光的折射全反射（講義）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)

第59講光的折射全反射

目錄

01、考情透視，目標(biāo)導(dǎo)航

02、知識導(dǎo)圖，思維引航..............................................1

03、考點(diǎn)突破，考法探究..............................................2

考點(diǎn)一.折射定律、折射率的理解及應(yīng)用..............................2

知識點(diǎn)1.對折射率的理解........................................2

知識點(diǎn)2.光路的可逆性........................................3

知識點(diǎn)3.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球）對光路的控制...........3

考向L對折射定律的理解......................................3

考向2.折射率的計(jì)算..........................................3

考向3.折射定律的應(yīng)用.........................................4

考點(diǎn)二.全反射的理解及應(yīng)用........................................4

知識點(diǎn)L求解光的折射和全反射問題的思路......................4

知識點(diǎn)2.全反射規(guī)律的應(yīng)用......................................5

考點(diǎn)三.光的折射和全反射的綜合問題................................6

知識點(diǎn)L求解全反射問題的四點(diǎn)提醒............................6

04、真題練習(xí)，命題洞見..............................................7

2024.貴州.高考物理第2題

2024?浙江1月?高考物理第3題

2024?湖南?高考物理第5題

考情

2024.重慶?高考物理第4題

分析

2024.海南?高考物理第3題

2024?全國甲卷?高考物理第34題

2024?廣東?高考物理第4題

復(fù)習(xí)目標(biāo)L理解折射率的概念，掌握光的折射定律。

目標(biāo)

目標(biāo)2.掌握發(fā)生全反射的條件并會(huì)用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

匐2

/八知識導(dǎo)圖?思維引航\\

_Isin1]

折射定律一k|〃事|

物理意義：表征介質(zhì)對光線偏折能力的物理量

折射率—

光的折射全反射―-

sin3

條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

(2)入射角等于或大于臨界角。

全反射一

臨界角公式:

siiiC=—

n

~應(yīng)用：

光導(dǎo)纖維:

考點(diǎn)突破?考法探究

考點(diǎn)一.折射定律、折射率的理解及應(yīng)用

知識點(diǎn)1.對折射率的理解

(1)公式”=鬻中，不論光是從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，為總是真空中的光線與法線間的夾

角，依總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。

(2)折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小，

(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。

①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越??；

②同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。

知識點(diǎn)2.光路的可逆性

在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來

的入射光線發(fā)生折射。

知識點(diǎn)3.平行坡璃磚、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）

卷A

對光

-----

線的

通過平行玻璃磚的通過三棱鏡的光線經(jīng)兩圓界面的法線是過圓心

作用

光線不改變傳播方次折射后，出射光線向棱的直線，經(jīng)過兩次折射后

向，但發(fā)生側(cè)移鏡底邊偏折光線向圓心偏折

------------tHHt?u

考向洞察」

考向1.對折射定律的理解

1.（多選）如圖所示，兩細(xì)束平行的單色光。、6射向同一塊上、下表面平行的玻璃磚的上表面，最終都從玻璃

磚的下表面射出。已知玻璃對單色光b的折射率較小，那么下列說法中正確的有（）

A.。光在玻璃磚中傳播速度比6光小

B.從玻璃磚下表面射出后，兩束光不一定平行

C.從玻璃枝下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大了

D.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同

考向2.折射率的計(jì)算

2.一半徑為R的9球體放置在水平桌面上，球體由透明材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心。的豎

直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示。

已知入射光線與桌面的距離為華，出射光線與水平方向的夾角夕=60。。則該透明材料的折

射率為（）

A.1.2B.1.5

C小D.小

考向3.折射定律的應(yīng)用

3.如圖，某潛水員在海中潛水，處于距離海岸7m、海面下4m的E點(diǎn)，潛水員觀察岸上的豎

直放置的標(biāo)尺桿R標(biāo)尺桿R長6m,潛水員能看到桿的一半刻度。已知海面CD到海岸A3

的高度為3m,標(biāo)尺桿R到岸邊A點(diǎn)的距離為4m。

B

(1)求海水的折射率為多少？

⑵若由于漲潮海面CD上升了3m與海岸AB平齊，潛水員相對海岸位置不變，則此時(shí)能看到

的標(biāo)尺桿長度為多少？

考點(diǎn)二.全反射的理解及應(yīng)用

知識

知識點(diǎn)1.求解光的折射和全反射問題的思路

確定研究該光線一般是入射光線，還有可能是反射光線或折射光線；若研究

的光線的光線不明確，根據(jù)題意分析、尋找，如臨界光線、邊界光線等

找入射點(diǎn)，確認(rèn)界面，并畫出法線，根據(jù)反射定律、折射定律作出

畫光路圖

光路圖，結(jié)合幾何知識推斷和求解相關(guān)問題

從光疏f光密：一定有反射、折射光線；

注意兩點(diǎn)

從光密一光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射

知識點(diǎn)2.全反射規(guī)律的應(yīng)用

（1）全反射棱鏡

截面是等腰直角三角形的棱鏡（通常是玻璃做成的）叫全反射棱鏡。它的特殊作用一般有如圖所

示的四種情況。

（2）光導(dǎo)纖維

光導(dǎo)纖維簡稱“光纖”，它是非常細(xì)的特制玻璃絲（直徑在幾微米到一百微米之間），由內(nèi)芯和

外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大。

/----------[HHhO-u

（考向洞察J]

1.光導(dǎo)纖維是利用光的全反射來傳輸光信號的，光導(dǎo)纖維由內(nèi)、外兩種材料制成，內(nèi)芯材料的折射率為小,

外層材料的折射率為“2,如圖6所示的一束光信號與界面夾角為a,由內(nèi)芯射向外層，要想在此界面發(fā)生全

反射，必須滿足的條件是（）

A."I>“2，a大于某一值a大于某一值

a小于某一值a小于某一值

2.（多選）如圖所示，一束光由空氣斜射到透明介質(zhì)球上的A點(diǎn)，入射角為i,貝）

A.當(dāng)，足夠大時(shí)，在A點(diǎn)將發(fā)生全反射

B.當(dāng)i足夠大時(shí)，光從球內(nèi)向外射出時(shí)將發(fā)生全反射

C.無論i多大，在A點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生全反射（j）

D.無論i多大，光從球內(nèi)向外射出時(shí)，都不會(huì)發(fā)生全反射

3.光纖通信有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強(qiáng)等多方面的優(yōu)點(diǎn)，我國的光纖通信起步較早，現(xiàn)

已成為技術(shù)先進(jìn)的幾個(gè)國家之一。如圖甲是光纖的示意圖，圖乙是光纖簡化示意圖（內(nèi)芯簡化為長直玻璃絲，

外套簡化為真空），玻璃絲長為AC=L折射率為“，48、代表端面，光從AB端面以某一入射角。進(jìn)入

玻璃絲，在玻璃絲內(nèi)部恰好發(fā)生全反射，知光在真空中傳播速度為c,下列選項(xiàng)正確的是（）

A.內(nèi)芯相對于外套是光疏介質(zhì)

B.sin-1

C.光在玻璃絲中傳播的速度為csin。

后

D.光在玻璃絲中從A8端面?zhèn)鞑サ紺D端面所用的時(shí)間為“

考點(diǎn)三.光的折射和全反射的綜合問題

知識固本

知識點(diǎn)1.求解全反射問題的四點(diǎn)提醒

(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是

光疏介質(zhì)。

(2)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。

(3)在全反射現(xiàn)象中，遵循光的反射定律，光路均是可逆的。

(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，

不發(fā)生折射。

知識點(diǎn)2.全反射現(xiàn)象中光的傳播時(shí)間的求解要領(lǐng)

(1)準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的臨界光線是解題的關(guān)鍵。

(2)全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即。=今

(3)全反射現(xiàn)象中，光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。

(4)利用/=(求解光的傳播時(shí)間。

考向洞察

1.“天宮課堂”逐漸成為中國太空科普的國家品牌。某同學(xué)觀看太空水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)后，想研究光在水球中的傳

播情況，于是找到一塊橫截面為半圓柱形玻璃磚，如圖所示，半圓的半徑為R,。為圓心。入射光線尸。以

尸=30。的方向射入玻璃磚，入射點(diǎn)0到圓心。的距離為與，光線恰好從玻璃磚圓弧的中點(diǎn)E射

(1)求玻璃磚的折射率；

(2)現(xiàn)使光線尸。向左平移，求移動(dòng)多大距離時(shí)恰不能使光線從圓弧面射出(不考慮經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射

出的光)。

2.如圖，邊長為。的正方形A2C。為一棱鏡的橫截面，M為邊的中點(diǎn)。在截面所在的平面，一光線自M

點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°,經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡，

求棱鏡的折射率以及尸、C兩點(diǎn)之間的距離。

3.如圖所示，半圓形透明柱體，其橫截面的半徑為R,圓心為O,A8為水平直徑，現(xiàn)有一單色細(xì)光束從

中點(diǎn)C以與豎直方向成a的角度射入，光束折射后恰好能到達(dá)S點(diǎn)。已知sina=羋。

(1)求該柱體的折射率w；

(2)若用該單色光垂直照射整個(gè)面，求在半圓弧上有光透出的弧長與ASB的比值鼠

3

1.(2024.重慶.高考真題)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測量液體折射率的方案。容器過中心軸線的剖面圖如圖所示，

其寬度為16cm,讓單色光在此剖面內(nèi)從空氣入射到液體表面的中心。調(diào)整入射角，當(dāng)反射光與折射光垂直

時(shí)，測出豎直器壁上的反射光點(diǎn)與液體表面的距離人就能得到液體的折射率力。忽略氣壁厚度，由該方案

可知()

4

A.若〃=4cm,則〃=6B.右〃=6cm,則

C.若〃=3,則/?=10cm3

D.若〃=萬，則//=5cm

4

2.（2024.貴州?高考真題）一種測量液體折射率的V形容器，由兩塊材質(zhì)相同的直角棱鏡粘合，并封閉其前

后兩端制作而成。容器中盛有某種液體，一激光束從左邊棱鏡水平射入，通過液體后從右邊棱鏡射出，其

光路如圖所示。設(shè)棱鏡和液體的折射率分別為外“，光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為%、v,貝h）

"%C.n>n0,v>v0D.n>n0,v<v0

3.（2024?浙江?高考真題）如圖為水流導(dǎo)光實(shí)驗(yàn),出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，則（）

A.激光在水和空氣中速度相同

B.激光在水流中有全反射現(xiàn)象

C.水在空中做勻速率曲線運(yùn)動(dòng)

D.水在水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)

4.（2024?海南?高考真題）一正三角形OPQ玻璃磚，某束光線垂直于OP射入，恰好在尸。界面發(fā)生全反射,

則玻璃磚的折射率（）

,-----------Q

A.6B.V3C.子D.2

5.（2024.廣東.高考真題）如圖所示，紅綠兩束單色光，同時(shí)從空氣中沿同一路徑以6角從面射入某長

方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在NP面發(fā)生全反射。反射光射向面。若。逐漸增大。兩束光在NP面上

的全反射現(xiàn)象會(huì)先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是（）

N

MQ

A.在尸。面上，紅光比綠光更靠近尸點(diǎn)

B.6逐漸增大時(shí)，紅光的全反射現(xiàn)象先消失

c.e逐漸增大時(shí)，入射光可能在面發(fā)生全反射

D.6逐漸減小時(shí)，兩束光在面折射的折射角逐漸增大

6.（2024?甘肅?高考真題）如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面，一束紅光a從空氣沿半徑方向入射到

圓心O,當(dāng)。=30。時(shí)，反射光b和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是（）

A.該材料對紅光的折射率為QB.若夕=45。，光線。消失

C.若入射光。變?yōu)榘坠?，光線。為白光D.若入射光a變?yōu)樽瞎?，光線》和c仍然垂直

7.（2024?山東?高考真題）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為。點(diǎn)，半徑為R；直角三棱鏡

FG邊的延長線過。點(diǎn)，EG邊平行于A8邊且長度等于R,/FEG=30。。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以。

角入射到所邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。

⑴求sin。；

（2）以6角入射的單色光線，若第一次