2021届高考备考物理二轮特训：光的折射、全反射及光的本性（解析版）

光的折射、全反射及光的本性【原卷】

1.光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）

A.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象

C.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象

D.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

E.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄

2.光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是（）

A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变

化

B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,

反射光是偏振光

C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰

D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

E.阳光在水面的反射光是自然光

3.（2020•重庆市模拟）光的偏振现象说明光是横波.下列现象中能反映光的偏振特性的是

（）

A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变

化

B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,

反射光是偏振光

C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰

D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

E.阳光在水面的反射光是自然光

4.如图所示是a、力两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则

（）

mmmm

Q光的干涉图样6光的干涉图样

A.在同种均匀介质中，a光的传播速度比6光的大

B.在真空中a、b两光传播速度相同

C.从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小

D.从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小

E.在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象

5.（2020•吉林长春市质量监测）以下说法中正确的是（）

A.在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小

B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振

C.麦克斯韦利用实验证实了电磁波的存在

D.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应

2

E.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的

7.（2020•河南开封定位考试）关于电磁波谱，下列说法正确的是（）

A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变

B.Y射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高

C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射

D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是Y射线

E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信

8.（2020・贵州毕节市适应性监测（三））下列说法正确的是（）

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

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更宽

E.在空气中传播的声波是横波

9.（2020•安徽淮南市第二次模拟）下列关于波的叙述，说法正确的是（）

A.机械波在介质中传播的速度随波的频率升高而增大

B.频率小于20Hz的声波称为次声波

C.声波是机械波，而超声波是电磁波

D.光波是电磁波，在介质中传播速度小于真空中传播速度

3

E.光的偏振现象说明光波是横波

10.（2020•山西五地联考上学期期末）下列说法正确的是（）

A.机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象

B.海啸发生后尚未到达海岸边，沿海渔民没有反应，但狗显得烦躁不安，这是因为次声波传

播速度比超声波大

C.一质点做简谐运动，质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同

D.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象

E.在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是不相同的

11.（2020•武汉十一中学高三模考）由图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长

的竖立的长方体玻璃砖和光屏，BC、MN、尸0三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧物。移

动。从点光源发出的一束白光始终正对圆心0射入半圆形玻璃砖，经过长方体玻璃砖后，打

在光屏上。已知玻璃对紫光的折射率为〃=1.532。若不考虑光在各个界面的反射，则下列说

法正确的是（）

A.点光源从6移动到。的过程中，光屏上总有彩色光斑

B.点光源从B移动到。的过程中，光屏上红色光斑的移动速率比紫色光斑的小

C.点光源在4点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的上方

D.点光源在4点时，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向上移动

4

E.点光源在4点时，若将光屏稍向右平移，光屏上红色光斑与紫色光斑的间距将增大

12.（2020•山西临汾市二轮复习模拟）如图所示，两束平行的黄光射向截面板为正三角形的

玻璃三棱镜，已知该三棱镜对该黄光的折射率为明，入射光与四界面夹角为45。，光经三

棱镜后到达与死界面平行的光屏网上，下列说法中正确的是（）

A.两束黄光从灰1边射出后仍是平行的

B.黄光经三棱镜折射后偏向角为30°

C.改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些

D.改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些

E.若让入射角增大，则出射光束不平行

13.（2020•湖北荆门模拟）三束单色光a、b、c沿图示方向射向圆形玻璃砖，经两次折射后变

成复色光&以下说法正确的是（）

A.6光的频率比c光小

B.在真空中，a光传播速度比Ac大

C.在玻璃砖中，a光传播速度比灰c小

D.a光的光子能量最小

5

E.若以a、氏c三种单色光分别用相同的装置做“用双缝干涉测定单色光的波长”的实验,

则a光观察到的条纹间距最大

14.（2020•西安长安区一中模拟）如图10,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻

璃砖底面上的入射角为夕，经折射后射出a、力两束光线。贝!1（）

A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B.在真空中，a光的波长小于6光的波长

C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D.若改变光束的入射方向使6角逐渐变大，则折射光线a首先消失

E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于力光的干涉

条纹间距

15.（2020•山东齐鲁名校高三联考）玻璃半圆柱体横截面如图所示。0为圆心，A为半圆形的

最高点，圆的半径为上单色光束按如图方向沿截面入射到圆柱体上的8点,方向与底面垂直，

NZ加60°。已知玻璃对该光的折射率n=©不考虑光的反射，求光束经底面折射后与AO

延长线交点到。点的距离义

6

16.（2020•山西吕梁模拟）如图所示是一透明半圆柱体的横截面，。为横截面的圆心，其半径

为R,折射率为乖，而水平且垂直于横截面，从4点射出一条光线相经折射后水平射出半圆

柱体，已知&=小凡

光速为c.求：

（1）光沿4。直线进入透明半圆柱体中，从4传到。点的时间；

⑵入射点夕到OA的垂直距离BC.

17.（2019•高考全国卷皿）如图，直角三角形4%为一棱镜的横截面，Z/=90°,NQ30°.

一束光线平行于底边回射到相边上并进入棱镜，然后垂直于ZC边射出.

（D求棱镜的折射率；

（2）保持四边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到死边上恰好有光线射出.求此时四

边上入射角的正弦.

18.如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记'T（图中0点），然后用横截面为

等边三角形/质的三棱镜压在这个标记上，小标记位于4c边上.。位于M边上,过〃点做

4。边的垂线交4C于F.该同学在〃点正上方向下顺着直线所的方向观察，恰好可以看到小标

记的像；过。点做四边的垂线交直线如于及DE=2cm,步=1cm.求三棱镜的折射率.（不

7

考虑光线在三棱镜中的反射）

19.（2020•全国卷n・T“⑵）直角棱镜的折射率A=1.5,其横截面如图所示，图中NQ90°,

ZA=3Q°o截面内一细束与死边平行的光线，从棱镜四边上的，点射入，经折射后射到死

边上。

（i）光线在鸵边上是否会发生全反射？说明理由；

（ii）不考虑多次反射，求从力C边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

20.（2020•全国卷III-T34⑵）如图所示，一折射率为小的材料制作的三棱镜，其横截面为直

角三角形板；N4=90°,ZB=3Q°o一束平行光平行于回边从四边射入棱镜，不计光线

在棱镜内的多次反射，求力。边与a'边上有光出射区域的长度的比值。

21（2020•广东广州二模）如图，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形板；比长度为d,。为

况1中点。在脑所在平面内，光线尸0垂直初边入射，恰好在四边界发生全反射。

8

(i)求该三棱镜的折射率；

(ii)保持光线产0入射点。不变，入射方向逐渐向。方向偏转，求四边有光线射出的区域宽

度。

22.(2020•山东淄博一模)某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍，其过球心的某截

面(纸面内)如图所示。一束单色光(在纸面内)从外球面上4点入射，入射角为45。时，光束

经折射后恰好与内球面相切。

(1)求该透明材料的折射率;

(2)欲使光束从4点入射后，恰好在内球面上发生全反射，则应将入射角变为多少度?

23.(2020•陕西渭南市教学质检(二))如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，00'为其对称轴，

0为球心，球半径为R球左侧为圆面，右侧为半球面.现有一束平行光从其左侧垂直于圆面

射向玻璃半球，玻璃半球的折射率为《，设真空中的光速为c,不考虑光在玻璃中的多次反

射，求：

9

（1）从左侧射入且能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例；

D

（2）圆面上距0点5的入射光线经玻璃半球偏折后直到与对称轴00'相交的传播时间.

24.（2020•郑州模拟）（1）几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，图示直线aa'、助'

表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：

A.甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa，与bb'不平行，其他操作正确

B.乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa'和bb'后，将玻璃砖向aa'方向平

移了少许，其他操作正确

C.丙同学在白纸上画aa'、bb'两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些,

其他操作正确

上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是（填写选项前的字

母）。

（2）在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向Z0,插了两枚大头针E和如

图所示（①②③是三条直线）。在以后的操作说法中你认为正确的是o

A.在bb'侧调整观察视线，另两枚大头针R和K可能插在③线上

B.保持。点不动，减小入射角，在bb'侧调整观察视线，另两枚大头针R和A可能插在①

10

线上

C.保持。点不动，增大入射角，在bb'侧调整观察视线，看不清E和巴的像，这可能是光

在bb'侧面发生全反射

25.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大

头针4、R确定入射光线，并让入射光线过圆心0,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面

插大头针月，使R挡住A、R的像，连接无，图中就为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、

C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、切均垂直于法线并分别交法线于2、D点.

(1)设相的长度为4。的长度为0的长度为4,R的长度为“，为较方便地表示出玻

璃砖的折射率，需用刻度尺测量_______,则玻璃砖的折射率可表示为.

(2)该同学在插大头针月前不小心将玻璃砖以。为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖

的折射率将(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

26.(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭

缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的相同。如图

所示,在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏，在(选

填"A""8"或“C)点会出现暗条纹。

11

(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长4=5.89X10-7m,双缝间的距离d=\mm,双

缝到屏的距离1=2mo求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。

27.(2020•北京海淀区模拟)如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪

器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏.然后，接通电源使光源正常

工作.已知像屏与双缝屏间的距离2=700mm.

冲源凸透镜滤光片单缝双缝遮光筒像屏

嚅…』一…屏…口--------丁yU

甲

丙

(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游标尺)上有20分度.某同学调整手轮后，

从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头

上主尺和游标尺的示数如图丙所示，则此示数为mm；接着再转动手轮，使分划板中

心刻度线与某条纹8中心对齐，测得/条纹到8条纹间的距离为8.40mm.利用上述测量结果，

经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长A=m(保留2位有效数字).

(2)另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象很明显.若他对实验装置进行改

动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加.以下改动可能会实现这个效

果的是.

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间

B.仅将单缝与双缝间距增大少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换

12

D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片

28.在观察光的双缝干涉现象的实验中:

(1)将激光束照在如图7乙所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图甲中的.

⑵换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将

;保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将

(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。

29.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，⑴将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，

将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划

板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数mm,求得相邻

亮纹的间距为mm。

甲乙

(2)已知双缝间距d为2.0X10-4m,测得双缝到屏的距离1为0.700m,由计算公式4=

,求得所测红光波长为mm。

13

光的折射、全反射及光的本性【解析卷】

1.光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）

A.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象

C.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象

D.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

E.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄

【答案】ACE

【解析】光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强

度，A正确；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象，B错误；在光导纤维束

内传送图象是利用光的全反射现象，C正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度

是利用光的干涉现象，D错误；根据公式ALZJ可得红光变成绿光，波长变小，故干涉条纹

a

间距变窄，E正确。

2.光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是（）

A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变

化

B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,

反射光是偏振光

C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰

D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

E.阳光在水面的反射光是自然光

14

【答案】ABC

【解析】在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映

了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象，D项错误；阳光在水面

的反射光是偏振光，故选项E错误。

3.(2020•重庆市模拟)光的偏振现象说明光是横波.下列现象中能反映光的偏振特性的是

()

A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变

化

B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,

反射光是偏振光

C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰

D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

E.阳光在水面的反射光是自然光

【答案】：ABC

【解析】：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反

映了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象，D项错误；阳光在水

面的反射光是偏振光，故选项E错误.

4.如图所示是a、6两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则

()

am光的干m涉图样m6光的干涉m图样

A.在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大

B.在真空中a、b两光传播速度相同

15

C.从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小

D.从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小

E.在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象

【答案】：BDE

【解析】：根据题图可知，b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距.由双缝干涉条纹间

距公式可知，b光的波长比a光的大.由儿=轲知，6光的频率比a光的小，则在

同种介质中，6光的折射率小于a光，根据可知，在介质中，a光的传播速度比力光的小，

选项A错误；在真空中a、力两光传播速度相同，均为光速，选项B正确；从真空射入同种介

质不会发生全反射，选项C错误；由介质射入真空发生全反射的临界角公式sin仁］可知，a

光折射率较大，从同种介质射入真空发生全反射时a光全反射临界角小，选项D正确：由于6

光的波长比a光的大，根据发生明显衍射现象的条件可知，在相同的条件下，6光比a光更容

易产生明显的衍射现象，选项E正确.

5.（2020•吉林长春市质量监测）以下说法中正确的是（）

A.在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小

B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振

C.麦克斯韦利用实验证实了电磁波的存在

D.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应

E.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的

【答案】ADE

【解析】频率越大折射率越大，在同种介质中的光速度越小，故A对；用透明的标准样板

和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故B错；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫

兹利用实验证实了电磁波的存在，故C错；交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普

勒效应，故D对；根据狭义相对论原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，

16

故E对.

7.（2020•河南开封定位考试）关于电磁波谱，下列说法正确的是（）

A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变

B.Y射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高

C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射

D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是Y射线

E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信

【答案】：ABE

【解析】：紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，选项C错误；在电磁波谱中，

最容易发生衍射现象的是无线电波，选项D错误.

8.（2020・贵州毕节市适应性监测（三））下列说法正确的是（）

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

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更宽

E.在空气中传播的声波是横波

【答案】ACD

【解析】电磁波在真空中传播的速度是光速，和频率无关，A正确；电磁波可由电磁振荡产

生，当波源停止振动，已经产生的电磁波会继续向前传播，不会消失，B错误；光由水中射入

空气中进入人的眼睛，折射角比入射角大，人眼看见的是折射光线的反向延长线会聚形成的

虚像，比鱼的实际深度浅，因此鱼的实际深度更深，C正确；由干涉条纹的间距公式

可知波长越长，产生的条纹间距越宽，红光的波长大于蓝光的波长，因此红光的条纹宽度更

17

宽，D正确；在空气中传播的声波是纵波，E错误.

9.（2020•安徽淮南市第二次模拟）下列关于波的叙述，说法正确的是（）

A.机械波在介质中传播的速度随波的频率升高而增大

B.频率小于20Hz的声波称为次声波

C.声波是机械波，而超声波是电磁波

D.光波是电磁波，在介质中传播速度小于真空中传播速度

E.光的偏振现象说明光波是横波

【答案】BDE

【解析】机械波在介质中传播的速度与介质有关，与波的频率无关，选项A错误；频率小

于20Hz的声波称为次声波，选项B正确；声波是机械波，超声波也是机械波，选项C错误；

光波是电磁波，在介质中传播速度小于真空中传播速度，选项D正确；光的偏振现象说明光

波是横波，纵波不能发生光的偏振现象，选项E正确.

10.（2020•山西五地联考上学期期末）下列说法正确的是（）

A.机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象

B.海啸发生后尚未到达海岸边，沿海渔民没有反应，但狗显得烦躁不安，这是因为次声波传

播速度比超声波大

C.一质点做简谐运动，质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同

D.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象

E.在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是不相同的

【答案】ACD

【解析】所有的波都具有的特性是：能产生干涉和衍射现象，故A正确；海啸发生时，发

出很强的次声波，狗能接收到次声波，但人无法接收到次声波，故B错误；做简谐运动的质

点每次通过同一位置时，位移一定，速度有两种可能的方向，速度不一定相同，加速度一定

18

相同，故C正确；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；根据光速不变原理,

在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相同的，故E错误.

11.（2020•武汉十一中学高三模考）由图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长

的竖立的长方体玻璃砖和光屏，BC、MN、&三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧池。移

动。从点光源发出的一束白光始终正对圆心0射入半圆形玻璃砖，经过长方体玻璃砖后，打

在光屏上。已知玻璃对紫光的折射率为〃=1.532。若不考虑光在各个界面的反射，则下列说

法正确的是（）

A.点光源从6移动到。的过程中，光屏上总有彩色光斑

B.点光源从8移动到。的过程中，光屏上红色光斑的移动速率比紫色光斑的小

C.点光源在4点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的上方

D.点光源在4点时，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向上移动

E.点光源在4点时，若将光屏稍向右平移，光屏上红色光斑与紫色光斑的间距将增大

【答案】BCE

【解析】当入射光与a'垂直时，光线不发生偏折，在光屏上没有彩色光斑，故A错误；由

于红光的折射率比紫光的折射率小，红光通过半圆形玻璃砖后折射角比紫光的小，则点光源

在4点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的上方，故C正确；点光源从8移动到C的过程中，

光屏上红色光斑的移动距离比紫色光斑小，红色光斑移动速率比紫色光斑的小，故B正确；

点光源在A点时，光线通过长方体玻璃砖后会向上发生移动，若撤除长方体玻璃砖，光屏上

红色光斑将向下移动，故D错误；点光源在4点时，若将光屏稍向右平移，出射光线方向不

变，根据几何关系可知，光屏上红色先斑与紫色光斑的间距将增大，故E正确。

12.（2020♦山西临汾市二轮复习模拟）如图所示，两束平行的黄光射向截面板为正三角形的

19

玻璃三棱镜，已知该三棱镜对该黄光的折射率为也，入射光与四界面夹角为45。，光经三

棱镜后到达与死界面平行的光屏园上，下列说法中正确的是（）

A.两束黄光从死边射出后仍是平行的

B.黄光经三棱镜折射后偏向角为30°

C.改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些

D.改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些

E.若让入射角增大，则出射光束不平行

【答案】ABD

【解析】如图所示，由折射率公式〃=罂=可知r=30°,由几何关系可知折射光线在三棱

镜内平行于底边4G由对称性可知其在用'边射出时的出射角也为户=45°,因此光束的偏向

角为30°,且两束光平行，则A、B正确；由于同种材料对不同颜色的光折射率不同，相对于

黄光而言红光的折射率较小，绿光的折射率较大，因此折射后绿光的偏向角大些，红光的偏

向角小些，则C错误，D正确；若让入射角增大，则折射角按一定的比例增大，出射光束仍然

平行，则E错误.

13.（2020•湖北荆门模拟）三束单色光a、b、c沿图示方向射向圆形玻璃砖，经两次折射后变

成复色光&以下说法正确的是（）

20

a

A.力光的频率比c光小

B.在真空中，a光传播速度比氏c大

C.在玻璃砖中，a光传播速度比从c小

D.a光的光子能量最小

E.若以a、，、c三种单色光分别用相同的装置做“用双缝干涉测定单色光的波长”的实验,

则a光观察到的条纹间距最大

【答案】:ADE

【解析】：从光的偏折程度看a光的偏折程度最小，c光最大，故a光的折射率最小，c光的

折射率最大，则a光的频率最小，c光的频率最大，6光的频率比c光小，故A正确；任何单

色光在真空中传播速度均为光速，故B错误；由光在介质中传播速度公式：片£可知，a光的

n

折射率最小，在玻璃砖中传播速度最大，故C错误；光子能量与光的频率成正比，则知a光

的光子能量最小，故D正确；三种单色光中a光的波长最长，干涉条纹间距与波长成正比，

则在同样的装置做双缝干涉实验时观察到的条纹间距a光的干涉条纹间距最大，故E正确.

14.(2020•西安长安区一中模拟)如图10,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻

璃砖底面上的入射角为夕，经折射后射出a、力两束光线。贝!1()

A.在玻璃中，a光的传播速度小于，光的传播速度

B.在真空中，a光的波长小于b光的波长

21

C.玻璃砖对a光的折射率小于对力光的折射率

D.若改变光束的入射方向使夕角逐渐变大，则折射光线a首先消失

E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于6光的干涉

条纹间距

【答案】ABD

【解析】由题图知，光从玻璃砖射出时，入射角相同，a光的折射角大于力光的折射角，玻

璃砖对a光的折射率大于对8光的折射率，a光在玻璃中的传播速度比。光的小，a光的频率

比b光的大，在真空中，a光的波长较短，a光形成的干涉条纹间距较小，选项A、B正确，C、

E错误；a光的全反射临界角较小，当入射角6增大时，a光先发生全反射，其折射光线先消

失，选项D正确。

15.（2020•山东齐鲁名校高三联考）玻璃半圆柱体横截面如图所示。0为圆心，4为半圆形的

最高点，圆的半径为7?0单色光束按如图方向沿截面入射到圆柱体上的夕点，方向与底面垂直，

NZ必=60°。已知玻璃对该光的折射率n=®不考虑光的反射，求光束经底面折射后与AO

延长线交点到。点的距离义

D

【答案谓

【解析】光束在8点折射时，入射角/=60°

由折射定律有：片景

得sin折射角r=30°

光束在底面。点折射，入射角il=60°-r=30°

22

则sinr'=77sini'

折射角r'=60°

折射光线交40延长线于〃点,

R

d=-OD=OCton30°=可。

16.(2020•山西吕梁模拟)如图所示是一透明半圆柱体的横截面，。为横截面的圆心，其半径

为R,折射率为第，而水平且垂直于横截面，从4点射出一条光线四经折射后水平射出半圆

柱体，已知04=小凡

光速为c.求：

(1)光沿4。直线进入透明半圆柱体中，从4传到。点的时间;

(2)入射点8到OA的垂直距离BC.

/八

【r答案】1：⑴f2m——1R⑵..1/

23

【解析】：⑴由片泮片片亍C

因为a=4,

VC

又知道力=11+匕2，

联立解得t=^,~i-R

C

(2)如图所示，设入射点方到"的垂直距离加=力，4B0A=B,入射角为叫

.ABA/37?

对△A〃48,由正弦定理得「~7-=-一——

smPsina

_sina厂,口

又不—Z=9得四=R

sinP'

OA

所以超为等腰三角形，cos£=、*，故£=30°

UDZ

所以8到0A的垂直距离力=后in£=:兄

4

17.(2019•高考全国卷皿)如图，直角三角形4%为一棱镜的横截面，Z/=90°,Z^=30°.

一束光线平行于底边充射到形边上并进入棱镜，然后垂直于力。边射出.

(1)求棱镜的折射率；

(2)保持四边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到a'边上恰好有光线射出求此时AB

边上入射角的正弦.

24

A

【答案】：(1)V3(2)^P^

【解析】：(1)光路图及相关量如图所示.

光束在四边上折射，由折射定律得

sini小

-----=zKD

sina一

式中〃是棱镜的折射率.由几何关系可知

a+£=60°(2)

由几何关系和反射定律得

B==乙聪)

联立①②③式，并代入/=60°得

④

(2)设改变后的入射角为，，折射角为a，，由折射定律得

sini'小

sina'~

依题意，光束在宛边上的入射角为全反射的临界角夕“且sin%=旭

25

由几何关系得

%=a'+30°⑦

由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为

sin1=~I~.⑧

18.如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“，（图中0点），然后用横截面为

等边三角形胸的三棱镜压在这个标记上，小标记位于4C边上.〃位于四边上，过〃点做

边的垂线交力。于F.该同学在〃点正上方向下顺着直线M的方向观察，恰好可以看到小标

记的像；过0点做四边的垂线交直线加1于石DE=2cm,厮=1cm.求三棱镜的折射率.（不

考虑光线在三棱镜中的反射）

【答案】：见解析

【解析】：过〃点作四边的法线阿，连接四则NM-。为。点发出的光线在〃点的入

射角；设该光线在〃点的折射角为万，如图所示.根据折射定律有

z?sina=sin£①

式中A为三棱镜的折射率

由几何关系可知f=60°②

ZEOF=30°③

26

在AOEF中有EF=OEsin/EOF④

由③④式和题给条件得0E=2cm⑤

根据题给条件可知，△恸为等腰三角形，有

。=30°（6）

由①②⑥式得77=^3.⑦

19.（2020•全国卷H・丁34⑵）直角棱镜的折射率〃=1.5,其横截面如图所示，图中NU90°,

ZJ=30°o截面内一细束与死边平行的光线，从棱镜相边上的〃点射入，经折射后射到a'

边上。

（i）光线在比1边上是否会发生全反射？说明理由；

（五）不考虑多次反射，求从4C边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

【答案】（i）会发生全反射，理由见解析（ii）的因手

【解析】（i）如图，设光线在〃点的入射角为i,折射角为ro折射光线射到也边上的E

点。设光线在£点的入射角为3由几何关系，有

bE\C

夕=90°-（30°一分>60°①

根据题给数据得

sin^>sin60°>-②

27

即，大于全反射临界角，因此光线在£点发生全反射。

(ii)设光线在ZC边上的尸点射出棱镜，光线的入射角为『，折射角为/,由几何关系、

反射定律及折射定律，有

7=30°

i'=90°-e

sin7=^sinr

nsini'=sinr'

联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得

2m一亚

由几何关系，即4c边射出的光线与最初的入射光线的夹角。

20.(2020•全国卷HI-T”⑵)如图所示，一折射率为工的材料制作的三棱镜，其横截面为直

角三角形W,ZA=9Q°,Z^=30°o一束平行光平行于8c边从四边射入棱镜，不计光线

在棱镜内的多次反射，求4。边与回边上有光出射区域的长度的比值。

【答案】2

【解析】如图(a)所示，设从。点入射的光线经折射后恰好射向。点，光在以边上的入射角

为明，折射角为乙，由折射定律有

图(a)

28

sin^i=z/sin02①

设从的范围入射的光折射后在初边上的入射角为勿，由几何关系有

0'=30°+%②

由①②式并代入题给数据得

%=30。③

AsinQ'>1④

所以，从的范围入射的光折射后在房1边上发生全反射，反射光线垂直射到4。边，水:边上全

部有光射出。

A

图(b)

设从4?范围入射的光折射后在4。边上的入射角为夕〃，如图(b)所示。由几何关系有

0"=90°-02⑤

由③⑤式和已知条件可知

nsin0">1(6)

即从4?范围入射的光折射后在边上发生全反射，反射光线垂直射到灰1边上。设也边上

有光线射出的部分为阴由几何关系得

CF=AC・sin30°⑦

4C边与仇7边有光出射区域的长度的比值为

29

21(2020•广东广州二模)如图，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形四GBC长度为d,。为

初中点。在脑所在平面内，光线网垂直回边入射，恰好在四边界发生全反射。

(i)求该三棱镜的折射率；

(五)保持光线产0入射点。不变，入射方向逐渐向如方向偏转，求四边有光线射出的区域宽

度。

【答案】y/2(ii)*d

【解析】(i)光线内恰好在四边界发生全反射，临界角r=45°,

设三棱镜的折射率为A,有：sinU；

n

解得折射率n=也

(ii)光线尸0垂直回边入射的光线，进入棱镜后在四边上的£点发生全反射。光线尸0人射

方向逐渐转向。。方向时，光线从棱镜的出射点对应由£点逐渐向B点移动。当光线几乎沿CO

方向入射时，光线折射后沿切方向，

30

由折射定律有n=si。/DOE

解得N，/=45°

由几何关系得：0E=0B=n

乙

光线出射区域的宽度DE=OEs&DOE

解得区域宽度DE=^-do

22.（2020•山东淄博一模）某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍，其过球心的某截

面（纸面内）如图所示。一束单色光（在纸面内）从外球面上4点入射，入射角为45。时，光束

经折射后恰好与内球面相切。

（1）求该透明材料的折射率;

（2）欲使光束从力点入射后，恰好在内球面上发生全反射，则应将入射角变为多少度?

【答案】⑴*（2）30°

【解析】（1）作光路图如图甲，设光束经折射后到达内球面上6点，由题意知，入射角了=

45°，折射角r=/物0

31

由几何关系有：sin/u^uO.5

/iU

由折射定律有：片^

代入数据解得：n=也

(2)作光路图如图乙，设在4点的入射角为时，光束经折射后到达内球面上。点，并在。

点恰好发生全反射，则光束在内球面上的入射角N45等于临界角C。

由sinC^-

n

代入数据得：N4折餐45°

sinZACO_sinZCAO

由正弦定理有~Ad-CO~

AO=2R,CO=R,N43180°-4ACD,

sinZACD^2

解得:sinZCAO=~2=4

由折射定律有：〃=芸%

sinZ.CAU

解得：sin，=0.5,即此时的入射角i'=30°o

23.(2020•陕西渭南市教学质检(二))如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，00'为其对称轴，

。为球心，球半径为R球左侧为圆面，右侧为半球面.现有一束平行光从其左侧垂直于圆面

射向玻璃半球，玻璃半球的折射率为第，设真空中的光速为c,不考虑光在玻璃中的多次反

32

射，求:

(1)从左侧射入且能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例；

D

(2)圆面上距。点5的入射光线经玻璃半球偏折后直到与对称轴00'相交的传播时间.

【答案】(1)|⑵北

【解析】(1)如图所示，从左侧的4点入射，光在右侧半球面刚好发生全反射,

则由折射定律有：sin。乏,

又n=y[3,

则sin夕=个，OA=Rsixi，

O

故从左侧射入且能从右侧射出的光束是以0点为圆心、出长为半径的圆，其面积=又面

1„

=-Ji必

0

而左侧入射面的面积S=r宜

卅g__1

故S-3,

33

D

（2）设距。点3的入射点为8射到半球面上的点为。点，入射角为上折射角为r,

在△败1中有>=30°,BC=^-R

qinr

由折射定律有力=〃,代入数据可得=6。。

设从。点出射的光线交加'轴于〃点，由图可知在△仇刀中，N戊刀=120°,/。如=/=30°,

可得/加=30°,CD=R

光在玻璃中的传播速度―£=令

ny/3

光从8点传播到〃点的时间「手+§

联立解得F.

24.（2020•郑州模拟）（1）几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，图示直线aa'、bb'

表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：

A.甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa，与bb'不平行，其他操作正确

B.乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa'和bb'后，将玻璃砖向aa'方向平

移了少许，其他操作正确

C.丙同学在白纸上画aa'.bb'两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些,

其他操作正确

上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是（填写选项前的字

母）。

（2）在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向Z0,插了两枚大头针E和%如

图所示（①②③是三条直线）。在以后的操作说法中你认为正确的是o

34

A.在bb,侧调整观察视线，另两枚大头针月和£可能插在③线上

B.保持。点不动，减小入射角，在bb‘侧调整观察视线，另两枚大头针R和月可能插在①

线上

C.保持。点不动，增大入射角，在由侧调整观察视线，看不清E和R的像，这可能是光

在历'侧面发生全反射

【答案】⑴AB(2)B

【解析】(D甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa，和bb'不平行，不会影响入射角和折射

角的确定；乙同学将玻璃砖向aa，方向平移了少许，直线aa，、bb'之间的距离仍然等于玻

璃砖的厚度，入射角和折射角的大小不变，丙同学在白纸上画a4和抗/间距比平行玻璃砖

两光学面的间距稍微大些，使画出的入射点向左移，出射点向右移，所画的折射角比实际值

大，算得的折射率将偏小。

(2)由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后向一侧发生侧移，由于光线在上表面折射时，折

射角小于入射角，则出射光线向②一侧偏移，如图，故另两枚大头针月和已不可能插在③线

上，故A错误；若保持0点不动，减小入射角，折射角也减小，另外两枚大头针R和七可能

插在①线上，故B正确；若保持。点不动，增大入射角，在68’侧调整观察视线，看不清A

和月的像，反射光增强，折射光线减弱，根据光路可逆性原理得知，光线不可能在界面

发生全反射，故C错误。

25.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大

头针2、R确定入射光线，并让入射光线过圆心0,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面

35

插大头针巴，使月挡住X、R的像，连接华，图中脉为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、

。分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、切均垂直于法线并分别交法线于4、。点.

⑴设"的长度为1，4。的长度为L，5的长度为4,勿的长度为人为较方便地表示出玻

璃砖的折