2026年高中物理高三选择题强化训练：几何光学和物理光学（解析版）

专题1.3几何光学和物理光学

1.彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球。是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从M点射入，在雨

滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线〃和光线

A是彩虹最外侧的两束光线。下列说法正确的是（）

A

A.光线。为红光，光线b为紫光

B.两种光在P点和。点可以发生全发射

C.人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端

D.光线“在雨滴中传播的速度大于光线人在雨滴中传播的速度

【答案】C

【详解】A.光线%〃入射角相同，a的折射角小，故〃的折射率大，所以〃为紫光，〃为红光，故A错误；

C.如图，人观察彩虹时，红光在上、紫光在下，故C正确；

B.由题图可知，光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以两种光在尸点和。点不能发生

全反射，故B错误；

D.根据，=£光线〃在雨滴中传播的速度小于光线人在雨滴中传播的速度，故D错误。故选C.

n

霾

2.水卜一固定点光源，发出八方两单色光。人在水面上方向下看，水面中心团区域有。光力光射出，田区域

只有。光射出，如图所示。下列判断不正确的是（）

A.水对a光折射率比水对力光折射率小

B.利川同一双缝干涉实验装置在相同介质进行光的干涉实验，6光干涉条纹间距比。光大

C.。光在水中的传播速度大于〃光

D.若用。光照射某种金属可发生光电效应，则用光照射此金属同样可发生光电效应

【答案】B

【详解】A.II区域只有a光射出，说明6光发生全反射，可知b光的临界角小于“光sinC=4

八

所以水对［光折射率比水对。光折射率小，A正确，不符题意；

B.双缝干涉实验中相邻亮条纹间距右同一介质中，。光的波长比b光的波长大，利用同一双缝干涉

a

实验装置在相同介质进行光的干涉实验，〃光干涉条纹间距比〃光大，B错误，符合题意；

C.力折射率公式"二£知折射率越大传播速度越小，故。光在水中的传播速度大于/）光，C正确，不符题意；

V

D.同一介质中，频率越高折射率越大，所以〃光频率比〃光频率小，。光照射某种金属可发生光电效应,

则用。光照射此金属一定可发生光电效应，D正确，不符题意。故选B。

3.如图所示，长方形ABCO是玻璃传的截面，AB边长为百LAD边长为21,小£、£是边的四等分

点。一束单色光从片点以60。的入射角射到玻璃砖上，光束刚好射到A8边的中点。不考虑光的多次反射。

则下列说法正确的是()

A.玻璃对光的折射率为近

B.光从《点传播到A8中点所用的时间为,

C

C.若相同的单色光从A点以60。的入射角射到玻璃砖上，则光从玻璃砖射出时的侧移量为/

D.若用频率更大的光从6点以6()。的入射角射到玻璃砖上，则光从玻璃砖射出时侧移量变小

【答案】C

【详解】A.光从4点射入时的光路如图1所示。光束以4=60。的入射角射入玻璃砖时，恰好射到边的

中点，设此时折射角为“，由几何关系可知tan2=J-=7因此折射角％=30。，折射率

—I

2

_sin8\_sin600_瓜

W---A错误;

sin<92sin300'

B.光在介质中传播的速度-=则光从［点传播到AZ?中点所用的时间为包，B错误；

nc

C.光从8点射入时的光路如图2所示。光线从出射点G射出，由几何关系可知62=*，侧移量

COS0,

AT=62sin(a-a)联立解得Ar=/,C正确；

D.若用频率更大的光从A点入射，折射率变大，角变小，光从玻璃砖射出时侧移显变大，D错误。

故选c。

4.如图甲所示，一均匀玻璃体上部为半球下部为圆柱，已知半球的半径和圆柱的半径相同均为心圆柱体

高度也为R，在圆柱体的底部中心。点放一点光源，球冠上发光部分的表面积S=4R2（已知球冠表面积的

计算公式为5=2乃町7,H为球的导径，〃为球冠的顶端到球冠底面圆心的高度，如图乙所示），不计二次反

射后的光线折射，该玻璃对光的折射率为（）

D.2

【答案】D

【详解】球冠上发光部分的表面积S="2,已知球冠表面积的计算公式为S=2»町?,则7TR~=2;rRh

如图，分析几何关系知

0

/7=/?-宠85疗联立解得85。=5结合图知。=60由图可知。=2/则夕=30根据题意知，入射角为尸=30

时恰好发牛.全反射，则该玻璃对光的折射率为"焉=2故D正确。故选D。

5.高速公路上的标志牌使用的“回归反光膜〃内含有球体反射元件。如图所示，反光膜内均匀分布着直径

0.2mm的球形细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1.6,某一入射光线经玻璃珠依次发生折射、反射、折射后,

出射光线恰好与入射光线平行，则此入射光线与出射光线间的距离为（）

A.0.120minB.0.168mmC.0.175mmD.0.192mm

【答案】D

【详解】光路如图所示

根据对称性以及几何关系可知i=2r根据折射定律有*=〃=1.6联、工以上两式可得sinr=0.6故

sinr

sini=0.96入射线与出射线的W1离为d=2x0.lx0.96mm=0.192mni故选D。

6.如图是蓝色大闪蝶，化阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面向凸起的翅管，这些翅

脊有一申类似台阶的结构，光照射翅背上"台阶结构”的典型光路如图所示，则（）

A.翅膀灿烂闪烁是光的色散现象

B.翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象

c.光经翅脊反射后的频率变为原来的?

D.光在空气中的波长约是在翅脊中波长的L5倍

【答案】D

【详解】AB.翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断在空气层和“台阶结沟〃里发生反

射和折射、蓝色大闪蝶无论是它的厚度、材质、还是它树状脊脉上的“台阶结构''的位置，都适合蓝色光发生

相干干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光干涉的产物，故AB错误；

C.光经过反射后的频率不变，故C错误；

D.因为翅膀折射率为1.5,所以光在空气中的速度和翅脊中速度之比为1.5,由于频率不变，波长和波速成正

比，所以光在空气中的波长约是翅脊中波长的L5倍，故D正确。

故选Do

7.如图所示为一个边长为。的实心透明正立方体，在正立方体底面正方形中心。点放置一个单色点光源，

该点光源发出的部分光通过透明正立方体折射出来。己知该单色光在透明正立方体材料中的折射率为“石,

真空中的光速为下列说法中止确的是（）

A.从O点发出的光传播到正立方体侧面各点所需时间相等

B.从。点发出的光传播到正立方体上表面需要的最短时间为上巴

1c

C.观察者从左向右观察，在/W8卬面上看到的亮斑面积为对

32

2

D.观察者从上向下观察，在力氏。面上看到的亮斑面积为卫二

8

【答案】C

【详解】A.从O点发出的光传播到正立方体侧面4844各点的距离不相等，所以时间不相等，A错误；

B.单色光在透明介质中传播的速度为丫=£=小光到达上表面需要的最短时间为，=州=县，B错误；

C.由题意可知，观察者从左向右观察，在48"才面上看到的痉斑形状为一个半圆，设半圆的半径为，全

反射的临界角为。，有疝则tan，=%2=!；r=亮斑面积为5='乃产=三匚，c正

nV5cos<9224232

确；

D.观察者从上向下观察，在力48面上看到的亮斑面积为一个圆，半径为与=atan6=］面积52=*=手

D错误。故选C。

8.激光散斑测速是一种崭新的技术，它应用了光的干涉原理，用二次曝光照相所获得的“散斑对"相当于双

缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光的时间间隔加的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次

曝光时间间隔△八双缝到屏之距离/以及相邻亮纹间距Ax，若所用的激光波长为2，则该实验确定物体运

动速度的表达式为（）

2Ax/A.vIAIN

A.v=B.v=C.v=--------D.v=------

/△/ZA/ZZXAr

【答案】C

【详解】根据双缝干涉条纹间距公式心=三人又&=仙联立解得物体运动速度的表达式为v=-^-

dMbt

故选Co

9.如图所示，一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一块水平放置的平面玻璃板接触，用平行的单色光竖直

向下照射，可以观察到一些明暗相间的单色同心圆环，由于这种现象首先是由牛顿观察到的，所以这些同

心圆环叫做牛顿环。关于这种现象下列说法正确的是（）

入

射

光

A.这是光的衍射现象B.这是光的折射现象

C.单色圆环离圆心越远间距越稀疏D.单色圆环离圆心越远间距越密集

【答案】D

【详解】AB.凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个空气薄膜，当竖直向下的平行光射向平凸透镜时，

尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处的空气膜厚度相同，上、

下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状，所以牛顿环是薄膜干涉现象，选项AB错误；

CD.空气薄层厚度不同，上、下表面反射光的光程差也不同，由于上表面是球面，所以越远离中心的地方

空气薄膜厚度增加越快，光程差越大，干涉条纹也就越密，选项C错误，D正确。

故选D。

10.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条

纹即可判断细丝粗细的变化。下列说法正确的是（）

A.这里应用的是光的色散现象B.这里应用的是光的偏振现象

C.如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细

【答案】D

【详解】AB.激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹，应用的是光的衍射现象，AB错误;

CD.如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知金属丝变细。C错误；D正确。故选D。

11.在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置，形成如图所示的肥皂膜侧视图，用黄色光从左

侧照射薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列结论错误的是（）

A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样

B.干涉条纹的分布上疏下密

C.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差不变

D.若换用红光照射，则条纹间距将变大

【答案】A

【详解】A.薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，故A说法错误，符合

题意：

B.由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上

疏下密，故B说法正确，不符合题意；

C.任意相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半倍的波长，不变，故C说法正确，不符合题意；

D.光波的干涉条纹间距公式为=如果换成红光照射，则波长变长，相邻条纹间距变大，故D说法正

a

确，不符合题意；故选A。

12.光程是光学中的概念，定义为光在介质中经过的几何路程与该介质折射率的乘积。当两束相干光的光

程差为波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹。瑞利干涉仪就是利用这个原理测量气体的折射率。如图甲

所示，两束光的光程差为零时，屏幕上。点为零级干涉亮条纹。将长度为/、装有待测气体的透明薄管放在

S后面，如图乙所示，零级亮条纹移至屏幕上的。点，。点为第攵级干涉亮条纹。已知空气的折射率为名,

所用光的波长为4,待测气体的折射率为（）

屏屏

【答案】B

【详解】乙图中两束光到。点的光程差为As="l根据题意得&=（一%）/联立可得，?=亍+%故选B。

13.在某次测量平行玻璃砖的折射率的实验中，玻璃砖的截面图如图所示，测量者使光线从玻璃砖左侧表

面中点斜射入玻璃砖，改变光线与玻璃面的夹角，当光线与玻璃面夹角为。时.，恰好看不到光从玻璃砖下

表面射出。玻璃砖上、下表面之间的距离为小左、右宽度足够长，真空中的光速为c。下列说法正确的是

（）

A.玻璃的折射率为Jl+cos?。

B.玻璃的折射率为Jl+sin*

C.光线从进入玻璃砖到第一次到达玻璃砖上表面的时间为史上呵0

2ccos夕

D.光线从进入玻璃砖到第一次到达玻璃砖上表面的时间为3"（"C°S2。）

2ccos0

【答案】AD

【详解】AB.根据题意做出光路图，如图所示

设光线在玻璃砖左侧表面发生折射时的折射角为。，有〃==（90°一0）光线在玻璃砖卜浓面恰好发生全反射,

sina

有sin（90。一a）='解得〃=J]+cos?o,A正确，B错误；

CD.光线在玻璃中传播的速度大小,=£,光线在玻璃中传播的距离x=不©—+上一解得/=’/。+c（）s-〃）

n2sinasma2ccos。

C错误，D正确。故选AD。

14.如图所示，截面为等腰三角形的玻璃砖，顶角。=30。，由。，人两种光组成的复色光以，=45。射

到侧面的中点D,其中。光以最小的光程射到/1C面，〃光平行于灯:边射到/C面。已知AB长度为2L,

光在真空中的传播速度为。，则下列说法正确的是（）

BC

A.。光的折射率小于8光的折射率

B.〃光的折射率为0

C.6光在力。面可能发生全反射

D.使“、力光分别通过同一双缝干涉装置，匕光条纹间距更大

【答案】AB

【详解】A.由题意知a、b光在玻璃砖的折射光线如图所示

在,48分界面处〃光的折射角大于b光的折射角，由折射率定义式〃=号叱可知。光的折射率小于b光的折

sina

射率，故A正确；

B.由图分析可知，。光在分界面处的折射角为/=6=30。代入数据可得a光的折射率为〃广等_=及

sinex1

故B止确；

C.通过图中几何条