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2009高考秘籍系列物理之幾何光學
【2009高考考綱解讀】從2009高考考綱來看，幾何光學依然為高考命題的熱點之一。通過歷年高考試題的分析，可以發現光的反射和折射是高考考查的熱點問題，高考中經常涉及到的知識點有反射、折射、全反射、臨界角和色散的基本概念等。掌握光的反射定律、折射定律，掌握發生全反射現象的充要條件。熟悉平面鏡、棱鏡、平行玻璃磚等光學器件對光路的控制特征。了解光的色散現象。掌握畫反射光路與折射光路的方法。
【解題方法歸納】就近幾年的高考試題來看，平面鏡問題和不同色光的折射率、全發射、光導纖維等問題時常成為熱點問題，而且大多將光的本性和幾何知識結合進行考查。主要以選擇題和作圖題的形式考查。
【專題聚焦】
1．光的直線傳播
（1）在同一種均勻介質中，光是沿直線傳播的，小孔成像、影的形成都是光直線傳播的例證。如果介質分布不均勻，光在傳播過程中就會發生彎折，海市蜃樓現象就是例證。
（2）光的傳播過程也是能量傳遞的過程。
（3）光的傳播速度
①光在真空中的傳播速度為
②在其它介質中的速度，式中n為介質的折射率，n>1，故v（4）光年
光在真空中一年時間內傳播的距離稱之為1光年。注意光年是長度單位而不是時間單位。
光年=C·t= C=3.0×108m/s×365×24×3600s=9.46×1015m.
2.影的形成
點光源發出的光,照到不透明的物體上時,物體向光的表面被照亮,在背光面的后方形成一個光照不到的黑暗區域,這就是物體的影.影區是發自光源并與被照物體的表面相切的光線圍成的。
(1)分類:本影與半影.
①本影:光源上所有發光點都照不到的區域.
對同一個物體,其本影區的大小,與光源發光面的大小和光源到物體的距離有關:光源到物體的距離一定時,光源發光面越大,則物體的本影越小;光源發光面越小,則物體的本影越大.光源發光面一定時,光源到物體的距離越小,則物體的本影區越大;光源到物體的距離越大,則物體的本影區越小.
②半影:光源上一部分發光點的能照到,而另一部分發光點照不到的區域成為半明半暗的半影.
本影與半影都是光的直線傳播的結果.
(2)日食和月食的形成
日食:如圖所示.
a.在月球的本影區①里,可看到日全食(完全看不到太陽);
b.在月球的半影區②里,可看到日偏食(只能看到一部分太陽);
c.在月球的半影區③里,可看到日環食(只能看到太陽的邊緣部分).
月食:
a.當月球處于②③里時，看不到月食，這是由于仍有部分光射到整個月球，整個月亮仍然是亮的，只不過比它在影區外稍微暗一些；
b.當月球一部分處于①里時,可看到月偏食(只能看到一部分月亮);
c.當月球全部處于①里時,可看到月全食(完全看不到月亮).
由地理知識可知，月球不可能進入半影區3中，所以不可能出現月環食。
3．光的反射定律
(1)光傳播到兩種介質的交界面上時，改變原來的傳播方向而又返回到原介質中傳播的現象即為光的反射現象。
(2)光的反射定律
①反射光線和入射光線、界面的法線在同一平面內,反射光線和入射光線分別位于法線的兩側。
②反射角等于入射角
（3）在反射現象中，光路是可逆的。在有些問題中利用光路可逆，巧妙地把物點看成像點，或者把像點看成物點，對解決有些問題有很大的幫助。
4.平面鏡成像
(1)平面鏡的光學特點:只改變光束的傳播方向,不改變光束的性質.
①入射光束是平行光束,反射光束仍然是平行光束;
②入射光束是會聚光束,反射光束仍然是會聚光束;
③入射光束是發散光束,反射光束仍然是發散光束.
(2)平面鏡成像特點:像在平面鏡的后面是正立等大的虛像,物像關于鏡面對稱.
即:像與物方位關系:上下不顛倒,左右要交換.
（3）平面鏡成像是反射定律運用的具體實例，漫反射現象也嚴格遵守光的發射定律。
5．光的折射
（1）光的折射：
光由一種介質射入另一種介質時，在界面上將發生光路改變的現象叫光的折射．折射不僅可以改變光路，還可以改變光束的性質．
（2）光的折射定律：
折射光線在入射光線和法線所決定的平面內，折射光線和入射光線分居在法線兩側，入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數：．
在光的折射中光路是可逆的．
6.折射率
（1）光由真空射人某種介質發生折射時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做這種介質的折射率，即．
說明：折射率是反映介質光學性質的物理量，它的大小由介質本身決定，同時光的頻率越高，折射率越大。而與入射角、折射角的大小無關．
（2）與光速的關系
介質的折射率等于光在真空中的速度與在該介質中的速度之比，即n=c/v
說明：①由n=c/v可知，任何介質的折射率都大于1.
②由和，當光由真空(或空氣)射入某種介質時，入射角大于折射角；當光由介質射入真空(或空氣)時，入射角小于折射角．
③兩種介質相比較，折射率較大的介質叫光密介質，折射率較小的介質叫光疏介質．
（3）分析光的折射時，一般需作出光路圖，以便應用折射規律及光路圖中提供的幾何關系來解答．
在實際應用中，常見方法是：①三角形邊角關系法；②近似法，即利用小角度時，θ≈tanθ≈sinθ的近似關系求解．
7.全反射和臨界角
（1）當光線從光密介質射到光疏介質的界面上時，若入射角大于臨界角，則折射光線消失，只產生反射的現象叫全反射．
產生全反射的條件是：
①光從光密介質射向光疏介質；
⑵入射角大于或等于臨界角．兩條件必須同時存在，才發生全反射。
（2）臨界角：折射角等于900時的入射角叫臨界角．顯然，臨界角是一種特殊的入射角．當光線從某介質射入真空(或空氣)時，其臨界角的正弦值為．
注意：發生反射時，不一定發生折射，如：全反射時無折射；發生折射時，卻一定存在反射。
8.棱鏡、光的色散
（1）棱鏡
①光線通過棱鏡時，出射光將向底面偏折．通過棱鏡可看到物體的虛像，像的位置向頂角偏移．
②橫截面是等腰直角形的棱鏡叫全反射棱鏡，光垂直于任意一側面射入，都會在其它側面上發生全反射．
（2）光的色散：白光通過三棱鏡后，出射光束變為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色光的光束，這種現象叫光的色散。由七色光組成的光帶稱光譜．
（3）色散的實質是由于各種色光在同一介質中傳播的速率不同，或同一介質對不同色光的折射率不同．那么在同一介質中各色光的臨界角C也不一樣．在同一介質中，頻率越高的光，其傳播速度越小，波長越短，折射率越大．
（4）用折射定律分析光的色散現象
光的色散問題常與折射現象相關聯，關鍵物理量是 n()。分析、計算時，要掌握好n的應用及有關數學知識，如三角函數(尤其是特殊角的函數)．
注意：著重理解兩點：
其一，光的頻率(顏色)由光源決定，與介質無關；光的傳播速度由介質決定；光的波長由光源和介質共同確定。
其二，同一介質中，頻率越大的光折射率越大．再應用等知識，就能準確而迅速地判斷有關色光在介質中的傳播速度、波長、入射線與折射線偏折程度等問題．
【高考鏈接】
例1、從桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示，有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為（ ）
A．r
B．1.5r
C．2r
D．2.5r
考點再現：本題考查了光的反射、全反射以及臨界角的知識。
解析：如圖所示,光線射到A或B時,入射角大于臨界角,發生全反射,而后由幾何關系得到第二次到達界面的時候垂直打出.O點為 ABC的重心,設EC=x,則由幾何關系得到: .解得光斑半徑x=2r
答案：C
點評：解答本題時，不能正確作出光路圖導致很多考生出錯。而要正確作出光路圖，需要對光的全反射知識有深刻的理解，部分考生在此題中不能正確判斷是否發生全反射而導致出錯。
例 2、 如圖所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢查池角處出液口的安全情況。已知池寬為Ｌ，照明燈到池底的距離為Ｈ。若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某種液體，當液面高為Ｈ／２時，池底的光斑距離出液口Ｌ／４。
（１）試求當液面高為２Ｈ／３時，池底的光斑到出液口的距離x。
（２）控制出液口緩慢地排出液體，使液面以的速率勻速下降，試求池底的光斑移動的速率v x 。
考點再現：本題主要考查折射定律運用以及幾何光學作圖能力。
解析：根據題意作出光路圖如右所示
（1）解法一：由幾何關系知
由折射定律
代入得
解得
解法二：由幾何關系知
液面高度變化，折射角不變，由得
，
解得
（2）液面勻速下降，光斑也勻速向左運動。則有，整理得
點評：這是一道幾何光學計算題，近幾年高考中基本以選擇題的形式出現，但是江蘇高考卻出現了計算題，本題雖然比較基礎，但在解答過程中常有以下錯誤出現：第一就是解題不規范，缺少光路圖或者用到的物理量沒有交待清楚，讓閱卷老師看不懂。第二利用數學知識解答出現運算錯誤。
例3、兩種單色光a和b，a光照射某金屬時有光電子逸出，b光照射該金屬時沒有光電子逸出，則（ ）
A．在真空中，a光的傳播速度較大
B．在水中，a光的波長較小
C．在真空中，b光光子的能量較大
D．在水中，b光的折射率較小
考點再現：以光電效應為背景，判斷兩種光的頻率關系，從而考查光的折射以及光的波動性、粒子性等知識。
解析：a光照射某金屬時有光電子逸出，b光照射該金屬時沒有光電子逸出，說明。光在真空中的速度均為，選項A錯誤。在水中，，而，可知，選項B正確。折射率為，選項D正確。光子的能量，故，選項C錯誤。
答案：BD
點評：本題屬于中檔難度試題，但是考查的物理知識較多，部分考生不清楚光的頻率與折射率、光子的能量以及波長的關系，導致出錯。
【2009高考預測】
1.夏天，海面上的下層空氣的溫度比上層低，我們設想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的，遠處的景物發出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向，以至發生全反射，人們逆著光線看去就出現了蜃景，如圖所示，下列說法中正確的是（ ）
A．海面上，上層空氣的折射率比下層空的折射率要小
B．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要大
C．A是蜃景，B是景物
D．B是蜃景，A是景物
答案：AC
解析：海面上的的下層空氣的溫度比上層低，則下層空氣的密度比上層要大，故下層空氣的折射率比上層空氣的折射率要大，選項B正確。由于人眼認為光線是沿直線傳播的，故A是蜃景，B是景物，選項C正確。
2. 已知介質對單色光的臨界角為θ，則（ ）
A.該介質對單色光的折射率為
B.此單色光在介質中的傳播速度是真空中光速的sinθ倍
C.此單色光在該介質中的波長是真空中波長的sinθ倍
D.此單色光在該介質中的頻率是真空中頻率的
答案：ABC
解析：據臨界角公式可知該介質對單色光的折射率為n＝，選項A正確。而，據此可知選項B、C正確。而光傳播時頻率是不變的，選項D錯誤。
3．點光源S通過帶有圓孔的擋板N，照射到屏M上，形成直徑為d的亮圓．如果在擋板靠近光屏一側放上一塊厚玻璃磚，如圖所示，這時點光源通過圓孔和玻璃，在屏上形成直徑為D的亮圓．則直徑D和d的大小關系為（ ）
A．d>D
B．d=D
C．dD．無法確定
答案：A
解析：由于光線經過玻璃磚后要發生側移，上側的光線要向下移，下側的光線要上移，故后來的員的直徑要減小，選項A正確。
4.如圖所示，兩束不同的單色光A和B，分別沿半徑射入截面為半圓形的玻璃磚中后，都由圓心O沿OP方向射出,下列說法正確的是（ ）
A．在玻璃中B光傳播的速度較大
B. A光的光子能量較小
C. 若分別用這兩種單色光做雙縫干涉實驗，且保持其他實驗條件不變，則A光在屏上形成的明條紋寬度較小
D. 若用B光照射某金屬板能產生光電效應，則用A光照射該金屬板也一定能產生光交應
答案：B
解析：由光路圖可知，光線B經過玻璃磚后的光線偏折厲害一些，故光線B的折射率大，頻率大一些，選項D錯誤。由可知，在玻璃中A光傳播的速度較大，選項A錯誤。由可知A光的光子能量較小，選項B正確。由可知，光線A的波長大一些，而條紋間距與波長成正比，故A光在屏上形成的明條紋寬度較大，選項C錯誤。
5．如圖所示，水下光源S向水面A點發射一束光線，折射光線分成a，b兩束，則 （ ）
A．a、b兩束光相比較，a光的波動性較強
B．用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．若保持 入射點A位置不變，將入射光線順時針旋轉，則從水面上方觀察，b光先消失
答案：AD
解析：由折射定律可知光線b的折射率大一些，則光線b的頻率大一些，在空氣中的波長要短一些，而波長越長，波動性越明顯，故選項A正確。條紋間距與波長成正比，故，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，選項B錯誤。由可知在水中a光的速度比b光的速度大，選項C錯誤。由可知光線b的臨界角要小一些，故光線b先發生全反射，選項D正確。
6. 自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的的原理，它雖然本身不能發光，但在夜間騎自行車時，從后面開來的汽車發出的強光照到尾燈后會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車。尾燈由透明介質做成，其外形如圖所示，下面說法中正確的是（ ）
A.汽車燈光應從左表面射過來，在尾燈的的左表面發生全反射
B．汽車燈光應從左表面射過來，在尾燈的的右表面發生全反射
C．汽車燈光應從右表面射過來，在尾燈的的右表面發生全反射
D．汽車燈光應從右表面射過來，在尾燈的的左表面發生全反射
答案：B
解析：全反射的條件是從光密介質進入光疏介質，
則發生全發射必然在尾燈的右表面，光從左表面射過來，選項B正確。
7.如圖所示，是兩個城市間的光纜中的一條光導纖維，光纜長為L，它的玻璃芯的折射率為n1，外層材料的折射率為n2，光在空氣中的傳播速度為c，光由它的一端射入經全反射后從另一端射出（已知sinθ=n2/n1，其中θ為全反射的臨界角）則為（ ）
A．n1> n2 B．n1< n2
C．光從它的一端射入到從另一端射出所需要的時間等于L/c
D．光從它的一端射入到從另一端射出所需要的時間等于n1L/ n2c
答案：A
解析：根據全反射的條件可知：玻璃芯的折射率n1要大于外層材料的折射率n2，選項A正確。
據題意有；
而；
在玻璃芯中傳播時；
聯立解得
8.介質的折射率為n，它與真空的交界面是一個平面，介質中有一點A，真空中有一點B，A、B連線與界面的交點為P，如圖所示，已知AP=BP。由A點發出的一束激光，射到界面上的Q點（圖中未畫出）后，進入真空傳播，能夠到達B點。關于Q點的位置下列敘述中正確的是（ ）
A. Q點在P點的左側
B. Q點在P點的右側
C. 如果透明介質的折射率n變大，更使由A點發出的一束激光仍能到達B點，則入射點Q一定靠近P點
D. 如果透明介質的折射率n變大，要使由A點發出的一束激光仍能到達B點，則入射點Q一定遠離P點
答案：AD
解析：根據題意，由可知，在真空中的入射角要大于在介質中的折射角，作出光線入射的光路圖可知Q點在P點的左側，選項A正確。若折射率n增大，仍然從A點發出光線要到B點，則折射角應當減小，故入射點Q一定遠離P點，選項D正確。
9.如圖所示，一細光束中含有兩種單色光（分別為紅色和紫色），從空氣斜射到透明的玻璃磚上，透過玻璃磚又射出到空氣中，則（ ）
A．出射光線中①是紫色，②是紅色
B．色光①在玻璃中的速度比色光②在玻璃中的速度慢
C．這兩種色光進入玻璃磚內速度都減小，它們的光子能量也都減少
D．色光①在玻璃中的波長比色光②在玻璃中的波長大
答案：D
解析：經過平行玻璃磚后，光線①偏折角小，側移的距離小，則光線①的折射率，即光線①的頻率小，據此判斷光線①為紅光，光線②為紫光，選項A錯誤。由可知，色光①在玻璃中的速度比色光②在玻璃中的速度快，選項B錯誤。由于光線的頻率不發生變化，選項C錯誤。由可知色光①在玻璃中的波長比色光②在玻璃中的波長大，選項D正確。
10.為了連續改變反射光的方向，并多次重復這個過程，方法之一是旋轉由許多反射鏡面組成的多面體棱鏡(簡稱鏡鼓)，如圖所示；當激光束以固定方向入射到鏡鼓的一個反射面上時，由于反射鏡繞垂直軸旋轉，反射光就可在屏幕上掃出一條水平線；依此，每塊反射鏡都將輪流掃描一次；如果要求掃描的范圍＝45°且每秒鐘掃描48次；那么鏡鼓的反射鏡面數目和鏡鼓旋轉的轉速分別為（ ）
A．8，360r/min　　
B．16，180r/min
C．16，360r/min　
D．32，180r/min
答案：B
解析：反射光線轉過45°，則平面鏡即法線要轉過22.50，故鏡鼓的反射鏡面數目為；由于16面鏡子每秒掃描48次，則鏡鼓旋轉的轉速為3r/s,即180r/min，選項B正確。
11.公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈，晚上在水面上觀察不同顏色，彩燈的深度和水面上被照亮的面積，下列說法正確的是（ ）
A．紅燈看起來較淺，因為紅光的波長較長，水對紅光折射率也較大
B．紅燈照亮的面積較小，因為水對紅光全反射的臨界角較小
C．紅光燈看起來較深，因為紅光波長較長，水對紅光的折射率較小
D．紅光燈照亮水面積較大，因為水對紅光全反射的臨界角較大
答案：CD
解析：由于紅光的折射率小一些，據可知，紅光等看起來要深一些，選項C正確。由于紅光的折射率小，則水對紅光的全反射的臨界角要大一些，從水面上上看紅光照射的面積要大一些，選項D正確。
12．為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示。由此可知（ ）
A．棱鏡內a光的傳播速度比b光的小
B．棱鏡內a光的傳播速度比b光的大
C．a光的頻率比b光的高
D．a光的波長比b光的長
答案：BD
解析：由光路圖可知光線a全反射的臨界角要大一些，故光線a的折射率要小一些，由可知選項B、D正確。
【經典試題分析】
1. 水的折射率為n，距水面深h處有一個點光源，岸上的人看到水面被該光源照亮的圓形區域的直徑為（ ）
A. B.
C. D.
答案：A
解析：如圖所示：
由
知
在直角三角形中有：
直徑D＝2h=2 h tan(arc sin)
2. 一束復色光由空氣射向玻璃，發生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示，設玻璃對a、b的折射率分別為na、nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va、vb，則（ ）
A.na＞nb
B.na＜nb
C.va＞vb
D.va＜vb
答案：AD
解析：由圖中可知，光從空氣中射向玻璃時入射角相等，而折射角a的大于b的，由折射定律可知，a的折射率較大，na＞nb，再由n=c/v可知，va＜vb，因此AD選項正確。
3. 關于光的性質，下列說法正確的是（ ）
A.光在介質中的速度大于光在真空中的速度
B.雙縫干涉說明光具有波動性
C.光在同種介質種沿直線傳播
D.光的偏振現象說明光是縱波
答案：B
解析：真空中光速最大，選項A錯誤。干涉現象、衍射現象、偏振現象都是波的特有屬性，選項B正確。光在透明的同種均勻介質中沿直線傳播，選項C錯誤（沒有透明的條件是不行的）。偏振現象說明光是橫波，選項D錯誤。
4. 兩束平行的單色光a、b射向長方形玻璃磚，光從上面入射，恰從下表重疊射出，如圖5所示，比較兩束單色光，則 ( )
A.玻璃對a光的折射率比對b光的大
B.在玻璃中，a光的傳播速度比b光的小
C. b光光子的能量比a光光子的能量大
D. a、b光以相同的入射角從玻璃射向空氣，若b光能發生全反射，則a光也一定能發生全反射
答案：BC
解析:由圖可知,b光的偏折程度大,由折射定律可知, b光的折射率大,即naνb, ,由E=hν得, b光的光子能量最大,C選項正確.由得, va>vb, 故B選項錯誤.由得, a光臨界角最大,故D選項錯誤. 綜上所述,本題正確答案為C.
5．一束光由真空射到平面玻璃上，當其折射角為30°時，反射光恰好產生完全偏振，因此，可以推斷出玻璃的折射率為（　　）
A.　 B.　　　
C.　　　D.
答案：B　
解析：自然光射到兩種介質分界面上，如果光入射的方向合適，使反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光都是偏振光。所以得，入射角為60°，由折射定律n＝
【實彈演練】
1、大氣中有一種叫“蒙氣差”的光現象,以下關于這種光現象的說法中正確的是( )
A.夜晚我們看到南半天星星的位置,要比它實際的位置高一些
B.夜晚我們看到南半天星星的位置,要比它實際的位置低一些
C.這種光現象中的“蒙氣差”效應,越是接近地平線就越明顯
D.這種光現象中的“蒙氣差”效應,越是接近中天就越明顯
2.已知一束單色光在水中的傳播速度是真空中的,則( )
A.這束光在水中傳播時的波長為真空中的
B.這束光在水中傳播時的頻率為真空中的
C.對于這束光,水的折射率為
D.從水中射向水面的光線,一定可以進入空氣中
3、如圖所示,MN是暗室墻上的一把直尺,一束寬度為a的平行白光垂直射向MN.現將一橫截面是直角三角形(頂角A為30°)的玻璃三棱鏡放在圖中虛線位置,且使其截面的直角邊AB與MN平行,則放上三棱鏡后,射到直尺上的光將( )
A.被照亮部分下移
B.被照亮部分的寬度不變
C.上邊緣呈紫色,下邊緣呈紅色
D.上邊緣呈紅色,下邊緣呈紫色
4.如圖所示,空氣中一塊圓截異型玻璃磚,折射率為,現有一細光束,垂直射到AO面上,經玻璃磚反射、折射后,經OB面平行返回,角AOB為135°,圓半徑為r.則入射點P距圓心O的距離為( )
A.rsin15° B.rsin7.5°
C.r D.r
5在自行車的后擋泥板上,常常安裝著一個“尾燈”.其實它不是燈,它是用一種透明的塑料制成的,其截面如圖所示.夜間,從自行車后方來的汽車燈光照在“尾燈”上時,“尾燈”就變得十分明亮,以便引起汽車司機的注意.從原理上講,它的功能是利用了( )
A.光的折射
B.光的全反射
C.光的干涉
D.光的衍射
6.一束光線從空氣射向折射率n=的某種玻璃表面,如圖所示,i代表入射角,則( )
A.當i>45°時會發生全反射現象
B.無論入射角i是多大,折射角r都不會超過45°
C.欲使折射角r=30°,應以i=45°的角度入射
D.當入射角i=arctan時,反射光線跟折射光線恰好互相垂直
7.如圖所示,玻璃棱鏡的截面為等腰三角形,頂角α為30°.一束光線垂直于ab面射入棱鏡,又從ac面射出.出射光線與入射光線之間的夾角為30°,則此棱鏡材料的折射率是( )
A. B.
C. D.
8.發出白光的細線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖所示.現考慮線光源ab發出的靠近水面法線（圖中的虛線）的細光束經水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍光成的像的長度，則（ ）
A.l1＜l2＜l0
B.l1＞l2＞l0
C.l2＞l1＞l0
D.l2＜l1＜l0
9、為了觀察門外情況,有人在門上開一小圓孔,將一塊圓柱形玻璃嵌入其中,圓柱體線軸與門面垂直.從圓柱底面中心看出去,可以看到的門外入射光線與軸線間的最大夾角稱作視場角.已知該玻璃的折射率為n,圓柱長為l,底面半徑為r,則視場角是( )
A.arcsin B.arcsin
C.arcsin D.arcsin
10、如圖所示，只含黃光和紫光的復色光束PO，沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱體后，被分成兩束光OA和OB沿如圖所示方向射出.則( )
A.OA為黃光，OB為紫光
B.OA為紫光，OB為黃光
C.OA為黃光，OB為復色光
D.OA為紫光，OB為復色光
11、玻璃對紅光的折射率為n1,對紫光的折射率為n2,紫光在玻璃中的傳播距離為L,則在同一段時間內,紅光在玻璃中傳播的距離為___________.
12、一束光線從空氣射到折射率是的玻璃球上,入射角是60°,射入球體的光線經過一次反射后再經過一次折射從球體射出,光線的出射線和入射線間的夾角為_____________.
13、半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如圖所示，圓心為O.一束單色紅光沿截面射向圓柱面，方向與底面垂直,AO為與底面垂直的半徑,光線的入射點為B，∠AOB=60°.已知該玻璃對紅光的折射率n=.求：
（1）光線經柱面折射后與底面的交點到O點的距離d;
（2）若入射的是單色藍光，則距離d將比上面求得的結果大還是小.
14、如圖所示,一不透明的圓柱形容器內裝滿折射率為的透明液體,容器底部正中央O點處有一點光源S,平面鏡MN與底面成45°角放置.若容器高為2 dm,底邊半徑為(1+) dm,OM=1 dm,在容器中央正上方1 dm處水平放置一足夠長的刻度尺.求光源S發出的光線經平面鏡反射后,照射到刻度尺上的長度.(不考慮容器側壁和液面的反射)
答案：
1. 答案：AC
解析：越接近地面的大氣,其密度越大,光學折射率亦大,光線在夜晚從南半天射向地球時,會向地面折射,故觀察者看到的星星將比其實際位置高.越接近地面,大氣折射率越大,“蒙氣差”效應越明顯，故A、C正確.
2.答案：A
解析：n===,λ水=λ0.
3. 答案：AD
解析：對AC面,入射角都是30°,折射后折射角都大于30°,被照亮部分下移;玻璃對紅光的折射率較小,對紫光的折射率較大,故上邊緣呈紅色,下邊緣呈紫色,故選A、D.
4.答案：B
解析：根據光的折射定律和幾何知識,很容易求出光線在圓面處的角為15°,顯然入射點P距圓心O的距離為rsin7.5°.所以B選項正確.
5. 答案：B
解析：全反射可以讓反射光的強度更大一些,故選項B是正確的.
6. 答案：BCD
解析：由發生全反射的條件知A錯.由折射定律可知B、C、D對.
7. 答案：D
解析：光線在ac界面上發生折射,入射角為30°,折射角為60°,n==.
8.答案：D
解析：由于藍光折射率大于紅光,作光路圖可知D正確.
9. 答案：B
解析：如圖所示.
sini=nsinr=n
i=arcsin.
10. 答案：C
解析：在同一種介質中,對紫光的折射率大于對黃光的折射率，故在黃光能夠發生全反射時，兩種光都能夠發生全反射，所以正確的情況是黃光的入射角恰好等于臨界角,而紫光的入射角已經大于臨界角，即選項C是正確的.
11.答案：L
解析：對紅光v1==,對紫光v2==得紅光在玻璃中傳播的距離為L′=L.
12.答案：180°
解析：如圖由折射定律和反射定律,利用幾何知識可得出射線和入射線間的夾角為180°.
13.答案：(1) (2)小
解析：(1)光路如圖所示,由圖可知i=60°
由n=,得r=30°
由幾何關系知△OBC為等腰三角形,故d===.
(2)因n藍>n紅,光線偏折更厲害,所以d藍14.答案：(1+) dm
解析：作圖找出發光點S在平面鏡中的像點S′,連接S′M,延長交直尺于H點,MH沿豎直方向.連接S′P,在Rt△PRS′中,PR=3 dm,∠r=30°.
由折射定律可得：=n
解得：sini=/2,∠i=45°
刻度尺上被照亮的范圍
QH=1 dm+dm=(1+) dm.
說明：由題意畫圖是這類題的關鍵.
【高考備考】由幾何光學的光的反射和折射與物理光學的光的波動性和微粒性四個部分組成，其中光的反射、折射和光電效應要求屬Ⅱ級要求（即：對所列知識要理解其確切含義及與其他知識的聯系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用）。從試題以選擇題的形式為主，復習過程中，必須注意強化基礎知識記憶理解、加強高考熱點的針對訓練。幾何光學的試題相對于力、電學來說還是比較容易的。但每年考生在這部分試題中的得分率并不高，這是值得注意的。主要是考生對應用幾何方法處理問題還不夠熟練，總復習中應著重加強訓練。從近年高考試題看出較難的光學題主要分布在全反射結合在作圖的題型出現，占分比重也較大，解答這類題的關鍵還是在于弄清光學基本概念。
統觀近年高考，可以看出命題范圍是遵循《考試大綱》的，因此不必在“超范圍”方面分散精力。但值得注意的是這兩年試題中以“折射”為主角，這并不是《考試大綱》的規定，因此，2009年還是有可能出現“光的反射”的問題。
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桌面
α
α
光束
①
②
玻璃磚
a
b
空氣
玻璃
圖5
b
a
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b
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