坪壩區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示是一款帶濾網(wǎng)的圓柱形玻璃養(yǎng)生壺，當(dāng)壺中盛有部分水時(shí)，由于折射，從正面看到的濾網(wǎng)的水下部分要比水上部分粗一些。養(yǎng)生壺俯視模型如圖乙所示，濾網(wǎng)和玻璃壺壁的截面是以O(shè)點(diǎn)為圓心的同心圓，忽略壺壁的厚度以及壺壁對(duì)光線的折射，直線DD′過圓心O。某同學(xué)從較遠(yuǎn)位置垂直于DD′觀察養(yǎng)生壺，為了尋找水下部分看到的濾網(wǎng)半徑R和真實(shí)半徑r的關(guān)系，分別畫出了ABC、A′B′C′光路，則（）A．光從水中折射進(jìn)入空氣中時(shí)波長變短 B．水下部分看到的濾網(wǎng)半徑R＝OD′ C．若將水換為折射率更大的透明液體，水下部分看到的濾網(wǎng)半徑R變小 D．水的折射率為R【變式1-2】（2024?鎮(zhèn)海區(qū)校級(jí)三模）截面如圖所示的直角棱鏡ABC，其中BC邊和CA邊鍍有全反射膜。細(xì)束白光以入射角θ＝60°從AB邊入射，然后經(jīng)過BC、CA反射，又從AB邊射出。已知三角形AB邊的高為h，真空光速為c。對(duì)經(jīng)過兩次反射，并從AB邊射出的光束，有（）A．出射方向相對(duì)于入射方向的轉(zhuǎn)角大小與光的顏色有關(guān) B．紫光在出射位置與入射位置間距最大 C．光在棱鏡中用時(shí)最短的光的折射率為3 D．光在棱鏡當(dāng)中傳播用時(shí)最短為2【變式1-3】（2024?臺(tái)州二模）如圖甲所示，在水池中水平放置一條細(xì)燈帶圍成的直徑為d1＝0.6m的圓環(huán)發(fā)光體，水的折射率n=43，細(xì)燈帶到水面的距離h可以調(diào)節(jié)，緊貼水面的上方水平放置一光傳感器。調(diào)節(jié)h＝h1時(shí)，傳感器檢測(cè)到有光強(qiáng)的區(qū)域恰好為一個(gè)完整的圓形。調(diào)節(jié)h為?2=7A．?1=75mC．d3＝1.5m D．h越小，d3越大題型二：全反射的計(jì)算【例2】（2024?天河區(qū)三模）如圖甲所示為“水下世界國際攝影大賽”的獲獎(jiǎng)作品，攝影師在水下對(duì)水上的景物進(jìn)行拍攝，獲得了美輪美奐、令人贊嘆的美學(xué)效果。忽略鏡頭尺寸的影響，假設(shè)攝影師由水下豎直向上拍攝，光的傳播路徑如圖乙所示，已知水的折射率為43，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8、空氣中光速c＝3.0×108A．光線射入水中頻率減小 B．?dāng)z影師看到的水上景物比實(shí)際位置偏低 C．光進(jìn)入水中速度變?yōu)関＝2.25×108m/s D．進(jìn)入鏡頭的光線與豎直方向的夾角θ最大為37°【變式2-1】（2024?長沙模擬）如圖所示，一個(gè)折射率為n的柱狀玻璃磚橫截面由四分之一圓OPQ和直角三角形OQS組成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束單色光從SQ的中點(diǎn)A以入射角i＝60°入射，折射光線恰好射向圓心O點(diǎn)，已知光在真空中傳播的速度為c，則（）A．玻璃磚材料的折射率n=2B．光束在O點(diǎn)將發(fā)生全反射 C．光束在玻璃磚內(nèi)的傳播時(shí)間為nacD．如果入射光束繞A點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使入射角減小，折射光束一定會(huì)在O點(diǎn)發(fā)生全反射【變式2-2】（2024?武進(jìn)區(qū)校級(jí)模擬）浦耳弗里許折射計(jì)的原理圖如圖所示。會(huì)聚光照射載有待測(cè)物質(zhì)的折射面AB，然后用望遠(yuǎn)鏡從棱鏡的另一側(cè)AC進(jìn)行觀測(cè)。由于棱鏡的折射率大于待測(cè)物的折射率，即ng＞n，所以在棱鏡中將沒有折射角大于θc的光線（θc是棱鏡一待測(cè)物界面的全反射臨界角）。由望遠(yuǎn)鏡觀察到的視場(chǎng)是半暗半明的，中間的分界線與折射角為θc的光線對(duì)應(yīng)。n與ng與和θ的關(guān)系為（）A．ng2=n2C．ng＝nsinθ D．n＝ngsinθ【變式2-3】（2024?江寧區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，AOB為扇形玻璃磚，一細(xì)光束照射到AO面上的C點(diǎn)，入射光線與AO面的夾角為30°，折射光線平行于BO邊，圓弧的半徑為R，C點(diǎn)到BO面的距離為R2A．玻璃磚的折射率2 B．光線在AB圓弧面上出射時(shí)的折射角30° C．光線會(huì)在AB圓弧面上發(fā)生全反射 D．若不考慮每個(gè)界面的反射光，則光在玻璃磚中傳播的時(shí)間為2R題型三：光路控制問題【例3】（2024?江蘇模擬）如圖所示，截面為直角三角形的玻璃磚放置在水平面上，其中∠B＝30°，現(xiàn)有一束平行于BC邊的單色光，從AB邊上的中點(diǎn)D射入玻璃磚并從AC邊射出，已知玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為3，不考慮光線在玻璃磚內(nèi)的多次反射，下列說法正確的是（）A．光在AB邊的入射角為30° B．光在BC邊的入射角為30° C．光垂直于AC邊射入空氣 D．增大光在D點(diǎn)的入射角，光可能在AB邊發(fā)生全反射【變式3-1】（2024?湖北三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為R，O為球心，AB為直徑，現(xiàn)有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為S＝2πR?（如圖乙，其中R為球的半徑，?為球冠的高），光在真空中傳播的速度為c，玻璃對(duì)紅光的折射率為n＝1.25，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（）A．從半球面射出的光中，在玻璃內(nèi)的傳播時(shí)間最短為3R4cB．整個(gè)半球面透光的面積為15C．所有射入到半球底面的光，有1625的會(huì)發(fā)生全反射D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大【變式3-2】（2024?江西模擬）如圖所示為單反相機(jī)的取景五棱鏡原理圖，光線a經(jīng)平面鏡反射后以垂直AB面的方向射入五棱鏡，以平行于AB面的方向射出五棱鏡。已知玻璃相對(duì)空氣的折射率為1.5，CD面與AB面的夾角為30°，∠ABC＝90°，已知sin42°=2A．光線在F點(diǎn)的折射角的正弦值為0.5 B．光線在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C．調(diào)節(jié)CD面與AB面的夾角，使得光線a由CD面射向空氣時(shí)，恰好發(fā)生全反射，調(diào)整后CD面與AB面的夾角為42° D．如果左下角的三角形表示一正立的物體，經(jīng)過多次反射后在取景窗中得到的是正立的像【變式3-3】（2024?青羊區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示為某種透明介質(zhì)做成的等腰直角三棱鏡的截面示意圖。由a、b兩種單色光組成的細(xì)光束從空氣垂直于BC邊射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光束垂直于BC邊射出，反射點(diǎn)分別在AB、AC邊的中點(diǎn)，且在反射點(diǎn)只有b光射出，光路圖如圖所示，已知AB＝AC＝2L，a光的折射率為n，真空中的光速為c。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．該三棱鏡對(duì)a光的折射率n≥2B．在三棱鏡中b光的傳播速度大于a光的傳播速度 C．a(chǎn)光在三棱鏡中的傳播時(shí)間為22D．分別用a、b兩種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光相鄰的干涉條紋間距更大題型四：光的干涉【例4】（2024?蘇州校級(jí)二模）利用光在空氣薄膜的干涉可以測(cè)量待測(cè)圓柱形金屬絲與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形金屬絲的直徑差（約為微米量級(jí)），實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。T1和T2是具有標(biāo)準(zhǔn)平面的玻璃平晶，A0為標(biāo)準(zhǔn)金屬絲，直徑為D0；A為待測(cè)金屬絲，直徑為D；兩者中心間距為L。實(shí)驗(yàn)中用波長為λ的單色光垂直照射平晶表面，觀察到的干涉條紋如圖乙所示，測(cè)得相鄰條紋的間距為ΔL。則以下說法正確的是（）A．|D﹣D0|=λLB．A與A0直徑相差越大，ΔL越大 C．輕壓T1右端，若ΔL增大則有D＜D0 D．A與A0直徑相等時(shí)可能產(chǎn)生圖乙中的干涉條紋【變式4-1】（2024?青島模擬）利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)定液體中的光速。該裝置是由兩塊平板玻璃組成的劈形，其中傾角θ很小，其間形成空氣薄膜（空氣可視為真空，光速為c），光從平板玻璃上方垂直入射后，從上往下看到干涉條紋，測(cè)得相鄰條紋間距為Δx1；若在兩塊平板玻璃之間充滿透明液體，然后用同種單色光垂直照射玻璃板，測(cè)得相鄰條紋間距為Δx2。則光在該液體中的傳播速度為（）A．2Δx2cΔxC．cΔx1Δ【變式4-2】（2024?聊城二模）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究光的干涉現(xiàn)象。單色點(diǎn)光源S發(fā)出的光波長為λ，平面鏡M水平放置，光源S到平面鏡的豎直距離為a、到平面鏡左端的水平距離為b，平面鏡左端到光屏的水平距離為c。光源S發(fā)出的光和由S發(fā)出經(jīng)過平面鏡反射的光照在豎直放置的光屏上，形成明暗相間的條紋，則相鄰兩條亮紋之間的距離為（）A．b+c2aλ B．b+caλ C．【變式4-3】（2024?海淀區(qū)三模）激光陀螺儀是很多現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于民航飛機(jī)等交通工具。激光陀螺儀的基本元件是環(huán)形激光器，其原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可簡(jiǎn)化為如圖所示模型：由激光器發(fā)出的A、B兩束激光，經(jīng)完全對(duì)稱的兩個(gè)通道（圖中未畫出）在光電探測(cè)器處相遇，產(chǎn)生干涉條紋。如果整個(gè)裝置本身具有繞垂直紙面的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，那么沿兩個(gè)通道的光的路程差就會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)光電探測(cè)器能檢測(cè)出干涉條紋的變化，根據(jù)此變化就可以測(cè)出整個(gè)裝置的旋轉(zhuǎn)角速度。某次測(cè)試，整個(gè)裝置從靜止開始，繞垂直紙面的對(duì)稱軸，順時(shí)針方向逐漸加速旋轉(zhuǎn)，最后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，這個(gè)過程中光電探測(cè)器的中央位置C處檢測(cè)出光強(qiáng)經(jīng)過了強(qiáng)→弱→強(qiáng)→弱→強(qiáng)的變化過程。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，判斷下列說法正確的是（）A．A束激光的頻率小于B束激光的頻率 B．整個(gè)裝置加速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，B束激光到達(dá)光電探測(cè)器的路程逐漸變小 C．整個(gè)裝置加速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，C處始終沒有出現(xiàn)干涉明條紋 D．整個(gè)裝置加速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩束激光的路程差變化了2個(gè)波長（2024?南昌模擬）如圖所示，將正方形玻璃磚abcd放置在水平桌面上，一束激光從O點(diǎn)出發(fā)，沿OA方向從玻璃磚上的A點(diǎn)水平入射，到達(dá)ab面上的B點(diǎn)發(fā)生全反射，再到C點(diǎn)，D點(diǎn)是OA的延長線與ab邊的交點(diǎn)。則玻璃磚的折射率為（）A．n=ABAD B．n=BCBb C．（2024?和平區(qū)模擬）潛水艇內(nèi)的人員為了觀察水面上的情況，需要升起潛望鏡，潛望鏡內(nèi)的主要光學(xué)元件是全反射棱鏡。如圖所示，ABC為全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，甲、乙兩束單色光組成的光束垂直入射到AC面上，在AB面上發(fā)生了全反射。若保持入射點(diǎn)O的位置不變，使光線繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，甲光先從AB面上射出，則關(guān)于甲、乙兩束光的說法正確的是（）A．在相同條件下做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，甲光的中央條紋寬度大 B．真空中甲光的傳播速度比乙光大 C．甲、乙以相同方向斜射入平行玻璃磚上表面，甲光從下表面的出射光線與入射光線的間距大D．甲、乙光分別照射同一光電管，都產(chǎn)生了光電效應(yīng)，甲光的遏止電壓大（2024?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a光和b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b光，中間小圓為復(fù)色光，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光發(fā)生全反射的臨界角大 B．a(chǎn)光的頻率小于b光 C．水對(duì)a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)，b光條紋間距更?。?024?浙江模擬）雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示，光源到雙縫S1、S2的距離相等，O是S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。若現(xiàn)在將該裝置中垂線以下的部分沒入水中，則原本處在O點(diǎn)的亮條紋將會(huì)（）A．向上移動(dòng) B．向下移 C．不動(dòng) D．無法確定（2024?湖北模擬）水面下深h處有一