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几何光学考题归纳
一、光的直线传播
1．光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
光在同
种均匀介质中是沿
线传播的
小孔成像、影子、日食、月食等光现象都是光沿直线传播
的结果。
2．光的传播速度
⑴光在不同介质中的传播速度不同。
⑵光在真空中的传播速度最大，
其大小约为c＝3×108m/s ；
当在其他介质中的传播速度较小。
【例1】如图所示为发生日食的示意图，由图可知以下不正确的是(
)
A．地球a区的人看不到日食
B．地球b区的人可见日偏食
C．地球c区的人可见日全食
D．地球d区的人可见日环食
【变式1】一人自街上路灯的正下方经过，看到自己的头部的影子正好
在自己脚下
如果人以不变的速度朝前走
则他头部的影子在
在自己脚下。如果人以不变的速度朝前走，则他头部的影子在
地面上的运动情况是(
)
A
匀速直线运动
A．匀速直线运动
B．匀加速直线运动
C．匀减速直线运动
匀减速直线运动
D．无法确定
【变式2】如图所示，一小球紧靠点光源S 前方，水平向左平抛，恰好落
在墙角处
则在小球
动过程中
竖直墙壁上球影中心的
在墙角A处，则在小球运动过程中，竖直墙壁上球影中心的运
动是(
)
A
匀速直线运动
A．匀速直线运动
B．加速度逐渐增大的变加速直线运动
C．匀加速直线运动
C．匀加速直线运动
D．加速度逐渐减小的变加速直线运动
1
二、光的反射
光的反射定律
反射光线
入射光线和法线在同
平面内
反射
光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射
光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。在反射现
象中，光路是可逆的
象中，光路是可逆的
【例2】如图所示，在竖直平面xOy上，人眼位于x 轴上+3坐标点H，平面
镜位
图
位置
平
镜两端坐标为
与
么当
镜位于图示位置，平面镜两端坐标为N(-1,3) 与M(0,3)，那么当一
发光点P 从坐标原点沿x 轴负方向运动过程中。当P点在以下哪个
区域中运动时
人眼可以从平面镜中观察到P的像(
)
区域中运动时，人眼可以从平面镜中观察到P的像(
)
A．0至-1区间B．-1至-3 区间
C
0至
区间
D
3 至5 区间
C．0至-∞区间
D．-3 至-5 区间
【变式】S为一在xOy平面内的点光源。一平面镜垂直于xOy平面放置，它
与
平
的交线为
与轴的夹角
保持
动
与xOy平面的交线为MN，MN与x轴的夹角θ=300 现保持S不动，
令平面镜以速率v沿x轴正方向运动，则S经平面镜所成的像(
)
A
以速率v沿x轴正方向运动
A．以速率v沿x轴正方向运动
B．以速率v沿y轴正方向运动
C．以速率v/2 沿像与S连线方向向S运动
C．以速率v/2 沿像与S连线方向向S运动
D．以速率v沿像与S连线方向向S运动
三、光的折射
1．光的折射：当光从一种介质射入到另一种介质时，一部分光进
入到后一种介质中去，并且改变了原来的传播方向，这种现
象叫做光的折射。
入射线
反射线
N
入射线
反射线
介质1
介质2
N′
O
折射线
N′
2
2．光的折射定律：
折射光线跟入射光线和法线在同
平面内
并且分别位于法线的两
折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，并且分别位于法线的两
侧；
入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
如果用n表示比例系数，则有
1
sin
n
2
sin
空气
θ1
N
A
空气
1
O
水
θ2
水
B
N′
3．折射率：
光从真空射入某介质发生折射的时候
入射角
的正弦跟折射角
光从真空射入某介质发生折射的时候，入射角θ空的正弦跟折射角θ介
的正弦之比，叫做这种介质的折射率n，
即
sin
sin
n
空
介
N
A
sin介
空气
O
θ1
c
n
θ2
水
B
n
v
B
N′
【例3】光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线
成
夹角
则玻璃的折射率为
成90 °夹角，则玻璃的折射率为__________
【变式】一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为
的透
材料制成
有
束位
过球心的竖直平
内的光线
平行
3
明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行
于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图
所示
已知入射光线与桌面的距离为
求出射角θ
3
/ 2
R
所示。已知入射光线与桌面的距离为
。求出射角θ。
3
/ 2
R
3
四、全反射
全反射
光从光密介质射入光疏介质时
在界
处
部分光
1．全反射：光从光密介质射入光疏介质时，在界面处一部分光
反射回原介质中，一部分光被折射到另一种介质中；
随着入射角的增大
折射角逐渐增大
且折射光线越来越弱
反射光线越
随着入射角的增大，折射角逐渐增大，且折射光线越来越弱，反射光线越
来越强；
入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩
入射角增大到某
角度，使折射角达到90
时，折射光线完全消失，只剩
下反射光线, 这种现象叫做全反射。
2.全反射的发生条件：
⑴光从光密介质进入光疏介质；
⑵入射角大于或等于临界角。
⑵入射角大于或等于临界角。
3．光从介质射向真空时，发生全反射的临界角计算公式为sinC＝1/n。
4．发生全反射时，光线仍遵守反射定律
5．全反射的应用：光纤通讯等。
【例3】在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的
轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，
【例3】如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，
光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌
面上形成的光斑半径为(
)
A．r
B．1.5r
C．2r
D．2.5r
【变式1】如图是一个1/4圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径
分成等份
虚线
平行
半径
OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1 。平行于半径ON，
ON边可吸收到达其上的所有光线，已知该棱镜的折射率n=5/3，
若平行光束垂直入射并覆盖OM
则光线(
)
若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线(
)
A．不能从圆弧NF1射出
B
只能从圆弧NG 射出
B．只能从圆弧NG1射出
C．能从圆弧G1H1射出
能从圆弧
射出
D．能从圆弧H1M射出
4
【变式2】
如图所示，一根长为l=5m 的光导纤维用折射率
的材料
制成
束激光由其左端的中心点以450 的入射角射入光导纤
2
n =
制成。一束激光由其左端的中心点以450 的入射角射入光导纤
维内，经过一系列全反射后从右端射出，求：
⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大。
⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大。
⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少。
五、光的色散
⑴定义：白光通过三棱镜后，在光屏上形成一条彩色光带――光谱，这就
是光的色散，光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是
橙、黄、绿、蓝、靛等色光。
⑵光的色散现象说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、蓝、
靛、紫7种单色光组成。
⑶光的色散现象反映，各种色光通过棱镜，红光偏折最小，紫
光偏折最大。
⑷同一种介质对不同光的折射率n不同，对红光的折射率最小，对紫光的
折射率最大。
①由n＝c/v可知，在同一种介质中，红光的光速最大，紫光的光速最小，
但各种颜色的光在真空中光速都是c＝3×108m/s 。
②由sinC＝1/n可知，在同一种介质中，红光发生全反射的临界角最大，
紫光的临界角最小。
【例4】一束红光与一束紫光以适当的入射角射向半圆形玻璃砖，其出
射光线都是由圆心点沿
方向射出
如图所
则
射光线都是由圆心O点沿OP 方向射出，如图所示，则( )
A．AO是红光，它穿过玻璃砖所需的时间短
是紫光
它穿过玻璃砖所需的时间长
B．AO 是紫光，它穿过玻璃砖所需的时间长
C．BO是红光，它穿过玻璃砖所需的时间长
D．BO是紫光，它穿过玻璃砖所需的时间短
5
【变式】ΔOMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空
气垂直射入棱镜底
在棱镜侧
上反射和折射的
气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的
情况如图所示。由此可知(
)
A
棱镜内a光的传播速度比b光的小
A．棱镜内a光的传播速度比b光的小
B．棱镜内a 光的传播速度比b光的大
C．a光的频率比b光的高
C．a光的频率比b光的高
D．a光的波长比b光的长
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