高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习含解析

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习含解析
一、选择题
1．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
2．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
︒
︒
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．v1<v2 C．E1<E2 D．n1>n2
6．如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M与N平行，一束光射到表面M上，(光束不与M平行)
①如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射。

②无论入射角多大，光在表面M也不会发生全反射。

③可能在表面N发生全反射。

④由于M与N平行，光只要通过M，则不可能在表面N发生全反射。

则上述说法正确的是( )
A．①③ B．②③ C．③ D．②④
7．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
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9．一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
10．如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是（）
A．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短
B．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短
C．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长
D．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长
11．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
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．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光最先消失
B．在该三棱镜中a光波速小于b光
C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高
14．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
i
n
r
，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
15．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
16．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．
17．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
18．如图所示，有一玻璃三棱镜ABC ，顶角A 为30°，一束光线垂直于AB 射入棱镜，从AC 射出进入空气，测得出射光线与AC 夹角为30°，则棱镜的折射率为( )
A ．12
B ．2
C ．3
D ．3 19．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s ，它发出的是两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色（见图乙）．则一下说法中正确的是（ ）
A ．a 光的频率比b 光大
B ．水对a 光的折射率比b 光大
C ．a 光在水中的传播速度比b 光大
D ．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比b 光窄
20．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
21．下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的( )
A ．用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理
B ．B 光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波
C．通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄
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CB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 3
D．液体的折射率为3
E.液体的折射率为3
23．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n．如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，做出sin i-sin r图像如图乙所示．则
A．光由A经O到B，n=1．5
B．光由B经O到A，n=1．5
C．光由A经O到B，n=0．67
D．光由B经O到A，n=0．67
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，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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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.
2．C
解析：C
【解析】根据折射定律可得
()
()
sin9050sin40
sin9055sin35
n
︒-︒︒
==
︒-︒︒
，C正确．
【点睛】注意公式
sin
sin
i
n
r
=中的角为入射线（折射线）与法线的夹角．
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
=、
Km
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1sin 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．D
解析：D
【解析】①、②、B 产生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，可知，光从空气进入玻璃砖时，不会产生光的全反射现象，无论入射角多大，光都能从界面ab 进入玻璃砖．故①错误，②正确．③、④、由于ab 与cd 两个表面平行，根据几何知识得知，光线在ab 面上的折射角等于在cd 面上的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定从界面cd 射出，故③错误，④正确．综上选D ．
【点睛】解决本题的关键是掌握全反射的条件，灵活运用光路的可逆性分析玻璃砖的光学特性．
7．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A 错误；
B ．由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B 错误；
CD ．光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C 错误，D 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=
1n 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．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。

10．D
解析：D
【解析】
试题分析：由图看出两光束的折射角r 相同，因BO 的入射角i 较大，由折射定律sin s n 1 i i r
n =，得知BO 的折射率较小，故BO 是黄光，AO 是紫光；由c v n =知，黄光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故BO （黄光）穿过玻璃砖所需时间短，AO （紫光）穿过玻璃砖所需时间长．故D 正确，ABC 错误．
故选D ．
考点：光的折射定律
【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况．关键要抓住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。

11．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．
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】
A、根据折射率定义公式
sin
sin
i
n
r
=，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射
角较大，故光线a的折射率较小，即n a＜n b，若增大入射角i，在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A错误．B、光从空气斜射向玻璃折射时，
入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即n a＜n b，根据
c v
n =
分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故B错误. C、a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a光条纹间距大于b光条纹间距，故C正确．D、光线a的折射率较小，频率较低；根据E hν
=，则a光光子能量较小，则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能E km较小，根据qU c=E km，则a光的遏止电压低，故D错误．故选C．
【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系．
14．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．15．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.
16．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。

17．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．
18．C
解析：C
【解析】
【分析】
顶角A为30°，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角i＝30°.由于出射光线和入射光线的
夹角为30°，所以折射角r＝60°.由光路可逆和折射率的定义可知n＝sinr
sini
3C项正
确．【详解】19．C 解析：C 【解析】
试题分析：由图乙可知a光发生全反射的临界角大，由
1
sin C
n
=可知a光的折射率小，
即频率小，波长长，故选项AB 错误；由c v n =
可知选项C 正确；由L x d
λ∆=可知选项D 错误．
考点：全发射；单色光的特点． 20．B
解析：B
【解析】 试题分析：根据全反射定律可得1sin 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1sin n
θ=和c n v = 21．C
解析：C
【解析】
用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A 正确，光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，横波传播方向与振动方向垂直，所以B 正确，通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的色散现象，C 错误，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长减小，根据公式l x d
λ∆=，间距变窄，D 正确． 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CB 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BC 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】 由图线可知sin 0.621sin 0.93i r n
===，可得n=1．5；因i 是入射角，r 是折射角，折射角大于入射角，故光由B 经O 到A ，故选B ．
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1sin 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．D
解析：D
【解析】 因3tan 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=
=4sin 5β=>，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00sin sin 905sin 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．。