2025屆高考物理考點復(fù)習：光的折射 全反射（原卷版）

第29講光的折射全反射

考點一折射定律的理解與應(yīng)用

考點二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)

用

考點三光路控制問題分析

考點四平行玻璃磚模型的分析

本課內(nèi)容磅飾三摒翻?阿熟赭析

題型1折射率的計算、折射定律

的應(yīng)用

題型2全反射定律的應(yīng)用、光導纖維

題型3常見三類光路的控制特點

就好四褥惠?題型專練

題型4各種色光的E匕較與分析

'題型5平行玻璃對光路的控制

卜題型6三棱鏡對光路的控制

題型7圓柱玻璃對光路的控制

知被?41力。林

1、理解和掌屋射定律及應(yīng)用。

2、理解和掌握全反射定律及應(yīng)用。

知3?務(wù)窕知M

考點一折射定律的理解與應(yīng)用

1.折射定律

(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法

線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比.

sin^i

⑵表達式:

sin%一"”

(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.

2.折射率

(1)折射率是一個反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量.

sina

(2)定義式:n=^3i

(3)計算公式：因為v<c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于！.

(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時，入射

角小于折射角.

3.折射率的理解

(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān).

(2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì).

(3)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.

(4)公式〃=黑中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，仇總是真空中的光線與法線

間的夾角，仇總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角.

探秘?創(chuàng)題樣析

[例題1](2024?廣東模擬)圖甲為太陽光穿過轉(zhuǎn)動的六角形冰晶形成“幻日”的示意圖，圖乙為太

陽光穿過六角形冰晶的過程，a、b是其中兩種單色光的光路，則在冰晶中()

C.a的傳播速度比b的小D.a的波長比b的大

[例題2](2024?柳州模擬)如圖所示為一圓柱形玻璃磚的截面，O為圓心，AB為一條直徑，光線

a、b均從C點射入，光線a平行于AB,光線b與光線a的夾角a=15°,兩條光線的折射光

線均經(jīng)過B點，9=60°,則光線a、b在玻璃磚中傳播的時間之比為()

[例題3]（2024?紹興二模）如圖所示一束寬度為a的平行單色光，從折射率為n的介質(zhì)1進入到折

射率為n2的介質(zhì)2中，單色光寬度變?yōu)閎（b>a）,已知單色光入射點A、B兩點距離為c,下

列說法正確的是（）

n2a

n-<c2-b2

B.—=-z----z-

n2\c-a

C.單色光在介質(zhì)1的頻率小于在介質(zhì)2的頻率

D.單色光在介質(zhì)1的波長小于在介質(zhì)2的波長

考點二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用

1.定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當入射角增大到某一南度時，折射光線將消失,只剩下反射

光線的現(xiàn)象.

2.條件：（1）光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì).（2）入射角大于或等于臨界角.

3.臨界角：折射角等于90。時的入射角，若光從光密介質(zhì)（折射率為力射向真空

或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=1.介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反

射的臨界角越小.

探科?創(chuàng)題樣析

[例題4]（2024?廣東二模）如圖所示，正方形ABCD為一個立方體冰塊的截面，一束從Q點射出

的單色光經(jīng)M點射入該冰面內(nèi)，入射角為。，但具體角度值無法測量，光線在AB邊上的N點

射出，QM連線的延長線與AB邊交于P點，已知MP和MN的長度，根據(jù)以上信息（）

PN

A.B

MLX

"W"

QZ冰塊

D1----------------------'C

A.不能求得冰塊折射率

B.光線進入冰塊中傳播時頻率變小

C.減少。角，光線在AB邊可能會發(fā)生全反射

D.無論怎么改變9角，光線在AB邊都不可能會發(fā)生全反射

[例題5]（2024?新泰市校級一模）如圖所示，半圓形玻璃磚OEFG的半徑為R,O為圓心，M為直

徑上的一點，F(xiàn)為半圓的頂點，讓一細激光束從M點沿紙面射入，當6=0°時，光線恰好在玻

璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當。=60°時，光線從玻璃磚圓形表面的頂點F射出，且射出的光

線與從M點入射的光線平行。已知真空中的光速為c,則（）

G1-

_V2

A.M點到O點的距禺為一R

2

B.玻璃碗的折射率為企

2R

C.當8=60°光在玻璃磚中的傳播時間為工

D.光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為30°

[例題6]（2024?湖州模擬）單鏡頭反光相機簡稱單反相機，它用一塊放置在鏡頭與感光部件之間的

透明平面鏡把來自鏡頭的圖像投射到對焦屏上。對焦屏上的圖像通過五棱鏡的反射進入人眼中o

圖為單反照相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB±BC.,光線垂直AB射入，

分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出。（）

D

E

A.光線垂直AB射入五棱鏡后，光速增大

B.無論射向AB的入射角多大，光線一定會在CD和EA上發(fā)生全反射

C.若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值為加

D.若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值為

s二m22:.5°

考點三光路控制問題分析

平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球）對光路的控制:

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體（球）

項目

玻璃磚上下表面是平行

結(jié)構(gòu)橫截面為三角形橫截面是圓

的

A

h\

BL------------

對光線的作用A圓界面的法線是過圓心

通過三棱鏡的光線經(jīng)兩

通過平行玻璃磚的光線的直線，經(jīng)過兩次折射

次折射后，出射光線向

不改變傳播方向，但要后向圓心偏折

發(fā)生側(cè)移棱鏡底邊偏折

全反射棱鏡，改變光的

應(yīng)用測定玻璃的折射率改變光的傳播方向

傳播方向

探秘?例題特析

[例題7]（2024?龍崗區(qū)校級三模）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環(huán)境下,

往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射,

反射角為立光在真空中傳播速度為c,則（)

A.水的折射率n=sin8

B.光在水球中的傳播速度〃=

SlTlu

C.光從空氣進入水球，波長變短

D.光從空氣進入水球，頻率變大

[例題8]（2024?長沙模擬）如圖所示，一個折射率為n的柱狀玻璃磚橫截面由四分之一圓OPQ和

直角三角形OQS組成，ZQSO=60°,OS=a。一束單色光從SQ的中點A以入射角i=60°

入射，折射光線恰好射向圓心O點，已知光在真空中傳播的速度為c,則（）

S

A.玻璃磚材料的折射率幾=四

B.光束在。點將發(fā)生全反射

na

C.光束在玻璃磚內(nèi)的傳播時間為工

D.如果入射光束繞A點逆時針旋轉(zhuǎn)使入射角減小，折射光束一定會在O點發(fā)生全反射

[例題9]（2024?二模擬）近日，工信部披露的最新數(shù)據(jù)顯示，2023年我國光纜線路建設(shè)取得顯著成

果，新建光纜線路長度達473.8萬公里，使得全國光纜線路總長度一舉突破6432萬公里。光纜

線路主要用于光信息傳輸，在鋪設(shè)的過程中，盡量不要彎曲。如圖所示，一段折射率為n、橫截

面是圓面的光導纖維，截面半徑為r,在鋪設(shè)的過程中彎曲成了一段圓弧，圓弧的圓心到光導纖

維的中心軸線的距離為R,光導纖維外部可認為是真空區(qū)域。現(xiàn)有一束光垂直于光導纖維左端

截面射入，為了保證這束光經(jīng)反射后均能從右端面射出，則光導纖維的折射率n至少為（）

RR+rR+rR+2r

A.——B.C.D.-------

R-rR-rRR

考點四平行玻璃磚模型的分析

探秘?例題樣析

[例題10]（2024?嘉興一模）如圖所示，水平地面上放置一截面為等腰梯形的玻璃磚ABCD,玻璃磚

的折射率為VLZBAD=60°o在A點正下方地面上處有一光源S,一束光自S射向AB面上

的P點，/ASP=15°,則（）

A.此光線射至AB面恰好發(fā)生全反射

B.此光線經(jīng)折射從AD面射出時偏折了45°

C.此光線在玻璃內(nèi)多次反射從AD面射出的光線都相互平行

D.若自S發(fā)出的光束入射至AP之間，此光束的折射光到AD面可能發(fā)生全反射

[例題11]（2024?重慶模擬）如圖所示，兩束相同的平行單色光a、b照射到一塊矩形玻璃磚的上表

面，發(fā)生折射后分別照射到PQ和NQ界面上，下列說法中正確的是（）

A.兩束折射光都可以在界面上發(fā)生全反射

B.兩束折射光都不會在界面上發(fā)生全反射

C.折射光d可能發(fā)生全反射

D.折射光c可能發(fā)生全反射

［例題12］（多選）（2024?濰坊一模）如圖為透明長方體的橫截面efgh,其折射率幾=孚，一細束單

色光以角。入射至ef面上的p點，ep=*=L,已知光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在

長方體內(nèi)的二次及二次以上的多次反射，下列說法正確的是（）

A.當入射角為6=60°時，光在長方體中的傳播時間為

B.當入射角為。=60°時，光在長方體中的傳播時間為亞包

C

C.當入射角。＜45°時，折射到eh面上的光一定發(fā)生全反射

D.當入射角。＜45°時，折射到eh面上的光不一定發(fā)生全反射

解惑?題型臺薄

題型1折射率的計算、折射定律的應(yīng)用

（2024?寧波二模）如圖所示為一等腰梯形的特殊玻璃，其上表面長2m,下表面長6m,高2m,

現(xiàn)用兩束對稱光分別從A、B點射入，并于C點聚焦。若C到玻璃下表面的距離D點為2.5m,

AB的距離為3m,則該玻璃的折射率取值范圍是（）

C.(1,2)D.(1,V2)

2.（2024?廣州二模）如圖是O為圓心、AB為直徑的透明圓盤截面，一束激光從空氣中平行AB

由C點射入圓盤，在B點反射后從D點平行AB射出。已知圓盤半徑和AC距離相等，則該圓

盤對激光的折射率為（）

A.1.5B.2C.V2D.V3

3.（2024?廈門模擬）如圖所示為某手機防窺膜的原理簡化圖，在透明介質(zhì)中等距排列有相互平行

的吸光屏障，屏障的高度與防窺膜厚度相等、方向與屏幕垂直。從手機屏幕上相鄰兩吸光屏障

中點O發(fā)出的光線經(jīng)透明介質(zhì)由吸光屏障邊緣射入空氣，在空氣中的出射角0稱為可視角度,

可視角度越小防窺效果越好，則下列做法中能提高防窺效果的是（）

透/質(zhì)。1屏障手機屏幕

A.增大手機屏幕亮度

B.增大相鄰兩吸光屏障間距

C.減小防窺膜的厚度

D.減小透明介質(zhì)的折射率

題型2全反射定律的應(yīng)用、光導纖維

4.（2024?聊城模擬）如圖甲所示為某同學收集的一個“足球”玻璃球，他學習了光的折射后想用

激光對該球進行研究。某次實驗過程中他將激光水平向右照射且過球心所在的豎直截面，其正

視圖如乙所示，AB是沿水平方向的直徑，當光束從C點射入時，能從右側(cè)B點射出，己知真

空中的光速為c,點C到AB豎直距離力=乎凡玻璃球的半徑為R,且球內(nèi)的足球是不透光

A.B點的出射光相對C點入射光方向偏折了30°

V3

B.該“足球”的直徑最大是

C.繼續(xù)增加h（h<R）則光將會在右側(cè)發(fā)生全反射

3R

D.該激光在玻璃球中的傳播時間為下

5.（2024?來賓模擬）如圖所示為半圓形玻璃磚的橫截面，直徑MN與水平面平行。由兩種單色光

組成的細光束沿aM從MN邊射入玻璃磚，細光束進入玻璃磚后分成兩束光分別打到玻璃磚截

面的b、c兩點處（入射到b、c兩點的兩束單色光分別稱為單色光b和單色光c）,b、c兩點分

別位于玻璃磚截面最低點的左右兩側(cè)。下列說法正確的是（）

A.單色光b可能在b點發(fā)生全反射

B.在玻璃磚中，單色光b的速度比單色光c的大

C.單色光b的波長比單色光c的長

D.單色光b的頻率比單色光c的小

6.（2024?新疆模擬）我國的光纖通信技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。光纖通信采用的光導纖維由內(nèi)芯和

外套組成，其側(cè)截面如圖所示，紅光和藍光以相同的入射角i（iWO）從軸心射入光導纖維后分

B.內(nèi)芯的折射率比外套大，入射角i由0。逐漸增大時，b單色光全反射現(xiàn)象先消失

C.從空氣射入光導纖維，a、b單色光的波長都變長

D.在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的傳播速度比b單色光大

題型3常見三類光路的控制特點

7.（2024?吉林一模）如圖所示，橫截面為半圓的柱形玻璃磚放在水平桌面上，圖中的3條光線分

別為某種單色光的入射光線、折射光線和反射光線，且入射光正對圓心。下列說法正確的是（

B.玻璃碗對該單色光的折射率為——

sinr

sini

C.該單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值為——

sinr

D.光線2、3不可能相互垂直

（2024?南京模擬）如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，是底角為45°的等腰梯形。一單色光平

行于底面AB入射，入射點為E,折射后射向F點，F(xiàn)為AB中點，棱鏡的折射率為不考

慮光的二次反射，則（）

CD

C.入射點E上移，光的出射點下移

D.入射點E上移，光在棱鏡中傳播的路程變長

9.（多選）（2024?岳麓區(qū)校級模擬）如圖所示，楔形玻璃的橫截面AOB的頂角為6=37°,OA

邊上的點光源S到頂點O的距離為L,光線射向OB邊，不考慮多次反射，從OB邊射出的最

3L

短時間為一，其中c為光在真空中的傳播速度，sin37°=0.6,cos37°=0.8,貝|（）

4c

3

A.光在玻璃中的傳播速度為gc

B.玻璃的折射率為1.25

C.從S點射向O點的光線恰好能發(fā)生全反射

D.OB上的發(fā)光長度為，Z

題型4各種色光的比較與分析

10.（2023?武昌區(qū)模擬）一包含有兩種頻率光的激光束，從真空中垂直射入截面為直角三角形的玻

璃棱鏡，光路如圖所示。激光從棱鏡的斜邊出射時被分為a、b兩束光。已知，截面頂角為e,

棱鏡對這兩種頻率光的折射率分別為?=?和孫=V2o下列說法正確的是（）

A.a光的頻率大于比b光的頻率

B.a光與b光在三棱鏡中的傳播速度之比是5：4V2

C.用同一裝置做單縫衍射實驗，b光的中央亮條紋比a光的寬

D.為使這兩種頻率的光都能從棱鏡斜邊射出，9角的取值范圍是0＜。＜45°

11.（2019秋?杭州期中）如圖所示，將透明長方體放在空氣中，矩形ABCD是它的一個截面，將

a、b兩種單色細光束射入到P點，入射角為0=45°,AP=1AD,若a光折射后恰好射至AD

面上，b光從CD面射出，貝|（）

A.在介質(zhì)中b光比a光速度大

B.a光在介質(zhì)中的折射n=與

TCTT

C.若要a光束在AD面上發(fā)生全反射，e角的范圍應(yīng)滿足一vew?

4乙

D.改變?nèi)肷浣?。的大小，b光一定可以從AD面射出

12.（2023?天河區(qū)模擬）如圖所示，一細光束通過玻璃三棱鏡折射后分成a、b、c三束單色光，關(guān)

于這三束單色光，下列說法正確的是（）

A.單色光a的頻率最大

B.單色光c在玻璃中的傳播速度最大

C.通過同一雙縫產(chǎn)生的干涉條紋的間距，單色光c的最大

D.單色光a從玻璃射向空氣的全反射臨界角最大

題型5平行玻璃對光路的控制

13.（2023?遼寧模擬）一束激光由光導纖維左端的中心點O以a=60°的入射角射入，在光導纖維

的側(cè)面以入射角。=60。多次反射后，從另一端射出，已知光導纖維總長為60m,光在真空中

的傳播速度c=3.0XI08m/s。該激光在光導纖維中傳輸所經(jīng)歷的時間為（）

A.2X10「8sB.4X108sC.2X107sD.4X107s

14.（多選）（2023?重慶模擬）在光學儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉(zhuǎn)。如圖，ABCD

是棱鏡的橫截面，截面是底角為45°的等腰梯形?，F(xiàn)有與底面BC平行且頻率相同的兩束單色

光a、b射入AB面，經(jīng)折射反射，使從CD面射出的光線發(fā)生了翻轉(zhuǎn)。己知棱鏡材料對該色光

的折射率幾=魚，下列說法正確的是（）

A.兩束光中，有一束可能會從底面BC射出

B.a光能從底面BC射出，b光將從CD面平行于BC射出

C.若光a、b從CD面平行于BC射出，a光離底面BC更近

D.兩束光在棱鏡中的傳播時間相同

15.（多選）（2023?紅河縣一模）康寧公司1970年最先發(fā)明并制造出世界第一根可用于光通信的光

導纖維,并得到廣泛應(yīng)用。如圖為某新型光導纖維材料的一小段,材料呈圓柱狀,其縱截面MNPQ

為矩形，MQ為直徑。與MNPQ在同一平面內(nèi)的一束單色光，以入射角a=45°從空氣經(jīng)圓心

O射入光導纖維，剛好不從MN射出，下列選項正確的是（）

MN

O

7....................................

0p

A.臨界角為45°

V6

B.折射率為三

C.單色光由空氣進入光導纖維后波長變長

D.若保持入射角a不變，用頻率更高的單色光射入光導纖維，一定不會從MN射出

題型6三棱鏡對光路的控制

16.（多選）（2023?靜海區(qū)校級模擬）如圖所示，兩束激光束對稱地射到上下對稱的三棱鏡上A和

B點上，光線方向與三棱鏡中心軸00,平行，A、B與三棱鏡中心線距離為d。已知每束激光

束的功率均為Po。三棱鏡的頂角為。=30°,對激光的折射率為幾=百。假若激光射到三棱鏡

后全部通過，不考慮反射光，下列說法錯誤的是（）

A.激光通過三棱鏡后方向改變60°角

B.若不計三棱鏡左右厚度，則兩激光束在中心軸上交點與三棱鏡距離為Wd

C.激光束對三棱鏡水平方向作用力大小為尸=學

D.增加三棱鏡頂角，激光可能不能通過三棱鏡

17.（2024?興慶區(qū)校級一模）如圖，截面為直角三角形的玻璃棱鏡置于真空中，已知/A=60°,

NC=90°,一束極細的光于AC邊的中點F處垂直AC面入射，AC=2乃cm,玻璃的折射率

為n=V2,光在真空的速度為。=3乂108向$。求：

（1）光從玻璃射向真空時，發(fā)生全反射時的臨界角；

（2）從BC面射出的光在棱鏡中傳播的時間。

B

18.（2024?湛江一模）一種“