高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)精講精練第29講　光的折射 全反射（原卷版）

第29講光的折射全反射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?？键c(diǎn)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．(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n.(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(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量．(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)計(jì)算公式：n＝eq\f(c,v)，因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，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?。?4)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角．（2024?廣東模擬）圖甲為太陽光穿過轉(zhuǎn)動(dòng)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（）A．a(chǎn)的折射率比b的大 B．a(chǎn)的頻率比b的大 C．a(chǎn)的傳播速度比b的小 D．a(chǎn)的波長比b的大（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(diǎn)射入，光線a平行于AB，光線b與光線a的夾角α＝15°，兩條光線的折射光線均經(jīng)過B點(diǎn)，θ＝60°，則光線a、b在玻璃磚中傳播的時(shí)間之比為（）A．63 B．62 C．22（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(jìn)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(diǎn)A、B兩點(diǎn)距離為c，下列說法正確的是（）A．n1B．n1C．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(diǎn)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(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，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(shí)的入射角，若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n).介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小．（2024?廣東二模）如圖所示，正方形ABCD為一個(gè)立方體冰塊的截面，一束從Q點(diǎn)射出的單色光經(jīng)M點(diǎn)射入該冰面內(nèi)，入射角為θ，但具體角度值無法測(cè)量，光線在AB邊上的N點(diǎn)射出，QM連線的延長線與AB邊交于P點(diǎn)，已知MP和MN的長度，根據(jù)以上信息（）A．不能求得冰塊折射率 B．光線進(jìn)入冰塊中傳播時(shí)頻率變小 C．減少θ角，光線在AB邊可能會(huì)發(fā)生全反射 D．無論怎么改變?chǔ)冉?，光線在AB邊都不可能會(huì)發(fā)生全反射（2024?新泰市校級(jí)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(diǎn)，F(xiàn)為半圓的頂點(diǎn)，讓一細(xì)激光束從M點(diǎn)沿紙面射入，當(dāng)θ＝0°時(shí)，光線恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)θ＝60°時(shí)，光線從玻璃磚圓形表面的頂點(diǎn)F射出，且射出的光線與從M點(diǎn)入射的光線平行。已知真空中的光速為c，則（）A．M點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為22B．玻璃磚的折射率為2 C．當(dāng)θ＝60°光在玻璃磚中的傳播時(shí)間為2RcD．光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為30°（2024?湖州模擬）單鏡頭反光相機(jī)簡(jiǎn)稱單反相機(jī)，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(duì)焦屏上。對(duì)焦屏上的圖像通過五棱鏡的反射進(jìn)入人眼中。圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)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。（）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(huì)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2 D．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值為1考點(diǎn)三光路控制問題分析平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制：類別項(xiàng)目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形橫截面是圓對(duì)光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率全反射棱鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向（2024?龍崗區(qū)校級(jí)三模）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)，在失重環(huán)境下，往水球中央注入空氣，形成了一個(gè)明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的p點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則（）A．水的折射率n＝sinθ B．光在水球中的傳播速度v=cC．光從空氣進(jìn)入水球，波長變短 D．光從空氣進(jìn)入水球，頻率變大（2024?長沙模擬）如圖所示，一個(gè)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，∠QSO＝60°，OS＝a。一束單色光從SQ的中點(diǎn)A以入射角i＝60°入射，折射光線恰好射向圓心O點(diǎn)，已知光在真空中傳播的速度為c，則（）A．玻璃磚材料的折射率n=2B．光束在O點(diǎn)將發(fā)生全反射 C．光束在玻璃磚內(nèi)的傳播時(shí)間為nacD．如果入射光束繞A點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使入射角減小，折射光束一定會(huì)在O點(diǎn)發(fā)生全反射（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(dá)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(dǎo)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(dǎo)纖維的中心軸線的距離為R，光導(dǎo)纖維外部可認(rèn)為是真空區(qū)域?，F(xiàn)有一束光垂直于光導(dǎo)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(dǎo)纖維的折射率n至少為（）A．RR?r B．R+rR?r C．R+考點(diǎn)四平行玻璃磚模型的分析（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2，∠BAD＝60°。在A點(diǎn)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(diǎn)，∠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(shí)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（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(huì)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（多選）（2024?濰坊一模）如圖為透明長方體的橫截面efgh，其折射率n=62，一細(xì)束單色光以角θ入射至ef面上的p點(diǎn)，A．當(dāng)入射角為θ＝60°時(shí)，光在長方體中的傳播時(shí)間為3LB．當(dāng)入射角為θ＝60°時(shí)，光在長方體中的傳播時(shí)間為23C．當(dāng)入射角θ＜45°時(shí)，折射到eh面上的光一定發(fā)生全反射 D．當(dāng)入射角θ＜45°時(shí)，折射到eh面上的光不一定發(fā)生全反射題型1折射率的計(jì)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(duì)稱光分別從A、B點(diǎn)射入，并于C點(diǎn)聚焦。若C到玻璃下表面的距離D點(diǎn)為2.5m，AB的距離為3m，則該玻璃的折射率取值范圍是（）A．（1，2855） B．（1，2355） C．（1，2）（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(diǎn)射入圓盤，在B點(diǎn)反射后從D點(diǎn)平行AB射出。已知圓盤半徑和AC距離相等，則該圓盤對(duì)激光的折射率為（）A．1.5 B．2 C．2 D．3（2024?廈門模擬）如圖所示為某手機(jī)防窺膜的原理簡(jiǎn)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(jī)屏幕上相鄰兩吸光屏障中點(diǎn)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θ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（）A．增大手機(jī)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(dǎo)纖維（2024?聊城模擬）如圖甲所示為某同學(xué)收集的一個(gè)“足球”玻璃球，他學(xué)習(xí)了光的折射后想用激光對(duì)該球進(jìn)行研究。某次實(shí)驗(yàn)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(dāng)光束從C點(diǎn)射入時(shí)，能從右側(cè)B點(diǎn)射出，已知真空中的光速為c，點(diǎn)C到AB豎直距離?=3A．B點(diǎn)的出射光相對(duì)C點(diǎn)入射光方向偏折了30° B．該“足球”的直徑最大是33C．繼續(xù)增加h（h＜R）則光將會(huì)在右側(cè)發(fā)生全反射 D．該激光在玻璃球中的傳播時(shí)間為3R（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(xì)光束沿aM從MN邊射入玻璃磚，細(xì)光束進(jìn)入玻璃磚后分成兩束光分別打到玻璃磚截面的b、c兩點(diǎn)處（入射到b、c兩點(diǎn)的兩束單色光分別稱為單色光b和單色光c），b、c兩點(diǎn)分別位于玻璃磚截面最低點(diǎn)的左右兩側(cè)。下列說法正確的是（）A．單色光b可能在b點(diǎn)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?。?024?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(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，其側(cè)截面如圖所示，紅光和藍(lán)光以相同的入射角i（i≠0）從軸心射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)是藍(lán)光，b是紅光 B．內(nèi)芯的折射率比外套大，入射角i由0°逐漸增大時(shí)，b單色光全反射現(xiàn)象先消失 C．從空氣射入光導(dǎo)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(diǎn)（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(duì)圓心。下列說法正確的是（）A．光線1為入射光線 B．玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為sinisinrC．該單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值為sinisinrD．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(diǎn)為E，折射后射向F點(diǎn)，F(xiàn)為AB中點(diǎn)，棱鏡的折射率為2，不考慮光的二次反射，則（）A．光可能從F點(diǎn)射出AB面 B．光可能在BD面發(fā)生全反射 C．入射點(diǎn)E上移，光的出射點(diǎn)下移 D．入射點(diǎn)E上移，光在棱鏡中傳播的路程變長（多選）（2024?岳麓區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，楔形玻璃的橫截面AOB的頂角為θ＝37°，OA邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為L，光線射向OB邊，不考慮多次反射，從OB邊射出的最短時(shí)間為3L4c，其中c為光在真空中的傳播速度，sin37°＝0.6，cos37°A．光在玻璃中的傳播速度為35B．玻璃的折射率為1.25 C．從S點(diǎn)射向O點(diǎn)的光線恰好能發(fā)生全反射 D．OB上的發(fā)光長度為6題型4各種色光的比較與分析（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(shí)被分為a、b兩束光。已知，截面頂角為θ，棱鏡對(duì)這兩種頻率光的折射率分別為n1=5A．a(chǎn)光的頻率大于比b光的頻率 B．a(chǎn)光與b光在三棱鏡中的傳播速度之比是5：42C．用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，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，θ角的取值范圍是0＜θ＜45°（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(gè)截面，將a、b兩種單色細(xì)光束射入到P點(diǎn)，入射角為θ＝45°，AP=1A．在介質(zhì)中b光比a光速度大 B．a(chǎn)光在介質(zhì)中的折射n=5C．若要a光束在AD面上發(fā)生全反射，θ角的范圍應(yīng)滿足π4＜θD．改變?nèi)肷浣铅鹊拇笮?，b光一定可以從AD面射出（2023?天河區(qū)模擬）如圖所示，一細(xì)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(duì)光路的控制（2023?遼寧模擬）一束激光由光導(dǎo)纖維左端的中心點(diǎn)O以α＝60°的入射角射入，在光導(dǎo)纖維的側(cè)面以入射角θ＝60°多次反射后，從另一端射出，已知光導(dǎo)纖維總長為60m，光在真空中的傳播速度c＝3.0×108m/s。該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時(shí)間為（）A．2×10﹣8s B．4×10﹣8s C．2×10﹣7s D．4×10﹣7s（多選）（2023?重慶模擬）在光學(xué)儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進(jìn)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)。已知棱鏡材料對(duì)該色光的折射率n=2A．兩束光中，有一束可能會(huì)從底面BC射出 B．a(chǎn)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(shí)間相同（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(dǎo)纖維，并得到廣泛應(yīng)用。如圖為某新型光導(dǎo)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α＝45°從空氣經(jīng)圓心O射入光導(dǎo)纖維，剛好不從MN射出，下列選項(xiàng)正確的是（）A．臨界角為45° B．折射率為62C．單色光由空氣進(jìn)入光導(dǎo)纖維后波長變長 D．若保持入射角α不變，用頻率更高的單色光射入光導(dǎo)纖維，一定不會(huì)從MN射出題型6三棱鏡對(duì)光路的控制（多選）（2023?靜海區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，兩束激光束對(duì)稱地射到上下對(duì)稱的三棱鏡上A和B點(diǎn)上，光線方向與三棱鏡中心軸OO′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P0。三棱鏡的頂角為θ＝30°，對(duì)激光的折射率為n=3A．激光通過三棱鏡后方向改變60°角 B．若不計(jì)三棱鏡左右厚度，則兩激光束在中心軸上交點(diǎn)與三棱鏡距離為3dC．激光束對(duì)三棱鏡水平方向作用力大小為F=2D．增加三棱鏡頂角，激光可能不能通過三棱鏡（2024?興慶區(qū)校級(jí)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°，∠C＝90°，一束極細(xì)的光于AC邊的中點(diǎn)F處垂直AC面入射，AC＝26cm，玻璃的折射率為n=2，光在真空的速度為c＝3×108（1）光從玻璃射向真空時(shí)，發(fā)生全反射時(shí)的臨界角；（2）從BC面射出的光在棱鏡中傳播的時(shí)間。（2024?湛江一模）一種“光開關(guān)”的“核心區(qū)”構(gòu)造如圖中虛框區(qū)域所示，其中1、2是兩個(gè)完全相同且截面邊長均為d的等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛框平行，兩斜面平行且略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)