《2022年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）》专题3.3 几何光学（原卷版）

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2022 年高考物理靶向专项强化训练

专题 3.3 几何光学

1．我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高 1.6m 的人站在水平地

面上，其正前方 0.6m 处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为 1.0cm、深度为 1.0cm，孔洞距水平地

面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度

等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。

（1）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？

（2）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？

2．“消失的硬币”是一个利用了光的全反射现象的魔术，为了说明其物理原理，我们将其模型简化如图

甲所示，在一个方形玻璃容器内部左侧底端放置一个大小可忽略的硬币，容器宽度，容器深度

，当向容器中加入的水时，从容器右上角恰好能透过水面中点看到硬币。

（1）求水的折射率；

（2）已知玻璃的折射率，当光线从硬币出发，从水中射入玻璃内壁后，再次从玻璃射出到空气中

时，发生了全反射，光线将无法从玻璃射出，特定视角的人将无法透过玻璃观察到硬币，若要光线在玻璃

与空气界面发生全反射，如图乙所示，已知玻璃杯的玻璃厚度为，求光线在从玻璃界面射向空气时

恰好发生全反射时光线在玻璃内壁、外壁入射点的竖直距离。

3．1965 年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维

的研发热潮，1970 年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应

用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材

料的一小段，材料呈圆柱状，半径为 l，长度为，将一束光从底部中心P点以人射角 θ射入，已知光

在真空中的速度为 c。

（1）若已知这种材料的折射率为，入射角 θ=60°，求光线穿过这段材料所需的时间；

（2）这种材料的优势是无论入射角 θ为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折射率的最小值。

4．将一左侧贴有反光条的透明体（图中的阴影部分）平放于平整坐标纸（由若干个正方形方格组成）上，

并在一端放上足够大的光屏，如图（俯视图）所示。用激光平行于坐标纸照射该透明体表面上的 P点，调

整入射光角度，在光屏上仅出现 M、N两个亮斑，则：

（1）透明体对该激光的折射率 n约为多少？（结果保留 3位有效数字）

（2）若正方形方格边长为 L，该透明体的折射率 n光在真空中的传播速度为 c，求该激光到达光屏上

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