高中物理【光的折射 全反射】一轮复习

第1讲　光的折射和全反射教材知识萃取1. 如图所示,等边△ABC 是三棱镜的横截面,一束单色光以60°的入射角射到AB 边的中点,经棱镜两次折射后,从AC 边的中点射出,测出经两次折射后光线的偏向角为60°,已知AB 边的长度为L ,光在真空中的传播速度为c ,则光沿图示路径通过三棱镜的时间是A.��B.�2�C.2��D.3�2�1.D 经两次折射后光线的偏向角为60°,由几何关系可知光线经AB 折射后的折射角为30°,所以该棱镜对该单色光的折射率n =sin60°sin30°=3,又n =��,所以光在介质中的传播速度为v =33c ,由几何关系可知光在介质中的路程为0.5L , 故光沿图示路径通过三棱镜的时间为t =0.5��=3�2�,D 项正确。

答案2. 如图所示的平面内,光束a 经圆心O 射入半圆形玻璃砖,进入玻璃砖后分成b 、 c 两束单色光。

下列说法正确的是A.玻璃对b 光的折射率小于对c 光的折射率B.在真空中b 光的波长小于c 光的波长C.在真空中b 光的频率小于c 光的频率D.在玻璃砖中b 光的传播速度大于c 光的传播速度（2.B 根据折射定律n =sin�sin�结合题图可知玻璃对b 光的折射率大于对c 光的折射率,即n b >n c ,则b 光的频率大于c 光的频率,A 、C 项均错误;根据c =λf ,可知在真空中b 光的波长小于c 光的波长,B 项正确;根据v =��可知,在玻璃砖中b 光的传播速度小于c 光的传播速度,D 项错误。

答案3. 如图所示为一个军事设施的观察孔,其宽度L =30 cm,厚度d =303cm,为了扩大观察视野,将折射率为n =2的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内,其厚度与孔的厚度相同。

则嵌入玻璃砖后,军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是A.60° B.90° C.120° D.180°3.B 军事设施内的人从内壁左侧最大范围观察右边的目标的光路如图所示。

光的折射 全反射1、理解和掌屋射定律及应用。

2、理解和掌握全反射定律及应用。

考点一 折射定律的理解与应用1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n . (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n＝sinθ1 sinθ2.(3)计算公式：n＝cv，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．3．折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．(2)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．(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)公式n＝sinθ1sinθ2中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．[例题1]（2024•广东模拟）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六角形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路，则在冰晶中（）A．a的折射率比b的大B．a的频率比b的大C．a的传播速度比b的小D．a的波长比b的大[例题2]（2024•柳州模拟）如图所示为一圆柱形玻璃砖的截面，O为圆心，AB为一条直径，光线a、b均从C点射入，光线a平行于AB，光线b与光线a的夹角α＝15°，两条光线的折射光线均经过B点，θ＝60°，则光线a、b在玻璃砖中传播的时间之比为（）A ．√63B ．√62C ．√22D ．√32[例题3] （2024•绍兴二模）如图所示一束宽度为a 的平行单色光，从折射率为n 的介质1进入到折射率为n 2的介质2中，单色光宽度变为b （b ＞a ），已知单色光入射点A 、B 两点距离为c ，下列说法正确的是（ ）A ．n 1n 2=baB ．n 1n 2=√c 2−b 2c 2−a 2C ．单色光在介质1的频率小于在介质2的频率D ．单色光在介质1的波长小于在介质2的波长考点二 全反射现象的理解与应用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，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．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．3．临界角：折射角等于90°时的入射角，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 ，则sin C ＝1n .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．[例题4] （2024•广东二模）如图所示，正方形ABCD 为一个立方体冰块的截面，一束从Q 点射出的单色光经M 点射入该冰面内，入射角为θ，但具体角度值无法测量，光线在AB 边上的N 点射出，QM 连线的延长线与AB 边交于P 点，已知MP 和MN 的长度，根据以上信息（ ）A ．不能求得冰块折射率B ．光线进入冰块中传播时频率变小C ．减少θ角，光线在AB 边可能会发生全反射D ．无论怎么改变θ角，光线在AB 边都不可能会发生全反射[例题5] （2024•新泰市校级一模）如图所示，半圆形玻璃砖OEFG 的半径为R ，O 为圆心，M 为直径上的一点，F 为半圆的顶点，让一细激光束从M 点沿纸面射入，当θ＝0°时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点F 射出，且射出的光线与从M 点入射的光线平行。

光的折射全反射目标要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。

2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。

考点一光的折射定律和折射率1.光的折射定律如图所示，入射光线、折射光线和法线在□1同一平面内，入射光线与折射光线分居□2法线的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。

2.折射率(1)定义：在物理学中，把光从□3真空射入某种介质发生折射时，入射角的□4正弦值与折射角的□5正弦值的比，叫作这种介质的折射率。

(2)定义式：n ＝□6sin θ1sin θ2。

(3)计算公式：n ＝cv。

因为v <c ，所以任何介质的折射率都□7大于1。

(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角□8大于折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角□9小于折射角。

【判断正误】1.无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。

(√)2.若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。

(×)3.根据n ＝cv可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比。

(√)1.对折射率的理解(1)公式n ＝sin θ1sin θ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。

(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。

(3)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。

(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。

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。

如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P 。

已知入射角α＝53°，水的折射率n ＝43，真空中光速c ＝3.0×108m/s ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。

课时分层精练(六十六)光的折射全反射基础落实练1.[2024·江苏南通三模]庄子与惠子游于濠梁之上．庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐也．”人在桥上观鱼()A．人能看到鱼，鱼不能看到人B．人看到的鱼是经反射所成的像C．鱼看到的人的位置比人的实际位置低D．人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高2.一工件由某种透明材料制作而成，其横截面如图所示．圆弧CD所对应的圆心角为60°，圆心在AB边的中点，若将C、D用直线连接，则ABCD为矩形，AB长度和圆弧的半径均为d，一水平向左的光线射到圆弧面上的C点，折射后恰好射到A点，则该透明材料的折射率为()A．7B．72C．1.5D．33.[2024·河北临考信息卷]唐代诗人韩愈的《原道》里“坐井而观天，曰天小者，非天小也．”说的是青蛙在井底所能看到的天空是有限的．若深8 m、半径为0.5 m的井中被灌满水，水的折射率n＝43，如图所示，处在井底正中央A处的青蛙沿其正上方上浮，若青蛙想要把井外景物全部尽收眼底，则所处位置与井口水面的竖直距离最远为()A ．76 m B ．23m C ．7 m D ．5 m 4．由于大气层的存在，太阳光线在大气中折射，使得太阳“落山”后我们仍然能看见它．某同学为研究这一现象，建立了一个简化模型．将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为2 的均匀大气，并将大气层的厚度等效为地球半径R .根据此模型，一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间是(地球自转时间为24小时，地球上看到的太阳光可以看成平行光)( )A.3小时 B ．2小时 C ．1.5小时 D ．1小时 5.[2023·湖北卷]如图所示，楔形玻璃的横截面POQ 的顶角为30°，OP 边上的点光源S 到顶点O 的距离为d ，垂直于OP 边的光线SN 在OQ 边的折射角为45°.不考虑多次反射，OQ 边上有光射出部分的长度为( )A ．12 dB ．22d C ．d D ．2 d6．到2023年9月21日为止我国宇航员已进行了四次太空授课，在天宫课堂上我们看到宇航员们演示物理、化学实验，从中获取知识．如图甲所示，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图乙所示．光线a 沿半径方向射入玻璃砖，光线b 与光线a 平行，两束光线之间的距离设为x ，已知玻璃砖内圆半径为R ，外圆半径为2R ，折射率为2 ，光在真空中的速度为c ，不考虑光的多次反射．下列关于光线b 的说法正确的是( )A ．当x >2 R 时，光可能经过内圆B ．当x ＝2 R 时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为30°C ．当x ＝2 R 时，光线在玻璃砖中的传播时间为23RcD ．此状态下的太空水球处于完全失重状态，不受重力 7.[2023·浙江1月]如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图．一细黄光束从直角边AB 以角度θ入射，依次经AC 和BC 两次反射，从直角边AC 出射．出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α( )A ．等于90°B ．大于90°C ．小于90°D ．与棱镜的折射率有关8.[2024·广东韶关一模]如图所示，半圆形玻璃砖半径为R ，直径AB 与荧光屏MN (足够大)平行且相距为2R .频率相同的两束平行光a 、b 均以53°角同时射入玻璃砖，a 光从圆心O 入射，恰好从半圆弧的三等分点D 射出，b 光从半圆弧的中点C 射出．不考虑光在半圆弧上的反射，sin 53°＝0.8，求：(1)玻璃砖的折射率；(2)荧光屏上两光点之间的距离．(结果可用根号表示)9．[2024·广东汕头模拟]为保证泳池夜间安全，需要在泳池铺设池底灯提供光照．如图所示，足够大的泳池中央有一直径为d 的圆形池底灯，灯面与池底相平．已知水的折射率为n ，水深为h ，水面平静，求：(1)灯光在水中发生全反射的临界角C的正切值；(2)在水面上形成的光斑面积S.素养提升练10．[2024·山东潍坊高三联考]在如图所示平面坐标系的第四象限内，紧贴xy轴放置了一块长方体的玻璃砖(图中未画出)，有一束入射光通过A点并平行于纸面照射到玻璃砖上，在与x轴平行的两个玻璃砖表面上都发生了反射和折射，我们在4 根较亮的光线上各标注了一个点，坐标分别为A(0，3)、B(14，4)、C(18，4)、D(10，－5)，ABCD四个点皆在玻璃砖外部，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：(1)玻璃砖沿y轴方向上的厚度d；(2)该玻璃砖的折射率n；(3)光在玻璃砖内运动的时间t.1．解析：鱼在水中，鱼作为等效光源，是从光密介质进入光疏介质，能够发生全反射，因此，人可能看不到鱼，而人在空气中，人作为等效光源，是从光疏介质进入光密介质，不能够发生全反射，因此，鱼能看到人，人可能看不到鱼，A错误；人看到的鱼是经光的折射所成的像，B错误；人在空气中，人作为等效光源，入射角大于折射角，鱼沿折射光线的反向延长线看人，鱼看到的人的位置比人的实际位置高，C错误，D正确．故选D.答案：D2．解析：光路如图所示，由几何关系可知，入射角为60°，由正弦定理有sin r AO＝sin ∠CAO OC ，由光的折射定律有n ＝sin 60°sin r，解得n ＝7 ，故选A.答案：A3．解析：如图所示，几乎贴着水面射入水里的光线，在青蛙看来是从折射角为C 的方向射来的，根据折射定律sin C ＝1n，设青蛙所处位置最远与井口水面距离为h ，根据几何关系可知h ＝r tan C ，解得h ＝76 m ．A 正确．答案：A4．解析：太阳光是平行光，临界光路图如图所示由几何关系可得临界光线的折射角为sin r ＝R 2R ＝12可知临界光线的折射角为30°；根据折射定律n ＝sin isin r＝2可得i ＝45°由几何关系可知，地球多转α 角度便看不见太阳了，有α＝60°－45°＝15°一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为t ＝15°360° ×24 h ＝1 h ，故选D.答案：D5．解析：设光线在OQ 界面的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α＝30°，则由折射定律得n ＝sin βsin α＝2 光线射出OQ 面的临界条件为发生全反射，光路图如下，其中OB ⊥CS光线在AB 两点发生全反射，由全反射定律得sin C ＝1n ＝22即AB 两处全反射的临界角为45°，AB 之间有光线射出，由几何关系可知 AB ＝2AC ＝2CS ＝OS ＝d 故选C. 答案：C6．解析：如图所示，当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆，根据几何关系得sin i ＝x 2R ，sin r ＝R2R根据折射率公式n ＝sin isin r解得x ＝2 R因此当x >2 R 时光不会经过内圆，故A 错误； 由A 项分析解得i ＝45°，r ＝30°由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为30°，故B 正确；光线在玻璃砖中通过的路程为23 R ，则传播时间t ＝x v ＝26Rc，故C 错误；此状态下的太空水球处于完全失重状态，受重力即万有引力，故D 错误．故选B. 答案：B7．解析：如图所示，由几何关系有∠2＝180°－45°－（90°－∠1）＝45°＋∠1 ↓∠3＝90°－∠2＝45°－∠1 ↓∠4＝180°－135°－∠3＝∠1由折射定律有n ＝sin θsin ∠1 ＝sin ∠5sin ∠4，故sin θ＝sin ∠5结合几何知识可知α＝90°，A 正确． 答案：A8．解析：（1）根据题设条件作出光路图，如图所示，研究a 光，入射角为θ1＝53°折射角为θ2＝30°根据折射定律可得n ＝sin θ1sin θ2 ＝85＝1.6（2）根据光路图可知，a 、b 两束光打到荧光屏上的点P 1、P 2的距离为d ＝P 1P 2＝R tan53°－2R tan 30°＝4－233R答案：（1）1.6 （2）4－233R9．解析：（1）根据全反射的临界角C 与折射率的关系得sin C ＝1n①取正视图如图所示，由几何关系得tan C ＝1n 2－1②（2）如图所示，假设P 端发出的光在水面M 点发生全反射，则形成的光斑是以点O为圆心、OM 为半径的圆，设P ′M 为x ，则有tan C ＝xh③光斑半径为r ，有r ＝x ＋d2④光斑面积为S ，有S ＝πr 2 ⑤联立解得S ＝π（h n 2－1 ＋d2）2 ⑥答案：见解析10．解析：光路图如图所示（1）由几何知识可知△AOE 与△BEF 相似 AO OE ＝BFEF且OE ＋EF ＝14 cm解得OE ＝6 cm. 设玻璃砖厚为d△AOE 与△DMH 相似 AO OE ＝5－d HM ，解得：d ＝4 cm （2）入射角的正弦：sin i ＝OEOE 2＋AO 2＝255折射角的正弦：sin r ＝ENEN 2＋NH 2＝55 折射率：n ＝sin i sin r＝2（3）光在玻璃砖内的传播速度v ＝cn ＝1.5×108 m/s经过的路程： s ＝2EN 2＋d 2 ＝25 cm所用的时间：t ＝s v ＝853×10－10 s答案：（1）4 cm （2）2 （3）853×10－10 s知识归纳总结（本页为知识归纳总结页，用户使用此文档时可删除本页内容）2025届高中物理（人教版）一轮复习课时分层精练六十六：光的折射与全反射使用说明一、学习目标通过本次复习，学生应能够熟练掌握光的折射与全反射的基本概念、定律及其应用，能够解决涉及光的折射与全反射的实际问题，包括但不限于折射率的计算、临界角的求解、光路图的绘制以及利用折射和全反射解释自然现象等。

光的折射全反射（一轮复习）学习目标：1.理解光的折射，全反射的现象和规律2.能抓住临界条件，画出临界光路图，再结合几何知识求解，培养用数学知识解决物理问题的水平1.一束单色光由空气射入折射率为2的介质中，入射角为45°，折射角为________°2.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光．其传播方向如图所示．设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b，a、b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b，则A．n a = n bB．n a < n bC．v a = v bD．v a < v b3.一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。

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3R。

求出射角。

直表面射出，如图所示。

已知入射光线与桌面的距离为2/拓展训练：当前，一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器已研制成功.如图甲所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应将激光器( )A.沿视线对着空间站瞄高一些B.沿视线对着空间站瞄低一些C.沿视线对准空间站直接瞄准D.条件不足，无法判断活动二：通过完成下面的问题，回忆全反射的相关知识4下列叙述中不准确的是 ( )A.背对阳光看玻璃球觉得比较明亮,主要原因是光在球中发生全反射B.雨过天晴时,空中出现的彩虹是因为阳光在水滴的表面上反射而形成的C.水中上升的气泡很亮的原因是因为光的全反射D.海市蜃楼与沙漠蜃景的出现都是因为光的全反射5.图表示两底面平行的玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线b从玻璃砖再次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.6.一台激光器，它的功率为P，如果它发射出的单色光在空气中的波长为λ.(1)它在时间t内辐射的光能为__________，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为__________．(2)因为激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体．要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？拓展训练：折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出，如图13－1－11所示，求：(1)光在A面上入射角的最大值．(2)若光在纤维中恰能发生全反射，由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？课堂反馈：1.如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A 点射出。