高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编(1)

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编(1)

一、选择题

1．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

2．某单色光在真空中传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度为v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n ，当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为i ，折射角为r ，下列正确的是（ ） A ．v=

n

c

，λ=n c 0λ

B ．λ0=λn，v=sini

csinr

C ．v=cn ，λ=

c

v

0λ

D ．λ0=λ/n，v=

sinr

csini

3．半径为R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O ，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB ＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n ＝3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（ ）

A ．

3

R

B ．

2

R C ． 2R D ．R

4．如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是

A．a光的能量较大

B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度

C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射

D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角

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．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

7．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

8．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＜θ≤arcsin21

n-

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

5

n＜θ≤arcsin21

n-

9．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F 点，已知入射方向与边A B的夹角30

θ=?，E、F分别为边AB、BC的中点，则

A．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

B．该棱镜的折射率为3

C．光在F点发生全反射

D．光从空气进入棱镜，光速变大

10．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

11．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

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．如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了( )

A．光的全反射B．光的衍射

C．光的干涉D．光的折射

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．如图所示，三束细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．a为波长较长的光

B．当它们在真空中传播时，a光的速度最大

C．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小

D．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大

16．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

17．一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是()

3

A．该介质的折射率是

B．该介质的折射率是3

C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°

D．光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象

18．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

19．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

20．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光．对于这两束光，以下说法中正确的是（）

A．单色光a比单色光b的频率高

B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角

C．在水中a光的传播速度小于b光的传播速度

D．如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应

21．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

22．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则()

A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a

C．λa<λb，n a λb，n a >n b

23．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

24．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 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．

25．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

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．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．

2．B

解析：B

【解析】

试题分析：光在水中的传播速度是

c

v

n

=．折射率

1

2

sin

n

sin

θ

θ

=，则2

1

sin

v c

sin

θ

θ

＝．由

c

v

n

=，v=λf，c=λ0f得：00

f

n

f

λλ

λλ

==得：λ0=nλ．故B正确，ACD错误．故选B．

考点：光的折射定律

3．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

光路图如图所示，θ1=60°

根据

，得：θ2=30°

由几何关系得：光线射到底边上时的入射角θ3=30° 光线在底边折射时，由折射定律得

可得：θ4=60°

由几何知识得：CO =CB ，所以

在△OCD 中可得：所求距离；

故选项A 正确． 【点睛】

先根据折射定律求出光线2在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线1在底面上的折射角，根据几何知识求解即可． 【考点】 光的折射定律

4．C

解析：C

【解析】试题分析：由图看出，a 光的入射角小于b 光的入射角，而折射角相同，根据折射定律分析玻璃对两束光的折射率的大小关系，即可知道两光的频率关系、波长关系，由

c v n =

分析光在玻璃中速度关系．由公式1

sin C n

=分析临界角大小． a 光的入射角小于b 光的入射角，而折射角相同，根据折射定律得知，玻璃对b 光的折射率大于a 光的折射率，则b 光的频率大于a 光的频率，根据E h γ=可知b 光的能量较大，根据c

v n

=

可知a 光在玻璃中的传播速度较大，AB 错误；频率越大，波长越小，即a 的波长大于b 的波长，在相同条件下，波长越长，越容易发生衍射现象，所以a 更容易发生衍射现象，C 正确；根据1

sin C n

=

可得b 光的全反射角小，D 错误． 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．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．

7．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.

8．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

2

sin AP AP AD

α=

+1

2

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

1

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 15

n n 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．

9．B

解析：B 【解析】 【分析】

由几何关系可知入射角和折射角，由折射定律可求得折射率；求出三棱镜的临界角可以判断F 点能否发生全反射；由波速v=c/n 可得出波速的变化；由折射现象可知光束能否平行． 【详解】

三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错误；在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，由60330sin n sin ?

==?

可得折射率为3；

故B 正确；光从三棱镜射向空气的临界角131sin 2

C n =

=>，则C>300，而光在F 点的入射角为300

10．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．

11．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.

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．A

解析：A

【解析】

光在光导纤维中传播时，其入射角大于或等于临界角，光线只能在光导纤维中传播，折射不出去，是利用了全反射，A正确．

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．A

解析：A

【解析】

【详解】

A．三种色光，a的偏折程度最小，知a的折射率最小，a的频率最小，根据

c

f

λ=，得a

的波长最长，符合题意；

B．三种色光在真空中传播时，速度相等，都等于光速，不符合题意；C．a的波长最长，再由双缝干涉的条纹间距：

l x

d λ

?=

知a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大，不符合题意；

D ． 根据全反射公式：

1sin C n

=

得：折射率越大，临界角越小，所以c 光的临界角最小，不符合题意

16．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

17．B

解析：B 【解析】 【详解】

AB ．入射光线与法线之间的夹角为入射角：r =90°-60°=30°；折射光线与法线之间的夹角为折射角：i =90°-30°=60°；根据折射定律60330sini sin n sinr sin ?

===?

A 错误，

B 正确；

C ．根据公式sin C =1/n 得：3

arcsin

45C =≠?，故C 错误； D ．光从介质射入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C 的时候会发生全反射，故D 错误．

18．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

123

sin 60n =

=

?

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。

19．D

解析：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。

20．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图可看出两种光从空气射入水珠时，入射角相同，而b光的折射角小于a光，故b 光的折射率大于a光，b光的频率大于a光，选项A错误；

B．根据

1

sin C

n

=则由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界

角，选项B正确；

C．根据

c

n

v

=，在水中a光的传播速度大于b光的传播速度，选项C错误；

D．由于b光的频率大于a光，所以如果b光能使某金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，选项D错误．

故选B。

21．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；

22．B

解析：B

【解析】

【详解】

由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，

所以n a

c

v

λ

=，所以b光的波长小于a光的波

长，即λa>λb.

A．λa<λb，n a>n b与分析结果不相符；故Ａ项错误．

B．λa>λb，n a

C．λa<λb，n a

D．λa>λb，n a>n b与分析结果不相符；故D项错误．

23．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．

24．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。

25．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。