备战2025年高考物理(浙江专用)抢分秘籍09光的折射全反射干涉与衍射(四大题型)(学生版+解析)练习

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【解密高考】
【题型一】光的折射
【题型二】光的全反射
【题型三】光路控制问题
【题型四】光的干涉 衍射
【误区点拨】
易错点：光是折射 全反射 干涉与衍射分析

注重基础概念：着重考查对光的相关基本概念和规律的准确理解。
联系实际：以生活光现象、光学仪器应用、科技光学技术为背景，考查将实际问题转化为物理模型并求解的能力，像用海市蜃楼考查折射和全反射，要求学生关注生活，增强知识迁移能力。
突出综合能力：融合光的知识与其他物理知识，考查综合分析、逻辑思维和数学运算。要求运用多方面知识，结合数学方法处理问题，如分析光在复杂光学系统传播需结合几何知识和光学规律。
梳理框架：以光的折射（定律、折射率）、全反射（条件、临界角）、干涉（条件、条纹特征）、衍射（现象、条件、应用）为核心构建框架，用思维导图串联知识点，展现逻辑联系，方便解题选规律。
深化理解：通过实验或模拟，理解光折射、全反射、干涉、衍射的核心概念。对比各概念区别与联系，如干涉和衍射现象特点，避免混淆。
强化应用：牢记重要公式，通过练习掌握不同情境下公式运用，根据已知选合适公式计算，注意单位统一和适用范围。
【题型一】光的折射
1．两个公式
(1)折射率：n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)
(2)n＝eq \f(c,v)
2．解题技巧
(1)作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线．
(2)解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识．
如图所示，用折射率为n的玻璃制成顶角β很小sinβ≈β的棱镜，称为光楔。一束平行光垂直光楔左侧射入，不考虑多次反射，光线从光楔右侧出射时与入射时相比（ ）
A．向上偏折了n-1βB．向下偏折了n-1β
C．向上偏折了1-1nβD．向下偏折了1-1nβ
【答案】B
【来源】2025届浙江省杭州市高三上学期一模物理试题
【详解】光线在法线两侧，光线从光楔右侧出射时向下偏折，光路图如图
设光线从光楔右侧出射时与入射时相比的偏转角为α，根据折射定律
n=sinα+βsinβ
由于角β很小，所以α+β也很小，所以原式约等于
n=sinα+βsinβ≈α+ββ
解得
α=n-1β
故选B。
如图所示为一正六边形冰晶截面，边长为l。一束紫光由AF中点处射到在冰晶上，θ1为冰晶上的入射角，θ2为经过第一个界面的折射角，θ3为光离开冰晶的折射角，其中θ1＝θ3＝60°。若将紫光改为红光，光线仍可从BC边上射出。已知光在真空中的速度为c，则下列说法中错误的是（ ）
A．冰晶对紫光的折射率为3
B．紫光在冰晶中传播时间为33l2c
C．在冰晶内红光的传播速度比紫光的传播速度小
D．在冰晶内红光的波长比紫光的波长长
【答案】C
【来源】2025年浙江选考仿真模拟卷（三）-2025年高中物理二轮复习解密（浙江选考专用）
【详解】A．由几何知识可知
θ2=30
冰晶对紫光的折射率为
n=sinθ1sinθ2=sin60°sin30°=3212=3
故A正确，与题意不符；
B．由几何知识可知紫光在冰晶中的光程为
s=2l+l2=32l
传播的速度为
v=cn
传播的时间为
t=sv
联立，解得
t=33l2c
故B正确，与题意不符；
C．根据光在介质中传播速度与折射率的关系可得
v=cn
红光的频率比紫光小，红光的折射率比紫光小，红光在冰晶中的传播速度比紫光大。故C错误，与题意相符；
D．根据
v＝fλ
v=cn
联立，可得
λ=cnf
红光的频率比紫光小，红光的折射率比紫光小，则在冰晶内红光的波长比紫光的波长长。故D正确，与题意不符。
故选C。
水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为a，过球心的截面如图乙所示，PQ为直径，一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角为37°，出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，则（ ）
A．光束在P点的入射角为53°B．“水晶球”的折射率为1.6
C．光在“水晶球”中的传播速度为34cD．光在“水晶球”中的传播时间为8a5c
【答案】B
【来源】2024届山东省潍坊市高三下学期5月三模物理试题
【详解】B．根据题意作出光路图如图
由几何关系可知，光线射出时的折射角r为2θ，折射率
n=sin2θsinθ=2csθ=1.6
故B正确；
A．由图
β = r = 2θ = 74°
故A错误；
C．光在“水晶球”中的传播速度为
v=cn=58c
故C错误；
D．光在“水晶球”中传播的距离
l=2acsθ
时间
t=lv=nlc=4acs2θc
带入数据有
t=64a25c
故D错误。
故选B。
截面如图所示的直角棱镜ABC，其中BC边和CA边镀有全反射膜。一细束白光以入射角θ=60°从AB边入射，然后经过BC、CA反射，又从AB边射出。已知三角形AB边的高为h，真空光速为c。对经过两次反射，并从AB边射出的光束，有（ ）
A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关
B．紫光在出射位置与入射位置间距最大
C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为3
D．光在棱镜当中传播用时最短为23hc
【答案】D
【来源】2024届浙江省宁波市镇海中学高三下学期5月阶段性考试（三模）物理试题
【详解】A．作出光路如图：
由几何关系可知α=r，β=θ，因此从AB边射出的光束与入射光线平行，与光的颜色无关，故A错误；
B．根据题意可知折射率越大，出射位置与入射位置间距越小，紫光折射率最大，所以其出射位置与入射位置间距最小，故B错误；
C．根据运动学公式可知光在棱镜中的传播时间
t＝OM+MN+NO'v
v＝cn
n＝sinθsinr
结合几何关系可知当r=45°时传播时间最短，此时的折射率
n=sinθsinr=3222=32
故C错误。
D．由几何关系可知，光传播的最短距离为
x=2hcsr=22h
最短时间
t=xv=nxc=23hc
选项D正确。
故选D。
(23-24高三下·浙江县域教研联盟·一模)地球大气层对光线的折射会使地球上的人们看到的太阳位置与实际位置存在偏差，这种现象被称为蒙气差效应。为便于研究这一现象，现将折射率不均匀的大气简化成折射率为2的均匀大气，大气层的厚度等效为地球半径R，赤道上的人一天中能看到太阳的时间相比没有大气层时要多（ ）
A．3小时B．2小时C．1.5小时D．1小时
【答案】B
【来源】浙江省县域教研联盟2023-2024学年高三下学期一模考试物理试题
【详解】太阳光是平行光，临界光路图如图所示。由几何关系可得临界光线的折射角满足
sinr=R2R=12
可知临界光线的折射角为30°；根据折射定律可得
n=sinisinr=2
解得
i=45°
由几何关系可知，地球多转α角度便看不见太阳了，则有
α=60°-45°=15°
一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为
t=15°360°×24h=1h
同理可知，在太阳升起时也能提早1小时看到太阳，所以赤道上的人一天中能看到太阳的时间相比没有大气层时要多2小时。
故选B。
【题型二】光的全反射
1．全反射的条件
(1)光从光密介质射向光疏介质．
(2)入射角大于或等于临界角，其中临界角：sin C＝eq \f(1,n).
2．光的色散问题
(1)同种介质对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大．
(2)由n＝eq \f(c,v)，n＝eq \f(λ0,λ)可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越小．
如图所示，一束包含a、b两种单色光的细光束从空气中A点水平射入球状透明均匀介质，a、b光分别从C、D两点直接射出介质。已知光在A点处入射角为60°，a光偏向角（出射光线与入射光线的夹角）为30°，CD弧所对的圆心角为10°，则（ ）
A．在透明介质中a光的速度小
B．介质对a光的折射率na=3
C．b光的偏向角为40°
D．改变入射角，b光第一次由介质射向空气时有可能发生全反射
【答案】C
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（七）
【详解】A．由题图可知b光折射角小，折射率大，由v=cn可知b光速度小，A错误。
B．如图所示，作出a光传播的光路图，偏向角α=30°，可得β=45°
介质对a光的折射率n=sin60°sin45°=62
B错误。
C．由几何关系可知∠AOC=90°，又∠COD=10°，结合几何关系可得b光偏向角为40°，C正确。
D．进入介质的折射角等于射出介质的入射角，所以改变入射角时，只要光线能射入介质，也一定有光线射出，D错误。
故选C。
如图所示为某玻璃砖的横截面，∠ABC=90°、∠ACB=30°，AC为一段圆弧且过A点的切线与AB垂直。一束平行光垂直AB面射入（当光射到BC面时，光被全部吸收，不会发生反射），圆弧AC上有光射出的部分占圆弧长度的14，则该玻璃对该光的折射率为（ ）
A．2B．3C．233D．322
【答案】A
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（二）
【详解】由几何关系可得圆弧AC所对圆心角为60°，如图所示
圆弧AC上取一点D，使圆弧CD所对圆心角为15°，则圆弧CD即为圆弧AC上有光射出的部分。光在D点恰发生全反射，可得∠EDO=45°，OD即为过D点的法线，全反射临界角C0=45°，该玻璃对该光的折射率
n=1sinC0=2
故选A。
海市蜃楼是一种自然现象。表现为在特定条件下，空中或地面出现虚幻的楼台城郭等景象。观察图（a），图（b）两幅图像，下列说法正确的是（ ）
A．两图都只有反射现象没有折射现象
B．两图中光的传播速度均不变且相同
C．图（b）中，底层空气折射率比上层折射率大
D．两图均有光从光密介质进入光疏介质发生全反射
【答案】D
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（六）
【详解】A．两图中既有折射现象也有反射现象，故A错误。
B．光在介质中的传播速度与介质的折射率有关，两图中介质的折射率大小不能确定，由v=cn可知，光的传播速度不一定相同，故B错误。
CD．温度高空气稀薄，温度低空气稠密，图（b）中，下层空气比上层空气稀疏，底层空气折射率比上层折射率小。光从光密介质进入光疏介质，结合两图中光的传播路径可知，光发生了全反射，故C错误，D正确。
故选D。
在冰雕展上有一块边长为2m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为OO'，在立方体底面内安装了一盏可视为圆形平面的面光源灯，面光源灯半径为0.5m，圆心在O'处，光源为单色光源，冰块的折射率取2，不考虑二次反射，由于全发射，在立方体冰面上有些位置没有光射出，下列四幅图表示对应的表面有光射出的情况，阴影部分表示有光射出的部分，下列正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】BD
【来源】2025届浙江省金丽衢十二校高三下学期二模物理试题
【详解】根据全反射临界角公式有sinC=1n=22
如图所示
由几何关系有EG=(2-0.5)m，AG=22+(2-0.5)2m≈2.2m
sinα=EGAG=2-sinC
所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出，而光照到冰块四个侧面时都只能从部分侧面射出（靠近A和B点处无光可以射出）；
故选BD。
如图所示，图中阴影部分ABCDE是一透明介质的横截面，介质侧面AB面和DE面均附有特殊涂层，光到达该表面时全部被吸收。ACE是一半径为R的半圆弧，圆心O处有一可以旋转的单色激光发射器，使发出的光线绕圆心O以周期T在纸面内逆时针匀速转动。从BD外侧观察，一个周期内BD面上有光点移动的时间为T6，光在真空中速度大小为c，不考虑光在圆弧界面上的反射，则下列说法正确的是（ ）
A．透明介质的折射率为2
B．光在透明介质中传播的最长时间为42-1Rc
C．光点在BD面上即将消失时的瞬时速率为8πR3T
D．若增大单色光的频率，透明介质BD面上光射出的区域长度变长
【答案】C
【来源】2025届浙江省温州市高三下学期二模物理试题
【详解】A．根据题意一个周期内BD面上有光点移动的时间为T6，故可知从BD面有光线射出的对应的弧长圆心角为θ=T6T2×180°=60°
故可知光线刚好在BD面发生全反射的临界角为C=30°，故透明介质的折射率为n=1sinC=2，故A错误；
B．分析可知当光线沿OD方向射入时，在透明介质中传播的时间最长，根据几何关系可知此时光线传播的路程为s=2R-R，t=sv，v=cn
联立解得t=22-1Rc，故B错误；
C．设光点在BD面上即将消失时的瞬时速率为v，将v沿入射光线方向和垂直入射光线方向分解可知vcs30°=ωr，ω=2πT
其中r=Rcs30°
联立解得v=8πR3T，故C正确；
D．若增大单色光的频率，可知介质对光线的折射率变大，临界角变小，根据前面分析结合几何关系可知透明介质BD面上光射出的区域长度变短，故D错误。
故选C。
【题型三】光路控制问题
平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：
(24-25高三上·浙江杭州高级中学·模拟)如图所示为一块环形玻璃砖的俯视图，图中MN是过环心的一条直线，一束光线平行MN射入玻璃砖，它与MN之间的距离为x。玻璃砖的内圆半径为R，内部视为真空，外圆半径为2R，折射率为2。下列说法正确的是（ ）
A．当x=R时，光线恰好在内圆表面上发生全反射
B．当x=2R时，光线进入内圆内部传播
C．当x=2R时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45°
D．无论xx