高考物理光学知识点之几何光学经典测试题及答案解析(3)

一、选择题

1．已知单色光a的频率低于单色光b的频率，则（）

A．通过同一玻璃三棱镜时，单色光a的偏折程度小

B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a的临界角小

C．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距小

D．照射同一金属发生光电效应，用单色光a照射时光电子的最大初动能大

2．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

3．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是()

A．单色光1的波长小于单色光2的波长

B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度

C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间

D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角4．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

5．两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象

（a>）。下列结论中正确的是（）

A．光束的频率比光束低

B．在水中的传播速度，光束比小

C．水对光束的折射率比水对光束的折射率小

D．若光束从水中射向空气，则光束的临界角比光束的临界角大

6．一束单色光由玻璃斜射向空气，下列说法正确的是

A．波长一定变长 B．频率一定变小

C．传播速度一定变小 D．一定发生全反射现象

7．有一束波长为6×10－7m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则

A．介质的折射率是

B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／s

C．这束光的频率是5×1014Hz

D．这束光发生全反射的临界角是30°

8．a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气，其光路如图所示．下列说法正确的是（）

A．a光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小

B．该玻璃对a光的折射率较小

C．b光的光子能量较小

D．b光在该玻璃中传播的速度较大

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

的玻璃

10．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．①③B．①④C．②④D．只有③

11．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．

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

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

n＜21

D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 25

n＜21

12．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于

A．sin50 sin55

B．sin55 sin50

C．sin40 sin35

D．sin35 sin40

13．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A 垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点．则（）

A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5

B．光从 A 传到 P 的时间为（c为空气中的光速）

C．该玻璃对此单色光的临界角为45°

D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化

14．如图，半径为R的半圆柱玻璃体置于水平桌面上，半圆柱玻璃体的上表面水平，半圆柱玻璃体与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内（入射面即纸

面），入射角为60°，出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为3

R，则下列

说法正确的是（）

A．该玻璃体的折射率为

2 n=

B．该玻璃体折射率为2

C．若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O点2

R位置时射入玻璃体的光线在玻璃体

下表面处恰好发生全反射

D．若用同样频率、宽度为R的光束CO沿与玻璃体上表面成30?入射，从玻璃体下表面折

射出的弧长占圆柱体弧长的1 3

15．如图所示，一束红光P A从A点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B反射后到达C点，CQ为出射光线，O点为球形水珠的球心．下列判断中正确的是( )

A．光线在B点可能发生了全反射

B．光从空气进入球形水珠后，波长变长了

C．光从空气进入球形水珠后，频率增大了

D．仅将红光改为紫光，光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了

16．有关光的应用，下列说法不正确的是（）

A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度

B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象

D．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理

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．下列说法正确的是（）

A．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在

B ．光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理

C ．光的偏振现象说明光是纵波

D ．微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的 19．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。 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

D ．

sin c θ

22．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M ．则下列说法中正确的是（）

A ．如果 a 为蓝色光,则b 可能为红色光

B ．在该三棱镜中a 色光的传播速率比b 光的传播速率大

C ．棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角大

D ．a 光的折射率小于b 光折射率

23．如图所示为一块透明光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy ，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小，现有一束单色光a 从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则单色光a 在该材料内部可能的传播途径是（）

A．B．

C．D．

24．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n< 0），称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射

角i与折射角r依然满足sin

sin

，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角

取负值）．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n=?1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（）

A．A B．B C．C D．D

25．如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光．则

A．玻璃对a、b光的折射率满足n a>n b

B．a、b光在玻璃中的传播速度满足v a>v b

C．逐渐增大入射角，a光将先消失

D．分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离a光大于b光

【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】【分析】

单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小；折射率越小，临界角越大；波长越长，干涉条纹的间距越大；频率越大，发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能越大；【详解】

A 、单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小，则知a 光的折射率小，通过三棱镜时，单色光a 的偏折程度小，故A 正确；

B 、由1

sinC n

知，折射率越小，全反射临界角越大，故B 错误； C 、频率越小，波长越长，发生双缝干涉时，干涉条纹的间距与波长成正比，则知用单色光a 照射时相邻亮纹间距大，故C 错误；

D 、发生光电效应时,光电子的最大初动能为km

E hv W =-，光的频率越小，光电子的最大初动能越小，所以用单色光a 照射时光电子的最大初动能小，故D 错误；故选A 。【点睛】

关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系，要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。

2．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．

3．A

解析：AD

【解析】试题分析：由折射光路可知，单色光1的折射率大于单色光2，则单色光1的频率大于单色光2，单色光1的周期小于单色光2，根据，所以单色光1的波长小于

单色光2的波长，选项A正确；根据在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，选项B错误；根据，所以单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角，选项D正确；设光线由空气射向玻璃时的入射角是а折射角为θ，则，设玻璃的厚度为d，则光线在玻璃中的路程为，穿过玻璃的时间为，联立以上各式可得：，特殊的，当а=00时，n越大则t越大，所以单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光

2通过玻璃板所需的时间，选项C错误。

考点：此题考查了光的折射定律、全反射现象及光在介质中的传播规律。

视频

4．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．

5．C

解析：C

【解析】

试题分析：光束b的偏折角大，水对光束b的折射率，光束b的频率大，波长小，速度小，临界角小，故选C

考点：考查光的折射

点评：本题难度较小，熟记7中单色光中折射率、频率、波长、速度和临界角的大小关系

6．A

解析：A 【解析】

试题分析：当单色光由玻璃射向空气时，频率不变，但光速要变大，故根据公式v=fλ可知，其波长一定变长，A 是正确的，B 是不对的，C 也是不对的；是否发生全反射还要看其入射角是否大于临界角，如果大于临界角，则会发生全反射，如果不大于临界角，则不会发生全反射，故D 是不对的。考点：光的折射。

7．C

解析：C

【解析】该介质的折射率为sin45sin30n ?

，A 错误；光在介质中传播的速度是

10/

2c v m s n ===?，该束光的频率为8147

310510/610v f m s λ?===??－，B

错误C 正确；因为1sin C n =

=，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 8．B

解析：B 【解析】

试题分析：从玻璃射入空气中会发生全反射现象，由光路图可知， a 、b 光入射角相同，在分界面上a 光发生反射及折射，而b 光发生全反射，因此a 光的折射率小于b 光折射率，故B 正确； a 光折射率小，因此a 光发生全反射的临界角大，故A 错误；b 光折射率大，则b 光在玻璃中的传播速度小， b 光的波长小， b 光的光子能量大，故C 、D 均错误．

考点：折射率，临界角，光子的能量．

9．D

解析：D 【解析】因3

tan 4

d a α=

=，则0=37α，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 sin n βα=

sin 5

β=>，则0

53β>，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00

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．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=

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=

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

λ、折射定律、临界角公式sinC=

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． 11．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：2

sin AP AP AD

α=

AP AD =

代入解得：5

sin α=，由sin sin n θα=得：5sin sin n θα==，可得5arcsin 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：222

sin cos 1sin 1sin 1C n αββ==-≤-=-

sin sin n θα=得

2sin sin 1n n θα=<-21n θ≤-AD 面上发生全反

射，角θ的范围应满足：25

arcsin

arcsin 1n 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．

12．C

解析：C

【解析】根据折射定律可得

()

sin9050sin40

sin9055sin35

?-??

，C正确．

【点睛】注意公式

sin

=中的角为入射线（折射线）与法线的夹角．

13．B

解析：B

【解析】

【分析】

作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，

根据sinC=求出临界角．根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v=求出光在玻

璃中传播的速度，从而得出光从A到P的时间．

【详解】

A、作出光路图，如图所示，

根据几何关系知，入射角α=30°，折射角θ=60°，根据折射定律得：，故A错误。

B、光在玻璃砖中传播的速度，则光从A传到P的时间t=，故B正确。

C、根据sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin，故C错误。

D、玻璃的临界角与入射角无关，故D错误。

故选：B。

【点睛】

本题考查了几何光学的基本运用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大．

14．C

解析：C 【解析】【分析】【详解】

AB ．作出光路图如图

根据几何关系可知

2313

sin 2

R r AB R R R =

++ 根据折射定律可知玻璃体的折射率为

sin sin 603

1sin 2

i n r

?=== AB 错误；

C ．根据题意作出光路图，假设光在

D 点发生全反射

已知30r ?=，则

60OED EOD EDO ?∠=∠=∠=

根据全反射定律

1sin sin 603

C n ?=

=< 所以光在D 点发生全反射，C 正确；

D ．若从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的

，作出光路图如图

假设光在M 点发生全反射，则MN 对应的圆心角60MON ?∠=，则EM 对应的圆心角

60EOM ?∠=，则60OPM ?∠=，故30θ?=，入射角与折射角相同，不符合折射定律，

所以若用同样频率、宽度为R 的光束CO 沿与玻璃体上表面成30?入射，从玻璃体下表面折射出的弧长不可能占圆柱体弧长的1

，D 错误。故选C 。

15．D

解析：D 【解析】

试题分析：根据光路图可知，光线在B 点的入射角等于在A 点的折射角，因为光线在A 点的折射角不可能大于等于临界角，所以光线在B 点不可能发生全反射；光从空气进入球形水珠后，频率不变，由

可知光速减小，所以波长变小；仅将红光改为紫光，则由于

紫光的频率大于红光，紫光的折射率大于红光，紫光在水珠中的传播速度小于红光，又由于紫光的折射角大于红光，所以AB 线变长，所以光从A 点射入后到达第一个反射点的时间增加了．选项D 正确．

考点：光的折射及全反射；光在介质中的传播．

16．A

解析：A 【解析】【详解】

A.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度，故A 错误；

B.增透膜是利用薄膜干涉，故B 正确；

C.用三棱镜观察白光，由于三棱镜对不同色光的折射率不同，进出三棱镜的偏折角度不同，出现了不同色光的色散，故C 正确；

D.光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，故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

=，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

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

=，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．D

解析：D

【解析】

【详解】

A.麦克斯韦提出了电磁波理论，赫兹通过实验进行了验证，故A错误；

B.光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故B错误；

C.光的偏振现象说明了光是横波，故C错误；

D.微波与食物中水分子的固有频率接近时，发生共振使热运动加剧从而实现加热的目的，故D正确.

19．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。

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．A

解析：A 【解析】【分析】【详解】

由图看出，a 光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a 光的折射率大于b 光折射率，若a 为蓝光，b 可能为红光．故A 正确，D 错误．由c

v n

，知a 光的折射率大于b 光折射率，则在该三棱镜中a 色光的传播速率比b 光的传播速率小，故B 错误．由临界角公式1

sinC n

=分析知从棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角小，故C 错误．故选A. 【点睛】

本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大．在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆；

23．D

解析：D 【解析】【分析】【详解】

光线从空气射入透明的光学材料后，由于该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小，以平行于x 轴的平面作为界面，可得折射角越来越大，最终在某一平行于x 轴的平面处发生全反射；全反射后，由于该光学材料的折射率沿y 轴负方向均匀增大，以平行于x 轴的平

面作为界面，可得折射角越来越小。故D正确，ABC错误。

故选D。

24．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

AD．本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A、D错误．

BC．折射率为-1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，故B正确，C错误．25．A

解析：A

【解析】

【详解】

A、由图可知a光偏折程度大，则玻璃对a光的折射率大，a光的频率较大，故A正

确．B、a光的折射率大，则根据光速公式

=，知b光在该玻璃中的传播速度比a大，

故B错误．C、由

sin C

=分析知，a光的临界角比b光的小，则让该复色光从玻璃射向

空气，逐渐增大入射角，a光的入射角先达到临界角，则a光先发生全反射，折射光线消失，但产生反射光线，故C错误．D、a光的频率大，波长短，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，可知a光形成的干涉条纹间距比b光的小，故D错误．故选A．

【点睛】

解决本题的关键在于根据光的偏折程度分析折射率的大小，掌握光的频率、波长、传播速度与折射率、临界角的关系，并能熟练运用.