文档内容
专题 16 光学 电磁波
目录
01 模拟基础练.........................................................................................................2
题型一：折射定律及折射率的应用..........................................................................2
题型二：光的折射和全反射的综合应用..................................................................9
题型三：光的波动性 电磁波..................................................................................14
题型四：光学计算题专练........................................................................................19
02 重难创新练.......................................................................................................26题型一：折射定律及折射率的应用
1．（2024·四川成都·模拟预测）一个半径为 、球心为 的半球形储油桶固定在水平面上，桶口平面保持
水平，其右端点为 点，且 。当桶内没有油时，从某点 恰能看到弧形桶底的 点， 连线与
水平方向的夹角 。当桶内装满油时，仍沿 方向看去，恰能看到桶底的最低点 点，已知光速为
。则下列说法正确的是（ ）
A．油的折射率为
B．油的折射率为
C．装满油时，光从 点出发传播到 点所用时间为
D．装满油时，光从 点出发传播到 点所用时间为
【答案】D
【详解】AB．由几何关系可得及折射率计算式可得，油的折射率 故AB错误；
C．光在油中传播的速度为 装满油时，光从 点出发传播到 点所用时间 联立以上两式
可得 故C错误，D正确。故选D。
2．（2024·河南濮阳·模拟预测）如图所示，半圆 为某种透明材料的截面， 点到 的
距离等于半径的一半。一细光束 从 点以 角射入材料，折射光线刚好照射在 点，一细光束 从 点
以平行于 的方向射入材料，折射光线刚好照射在 点。光在真空中传播的速度为 ，则细光束 和 在
透明材料中传播的速度大小分别为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】分别作出a、b的折射光线，如下图所示由于DE为半径的一半，故a光束的折射角 ，根据光的折射定律及折射率的速度表达式可知
解得 同理，对于b束，由几何知识可知，其入射角、折射角的大小分别为
所以 解得 ，A正确。故选A。
3．（2024·河北保定·三模）如图所示，ABC为一玻璃砖的截面，由直角三角形AOC和半径为R的四分之
一圆BOC组成，O为圆心， ，一束单色光沿平行于AB的方向射到AC边上的D点，折射光线
刚好照射到B点，测得AD长为 ，光在真空中的传播速度为c，则光从D点传播到B点所用的时
间为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】过 点作法线，交 于 点，如图所示根据几何关系有 则有 可知
设光在 点的折射角为 ，结合上述，根据几何关系有 解得
光在 点入射角 则折射率 根据几何关系有
光在玻璃砖中的传播速度为 光从 点传播到 点所用时间
故选C。
4．（2024·河北邯郸·三模）如图所示，一束单色光平行于 平面且与 成 角（ ）射入长
方体玻璃砖，在玻璃砖的上下表面均发生了反射和折射。A、B、C、D为光线上的四个点，其中A为入射
光线上的点且到 的距离为3cm，B到A的水平距离为14cm，B、C连线平行于 且B、C两点的距离
为4cm，C、D连线垂直于 且C、D两点的距离为13cm，已知光在真空中传播的速度为 ，
下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖的厚度为4cm
B．玻璃砖的折射率为1.5C．光在玻璃砖内的传播速度为
D．过C点的光线在玻璃砖中传播的时间为
【答案】A
【详解】A．如图所示 ， 故 ， ， ，
， ， ， 则玻璃砖的厚度
故A正确；
BC．因为 玻璃砖的折射率为 光在玻璃砖内的传播速度为 故BC
错误；
D．过 点的光线在玻璃砖中传播的距离为 传播的时间为 故D错误。故选A。
5．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）带圆孔的遮光板M和光屏N平行放置，O点为圆孔的圆心，
O'O连线垂直于光屏N，在O'O连线的延长线上放置一个点光源S，如图。S到光屏N的距离 ，
在光屏N上形成的圆形光斑的半径 （不考虑光的衍射）。将厚度 、表面足够大的长方体
玻璃砖放置在M、N之间，玻璃砖上、下表面与M、N平行，若光屏N上的圆形光斑的半径变为 ，
则玻璃砖的折射率为（ ）A． B． C．1.5 D．
【答案】A
【详解】设射入玻璃砖光线入射角的最大值为θ，对应的折射角为θ，由光路图和几何关系可知
1 2
可知
由几何关系可知 由折射定律有 解得 故选A。
6．（2024·江西上饶·模拟预测）如图所示，ABC为等腰三棱镜，顶角 ， 边长为L，一束单色
光以平行于AC边的方向照射在AB边上的D点，折射光线刚好照射在C点，已知棱镜对单色光的折射率
为 ，则D点到BC边的距离为（ ）A． B． C． D．
【答案】C【详解】由几何关系可知，光在 边的入射角 ，设折射角为 ，由 得 由
几何关系可知 ， ，则 D点到 边的距离 故选
C。
7．（2024·浙江宁波·三模）截面如图所示的直角棱镜ABC，其中BC边和CA边镀有全反射膜。一细束白
光以入射角 从AB边入射，然后经过BC、CA反射，又从AB边射出。已知三角形AB边的高为h，
真空光速为c。对经过两次反射，并从AB边射出的光束，有（ ）
A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关
B．紫光在出射位置与入射位置间距最大
C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为
D．光在棱镜当中传播用时最短为
【答案】D
【详解】A．作出光路如图：由几何关系可知α=r，β=θ，因此从AB边射出的光束与入射光线平行，与光的颜色无关，故A错误；
B．根据题意可知折射率越大，出射位置与入射位置间距越小，紫光折射率最大，所以其出射位置与入射
位置间距最小，故B错误；
C．根据运动学公式可知光在棱镜中的传播时间 ， ， 结合几何关系可知当
r=45°时传播时间最短，此时的折射率 故C错误。
D．由几何关系可知，光传播的最短距离为 最短时间 选项D正确。故选
D。
8．（2024·浙江金华·三模）单反就是指单镜头反光相机。相机在毛玻璃的上方安装了一个五棱镜。这种棱
镜将光线多次反射改变光路，将其影像送至目镜，这时的影像就是上下正立且左右校正的了。图为单反相
机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面， 。某一束单色光光线经平面镜反射后从AB边
的F点垂直AB入射，其中 、 ，最后刚好在BC中点垂直BC出射，已知在CD与AE两个面
上发生全反射，且两次全反射的入射角相等，则下列说法正确的是（ ）（已知 ）
A．五棱镜的折射率一定为
B．五棱镜的折射率一定为
C．光在五棱镜中的传播时间为D．左右平移平面镜，只要光仍从BC面垂直射出，则光在五棱镜中的传播时间不变
【答案】D
【详解】AB．设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，
如图
根据几何关系有4θ=90°解得θ=22.5°当光刚好在CD和AE面上发生全反射时，折射率最小，根据
解得最小折射率为 故AB错误；
C．由几何关系可知 ， ， 则在棱镜中的
总距离 光在棱镜中的最大速度为 可得最短传播
时间 选项C错误；
D．左右平移平面镜，只要光仍从BC面垂直射出，则因入射到CD面上的入射角θ不变，则光在棱镜中传
播的距离不变，即光在五棱镜中的传播时间不变，选项D正确。故选D。
题型二：光的折射和全反射的综合应用
9．（2024·全国·模拟预测）如图所示，半圆柱体玻璃砖横截面半径为 ，高为 。有单色光垂直平面
射入玻璃砖，为了避免光从圆弧面射出，需要在圆弧面上涂抹一层不透光的反光材料。已知玻璃砖对该单色光的折射率为 ，则涂抹层的最小面积为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】根据折射率 与全反射临界角 的关系 解得 根据几何关系可得，为避免光从圆弧
面射出，涂抹区域对应的最小圆心角为 则涂抹层的最小面积 故选
D。
10．（2024·湖南长沙·模拟预测）夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人
张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在
水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲
所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与
水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角 ，已知
， ，则下列说法正确的是（ ）
A．该单色光的彩虹角B．该单色光在水滴内部B点处发生全反射
C．水滴对该单色光的折射率约为1.42
D．若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间
距更大
【答案】C
【详解】Ｃ．在题图乙上标出各角度，如图所示
由几何关系可知 解得 根据折射定律有 故C正确；
A．由光路的可逆性可知，光在C点的折射角依然为 ，故该单色光的彩虹角为 故A错误；
B．该单色光在水滴内发生全反射的临界角C满足 又sinθ
