高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案

一、选择题

1．如图潜水员在水深为h的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是( )

A．2htanC B．2hsinC C．2hcosC D．2h

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

3．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化

C．只有波速发生变化 D．波速和波长都变化

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．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )

A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小

B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小

C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大

D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大

6．一细光束由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7．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则A．绿光也一定能发生全反射

B．红光也一定能发生全反射

C．红、绿光都能发生全反射

D．红、绿光都不能发生全反射

8．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

9．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

10．如图所示是一透明玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，一条平行于AB的光线自D点射入球体内，其折射光线为DB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c、波长为λ，则

A．此玻璃的折射率为

B．光线从D传播到B的时间是

C．光在玻璃球体内的波长为λ

D．光在B点会发成全反射

11．某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是 60°，则下列光路图中正确的是（图中 I 为空气，Ⅱ为介质）（）

A．B．C．D．

12．下列现象中属于光的衍射现象的是

A．光在光导纤维中传播

B．马路积水油膜上呈现彩色图样

C．雨后天空彩虹的形成

D．泊松亮斑的形成

13．如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确

的是()

A．在真空中，a光光速大于b光光速

B．在真空中，a光波长大于b光波长

C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间

D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角

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

6

2 n=

B．该玻璃体折射率为2

n=

C．若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O点2

3

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，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断不正确的是

A．a光的频率小于b光的频率

B．a光光子能量小于b光光子能量

C．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率

D．a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度

16．雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是

A．a光线是红光，b光线是紫光

B．当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮

C．a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长

D．遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射

17．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）

A．a光光子的能量小于b光光子的能量

B．若增大入射角i，则a光可能先消失

C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距D．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长短

18．2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

19．一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如下图所示. 图中O为圆心，MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失.则此玻璃的折射率为（）

A．

22

R d

-B．

22

R d

-

C．

R

d

D．

d

R

20．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

21．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．

22．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）

A．若增大入射角i，则b光先消失

B．在该三棱镜中a光波长小于b光

C．a光能发生偏振现象，b光不能发生

D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低

23．下列说法正确的是（）

A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象

B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象

C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

D．在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最多，电路电流最小24．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时

A．速度相同，波长相同B．速度不同，波长相同

C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同

25．一束只含红光和紫光的复色光沿PO方向射入玻璃三棱镜后分成两束光，并沿OM和ON方向射出，如图所示，已知OM和ON两束光中只有一束是单色光，则（）

A．OM为复色光，ON为紫光

B．OM为复色光，ON为红光

C．OM为紫光，ON为复色光

D．OM为红光，ON为复色光

【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】 【详解】

在圆形亮斑边缘从空气射入水中的光线，折射角的大小等于临界角C ，如图所示，有几何关系可知，此圆形亮斑的直径是：

A 符合题意。BCD 不符合题意

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】光的频率由光源决定，因此光一旦形成，频率不再改变．光在不同介质中传播时，波长变化，波速也发生变化，故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．D

解析：D 【解析】

试题分析：红灯看起来较深，因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率，根据视深与实深的关系式h h n

=

实视，折射率越小，看起来较深．由1

sinC n

=

又由题意知，点光源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射，由几何知识得22

sinC R h =+，折射率越小，半径越

大，

点光源照亮的水面面积为2S R π=，故红灯照亮的水面面积较大，

故选D

考点：考查了折射定律的应用

点评：题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答．

6．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．

7．A

解析：A

【解析】

红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，根据公式可得：同一介质对红光折射率小,对绿光折射率大,所以发生全反射时,红光的临界角最大,绿光的临界角最小.若黄光发生全反射,则绿光一定能发生全反射.，A正确，

思路分析：红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，再根据公式

分析

试题点评：做本题的关键是知道对红橙黄绿蓝靛紫七种光的折射率的变化

8．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．

9．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．

10．A

解析：A

【解析】

【详解】

A：如图所示：

由几何知识得入射角，折射角，则此玻璃的折射率为：，A正确；

B：BD长度，光在玻璃球内传播的速度，所以光线从B到D的时间为，B错误；

C、光在玻璃体内的波长，C错误

D、在玻璃体内，发生全反射时，根据几何知识可知光在B点的入射角为30°，而，即临界角，所以光线不可能在B点发生全反射现象，D

错误。11．D 解析：D 【解析】【详解】

设该介质的临界角为C，则

1

2

sinC

n

==，C=45°，由于光从介质射向空气，入射角

i=60°＞C，所以发生全反射，光线全部被反射回原介质。故ABC错误，D正确。

12．D

解析：D

【解析】光在光导纤维中传播为光的全反射现象，A错误；马路积水上的油膜呈现彩色图样，是因为日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，故B错误；雨后天空出现彩虹属于光的折射现象，故C错误；光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故D正确．

13．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折射率n a＞n b，a光的频率νa＞νb，光在真空中的传播速度相等，A错误；由λ＝得B错误；由v＝和t＝得C正确；根据sinC＝得a光的临界角小于b光的临界角，D错误．

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

22

22

3

1

3

sin

2

1

3

R

AB

r

AB R R R

===

++

根据折射定律可知玻璃体的折射率为

sin sin60

3

1

sin

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30

r?

=，则

60

OED EOD EDO?

∠=∠=∠=

根据全反射定律

1

sin sin60

3

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

1

3

，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60

MON?

∠=，则EM对应的圆心角60

EOM?

∠=，则60

OPM?

∠=，故30

θ?

=，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

3

，D错误。

15．C

解析：C

【解析】

【详解】

A．b光的偏折程度比a大，则b的折射率大，故b的频率较大，A说法正确，故A不符合题意。

B．根据=h

εν可知，b光的频率大于a光，故b光光子能量较大，B说法正确，故B不符合题意。

C．因为b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率。C说法不正确，故C符合题意。

D．根据公式

c

v

n

=可知，a的折射率小，所以a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中

的速度，故D说法正确，故D不符合题意。

故选C。

16．C

解析：C

【解析】

【详解】

AD．a、b两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光，根据折射定律可知，a光的折射率大于b光，所以a是紫光，b是红光，a光的波长小于b光，水滴背面发生全反射时b光更容易发生明显的衍射现象，故AD错误；

B．光在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B错误；

C．令太阳光在水滴表面发生折射现象时，a光的折射角为α，b光的折射角为β，则球形水滴的半径为R，所以a光在水滴中的传播路径长为

x a=4R?cosα

b光在水滴中传播的路径长为

x b=4R cosβ

因为α＜β，所以

x a＞x b

又因为光在介质中的传播速度为

c

v

n

=，因为n a＞n b，所以

v a＜v b

光在水滴中的传播时间为

x

t

v

=，所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时

间长，故C正确。故选C。

17．D

【解析】 【详解】

A ．由折射率的定义式可知

sin sin i

n r

=

通过比较a 光折射率大，频率大，光子的能量大于b 光光子的能量，故A 错误； B ．从空气射向玻璃不可能发生全反射，增大入射角i ，当入射角为直角时，a 光、b 光同时消失，故B 错误；

C ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，条纹间距l

x d

λ?= a 光频率大，波长短，条纹间距小于b 光条纹间距，故C 错误；

D ．光线通过玻璃砖比较折射角，可知a 光折射率大，频率大，波长短，故D 正确。 故选D 。

18．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】

19．C

解析：C

【解析】

【详解】

根据题意可知，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图

根据几何知识得：

d

sinC

R

=

1

sinC

n

=,

联立得：

R

n

d

=

22 R d

-

R

n

d

=不相符，故A错误；

22

R d

-R

n

d

=不相符，故B错误；

C. R

d

与上述计算结果

R

n

d

=相符，故C正确；

D. d

R

与上述计算结果

R

n

d

=不相符，故D错误。

20．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．

21．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。

22．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A．设折射角为α，在右界面的入射角为β，如图所示：

根据几何关系有

A αβ+=

根据折射定律：sin sin i

n α

=

，增大入射角i ，折射角α增大，β减小，而β增大才能使b 光发生全反射，故A 错误；

B ．由光路图可知，a 光的折射率小于b 光的折射率（a b n n <），则a 光的波长大于b 光的波长（a b λλ>），故B 错误；

C ．光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C 错误．

D ．根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能k 0

E h

W =-ν，再根据动能定理：c k 0eU E -=-，即遏止电压0

c W h

U e e

ν=-

，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，a b n n <，则a 光的频率小于b 光的频率（a b νν<），a 光的遏止电压小于b 光的遏止电压，故D 正确。 故选D 。 【点睛】

本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系．

23．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故A 错误；

B ．光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射的性质，故B 正确；

C ．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C 错误；

D ．在LC 振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最小，电路电流最大，故D 错误。 故选B 。

24．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式c

v n

=

可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度

减小．

A．速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A错误；B．速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B错误；C．速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C错误；D．速度不同，频率相同，与结论相符，选项D正确；故选D．

【学科网考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】

本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式

c

v

n

公式分析光进

入不同介质中的传播速度．

25．D

解析：D

【解析】

ON为反射光，应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一束光发生了全反射；而红光与紫光相比较，紫光的折射率较大，临界角较小，故紫光发生了全反射；可知OM应为红光．故D正确，ABC错误．故选D.