高考物理最新光学知识点之几何光学知识点总复习

高考物理最新光学知识点之几何光学知识点总复习

一、选择题

1．下列说法正确的是（）

A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角水面上首先消失的是绿光

B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现亮条纹，时而出现暗条纹C．红光的光子能量比紫光光子能量大

D．只有横波才能产生干涉现象

2．题图是一个1

4

圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线

EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折

射率n=5

3

，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线

A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出

C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出

3．如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知()

A．当它们在真空中传播时，a光的速度最大

B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大

C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大

D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大

4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是

A． B．

C． D．

5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。则下列关系正确的是

A．λ1<λ2 B．v1n2

6．如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是()

A． B．

C． D．

7．图示为一直角棱镜的横截面，。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）

A．从ab面射出 B．从ac面射出

C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直

8．一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是

A．a光在水中传播速度比b光小

B．b光的光子能量较大

C．当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大

D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距9．如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则

A．如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°

B．装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°

C．装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小

D．若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于5

3

的玻璃

10．下列说法中正确的是

A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象

B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象

C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象

D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉

11．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（）

A ．①③

B ．①④

C ．②④

D ．只有③

12．光在真空中的传播速度为c ，在水中的传播速度为v 。在平静的湖面上，距水面深h 处有一个点光源，在水面上某些区域内，光能从水面射出，这个区域的面积为（ ）

A ．2222πv c v h -

B ．2

22πc v h

C ．222πv

c v

h - D ．2222)(πc v c h - 13．ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB ⊥BC ，由a 、b 两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC 射出，且在CD 、AE 边只有a 光射出，光路图如图所示，则a 、b 两束光( )

A ．在真空中，a 光的传播速度比b 光的大

B ．在棱镜内，a 光的传播速度比b 光的小

C ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小

D ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距小 14．下面事实与光的干涉有关的是（ ） A ．用光导纤维传输信号 B ．水面上的油膜呈现彩色

C ．水中的气泡显得格外明亮

D ．一束白光通过三棱镜形成彩色光带

15．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ）

A．向上移动 B．向下移动

C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动

16．如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（）

A．水面有一个亮点

B．充满水面的圆形亮斑

C．发光小球在水面上的像

D．比小球浅的发光小球的像

17．如图所示，一束红光从空气穿过平行玻璃砖，下列说法正确的是

A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化

B．红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化

C．若紫光与红光以相同入射角入射，则紫光不能穿过玻璃砖

D．若紫光与红光以相同入射角入射，在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小

18．关于下列光学现象，正确的说法是()

A．水中蓝光的传播速度比红光快

B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射

C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深

D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄。19．1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论：直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来做为光的波导来传输大量信息，43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”．以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的（）

A．图甲中，弯曲的水流可以导光

B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像

C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色

D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象

20．与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个

月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是

A ．地球上有人用红色激光照射月球

B ．太阳照射到地球的红光反射到月球

C ．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球

D ．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹

21．某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为θ， c 为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是 （ ） A ．

B ．

C ．

cos c

θ

D ．

sin c θ

22．如图，在某种液体内，有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC ,底面水平,罩内为空气。发光点D 位于BC 中点，发出的垂直于BC 的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是

A ．D 发出的光照射到C

B 界面时可能发生全反射 B ．液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮

C ．液体的折射率为

23

D ．液体的折射率为3 E.液体的折射率为3

23．如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o 、半径为R 的扇形OAB 、一束平行光平行于横截面，以45o 入射角射到OA 上，OB 不透光，若考虑首次入射到圆弧AB 上的光，则AB 上有光透出的部分的弧长为（ ）

A．1

6

R

πB．

1

4

R

π

C．1

3

R

πD．

5

12

R

π

24．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光

A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大

25．如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截

面，一单色细光束入射到P点，入射角为θ．

1

2

AP AD

=，则( )

A．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin 1 2 n

B．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin

5 5

n

C．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 1

2

n＜21

n-

D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足25

＜21

n-

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．A

解析：A

【解析】

【详解】

A．由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故A正确；

B．光的双缝干涉，在光屏上的某一位置会始终出现明条纹或暗条纹，并非时明时暗，故B错误；

C ．红光的频率比紫光小，则红光的光子能量比紫光光子能量小，选项C 错误；

D ．波的干涉和衍射现象是波特有的现象，并非只有横波才能产生干涉现象，故D 错误． 故选A ．

2．B

解析：B 【解析】

本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目．由该棱镜的折射率为可知其

临界角C 满足：

，可求出GG 1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光

线全部发生全反射．所以光线只能从圆弧NG 1射出．

3．D

解析：D

【解析】试题分析：通过各种色光折射光线，比较出折射率，从而知道各种色光的频率大小，然后根据公式c v n =

、1

sin C n

=、0Km E h W γ=-分析解题 光在真空中传播的速度相等，都等于光速，A 错误；三种色光，c 的偏折程度最大，知c 的折射率最大，a 的折射率最小．则c 的频率最大，a 的频率最小，根据公式c

v n

=可得在玻璃中传播时a 光的速度最大，B 错误；根据1

sin C n

=

可得a 光的临界角最大，C 错误；根据光电效应方程0Km E h W γ=-，频率越大，照射出光电子的最大初动能越大，所以c 光照射出的光电子最大初动能最大，D 正确．

4．C

解析：C

【解析】光由空气射向玻璃，折射角小于入射角，反射角等于入射角，故C 正确．

5．C

解析：C

【解析】试题分析：根据双缝干涉的条纹间距公式求解波长大小关系，波长越长，频率越小，在同一种介质中的折射率越小，结合c

v n

=、E h γ=分析解题． 由于同一装置，L 、d 相同，根据公式L

x d

λ?=

可得12λλ>，波长越大，频率越小，折射率越小，故12n n <，根据E h γ=可知12E E <，根据c

v n

=

可知12v v >，故C 正确． 6．A

解析：A

【解析】试题分析：根据折射定律垂直于射向界面的光线不发生偏折，由光疏介质射向光密介质折射角变小．

垂直射向玻璃时，光线不发生偏折，到达玻璃底面时，若入射角大于临界角则发生反射，没有折射光线．故A有可能，A正确；由空气射向玻璃，时光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，没有折射光线，故B错误；若光线到达玻璃的底面时入射角小于临界角则同时发生折射和反射，但应该空气中的折射角大于玻璃中的入射角，故C错误；由空气射向玻璃时，同时发生折射和反射，但应该玻璃中的折射角小于空气中的入射角，故D错误．

7．B

解析：BD

【解析】由得，得到全反射临界角．射到光线ac面的光线，入射角等于30°，小于临界角C，不发生全反射，则ac面上有光射出，也有反射，此反射光射到ab面上时入射角为60°，发生全反射，而不能从ab面射出．如图，射到光线bc面的光线，入射角i=0°，则光线从bc面垂直射出，AC错误BD正确．

8．A

解析：A

【解析】由题，两光束的入射角i相同，折射角r a＜r b，根据折射定律得到，折射率n a＞

n b．由公式

c

v

n

=分析得知，在玻璃砖中a光的速度比b光的速度小．故A正确．由于b

光的折射率较小，则b光的频率较小，光子能量较小，故B错误．根据sinC=1

n

分析知：a

光的折射率大，临界角小，故C错误．折射角r a＞r b，频率f a＞f b，则波长λa＜λb，根据公

式△x=L

d

λ，则知a光的干涉条纹间距小于b光的间距．故D错误．故选A.

点睛：本题关键要掌握光的折射定律、全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点，同学们只要加强对光学基础知识的学习，就能轻松解答．

9．D

解析：D

【解析】

因

3

tan

4

d

a

α==，则0

=37

α，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为

74°，选项A错误；装入玻璃后，根据折射定律：

sin

2

sin

n

β

α

==

34

sin2

55

β=>，

则053β>，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106°，选项B 错误；装入玻璃的折射率越大，则折射角β越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，

选项C 错误；若要将视野扩大到180°，则β=900，则0

sin sin 905

sin sin 373

n βα===，则需嵌入折射率大于或等于5/3的玻璃，选项D 正确；故选D.

点睛：对于几何光学，其基础是作出光路图，借助几何知识研究入射角与折射角，再求解折射率．

10．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

A. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A 错误；

B. 表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B 错误；

C. 门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C 错误；

D. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D 正确． 故选D.

11．A

解析：A 【解析】

由干涉图样可知，a 光的双缝干涉条纹间距比b 光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x=

L

d

λ可知，a 光的波长长，则同一介质对a 的折射率小，对b 光的折射率大．根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a 光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a 光应在右侧，故①正确，②错误．由sinC=

1

n

分析可知，a 光的临界角较大．当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b 光，若b 不发生全反射，能射出棱镜，则a 光一定也不发生全反射从棱镜射出，故③正确，④错误．故选A. 点睛：解决本题是掌握光学的基本知识：双缝干涉相邻条纹间距公式△x=L

d

λ、折射定律、临界角公式sinC=

1

n

和全反射的条件．要知道折射率越大，介质对该光的折射率越大． 12．A

解析：A 【解析】

试题分析：最边缘的部分应该是光发生全反射的时候，故求出区域的半径即可，由于光在水中的折射率n=c/v ，而临界角的正弦sinC=1/n=v/c ，设区域半径为R ，则

=v c ，故S=πR 2=222

2πv c v h -，选项A 正确。

考点：折射率，临界角。

13．C

解析：C 【解析】

所有光在真空中有相同的速度，选项A 错误；在CD 、AE 边只有a 光射出，b 光发生了全反射，说明b 光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由c

v n

= 知，b 光在棱镜里的速度小，选项B 错误；由折射定律sin sin i

n γ

=

知，b 光的折射率大，折射角小，选项C 正确；a 光的频率小于b 光的频率，则a 光的波长大于b 光的波长，由l x d

λ

?= 知，a 光的相邻亮条纹间距大于b 光的相邻亮条纹间距，选项D 错误；故选C ．

点睛：本题考查了光的折射和干涉现象．关键要根据光路图正确判断出折射率的大小，再根据其他量与折射率的关系进行分析.

14．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的干涉无关，故A 错误；

B ．光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，故与光的干涉有关，故B 正确；

C ．光从水或玻璃射到气泡中时，由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射，所以气泡看起来特别明亮，与干涉无关，故C 错误；

D ．白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关，故D 错误。 故选B 。

15．A

解析：A 【解析】 【详解】

玻璃的折射率大于空气的折射率，所以同一种光在玻璃中的波长小于在空气中的波长；同样的距离，光在玻璃中的波长的个数多，光程变长。所以在双缝干涉实验中，若在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，通过双缝的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，经过上下两狭缝到中央亮纹位置的光程差仍等于0.

由于光通过玻璃时的光程变长，所以中央亮纹P 的位置略向上移动。

故选：A

【点睛】

当光程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹．中央亮纹P点分别通过双缝到S的光程差为零，抓住该规律判断中央亮纹位置的移动．

16．D

解析：D

【解析】

【详解】

AB.小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射，在水面上可以看到一个圆形亮斑，但不是充满水面的圆形亮斑，故AB错误；

CD.由于光的折射，在水面上可看到比小球浅的发光小球的像，如图所示，选项C错误，D 正确.

17．D

解析：D

【解析】

【详解】

AB、波在传播的过程中频率和周期保持不变，在玻璃中，红光的传播速度为

c

v

n

=，故红

光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长

cT

vT

n

λ==，波长发生改变，

故AB错误；

CD、紫光与红光以相同入射角入射，光从光疏介质射入光密介质，折射角一定小于全反射

的临界角，所以能再次从玻璃砖中穿出来，故C错误，因为

sin

sin

n

θ

γ

=，紫光的折射率大于

红光的折射率，故在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小，D正确。

18．C

解析：C

【解析】

【详解】

A．光在介质中传播速度，其中n是折射率，由于蓝光折射率大于红光折射率，所以

蓝光传播速度比红光慢，不符合题意；

B．光从光密介质射向光疏介质时，才会发生全发射，空气属于光疏介质，而玻璃属于光

密介质，不会发生全发射，不符合题意； C ．视深h 与实际深度H 关系为：，所以鱼的实际深度比看到的要深，符合题意；

D ．条纹间距，由于红光波长大于蓝光波长，所以红光得到的条纹间距较宽，不符

合题意。

19．A

解析：A 【解析】

图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故与光导纤维原理相同，A 正确；图乙中，用偏振眼镜看3D 电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，B 错误；图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，C 错误；图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，D 错误．

20．C

解析：C 【解析】

当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食．看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故C 正确，ABD 错误．

点睛：发生月食时，地球挡住了太阳射向月球的光，但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮，这就让我们看到了“红月亮”．

21．B

解析：B 【解析】

试题分析：根据全反射定律可得1

sin n

θ=，根据折射率与传播速度公式c n v =，两式联立

可得sin v c θ=，故B 正确，ACD 错误 故选B

考点：考查了全反射，折射率公式 点评：关键是知道公式1

sin n

θ=

和c n v =

22．C

解析：C 【解析】 【分析】

本题考查光的反射和折射，重点考查全反射时临界角与折射率的关系。 【详解】

CDE ．由D 发出的垂直于BC 的光在上液面的入射角为60?，且恰好不能射出液面，则发生全反射，液体的折射率

1sin 603

n =

=

? C 正确，DE 错误；

A ．D 发出的光照射到C

B 界面时入射角最大为60?，故不发生全反射，A 错误； B ．D 发出的垂直于B

C 的光恰好不能射出液面，则

D 发出的在垂直于BC 之下的光也不能射出液面，液面上方不能看到透明罩所有位置都被照亮，B 错误； 故选C 。

23．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】 根据折射定律有：

sin 45sin n r

?

=

可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式：

sin

C =

得临界角为45°，如果AB 界面上的临界点为D ，此光线在AO 界面上点E 入射，在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为：

180°-（120°+45°）=15°

所以A 到D 之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为：

90°-（30°+15°）=45°

所以有光透出的部分的弧长为1

4

R π。 故选B 。

【点睛】

24．C

解析：C

【解析】

【分析】

根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大，可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小，以及波长、临界角等大小情况，然后以及相关物理知识即可解答．

【详解】

A．由

C

v

n

=可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A错误；

B．以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，故B错误；

C．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式

1

sin C

n

=可知，红光的折射率小，临界

角大，故C正确；

D．用同一装置进行双缝干涉实验，由公式

L

x

d

λ

?=可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，

故D错误．

25．B

解析：B

【解析】

A、B、当光束进入长方体后恰好射至AD面上D点时，角θ的值最小．设此时光线在AB 面的折射角为α．

根据几何知识得：

sin AP α=

1

2

AP AD =

代入解得：

sin α=，由sin sin n θα=得：sin sin n θα==，可得arcsin θ=，故A 错

误，B 正确．C 、D 、设光束射AD 面上的入射角为β，若要此光束在AD 面上发生全反射，则必须有β≥C ，得到1

sin sin C n

β≥=

，由几何知识得：α+β=90°，可得：

sin cos αβ==≤=sin sin n θα=得

sin sin n θα=<θ≤AD 面上发生全反

射，角θ的范围应满足：arcsin

arcsin θ≤≤，故C 、D 均错误．故选B ． 【点睛】本题是全反射、折射定律、临界角等知识的综合应用，首先要正确作出光路图，运用几何知识研究折射角的正弦．