高考物理光学知识点之几何光学难题汇编及解析(1)一、选择题1．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2．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（ ） A.在真空中的波长较短B.在玻璃中传播的速度较大C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大D.其在空气中传播速度大3．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 0λB ．λ0=λn，v=sini csinr C ．v=cn ，λ=c v0λD ．λ0=λ/n，v=sinrcsini 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．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．如图所示，一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，c光的波长最大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小D．对同一双缝干涉装置，a光干涉条纹之间的距离最小8．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9．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③10．如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是A．出射光线不一定与入射光线平行B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射θ<︒）C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射（90D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射11．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12．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是A．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大13．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sinsininr，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．D15．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16．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是A ．水对单色光a 的折射率比对单色光b 的折射率大B ．在水中a 光的临界角比b 光的临界角大C ．在水中a 光的速度比b 光的速度小D ．用同一双缝干涉实验装置分别以a 、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距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 ( )A ．该介质的折射率是3B ．该介质的折射率是3C ．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．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在12θθθ<<的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP 边和OQ 边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 过后射向MN 边的情况），则下列判断正确的是( )A ．若2θθ>，光线一定在OP 边发生全反射B ．若2θθ>，光线会从OQ 边射出C ．若1θθ<，光线会从OP 边射出D ．若1θθ<，光线会在OP 边发生全反射19．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20．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=1．5B．光由B经O到A，n=1．5C．光由A经O到B，n=0．67D．光由B经O到A，n=0．6721．很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是 ( )A．B．C．D．22．为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为A．7r B．43r C．34r D．37r23．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．24．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25．光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种.阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。
连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低.关于光在连型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是( )A．B．C．D．【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：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。
2．B解析：B【解析】 试题分析：根据双缝干涉中相邻两条亮条纹间距公式λd L x Δ=，用同双缝干涉装置做实验条纹间距大的说明波长大，所以A 项错误；波长越大折射率越小，所以C 项错误；在介质中的速度根据公式nc v =，折射率越小在介质中传播的速度越大，所以B 项正确；在空气中不同的单色光的速度与在真空中速度相同都等于光速，所以D 项错误。
考点：本题考查了双缝干涉和不同色光的折射率 3．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12sin n sin θθ=，则21sin v c sin θθ＝．由c v n =，v=λf，c=λ0f 得：00f n f λλλλ==得：λ0=nλ．故B 正确，ACD 错误．故选B ． 考点：光的折射定律 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．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．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．C解析：C【解析】【详解】A．由光路图可知，c光的偏转程度最大，则c光的折射率最大，频率最大，根据cf λ=知，c光的波长最小，故A错误；B．c光的折射率最大，根据cvn=知，c光在玻璃中传播的速度最小，故B错误；C．根据1sinCn=知，c光的折射率最大，则c光发生全反射的临界角最小，故C正确；D．a光的频率最小，则波长最长，根据Lxdλ∆=知，a光干涉条纹之间的距离最大，故D错误；故选C．【点睛】根据光线的偏折程度比较出各种色光的折射率，从而得出频率的大小，根据cfλ=得出波长的大小，根据cvn=比较在三棱镜中的传播速度大小，根据1sinCn=比较发生全反射的临界角大小；根据波长的大小，结合Lxdλ∆=比较干涉条纹间的间距大小．8．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.9．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=Ldλ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=1n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=Ldλ、折射定律、临界角公式sinC=1n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．10．D解析：D【解析】【分析】根据折射定律和光路的可逆性分析出射光线与入射光线的关系．产生全反射的必要条件是光线必须由光密介质射入光疏介质．运用几何关系和光路可逆性分析光线能否在界面b上发生全反射现象．【详解】由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射光线平行，故A错误．根据几何知识可知：光经过表面b上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：所以不管入射角多大，不可能在b表面和a表面发生全反射，故BC错误，D正确．故选D．【点睛】解决本题的关键知道光的传播的可逆性原理，以及掌握全反射的条件，由此记牢平行玻璃砖的光学特性．11．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．12．B解析：B【解析】试题分析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射．A错，B对；波长越短的光，频率越大，介质对它的折射率n越大，根据公式，光在光纤中传播的速度越小，CD错，所以本题选择B。