文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题12 几何光学
命题预测
几何光学作为物理学的重要分支。在在即将到来的2025 年高考中，光的直线传播、反射
和折射定律、光的独立传播定律、全反射原理、光的可逆性原理以及等光程原理等。这些基
础定律的理解和应用将是命题的重点。
考生应加强对这些基础知识的理解，通过反复阅读教材、做笔记等方式，确保对每一个
定律和原理都能熟练掌握。通过大量的练习，考生可以提高解题速度和准确率。在学习过程
中，考生应注重总结归纳，将零散的知识点串联起来，形成完整的知识体系。这有助于考生
更好地理解和记忆几何光学知识，提高解题能力。
高频考法
1. 光的折射定律的应用
2. 光的全反射
3. 光的折射与全反射综合应用
考向一：光的折射定律的应用
1.对折射率的理解
(1)公式n＝中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，i 总是真空中的光线与法线间的夹角，γ
总是介质中的光线与法线间的夹角。
(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。
(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。
(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，
传播速度越小。
(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
(6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝。
2.光路的可逆性
在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入
射光线发生折射。
考向二：全反射
1、全反射及条件
（1）定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
射光线的现象。
（2）条件：
①光从光密介质射入光疏介质。
②入射角大于或等于临界角。
2.全反射临界角
（1）定义：折射角等于90°时的入射角。
（2）公式：sin C＝。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝
得sin C＝。
（3）大小：介质的折射率n 越大，发生全反射的临界角C 越小。
01 光的折射定律的应用
1.“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。如图所示，等腰梯形ABCD 是“道威棱镜”的横截面，底
角为45°，光1 和光2 均沿与BC 平行的方向射入棱镜，且均在BC 面上发生一次全反射后从CD 面射出。
已知棱镜对光1 的折射率为
，对光2 的折射率
，BC=L，光在真空中的传播速度为c，则（
）
A．光1 和光2 经过棱镜后从CD 边射出时均与BC 边平行
B．光1 在棱镜中的传播时间为
C．光1 在棱镜中经过的路程小于光2 在棱镜中经过的路程
D．光1 在棱镜中传播的时间小于光2 在棱镜中传播的时间
02 光的全反射
2.如图甲所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜，上下两面为边长为
的正方形，棱镜高为
，S，O
分别为上下面的中心，在上表面挖走一个以O 点为球心、R 为半径的半球，在S 处放置一点光源，已知该
材料的折射率为
，且只有上表面为光学面，图乙为俯视图，图丙为过S、O 两点的剖面图，则上表
面被照亮的区域面积（俯视看半球内表面被照亮的部分可等效成水平面）为（ ）
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．
B．
C．
D．
03 光的折射与全反射综合应用
3.一水平放置的玻璃砖如图所示，纵切面ABCD 是一个直角梯形，AB 边与AD 边的夹角为30°，横截面
CDGH 是边长为L 的正方形。一束单色光宽度为L，厚度为
，平行于玻璃砖的棱BC 向右传播，光束最
外面下边缘光线从AB 边中点进入玻璃砖后折射到AD 边上的点E 恰好是B 点在AD 边的投影，若BC 边长
，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率n。
（2）光束进入玻璃砖后在CDGH 面上有光射出的区域的面积（有折射光线时则不考虑反射光线）。
1．如图所示为半圆柱体形玻璃砖的横截面，OD 为直径。一束包含红、紫两种单色光的光束沿AO 方向从
直径上非常靠近O 点位置射入柱体，并分别到达柱体表面的B、C 两点。则下列说法中正确的是（ ）
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．两种颜色的光在玻璃中的传播速度大小相等
B．到达B 点的光可能是红光
C．两束光在玻璃中分别到达B、C 两点的传播时间不相等
D．在B、C 两点中，若紫光能射出玻璃，则红光也能射出玻璃
2．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
3．半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜，
为玻璃砖的半圆形横截面，M 为最高点，O 为圆心，半
径为R。一束宽为R 的平行光的下边恰好沿着底边
，如图所示。其中从A 点射入的光线经玻璃折射后从
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
B 点射出，已知A、B 两点距离
分别为
和
。
，不考虑圆弧面上的反射光线，下列
说法正确的是（ ）
A．玻璃的折射率为
B．有部分光线在圆弧
区域发生全反射
C．只有圆弧
的部分区域有光线射出
D．射向圆弧
区域的光线有一部分来源于
处反射的光线
4．如图所示为一底边镀银的等腰直角三角形介质，直角边长为a。一细黄光束从O 点平行底边AB 入射，
OA 间距为0.2a。光束经AB 边反射后，在BC 边上D 点射出介质，BD 间距为0.05a，不考虑光在介质内的
二次反射，则（ ）
A．该介质的折射率为
B．光束在介质中传播的时间为
C．仅将入射点下移，光束可能无法从BC 边射出
D．仅将黄光束改为紫光束，光束可能无法从BC 边射出
5．如图所示，一特制玻璃砖的截面由等边三角形ABC 和以O 为圆心、BC 为直径的半圆组成。一束宽度等
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
于BO 且平行于AO 的单色光射到AB 面上，折射光线恰与AC 平行。已知半圆的半径为R，
，
不考虑半圆面的反射光。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖的折射率
B．半圆面上有光射出的部分所对应的圆心角71°
C．光在玻璃砖中最长传播时间为
D．距B 点
入射的光从圆弧BC 出射后恰好与入射光平行
6．如图所示为某透明介质制成的棱镜截面，该截面由
扇形和直角三角形构成，已知
，
，
一细光束由平面上的A 点斜射入棱镜，细光束在
点刚好发生全反射，已知弧长
等于弧长
的倍，
光在真空中的速度为。下列说法正确的是（ ）
A．该透明介质的折射率为
B．光束在
点入射角的正弦值为
C．光线第一次射出棱镜时从
边射出
D．光束从
点射入到第一次从棱镜中射出的时间为
7．某同学欲做“坐井观天”这个实验，如图所示，已知井深h，井口半径为R，现给井中注满水，在井底
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
中央放一个点光源，测得最大视角为θ（视角为两折射光线反向延长线所夹角度），已知光在真空中的传
播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为
B．光从光源射出到离开井所需时间为
C．若点光源竖直向上移动，最大视角一定变大
D．若只往井中注入一半高度的水，则最大视角一定变大
8．如图为一折射率
的玻璃砖截面示意图，其截面一侧是以O 点为圆心、半径为R 的四分之一圆弧，
其余两侧为直面AC 与BC，且
。仅靠O 点下方有一单色激光发射器S，能在玻璃砖截面所在
的平面内发出过O 点的光束，现让激光发射器S 绕过O 点垂直于纸面的轴开始顺时针匀速转动，转动周期
为T，观察到玻璃砖AC 面和BC 面上有光斑移动，光在真空中速度大小为c，不考虑光线的多次反射，下
列说法正确的是（ ）
A．光线透过玻璃砖最长时间为
B．光斑从玻璃砖AC 面消失到BC 面出现的时间间隔为
C．光斑在玻璃砖AC 面上刚要消失的瞬时速度为
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
D．在发射器S 开始转动的一个周期内，能观察到AC 面和BC 面上有光斑的时间为
9．在“天宫课堂”航天员王亚平老师在水球中注入一个气泡后，水球便成了透明空心水球，如图所示，
水球中形成了一个正立一个倒立的两个像。假设透明空心水球内径是R，外径是2R，其过球心的某截面
（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A 点射入，光线与直线AO 所成夹角i=60°，经折
射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．单色光在该材料中的传播时间为
B．单色光在水中的折射率为
C．只要A 点射入的单色光与AO 直线的夹角i 大于30°，就一定能够在内球面发生全反射
D．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A 点射入的光线与AO 直线的夹角
10．在如图所示的直角坐标系中，
平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面（z 轴垂直纸面向外）。在介质I 中的
（0，
）处有一点波源，产生波长为
、速度为v 的波。波传到介质Ⅱ中，其速度为
，图示时刻介
质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，此时波源也恰好位于波峰。M 为O、R 连线的中点，
入射波与反射波在O 点相干加强，则（ ）
A．介质Ⅱ中波的频率为
B．S 点的坐标为（0，
）
C．入射波与反射波在M 点相干减弱
D．折射角
的正弦值
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
9
