（13）光学——高考物理一轮复习 易混易错（含解析）

（13）光学——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习
一、易错点分析
在光的折射现象中，光路是可逆的。光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向改变，当光垂直界面入射时，光的传播方向不变，此时光的方向虽然不变，但是传播速度一定改变。
二、易错训练
1.如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖放置在真空中，光束a经O射入玻璃砖，折射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是( )
A.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
B.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
C.在真空中光束b的波长大于光束c的波长
D.从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角小
2.如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹（双缝间距和缝屏间距均不变）；②让这三种单色光分别照射到某金属板表面，观察与金属板连接的静电计指针是否转动；下列说法中不正确的是( )
A.在棱镜中a光的速度最大
B.如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光
C.a种色光形成的干涉条纹间距最大
D.若c光能使该金属板发生光电效应，a光一定不能使该金属发生光电效应
3.如图所示，足够宽的液槽中盛放某种透明液体的折射率，M是可绕轴转动的平面镜，M与水平面的夹角为α。光线从液槽的侧壁水平射入透明液体中。若经平面镜反射后的光线能从透明液体面射出，α的取值范围应该是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，直角三角形玻璃砖ABC，。一束单色光沿平行于AC方向从BC边上D点射入玻璃砖，从AB边的E点（图中未标出）射出，且。已知该单色光的频率为f，在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是( )
A.该单色光射出AB边时折射角为30°
B.该玻璃砖的折射率
C.该单色光在玻璃中的波长为
D.该单色光在玻璃砖中传播的时间为
5.下列对于光现象的描述正确的是( )
A.早上阳光斜射穿过玻璃窗户出现彩色条纹是由于光的衍射现象
B.泊松亮斑属于衍射现象
C.光导纤维利用了光的全反射原理
D.光的偏振现象说明光是一种纵波
6.a、b两种单色光组成的光束从玻璃进入空气时，其折射光束如图所示，则关于a、b两束光的说法正确的是( )
A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B.增大入射角时，a光首先发生全反射
C.a光的频率大于b光的频率
D.在真空中a光的波长大于b光的波长
7.关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是( )
A.图甲检查工件的平整度利用光的干涉现象
B.图乙医用内窥镜利用光的全反射现象
C.图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野
D.图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的
8.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角（）从轴心射入光导纤维后分为两束单色光，已知内芯材料对a光的折射率为，真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大
B.入射角i由0°逐渐增大时，a单色光全反射现象先消失
C.从空气射入光导纤维，单色光的波长都变长
D.若入射角时，单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则a单色光在介质中传播的时间为
9.如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是( )
A.a、b光在真空中的波长满足
B.a、b光在玻璃中的折射率满足
C.若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光
D.若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
10.如图所示，彩虹在水中的倒影十分清晰。关于彩虹的成因及倒影，下列说法正确的是( )
A.彩虹的成因是光的反射 B.彩虹的成因是光的折射
C.彩虹的倒影是由光的折射引起的 D.彩虹的倒影是由光的反射引起的
11.如图所示，AOB是截面为四分之一圆的玻璃砖，圆的半径为R，一束单色光从OA的中点G垂直OA射入，在圆弧面上的D点发生反射和折射，反射光线和折射光线分别照射到OB所在平面上的E点和F点，已知为直角三角形。
（1）求玻璃砖对光的折射率；
（2）若将入射光从G点向上平移，则向上平移多大距离，光照射到圆弧面上刚好发生全反射？
12.如图为一透明介质的横截面，由直角三角形和半圆组成，连线为半圆的直径，O点为圆心。一束单色光从空气中沿半径方向射入半圆形透明介质，与直径的夹角为，在边刚好发生全反射，并垂直于边射出，已知半圆的半径为R，真空中的光速为c，求：
（1）透明介质的折射率n；
（2）该束光线从射入介质到射出介质所用时间t。
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.由图可知，光束b的折射角小于对光束c的折射角，根据折射定律
可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，故A正确；
B.根据公式
可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度，故B错误；
C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则光束b的频率大于对光束c的频率，根据
可知，在真空中光束b的波长小于光束c的波长，故C错误；
D.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，根据
可知，从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角大，故D错误。
故选A。
2.答案：D
解析：A.因a光的偏折程度最小，则折射率最小，根据
可知在棱镜中a光的速度最大，故A正确，不符合题意；
B.因c光的折射率最大，根据
可知c光临界角最小，则如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光，故B正确，不符合题意；
C.a种色光频率最小，波长最长，根据
可知a光形成的干涉条纹间距最大，故C正确，不符合题意；
D.c光频率最大，a光频率最小，若c光能使该金属板发生光电效应，a光不一定不能使该金属发生光电效应，故D错误，符合题意。
故选D。
3.答案：A
解析：设光线在水中发生全反射的临界角为C，则
也即
若光在右侧发生全反射时，作出光路如图
则由几何关系可知
若光在左侧发生全反射时，作出光路如图
则由几何关系可知
即：，解得
故选A。
4.答案：B
解析：AB.根据题意做出光路图如下图所示
由几何关系可知，入射光线与法线的夹角，在玻璃中的折射角，故可得该玻璃砖的折射率为
而由几何关系可知，该单色光射出AB边时折射角为60°，故A错误，B正确;
C.折射率
而
可得
故C错误;
D.由几何关系知，该单色光在玻璃中传播的路程为d，则传播的时间为
故D错误。
故选B。
5.答案：BC
解析：A.早上阳光斜射穿过玻璃窗户出现彩色条纹是由于光的折射发生的色散现象，选项A错误;
B.泊松亮斑属于衍射现象，选项B正确;
C.光导纤维利用了光的全反射原理，选项C正确;
D.光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。
故选BC。
6.答案：AD
解析：AB.a光的偏折程度小于b光，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，增大入射角，b光首先发生全反射，选项A正确，B错误；
C.折射率大，频率大，所以a光的频率小于b光的频率，选项C错误；
D.根据
知，a光的频率小，波长大，选项D正确。
故选AD。
7.答案：ABC
解析：A.如图甲可以利用光的干涉现象可以检查工件的平整度，故A正确；
B.图乙医用内窥镜利用了光在光导纤维中的全反射现象，故B正确；
C.图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃，由于光的折射作用。会导致视野扩大，故C正确；
D.图丁泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，故D错误。
故选ABC。
8.答案：ABD
解析：设折射角为α，根据折射定律有：，由于a光的折射角大于b光的折射角，因此内芯材料对b光的折射率大于对a的折射率，根据速度与折射率的关系有：，由于内芯对光a的折射率小于对b光的折射率，因此在内芯中a光传播速度比b光大，根据，可知从空气射入光导纤维，单色光的波长都变小，故A正确，C错误；从左端面入射的光线，入射角越大，折射角越大，根据几何知识得知，光线射到内芯与外套的界面上时入射角越小，越不容易产生全反射；b的频率大，则光导纤维内芯相对于外套的折射率b光也大，根据，可知b光在光导纤维内芯与外套的界面处的临界角小，所以在入射角由逐渐增大、光线射到内芯与外套的界面上时入射角减小时，光导纤维内芯与外套的界面处a光全反射现象先消失，故B正确；若入射角时，根据折射定律有：，由于单色光在介质中传播的时间为：，故D正确；故选：ABD。
9.答案：CD
解析：A.根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知，在其他条件不变的情况下，相干光的波长越长，条纹间距越大，由题图可知，故A错误；
B.同种介质对频率越大的光折射率越大，又由可知，所以，故B错误；
C.由可知，若该两束光分别为红光和紫光，则a光为紫光，故C正确；
D.由
,
知a光的临界角小于b光的临界角，故D正确。
故选CD。
10.答案：BD
解析：彩虹的成因是光的折射，选项A错误、B正确；倒影的形成是因为光在水面上发生了反射，选项C错误、D正确。
11.答案：（1）（2）
解析：（1）设光在D点的入射角为i，根据几何关系
由几何关系可知
由于，设折射角为r，根据几何关系可知，折射角
则折射率
（2）设光线向上平移的高度h，光线照射到圆弧面上时刚好发生全反射
这时光线在圆弧面上的入射角等于临界角C
根据几何关系
解得
12.答案：（1）2（2）
解析：（1）如图
AB与DE平行，则
则光在BC边上的入射角
由于刚好发生全反射，所以临界角
透明介质的折射率
（2）如图
由于
则
由于
所以是等边三角形
光在介质中传播的距离
光在介质中的速度
该束光线从射入介质到射出介质所用时间