几何光学-2020-2024年高考物理试题分类汇编（解析版）

与题19几何先等

五年考情­探规律

考点五年考情(2020-2024)命题趋势

几何光学作为物理学的一个

重要分支，在高考中的考查力度和

趋势一直是广大师生关注的焦点。

2020年北京卷、全国卷；关于几何光学高考命题的趋势：

2021年北京卷、重庆卷；基础知识与基本概念的考查：

考点1几何光

2022年江苏卷、湖南卷；几何光学的基本知识和概念，如光

学

2023年海南卷、北京卷；的直线传播、反射、折射等，是高

2024年上海卷等考命题的重点。考生需要对这些基

本概念有深入的理解，并能够应用

它们解决实际问题。

与生活实际相结合的问题：几

何光学与生活密切相关的应用，如

光纤通信、猫眼、海市蜃楼等，是

高考命题的热点之一。这类问题通

常要求考生运用所学的光学知识

来解释或解决实际生活中的现象。

平面镜成像与动态成像：平面

考点2光学实镜成像的特点以及与动态成像相

验

每年每省必考结合的问题，如查看者与平面镜之

间的距离变化导致的成像变化，是

高考中的一个重要考点。

全反射与折射率的计算：全反

射现象及其条件，以及折射率的计

算，是高考中的另一个热点。考生

需要掌握全反射的条件，并能够根

据折射定律进行相关计算。

透镜成像的动态规律：透镜成

像的动态变化规律，如物体与透镜

之间的距离变化对成像位置和性

质的影响，是高考中的一个难点。

考生需要通过作图和计算来解决

这类问题。

实验与探究能力的考查：高考

中可能会包含一些基本的光学实

验，如测量玻璃的折射率等，这要

求考生具备实验操作能力和数据

处理能力。

现代科技应用：几何光学在现

代科技中的应用，如精密测量、增

透膜等，也是高考命题的一个方

向。这类问题通常要求考生具备较

高的物理知识应用能力。

偏振、干涉与衍射：这些是几

何光学中的重要现象，虽然在高考

中可能不会深入考查，但考生需要

对这些现象有所了解，并能够解释

一些基本的实验现象。

计算题与作图题：高考中的几

何光学计算题可能会涉及光线追

迹、成像位置的计算等，而作图题

则要求考生能够根据给定的条件

作出正确的光路图。

综上所述，几何光学在高考中

的命题趋势是强调基础知识的应

用，注重理论与实际相结合，考查

学生的逻辑推理能力和解决实际

问题的能力。同时，高考也会关注

物理学在现代科技中的应用，以及

学生的实验操作和数据处理能力。

分考点1精准练2

考点01几何光学

1.（2024•新课标卷•高考真题）三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺

贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正

确的是（）

A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量

B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量

C.在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度

D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率

【答案】A

【解析】AB.由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长大于蓝光的波长，根据石=股

h

可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量；根据。=不

可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量，故A正确，B错误；

C.由于红光的折射率小于蓝光，根据丫=£

n

可知在玻璃中传播时，蓝光的速度小于红光的速度，故C错误；

D.光从一种介质射入另一种介质中频率不变，故D错误

故选Ao

2.（2024•上海•高考真题）车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（）

A.仅激光是横波B.激光与超声波都是横波

C.仅超声波横波D.激光与超声波都不是横波

【答案】B

【解析】车载雷达系统发出的激光和超声波信号都是横波。

故选B。

3.（2024•江苏•高考真题）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在

将手机屏幕旋转90度，会观察到（）

A.两镜片都变亮B.两镜片都变暗

C.两镜片没有任何变化D.左镜片变暗，右镜片变亮

【答案】D

【解析】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶

屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，根据/=/0cos2。可知将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮。

故选Do

4.（2024•辽宁•高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方

向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面

上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（）

A.换用更粗的头发丝B.换用红色激光照双缝

C,增大纸板与墙面的距离D,减小光源与纸板的距离

【答案】A

【解析】由于干涉条纹间距叔可知：

d

A.换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距Ax变小，故A正确；

B.换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距Ax变大，故B错误；

C.增大纸板与墙面的距离则相邻两条亮纹中央间距Ax变大，故C错误；

D.减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Ax，故D错误。

故选A。

5.（多选）（2024•江苏•高考真题）现有一光线以相同的入射角9,打在不同浓度NaCI的两杯溶液中,

折射光线如图所示（£K£D,已知折射率随浓度增大而变大。则（）

A.甲折射率大B.甲浓度小C.甲中光线的传播速度大D.甲临界角大

【答案】A

【解析】入射角相同，由于丹〈尸2,根据折射定律可知柞〉生，故甲浓度大；根据丫=£，可知光线在甲

n

中的传播速度较小，由sinC=，可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。

n

故选Ao

6.（多选）（2024-浙江1月-高考真题）下列说法正确的是（）

A.相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱

B.具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同

0.电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量

D.自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化

【答案】CD

【解析】A.相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误；

,hh

B.根据％=一=丁〒具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误；

P，2叫

C.电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确；

D.自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明

暗变化，故D正确。

故选CD„

7.（多选）（2024•江西•高考真题）某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的

是（）

A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件

B.透镜的作用是使光更集中

0.单缝的作用是获得线光源

D,双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目内越多

【答案】BC

【解析】A.进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、

测量头等元件，故A错误；

B.透镜的作用是使光更集中，故B正确；

C.单缝的作用是获得线光源，故C正确；

D.根据条纹间距公式Ax可知双缝间距越小，相邻亮条纹的间距较大，测量头中观察到的条纹数目

内越少，故D错误。

故选BCo

8.（2024•山东•高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠6、

c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与

标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（）

A.滚珠b、c均合格B.滚珠6、c均不合格

C滚珠6合格，滚珠C不合格D.滚珠6不合格，滚珠c合格

【答案】C

【解析】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉

条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，

即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠6合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a

的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。

故选Co

9.（2024•广东•高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以。角从椒面射入某

长方体透明均匀介质。折射光束在心面发生全反射。反射光射向PQ面。若。逐渐增大。两束光在腕面上

全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）

A.在户。面上，红光比绿光更靠近户点

B.。逐渐增大时，红光的全反射现象先消失

0.。逐渐增大时，入射光可能在脉面发生全反射

D.。逐渐减小时，两束光在椒面折射的折射角逐渐增大

【答案】B

【解析】A.红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在面，入射角相同，根

据折射定律"=更一可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近一点，故A错

sma

误；

B.根据全反射发生的条件sinC=，可知红光发生全反射的临界角较大，。逐渐增大时，折射光线与

n

NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先大于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先

消失，故B正确；

C.在"N面，光是从光疏介质到光密介质，无论。多大，在"V面都不可能发生全反射，故C错误；

D.根据折射定律"=2吆可知。逐渐减小时，两束光在四面折射的折射角逐渐减小，故D错误。

smcr

故选B。

10.（多选）（2024•广西•高考真题）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分

通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光

源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和/,ayl,镜面与光屏垂直，单色光波长为2。下列说

法正确的是（）

光

屏

a\

'77777'

平面镜

A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为」-2

2a

B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为一X

a

C.若将整套装置完全浸入折射率为〃的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为〃2

D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Ax,则该液体的折射率

为-----2

【答案】AD

【解析】AB.根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a,根据条纹间距公式可知

故A正确，B错误;

a2a

C.若将整套装置完全浸入折射率为〃的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据2/=cv=

n

其中。为在真空中的光速，则4=4,故c错误；

n

D.若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Ax,根据条纹间距

公式有—=乙4,可得4=幺字

2aI

结合C选项的分析可知4=半=人

所以n=-^—A,故D正确。

2a/\x

故选AD。

11.（多选）（2024•甘肃•高考真题）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半

径方向入射到圆心。，当＜9=30。时，反射光。和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）

A.该材料对红光的折射率为6B.若6=45。，光线c消失

C.若入射光a变为白光，光线6为白光D.若入射光a变为紫光，光线6和c仍然垂直

【答案】ABC

【解析】A.根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60。，故折射率为九=四黑=退

sin30

故A正确；

B.设临界角为C,得7=

故C<45。，故若6=45。，会发生全反射，光线c消失，故B正确；

C.由于光线5为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线6为白光，故C正确；

D.对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线6和c不会垂

直，故D错误。

故选ABC。

12.（2024•浙江1月■高考真题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式

0--r］，k3、4、5、6用心和乜光进行如下实验研究，则（）

%%H.H。

A.照射同一单缝衍射装置，”6光的中央明条纹宽度宽

B.以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，”6光的侧移量小

C.以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上"丫光的平均光子数多

D.相同光强的光分别照射同一光电效应装置，打了光的饱和光电流小

【答案】C

【解析】A.根据巴耳末公式可知，“'光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同

一单缝衍射装置，Hy光的中央明条纹宽度宽，故A错误;

B.”了光的波长较长，根据/=£可知”,光的频率较小，则”,光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较

A

小，”丫光的侧移量小，故B错误；

C."y光的频率较小，”,光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，”,光的光子数较多，真空中单

位长度上”,光的平均光子数多，故C正确；

D.若"5、”丫光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，打丫光的频率较小，“丫光

的光子能量较小，”丫光的光子数较多，则”丫光的饱和光电流大，“6光的饱和光电流小，故D错误。

故选Co

13.（多选）（2024•湖南•高考真题）834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），

平面镜沿放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度6,如图所示。

S为单色点光源。下列说法正确的是（）

光屏

S•…77r7777r一二h卫一一「A

A.沿4。向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动

B.沿04向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小

C.若9=0。，沿Q4向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变

D.若。=0。，沿4。向左略微平移平面镜，干涉条纹向4处移动

【答案】BC

【解析】CD.根据题意画出光路图

如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S'发出的光）是同一列光分成的，满足

相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S，的

距离为4则

d=2aS到光屏的距离为，，代入双缝干涉公式Ax=—,可得Ax==

a2a

则若个=0°,沿/向右（沿4。向左）略微平移平面镜，对，和d均没有影响，则干涉条纹间距不

变，也不会移动，故C正确，D错误；

AB.同理再次画出光路图有

沿以向右略微平移平面镜，即图中从①位置f②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距

减小，沿/。向左略微平移平面镜，即图中从②位置一①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，

B正确。

故选BC„

14.（多选）（2023■辽宁•统考高考真题）“球鼻艄”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设

计的标准速度航行时，球鼻省首推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船

的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是（）

A.插入水中的筷子、看起来折断了

B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹

C.驶近站台的火车，汽笛音调变高

D.振动音叉的周围，声音忽高忽低

【答案】BD

【解析】该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，与该问题的物理原

理不相符；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该

问题的物理原理相符；驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象造成的，与该问题的物理原理不相符；

振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符。

故选BDo

15.（多选）（2023•湖南•统考高考真题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员

发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为a,如图所示。他发现只有当a大于41°时，岸上救援人员才

能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（）

B.水的折射率为------

sin49°

C.当他以a=60。向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60。

D.当他以a=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°

【答案】BC

【解析】AB.他发现只有当a大于41。时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明a=41。时激

光恰好发生全反射，则

A错误、B正确;

CD.当他以a=60。向水面发射激光时，入射角〃=30。，则根据折射定律有

nsin/y=sin；2

折射角力大于30。，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60。，C正确、D错误。

故选BCo

16.（多选）（2023•全国•统考高考真题）等腰三角形△a6c为一棱镜的横截面，a。=ac;一平行于6c

边的细光束从边射入棱镜，在6c边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点

在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（）

b乙-----------------------

A.甲光的波长比乙光的长

B.甲光的频率比乙光的高

C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大

D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率

E.在棱镜内6c边反射时的入射角，甲光比乙光的大

【答案】ACE

【解析】ABD.根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示

由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c="可知，乙

光的波长短，A正确、BD错误；

C.根据v=£可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；

E.根据几何关系可知光在棱镜内次边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。

故选ACEo

17.（多选）（2020•山东•统考高考真题）截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。纸为嵌在三棱

镜内部紧贴88'C'C面的线状单色可见光光源，跳与三棱镜的4成?面垂直，。位于线段861的中点。图乙为

图甲中48c面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为只考虑由正直接射向侧面4TGC的光线。下

A.光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的1

2

2

B.光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的一

3

C.若庄发出的单色光频率变小，4TC'C面有光出射的区域面积将增大

D.若班发出的单色光频率变小，4TC①面有光出射的区域面积将减小

【答案】AC

【解析】AB.由题可知sinC=[j

可知临界角为45。，因此从。点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点

也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中

点，因此在A4'C'C平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；

A

C.由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导致临界角会增大，这

时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。

故选ACo

18.（多选）（2020•浙江•高考真题）如图所示，波长为乙和乙的两种单色光射入三棱镜，经折射后射

出两束单色光a和。，则这两束光（）

b

A.照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能EK”＞E@

B.射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距此＞%

C.在水中的传播速度均＜%

D.光子动量％＜外

【答案】BD

【解析】A.根据光路图可知三棱镜对6光的偏折程度更大，所以b光折射率大，频率高，波长短。根据光

电效应方程：

hv=W0+EK

因为丹〉匕，所以E„,＞EK«,故A错误；

B.根据双缝干涉条纹间距公式：

Ax=­A

d

因为4＞4，所以此＞此，故B正确；

C.介质中传播速度：

c

V=—

n

因为%＞"“，所以匕＞%，故C错误；

D.根据光子动量的公式：

h

p=—

因为A,＞4，所以外＞%,故D正确。

故选BD.

19.（2023•江苏•统考高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的

过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（）

太阳光线

太阳光线太阳光线

【解析】根据折射定律

n±s\r\0±=n尸sin。下

由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则〃上，则。尸逐渐减小，画出光路图如下

太阳先线

I

"7777777777^77777777777

则从高到低ek逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。

故选Ao

20.（2023•浙江•统考高考真题）在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直南三角形发光体，直角

边的长度为0.9m,水的折射率w=3,细灯带到水面的距离/i=Y7m,则有光射出的水面形状（用阴影表

310

示）为（）

【答案】C

【解析】灯带发出的光从水面射出时发生全反射临界角的正弦值

sinC=-=-

n4

则

tanC=~.

不

灯带上的一个点发出的光发生全反射的临界角如图所示

根据几何关系可得

r=/?tanC=—x^m=0.3m

10手

则一个点发出的光在水面上能看到的厂=0.3m的圆，光射出的水面形状边缘为弧形，如图所示

a=Q.9

等腰直角三角形发光体的内切圆半径r满足

,la-s/2a

r=----------

2

解得

,2a-yf2aa

r=----------<—=r

23

故中间无空缺。

故选C。

21.（2023•湖北•统考高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面夕0。的顶角为30。，0户边上的点光源S

到顶点0的距离为&垂直于华边的光线S"在0。边的折射角为45。。不考虑多次反射，0。边上有光射出

C.dD.日

【答案】C

【解析】设光线在。。界面的入射角为a,折射角为夕，几何关系可知a=30。，则有折射定律

〃=位=收

sina

光线射出0。界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中O8LCS

光线在AB两点发生全反射’有全反射定律=）=

即AB两处全反射的临界角为45。，A8之间有光线射出，由几何关系可知AB=2AC=2CS=OS=d

故选Co

22.（2023■浙江•高考真题）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB

以角度6入射，依次经AC和两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了。角，则a

（）

C.小于90。D.与棱镜的折射率有关

【答案】A

【解析】如图所示

设光线在边的折射角为夕，根据折射定律可得〃

sinp

设光线在BC边的入射角为夕，光线在AC边的入射角为「，折射角为i；由反射定律和几何知识可知

£+9=45。

£+2°+r=90°

联立解得r="

根据折射定律可得—=n

sinrsinp

可得，=e

过。点做出射光的平行线，则该平行线与A8的夹角为。，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为90。。

故选A。

23.（2022•海南•高考真题）如图为一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分半径与球的半径

之比为1:3。当细光束以30。的入射角射入球中，其折射光线刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为

A.0B.1.5C.V3D.2

【答案】B

根据折射定律可得该透明材料的折射率"=理sin3工0°=L5

sinr

故选Bo

24.（2022•辽宁•高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中

国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所

示，若气泡与水球同心，在过球心。的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（）

B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小

C.若光线1在〃处发生全反射，光线2在〃处一定发生全反射

D.若光线2在〃处发生全反射，光线1在〃处一定发生全反射

【答案】C

【解析】AB.光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；

CD.如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射

后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为A光线经过水球后的

折射角为a、光线进入气泡的入射角为仇根据几何关系有si"：-，）=也4

Rr

则可得出光线2的。大于光线1的仇故若光线工在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C

正确、D错误。

故选C。

25.（2022•浙江•统考高考真题）如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，

往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是（）

A.气泡表面有折射没有全反射

B.光射入气泡衍射形成“亮斑”

C.气泡表面有折射和全反射

D.光射入气泡干涉形成“亮纹”

【答案】C

【解析】当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；

还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。

故选Co

26.（2022•山东•统考高考真题）柱状光学器件横截面如图所示，0尸右侧是以。为圆心、半径为/?的工

4

圆，左侧是直角梯形，AP长为/?,AC与CO夹角45。，AC中点为民a、6两种频率的细激光束，垂直A3

面入射，器件介质对a,。光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从4向5移动过

程中，能在面全反射后，从面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（）

A.仅有a光B.仅有6光0.a、6光都可以D.a、6光都不可以

【答案】A

【解析】当两种频率的细激光束从A点垂直于A8面入射时，激光沿直线传播到。点，经第一次反射沿半径

方向直线传播出去。

保持光的入射方向不变，入射点从A向2移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到C。面经反射向PM

面传播，根据图像可知，入射点从A向2移动过程中，光线传播到面的入射角逐渐增大。

当入射点为8点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到面的尸点，此时光线在面上的

入射角最大，设为a,由几何关系得

a=45:

根据全反射临界角公式得

sine」」〈受

a

na1.422

力nb1.402

两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为

6<45。<6

故在入射光从A向2移动过程中，a光能在面全反射后，从面射出；6光不能在面发生全反射,

故仅有。光。A正确，BCD错误。

故选A。

27.（2022•浙江•统考高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心。点，发现有a、b、c、d

四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕。点逆时针方向转过小角度时，6、c、

d也会随之转动，则（）

A.光束6顺时针旋转角度小于A6

B.光束c逆时针旋转角度小于A6

C.光束d顺时针旋转角度大于A6

D.光束6、c之间的夹角减小了2A，

【答案】B

【解析】A.设入射光线。的入射角为a,则反射角为a,光束。的折射角为P，光束d的反射角也为万，

入射光束a绕。点逆时针方向转过小角度时，入射角变为

a'=NORCL

由反射定律可知反射角等于入射角，则光束6顺时针旋转角度等于A。，故A错误;

B.由折射定律有

sina,sin(a+A0)”

=n>l,-=7i>1

sin/3-------------sin(/+AO')

可得

△夕

即光束c逆时针旋转角度小于A。，故B正确；

C.光束d的反射角变化与光束c的折射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于A。，故C错误；

D.光束6顺时针旋转角度等于A。，光束c逆时针旋转角度小于A。，则光速仄c之间的夹角减小的角度

小于2A6,故D错误；

故选B。

28.(2021•江苏•高考真题)某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入,

可以看到光束从圆弧面45c出射，沿47方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材

料的折射率为()

0.1.6D.1.8

【答案】A

【解析】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示

全反射的条件

sin。」

n

由几何关系知

sin。=』

6

联立解得

〃=1.2

故A正确，BCD错误.

故选A.

29.（2021•海南•高考真题）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ,MN=2NP,其折射率为&。

一束单色光在纸面内以0=45。的入射角从空气射向边的中点0,则该束单色光（）

A.在边的折射角为60°

B.在初V边的入射角为45。

C.不能从7W边射出

D.不能从NP边射出

【答案】C

【解析】A.光线从。点入射，设折射角为尸，由折射定律有

sincr=nsin°

解得

£=30°

即该束单色光在边的折射角为30。，故A错误；

B.设边长NP=/,则MN=2/,作出光路图如图所示。

由几何关系可知光在边的入射角为60°,故B错误；

C.设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为C,有

.八10

sinC=—=----

n2

即C=45。，而光在MN边的入射角大于45。，所以光在边发生全反射，不能从边射出，故C正确；

D.根据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的8点时的入射角为30。，小于全反射临界角，所

以光在2点折射出玻璃砖，故D错误。

故选C。

30.（2021•湖北•统考高考真题）如图所示，由波长为乙和/b的单色光组成的一束复色光，经半反半透

镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。。是两单色光中央

亮条纹的中心位置，匕和2分别是波长为心和心的光形成的距离0点最近的亮条纹中心位置。反射光入射

到三棱镜一侧面上，从另一侧面的和〃位置出射，则（）

半反半透镜

A.入K/lz,〃是波长为4,的光出射位置B.入《丸2,〃是波长为4,的光出射位置

C.3>>b,〃是波长为4,的光出射位置D.3>42,人是波长为4,的光出射位置

【答案】D

（祥解』本题考查折射定律以及双缝干涉实验。

【解析】由双缝干涉条纹间距的公式

AL

AAx=——

d

可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知

4>4

反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知M光的折射角小，又由折射定律可知，入射角相同时，折射

率越大的色光折射角越大，由于

则

所以N是波长为力的光出射位置，故D正确，ABC错误。

故选D。

31.（2021•辽宁•统考高考真题）一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所

示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（）

A.频率小，发生全反射的临界角小

B.频率大，发生全反射的临界角小

C.频率小，发生全反射的临界角大

D.频率大，发生全反射的临界角大

【答案】C

【解析】由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此。光的折射率小，频率小，由全反射sinC=L可

n

知折射率越小发生全反射的临界角越大。

故选C。

32.（2021•天津•高考真题）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在

硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。

紫外线进入液体后与其在真空中相比