2019年高考物理母题题源系列专题16光的折射、全反射(含解析)
高考物理考点《光的反射、折射、全反射》真题练习含答案
高考物理考点《光的反射、折射、全反射》真题练习含答案1．[2024·江苏省南通市如皋市教学质量调研]如图所示，半圆形玻璃砖的圆心为O，半径为R，O、P两点间的距离为33R.一束单色光从P点以45°角射入玻璃砖，出射光线和入射光线平行，则玻璃砖的折射率为()A． 2 B．2C． 3 D．3答案：A解析：单色光从P点以45°角射入玻璃砖，出射光线和入射光线平行，则有折射光线与垂直OP的夹角相等，则光线在玻璃砖中的光路图如图所示，由折射定律可得n＝sin θsin α，由几何关系可知sin α＝OPOP2＋R2＝12，联立解得n＝ 2 ，A正确，B、C、D错误．2．[2024·广西南宁市、玉林市摸底考试]如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6 m．一束光线从圆柱形棒的一个底面中心垂直射入，经2.5×10－8s由另一底面圆心射出．保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在材料内部恰好发生全反射，(光在真空中的速度为3×108m/s)则光通过透明材料的时间为()A．2.5×10－8s B．3.3×10－8sC．3.125×10－8s D．4.95×10－8s答案：C解析：设光在该材料中传播速度为v，由L＝vt，解得v＝Lt＝2.4×108m/s，由n＝cv可知n ＝1.25.设全反射临界角为C ，则sin C ＝1n ＝0.8，光刚好发生全反射，可知光在透明材料中的路程为s ＝L sin C ＝7.5 m ，则t′＝s v ＝7.52.4×108s ＝3.125×10－8 s ，C 正确．3．[2024·河北省邯郸市九校联考]如图所示，水面上漂浮一半径为R ＝0.25 m 的圆形荷叶，O 点为荷叶的圆心，一只小蝌蚪从距水面h ＝724m 的A 点以速度v ＝0.05 m /s 向下运动，A 点在O 点的正下方，已知水的折射率为43 ，则在小蝌蚪向下运动过程中，在水面之上看不到小蝌蚪的时间为( )A ．572 sB ．576 sC ．573 sD ．574 s答案：B解析：由全反射角公式和几何关系，有sin C ＝1n ＝34 ，tan C ＝37 ，在小蝌蚪竖直向下运动过程中，如图所示，小蝌蚪从A 点到B 点过程中，在水面之上看不到小蝌蚪，有AB ＝R tan C －h ＝724 m ，则在水面之上看不到小蝌蚪的时间为t ＝AB v ＝576s ，B 正确．4．[2024·山东省淄博市期末考试](多选)为取得良好的保温效果，一窗户安装了双层平行玻璃，双层玻璃由厚度均为d 的单层玻璃组成，两玻璃板平行且中间有空气．如图所示，一束光线从窗外射入室内，入射光线与玻璃面的夹角θ＝37°，光线通过双层玻璃后出射光线与入射光线会有一个偏移量(两光线的垂直距离)，玻璃的折射率n ＝43 ，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则( )A ．这束光进入玻璃后折射角的正弦值为35B ．这束光进入玻璃后折射角的正弦值为920C ．这束光从室外到室内的偏移量为910 dD ．这束光从室外到室内的偏移量为710 d答案：AD解析：光线射入玻璃面的入射角i ＝90°－θ＝53°，射入玻璃的折射角为r ，根据光的折射定律可得n ＝sin i sin r ，解得sin r ＝sin 53°43 ＝35，A 正确，B 错误；如图，由光路的可逆性可知，空气中的光线都是平行的，玻璃中的光线也是平行的，设光线通过第一块玻璃光线的侧移量为Δx 1，光线通过第二块玻璃光线的侧移量为Δx 2，根据光路图中的几何关系可得Δx 1＝Δx 2，则出射光线相对于入射光线的侧移量Δx ＝2Δx 1＝2d cos r sin (i －r)＝710 d ，C 错误，D正确．5．[2024·河北省邯郸市九校联考]宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验．某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形、折射率为n ＝ 2 的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R 、外径为2R.一束单色光在截面上的A 点以入射角i 射入玻璃砖，恰好在玻璃砖内壁的B 点发生全反射(图中B 点未画出)，光在真空中传播的速度为c ，求：(1)入射角i 的正弦sin i ；(2)该单色光从A 点传播到B 点所用时间(结果可以带根号). 答案：(1)12 (2)（7－1）R c解析：(1)在△ABO 中，∠ABO ＝α，∠BAO ＝β，∠BOA ＝θ，如图所示，设玻璃砖的折射率为n ，根据题意可得sin C ＝1n根据折射定律可得n ＝sin isin β ，sin α＝sin C在△ABO 中，根据正弦定理可得2R sin α ＝Rsin β解得sin i ＝12(2)因为n ＝ 2 ，n ＝sin i sin β ，sin β＝122 ，sin C ＝12 ，θ＝C －β所以得sin θ＝7－14在△ABO 中，根据正弦定理可得R sin β ＝ABsin θ且有v ＝cn该单色光从A 点传播到B 点所用时间为t AB ＝AB v解得t AB ＝（7－1）Rc .。
2019版高考物理总复习专题十六光学、电磁波、相对论简介习思用
专题十六光学、电磁波、相对论简介考点1光的折射、全反射1.[多选]如图所示,MN是介质1和介质2的分界面,介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2,一束细光从介质1射向介质2中,测得θ1=60°,θ2=30°,根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( )A.介质2相对介质1的相对折射率为B.光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度C.介质1相对介质2来说是光密介质D.光从介质1进入介质2可能发生全反射现象E.光从介质1进入介质2,光的波长变短2.[2017河北衡水中学调研][多选]如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L,玻璃砖的折射率n=,若光从上表面AB射入的入射角i=60°,光在空气中的传播速度视为c,则( )A.折射角r=30°B.光在玻璃中传播的时间为C.光在玻璃中传播的时间为D.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射E.光一定能从CD面射出3.[2016全国卷Ⅲ,34(2),10分]如图所示,玻璃球冠的折射率为,其底面镀银,底面的半径是球半径的;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.4.[2014全国卷Ⅱ,34(2),10分]一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率.5.[2014山东高考,34(2),8分]如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射.已知θ=15°,BC边长为2L,该介质的折射率为.求:(1)入射角i;(2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin75°=或tan 15°=2-).6.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线.(1)在图上补画出所需的光路.(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角.(3)用所测物理量计算折射率的公式为n= .(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当(填“小一些”“无所谓”或“大一些”).(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图象,由图象可知该玻璃的折射率n= .考点2光的波动性7.[2014江苏高考,12B(1),4分]某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源8.如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m,则在这里出现的应是(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将(选填“变宽”“变窄”或“不变”).9.[多选]如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,在上方观察到的如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是()。
2019年高考物理一轮复习精品资料专题12.3 光的折射 全反射(押题专练) 含解析
2019年高考物理一轮复习精品资料1．关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( )A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化E．一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散答案：ABE2.如图所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( ) A．介质2相对介质1的相对折射率为 3B．光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度C．介质1相对介质2来说是光密介质D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象E．光从介质1进入介质2，光的波长变短解析：光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相对介质1的相对折射率，所以有n21＝sin 60°sin 30°＝3，选项A正确；因介质2相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝cv，所以光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度，选项B正确；介质2相对介质1来说是光密介质，选项C 错误；光从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项D 错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v ＝λf 可知，光的波长变短，选项E 正确。
答案： ABE3. 半圆形玻璃砖横截面如图，AB 为直径，O 点为圆心。
在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 的距离相等。
两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光( )A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．在真空中，a 光的波长小于b 光波长D ．让a 光向A 端逐渐平移，将发生全反射E ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大答案： ADE4．如图所示，一束入射光AO 从某种介质以入射角α射入空气，以O 点为圆心，R 1为半径画圆C 1，与折射光线OB 交于M 点，过M 点向两介质的交界面作垂线，与入射光线AO 的延长线交于N 点，以O 点为圆心，ON 为半径画另一个圆C 2，测得该圆的半径为R 2，下列判断正确的是( )A ．该介质的折射率为R 2R 1B ．若光由介质射入空气发生全反射，则临界角的正弦值为sinC ＝R 1R 2C．若过圆C1与界面的交点D作界面的垂线交圆C2于P点，则OP与法线所夹的锐角等于全反射的临界角D．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角α，则折射光的强度将逐渐增加答案：ABC5．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是( )解析本题中由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，又因为有折射就有反射，故D正确．答案 D6．一个等腰直角三棱镜的截面如图2所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB(图中未画光在棱镜内的光路)．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB 方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线( )．图2A ．仍从Q 点射出，出射光线平行于AB B ．仍从Q 点射出，出射光线不平行于ABC ．可能从Q ′点射出，出射光线平行于ABD ．可能从Q ″点射出，出射光线平行于AB答案 D7．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合科西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋Cλ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图3所示，则( )．图3A ．屏上c 处是紫光B ．屏上d 处是红光C ．屏上b 处是紫光D ．屏上a 处是红光解析 可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a 为红光，而紫光折射率最大，所以d 为紫光． 答案 D8．安庆市市民广场灯光音乐喷泉的水池中，有处于同一深度的若干彩灯，晚上在彩灯上方附近观察不同颜色彩灯的深度会有所不同，假设所有彩灯均视为点光源，现就红光灯和绿光灯比较，下列说法正确的是( )A ．红灯看起来较浅，因为红光折射率较大B ．绿灯看起来较浅，因为绿光折射率较小C ．绿灯看起来较深，因为绿光折射率较大D ．红灯看起来较深，因为红光折射率较小解析 红绿两种色光中，折射率n 红<n 绿，设灯的实际深度为H ，则它们在水中视深h ＝Hn，红光看起来较深，则正确答案为D.答案 D9．一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a 、b .已知a 光的频率小于b 光的频率，下列光路图正确的是( )答案 D10．很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是( )答案 C解析 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，根据sin C ＝1n可知红光发生全反射的临界角比蓝光大，所以蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故C 正确．11．一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是( )答案 B解析 光通过玻璃三棱镜后向它的横截面的底边偏折，故C 、D 选项错误；同一介质对频率越高的光的折射率越大，所以复色光经玻璃折射后，光路应分开，故A 选项错误；紫光的频率比红光的大，故经玻璃三棱镜后紫光的偏折程度大于红光，故B 选项正确．12．如图1所示，一束复色光从空气射入水面，进入水中分成a 、b 两束．已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则a 、b 两束光在水中的传播速度之比v a v b为( )图1A.sin αsin β B.sin βsin α C.cos αcos β D.cos βcos α答案 C13．如图2所示，光导纤维由内芯和包层两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端进入，从另一端射出，下列说法正确的是( )图2A ．内芯的折射率大于包层的折射率B ．内芯的折射率小于包层的折射率C ．不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同D ．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射答案 A解析 光导纤维是依据全反射原理工作的，内芯的折射率大于包层的折射率，选项A 正确，B 错误；不同频率的可见光在同一介质中的传播速度不同，从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间一般不相同，选项C 错误；若将紫光改用红光也以同样角度入射时，由于红光临界角大于紫光，所以不能在内芯和包层分界面上发生全反射，选项D 错误．14．(多选)如图3所示，一束光从空气中射向折射率为n ＝2的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法中正确的是( )图3A．当θ1>45°时会发生全反射现象B．只有当θ1＝90°时才会发生全反射C．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°D．欲使折射角θ2＝30°，应以θ1＝45°的角度入射E．当入射角的正切tan θ1＝2时，反射光线和折射光线恰好互相垂直答案CDE15．(多选)如图4所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，若光线在玻璃砖内不重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出时( )图4A．若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB．若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC．若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD．若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d答案AD解析根据光学规律知两束出射光线仍平行；红光和紫光对玻璃砖的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的侧移量大，红光的侧移量小，用极限法，红光的侧移量小，小到等于零，不偏转，沿直线传播．若甲为紫光，乙为红光，两条出射光线间距离一定大于d，如图a所示，选项A正确，B错误；若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d，如图b所示，选项C错误，D正确．16．一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i 射入并通过三棱镜后，在屏P 上可得到彩色光带，如图11所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( )图11A ．红光最先消失，紫光最后消失B ．紫光最先消失，红光最后消失C ．紫光最先消失，黄光最后消失D ．红光最先消失，黄光最后消失 答案 B17.(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图7，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( )图7A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑D ．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑答案 AD解析 当入射角θ逐渐增大时，A 光的光斑先消失，说明A 光的折射角大于B 光的折射角，即玻璃对A 光的折射率大于对B 光的折射率(n A ＞n B )，所以f A ＞f B ，v A ＜v B ，选项A 正确，B 错误．当A 光、B 光都发生全反射时，光屏上只有1个光斑，选项C 错误，D 正确．18．如图8所示，一个半径为R 、透明的14球体放置在水平面上，一束蓝光从A 点沿水平方向射入球体后经B 点射出，最后射到水平面上的C 点．已知OA ＝R2，该球体对蓝光的折射率为 3.则它从球面射出时的出射角β＝________.图8若换用一束紫光同样从A 点射入该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C 点相比，位置________(填“偏左”“偏右”或“不变”)．答案 60° 偏左19.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图4所示．①玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图4中的θ1、θ2表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．图4解析 对于玻璃砖的测定要明确原理，明确图中哪个角是入射角，哪个角是折射角，因此n ＝cos θ1cos θ2；厚度不同的玻璃砖在入射角相同的情况下，厚度大的玻璃砖侧移量大，出射光线越容易找准，误差小．答案cos θ1cos θ2大20.一束光波以45°的入射角，从AB 面射入如图5所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n ＝ 2.试求光进入AB 面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路．图521.如图6所示，一透明球体置于空气中，球半径R ＝10 cm ，折射率n ＝ 2.MN 是一条通过球心的直线，单色细光束AB 平行于MN 射向球体，B 为入射点，AB 与MN 间距为5 2 cm ，CD 为出射光线．图6(1)补全光路并求出光从B 点传到C 点的时间； (2)求CD 与MN 所成的角α.(需写出求解过程)解析 (1)连接BC ，如图所示，在B 点光线的入射角、折射角分别标为i 、r sin i ＝5210＝22，得i ＝45°22.如图7所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n＝2，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角θ＝45°射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h＝2.0 cm的光点A和B(图中未画出A、B)．图7(1)请在图中画出光路示意图．(2)求玻璃砖的厚度d.解析(1)光路图如图所示．23．一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，已知该玻璃的折射率为 2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值．解析 如图，考虑从玻璃立方体中心O 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射．根据折射定律有n sin θ＝sin α①式中，n 是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角．现假设A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A 点刚好发生全反射，故αA ＝π2②设线段OA 在立方体上表面的投影长为R A ，由几何关系有由⑤⑥得S ′S ＝π4.⑦ 答案π424．在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
第3课时-光的折射-全反射习题含答案
第3课时 光的折射 全反射考纲解读 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算．1．[折射定律的应用]观察者看见太阳从地平线升起时，下列关于太阳位置的叙述中正确的是( )A ．太阳位于地平线之上B ．太阳位于地平线之下C ．太阳恰位于地平线D ．大气密度不知，无法判断 答案 B解析 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线．这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低．2．[折射定律与折射率的理解和应用]如图1所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面．当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ. 答案 105°图1解析 设折射角为θ2，由折射定律得sin θ2＝sin θ1n ＝sin 45°2＝12，所以，θ2＝30°.因为θ1′＝θ1＝45°，所以θ＝180°－45°－30°＝105°.3．[全反射问题分析]很多公园的水池底都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是( )答案 C解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以蓝光发生全反射的临界角较红光小，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故只有C正确．4．[光的色散现象分析]实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式：n＝A＋Bλ2＋Cλ4，其中A、B、C是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图2所示，则()图2A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光D．屏上a处是红光答案 D解析可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a为红光，而紫光折射率最大，所以d为紫光．1．折射定律(1)内容：如图3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．图3(2)表达式：sin isin r＝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 ＝sin isin r.(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．全反射现象(1)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．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．4．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n .5．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象． (2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列． (3)光的色散现象说明： ①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢． (4)棱镜①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散．考点一折射定律的理解与应用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＝sin isin r中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，i总是真空中的光线与法线间的夹角，r总是介质中的光线与法线间的夹角．例1一半圆柱形透明物体横截面如图4所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出．已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：图4(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率．解析(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.根据题意有α＝30°①由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60°②且α＋r＝β③由①②③式得r＝15°④(2)根据折射率公式有sin i＝n sin r ⑤由④⑤式得n ＝6＋22≈1.932.答案 (1)15° (2)6＋22或1.932解决光的折射问题的一般方法(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角． (3)利用折射定律建立方程进行求解． 突破训练1两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图5所示．已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O ；光线2的入射点为A ，穿过玻璃后两条光线交于P 点．已知玻璃截面的圆半径为R ，OA ＝R2，OP ＝3R ，光在真空中的传播速度为c .据此可知( ) 图5A ．光线2在圆弧面的入射角为45°B ．玻璃材料的折射率为 3C ．光线1的玻璃中的传播速度为c / 2D ．光线1在玻璃中的传播时间为3R /(2c ) 答案 B解析 作出光路图如图所示，设光线2沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B ，入射角设为θ1，折射角设为θ2，由sin θ1＝OA OB ＝12得θ1＝30°，选项A 错误；因OP ＝3R ，由几何关系知BP ＝R ，则折射角θ2＝60°，由折射定律得玻璃的折射率为n ＝sin θ2sin θ1＝sin 60°sin 30°＝3，选项B 正确；由n ＝c /v 解得光线1在玻璃中的传播速度为c /3，传播时间为t ＝R /v ＝3R /c ，选项C 、D 错误．考点二 全反射现象的理解与应用1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．例2 如图6所示，阳光垂直射入静止的水中，由于水中离墙足够远的某处有一小平面镜，在墙OA 和OA ′上各有一光斑分别为S 、S ′(图中未画出)．若已知水对红光折射率为n 1，对紫光折射率为n 2，平面镜和水平面的夹角为θ.下列说法正确的是 ( ) A ．光斑S 是彩色的且上边缘为紫色图6B ．若增大θ，光斑S 中首先消失的是红光C ．若保证S 、S ′均存在，则需sin 2θ<1n 1D ．若保证S 、S ′均存在，则需sin θ2<1n 2答案 C解析 作出一束光经平面镜反射后在O 1处的折射和反射光路图，如图所示，因阳光垂直射入静止的水中，平面镜和水平面的夹角为θ，由几何关系知光在O 1处的入射角α＝2θ，但因水对各种光的折射角不同，所以折射角不同，紫光偏折程度大，靠近O 点，所以光斑S 是彩色的且下边缘为紫色，A 错；由sin C ＝1n 知，若增大θ，光斑S 中首先消失的是紫光，B 错；若保证S 、S ′均存在，即红光不能发生全反射，所以应保证sin 2θ<1n 1，C 对，D 错．解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角．利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．突破训练2 为测量一块等腰直角三棱镜ABD 的折射率，用一束激光沿平行于BD 边的方向射向直角边AB 边，如图7所示．激光束进入棱镜后射到另一直角边AD 边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？图7答案62解析 作出法线如图所示n ＝sin 45°sin r ，n ＝1sin C，C ＋r ＝90°即sin 45°cos C ＝1sin C 解得tan C ＝2，sin C ＝63，n ＝62.考点三 光路控制问题分析1．玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图8所示．图8 图9 2．三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如图9所示． (2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折． (3)全反射棱镜(等腰直角棱镜)，如图10所示．图10特别提醒 不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同．例3 “B 超”可用于探测人体内脏的病变状况．如图11是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为sin θ1sin θ2＝v 1v 2(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v 1、v 2分别是超声波在肝外和肝 图11 内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知v 2＝0.9v 1，入射点与出射点之间的距离是d ，入射角是i ，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h 为( )A.9d sin i 2100－81sin 2 iB.d 81－100sin 2 i 10sin iC.d 81－100sin 2 i 20sin iD.d 100－81sin 2 i 18sin i解析 如图所示，根据光的折射定律有sin i sin θ＝n 1n 2＝v 1v 2由几何关系知sin θ＝d 2(d 2)2＋h 2 以上两式联立可解得h ＝d100－81sin 2i18sin i，故选项D 正确．答案 D突破训练3 已知直角等腰三棱镜对入射光的折射率大于2，则下列选项中光路可能正确的是()答案 C解析 如果入射光线平行于底边从一直角边入射，入射角为45°，折射角小于45°，如果光线直接入射到另一直角边，根据几何关系，入射角大于45°，光线在另一直角边发生全反射，不可能平行于底边射出，A错误；如果入射光线垂直于一直角边入射，在底边的入射角为45°，直角等腰三棱镜对入射光的折射率大于2，由临界角公式可知，此三棱镜对光的全反射的临界角小于45°，因此光在三棱镜中入射到底边时发生全反射，B错误；如果入射光线平行于底边从一直角边入射，入射角为45°，折射角小于45°，如果光线入射到底边，根据几何关系，光线在底边上的入射角大于45°，光线发生全反射入射到另一直角边，根据对称性和光路可逆，出射光线仍然与底边平行，C正确；D图中的光线从一直角边入射后的折射光线与入射光线在法线的同侧，因此D错误．47．平行板玻璃砖模型的分析平行玻璃砖不改变光线的方向，只是使光线发生侧移，由于玻璃对不同色光的折射率不同，不同色光经玻璃砖后的侧移量也不同．例4如图12所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光()A．红光在玻璃中传播速度比蓝光大图12B．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光C．从a、b两点射出的单色光不平行D．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC审题与关联解析 由玻璃对蓝光的折射率较大，可知A 选项正确．由偏折程度可知B 选项正确．对于C 、D 二选项，我们应首先明白，除了题设给出的两个三棱镜外，二者之间又形成一个物理模型——平行玻璃砖(不改变光的方向，只使光线发生侧移)．中间平行部分只是使光发生了侧移．略去侧移因素，整体来看，仍是一块平行玻璃板，AB ∥BA .所以出射光线仍平行．作出光路图如图所示，可知光线Pc 在P 点的折射角与光线ea 在a 点的入射角相等，据光路可逆，则过a 点的出射光线与过P 点的入射光线平行．由此，D 选项正确． 答案 ABD突破训练4 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图13所示，下列说法正确的是 ( )A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度图13C ．单色光1垂直通过玻璃板所需的时间小于单色光2垂直通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 答案 AD解析 本题考查光的色散、全反射现象、光速和折射率之间的关系等知识点．由题图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的频率，那么单色光1的波长就小于单色光2的波长，A 项对；由n ＝cv 知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B 、C 项都错；由sin C ＝1n 及玻璃对单色光1的折射率大知，D 项对．高考题组1．(2013·福建理综·14)一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是( )答案 B解析光通过玻璃三棱镜后向它的横截面的底边偏折，故C、D选项错误；同一介质对频率越高的光的折射率越大，所以复色光经玻璃折射后，光路应分开，故A选项错误．紫光的频率比红光的大，故经玻璃三棱镜后紫光的偏折程度大于红光的，故B选项正确．2．(2013·天津理综·8)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图14，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( ) 图14A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中的传播速度比B 光的大C ．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑D ．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑答案 AD解析 当入射角θ逐渐增大时，A 光斑先消失，说明玻璃对A 光的折射率大于对B 光的折射率(n A ＞n B )，所以f A ＞f B ，v A ＜v B ，选项A 正确，B 错误．当A 光、B 光都发生全反射时，光屏上只有1个光斑，选项C 错误，D 正确．3．(2013·山东理综·37(2))如图15所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，截面所在平面内的一束光由O 点垂直AD 边射入．已知棱镜的折射率n ＝2，AB ＝BC ＝8 cm ，OA ＝2 cm ，∠OAB ＝60°. ①求光第一次射出棱镜时，出射光的方向． ②第一次的出射点距C ________cm. 答案 ①见解析 ②433图15解析 ①设发生全反射的临界角为C ，由折射定律得 sin C ＝1n代入数据得C ＝45°光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB 边和BC 边的入射角均为60°，均发生全反射．设光线在CD 边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD 边的E 点，由折射定律得n ＝sin βsin α代入数据得β＝45° ②CE ＝BC 2tan 30°＝43 3 cm模拟题组4.如图16所示，A 、B 两种单色光以同一角度射入一段直光纤的左端面，它们均能在光纤的侧面上发生全反射，最后都能从光纤的另一端面射 图16 出，但A 光在光纤中运动的时间比B 光长．则下列说法正确的是( )A ．光纤对B 光的折射率较大 B ．A 光的频率比B 光的小C ．A 、B 两种光照射同一双缝产生的干涉条纹间距A 光较小D ．A 、B 两种光照射同一双缝产生的干波条纹间距A 光较大 答案 C解析 设直光纤长为L ，折射率为n ，光从左端面射入时的入射角为i ，折射角为r ，光在直空中传播的速度为c ，光在光纤侧面发生若干次全反射后从另一端面射出所用的时间为t ＝s v ＝L /cos r c /n ＝2L sin i c sin 2r ，由题知t A >t B ，i A ＝i B ，故r A <r B ，sin i A sin r A >sin i Bsin r B ，即n A >n B ，A 错误；光的频率νA >νB ，B 错误；光的波长λA <λB ，双缝干涉条纹的间距Δx ＝ld λ与入射光的波长成正比，C 正确，D 错误．5.如图17所示，一光线垂直入射到横截面为半圆的柱状透明体PQC 的PQ 面上，在半圆弧上的入射点为A ，O 为半圆的圆心，OC ⊥PQ 面，∠AOC ＝30°，光线出射后与CO 的夹角∠ABO ＝15°.该光在真空中的传播速度和波长分别为c 、λ0，则下列说法正确的是( )图17 A ．光在该介质中的折射率是 2 B ．光在该介质中的传播速度是2c C ．光在该介质中的波长为2λ0D ．当入射光垂直PQ 面向P 端移动时，光射到半圆弧可能会发生全反射，且临界角为45° 答案 AD解析 光在A 点的入射角i ＝∠AOC ＝30°，折射角r ＝∠AOC ＋∠ABO ＝45°，则光在该介质中的折射率n ＝sin r sin i ＝2，选项A 对；光在介质中的传播速度v ＝c n ＝22c ，选项B 错；光在介质中的波长λ＝v T ，而λ0＝cT ，得λ＝λ0n ＝22λ0，选项C 错；当入射光垂直PQ 面向P 端移动时，光射到半圆弧的入射角增大，若入射角增大为临界角C 时，则光开始发生全反射，sin C ＝1n ＝22，得C ＝45°，选项D 对．6.如图18所示，半径R ＝10 cm 的半圆形玻璃砖放在水平桌面上，O 1为圆心，O 2为圆弧顶点，P 1P 2面与桌面平行．现让一很细的激光束垂直P 1P 2面射入玻璃砖，测得桌面上的亮点C 到O 2的距离d ＝4 cm ，O 1A ＝6 cm ，则该玻璃砖的折射率为( ) A.712 2 B.76 2图18C. 2D.53答案 B解析 如图，AB ＝O 1B 2－O 1A 2＝102－62 cm ＝8 cm ，sin ∠ABO 1＝O 1A O 1B ＝610＝0.6，cos ∠ABO 1＝AB O 1B ＝810＝0.8，BD ＝AD －AB ＝10 cm －8 cm ＝2 cm ，CD ＝O 2D －O 2C ＝6 cm －4 cm ＝2 cm ＝BD ，得∠CBD ＝45°，该玻璃砖的折射率n ＝sin (∠CBD ＋∠EBD )sin ∠ABO 1＝sin (45°＋∠ABO 1)sin ∠ABO 1＝sin 45°cos ∠ABO 1＋cos 45°sin ∠ABO 1sin ∠ABO 1＝22×0.8＋0.60.6＝762，只有选项B 正确．(限时：30分钟)►题组1 光的折射现象与光的色散1．如图1所示是一观察太阳光谱的简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M 斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上，即可观察到太阳光谱的七色光带．逐渐增大平面镜的倾斜角度，各色光将陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及 图1 最先消失的光分别是( )A ．红光→紫光，红光B ．紫光→红光，红光C ．红光→紫光，紫光D ．紫光→红光，紫光答案 C解析 根据折射定律作出光路图可知，此七色光带从上到下的排列顺序是红光→紫光；因为水对紫光的折射率n 最大，根据公式sin C ＝1n 可知，其从水中射向水平面时发生全反射的临界角最小，所以最先消失．综上分析，正确选项为C. 2．红光与紫光相比( )A ．在真空中传播时，紫光的速度比较大B ．在玻璃中传播时，红光的速度比较大C ．玻璃对红光的折射率较紫光的大D ．从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光的大 答案 BD解析 因为各种色光在真空中的传播速度均为3×108 m/s ，所以A 错误．因为玻璃对红光的折射率较玻璃对紫光的折射率小，根据v ＝cn 得红光在玻璃中的传播速度比紫光大，所以B 正确，C 错误．根据公式sin C ＝1n 得红光的临界角比紫光的大，D 正确．3．已知介质对某单色光的临界角为θ，则( )A ．该介质对此单色光的折射率等于1sin θB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sin θ(c 为真空中的光速)C ．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin θ倍D ．此单色光在该介质中的频率是真空中的1sin θ答案 ABC解析 介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n ＝1sin θ，A 项正确；此单色光在介质中的传播速度为v ＝c n ＝c sin θ，B 正确；λ＝v f ＝c ·sin θc /λ0＝λ0sin θ，所以λ∶λ0＝sin θ∶1，故C 项正确；而光的频率是由光源决定的，与介质无关，故D 项错误． 4．(2013·浙江·16)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画出了月全食的示意图，如图2所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是( ) A ．地球上有人用红色激光照射月球图2B ．太阳照射到地球的红光反射到月球C ．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D ．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 答案 C解析 同种介质对频率大的光折射率大，太阳光中红光的频率最小，经大气层时偏折的程度最小．小明在月全食时，看到月亮呈现暗红色，是因为太阳光中的部分红光经地球大气层折射到月球，故选项C 正确．►题组2 光的全反射5．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和 水面上被照亮的面积，下列说法正确的是( )A ．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B ．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C ．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D ．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大 答案 D解析 光从水里射入空气时发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d ，光的临界角为C ，则光能够照亮的水面面积大小为S ＝π(d tan C )2，可见，临界角越大的光，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项D 正确．6.如图3所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB ，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M 点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( ) 图3A.3，不能发生全反射B.3，能发生全反射C.233，不能发生全反射D.233，能发生全反射答案 A解析 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示．由图可知，介质的折射率n ＝sin 60°sin 30°＝3；因为sin 30°＝12<33＝1n＝sinC，所以折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，选项A正确．7．如图4所示，AB 、CD 分别是置于空气中厚玻璃砖的上、下两个表面，且AB ∥CD ，光线经AB 表面射向玻璃砖，当折射光线射到CD 表面上时，下列说法中正确的是( )①不可能发生全反射 ②只要适当增大入射角θ1，就可能在CD 面上发生全反射 ③只要玻璃砖的厚度足够大，就可能在CD 面上发 图4 生全反射 ④由于不知道玻璃的折射率，故无法判断 A ．只有①正确 B ．只有②③正确 C ．②③④正确D ．只有④正确答案 A解析 如图所示，折射光线O 1O 2能否在CD 面上发生全反射，取决于是否满足全反射的条件，由于玻璃的折射率大于空气的折射率，故折射光线O 1O 2是从光密介质射向光疏介质，设折射光线O 1O 2在CD 面上的入射角为θ1′，则θ1′＝θ2.据折射率的定义可得n ＝sin θ1sin θ2.(其中θ1<90°)据临界角定义可得n ＝1sin C .可得θ1′＝θ2<C . 故折射光线O 1O 2在CD 面上不能发生全反射．8.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图5所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为( )图5A.73r B.43r C.34rD.377r答案 A解析 只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有sin C ＝rr 2＋h 2＝1n ＝34，所以h ＝73r ，选项A 对． 9．如图6所示，MN 是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab 与屏平行．由光源S 发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O 再射到屏上．在水平面内以O 点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带．当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失．有关彩色 图6 的排列顺序和最先消失的色光是( )A ．左紫右红，紫光B ．左红右紫，紫光C ．左紫右红，红光D ．左红右紫，红光答案 B解析 如图所示，由于紫光的折射率大，故在光屏MN 上是左红右紫，并且是紫光最先发生全反射，故选项B 正确．►题组3 光的折射与光的全反射的综合问题10.如图7所示，直角三角形ABC 为一三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束单色光从空气射向BC 上的E 点，并偏折到AB 上的F 点，光线EF 平行于底边AC .已知入射光与BC 边的夹角为θ＝30°.试通过计算判断该束光在F 点能否发生全反射．图7答案 能解析 由几何关系知，光线在BC 界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30° 根据折射定律得n ＝sin θ1sin θ2＝sin 60°sin 30°＝ 3由几何关系知，光线在AB 界面的入射角为θ3＝60°而三棱镜对空气的临界角C 的正弦值sin C ＝1n ＝33<sin θ3，则光线在AB 界面的入射角θ3>C ，所以光在F 点能发生全反射．11.如图8所示，一束水平入射的单色光照射到折射率为n ＝53的半玻璃球(半径为R ＝1 m)上，在离球心O 点2R 处有一竖直的光屏，求此时光屏上光斑的面积． 答案 3.14 m 2解析 设入射光在A 点刚好发生全反射，光路图如图所示，则： 图8。
专题16 光的折射、全反射-2020年高考物理母题题源系列(解析版)
2．发生全反射的条件：（1）光从光密介质入射到光疏介质 对于两种介质来说，光在其中传播速度 较小的介质，亦即绝对折射率较大的介质，叫光密介质；而光在其中传播速度较大的介质，亦即绝对折射 率较小的介质叫光疏介质。光密介质和光疏介质是相对的。
7
D．两束单色光从空气入射到水中时，a 光束在水中传播的速度比 b 光束大
【答案】AD
【解析】A 项：由图可知，b 光的偏折得历害，即 b 的折射率大于 a 的折射率，当该复色光斜入射平行
玻璃砖时，由于 b 光的折射率大，入射角相同，所以 b 光的侧移量较小，故 A 正确；B 项：由公式 v f
光的折射率为 1.5,空气中光速为 c,不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是
()
t 5
A.
c
【答案】A
t 15
B.
2c
t 10
C.
c
t 15
D.
c
t 10 10 5
【解析】光在玻璃中的传播速度为 v= ,时间差
v c c ,A 正确,B、C、D 均错误。故选 A。
【母题来源四】2020 年普通高等学校招生全国统一考试物理（山东卷）
6
E．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现 【答案】ACE 【解析】在摆角小于 5°时单摆的振动可视为简谐振动，此时周期与振幅无关，选项 A 正确；三棱镜观察太 阳光谱，是利用光的折射率不同，出现光的折射色散现象，故 B 错误；在光导纤维束内传送图象是利用光 的全反射现象，选项 C 正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项 D 错误；两 列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现，选项 E 正确.
2019高考物理选择题12-光的折射与全反射
全反射
利用全反射计算临界角时相当 告诉了一个已知条件，是什么？
折射角=90
两种条件下如何计算临界角？
A.当光由某种介质射ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ真空或空气
随着入射角的增大，反射角、折射 角都随之增大，同时反射光的强度 增强，折射光的强度减弱.当入射角 达到某一角度时折射角为900，此 时，在界面上只有反射光线，没有 折射光线，发生了全反射，此时的 入射角叫做临界角，用C表示.
θ 3=900
θ1 θ2
思考：光线是从光密到光疏还 是光线从光疏到光密介质才会 发生全反射？即：发生全反射 的条件是什么？
时:
n
sin 900 sin C
C
arcsin
1 n
B.任意两种介质:n密、n疏
全反射的特点与优点
特点：改变光路 反光率高,接近达到100%，成像失
真小. 应用举例：潜望镜、自反光标识
题型突破
运动的合成与分解、平抛运动题型突破
运动的合成与分解、平抛运动限时专练
高中物理常考题型 光的折射与全反射
基本概念
如何判断光的入射角、反射角、 折射角的确入定射角
做题时，要特别 注意题目中告诉 的是哪些角，再 转换成入射角、 折射角等计算
折射光线
折射角
如何根据入射角、反射角、折
射角计算折射率
某物质确定之后， 其折射率就已经 是个定值，本公 式只是用来计算
出该定值
光密介质:两种介质中折射率较大 的介质叫做光密介质.
人教版高考物理复习-光的折射、全反射及光的本性(解析版)
三棱鏡的表面，經過三棱鏡的兩次折射後分為a、b兩束光．下麵的說法中正確的是()
A．在三棱鏡中a光的傳播速率大於b光的傳播速率
B．a光頻率大於b光頻率
C．若改變複色光的入射角，可在入射面發生全反射
D．a、b兩束光分別通過同一雙縫干涉裝置產生的干涉條紋的間距Δxa<Δxb
(2)作光路圖如圖乙，設在A點的入射角為i′時，光束經折射後到達內球面上C點，並在C點恰好發生全反射，則光束在內球面上的入射角∠ACD等於臨界角C。
由sinC＝
代入數據得：∠ACD＝C＝45°
由正弦定理有 ＝
AO＝2R，CO＝R，∠ACO＝180°－∠ACD，
解得：sin∠CAO＝ ＝
由折射定律有：n＝
(ⅰ)求該三棱鏡的折射率；
(ⅱ)保持光線PO入射點O不變，入射方向逐漸向CO方向偏轉，求AB邊有光線射出的區域寬度。
【答案】 (ⅱ) d
【解析】(ⅰ)光線PO恰好在AB邊界發生全反射，臨界角C＝45°，
設三棱鏡的折射率為n，有：sinC＝
解得折射率n＝ 。
(ⅱ)光線PO垂直BC邊入射的光線，進入棱鏡後在AB邊上的E點發生全反射。光線PO入射方向逐漸轉向CO方向時，光線從棱鏡的出射點對應由E點逐漸向B點移動。當光線幾乎沿CO方向入射時，光線折射後沿OD方向，
B．a光在玻璃中的傳播速度比b光在玻璃中的傳播速度大
C．a光的頻率比b光的頻率大
D．若保持複合光的方向不變僅將入射點上移，則a光最先消失
E．若讓a、b兩種色光通過一雙縫干涉裝置，則a光形成的干涉條紋的間距更大
【答案】ACD
【解析】 玻璃磚的氣泡缺陷處顯得更亮是光的全反射現象，A正確；由題圖知，兩種光射向氣泡時，玻璃對a光的偏折程度較大，因此a光的折射率較大，則a光的頻率比b光的頻率大，再依據v＝ 可知，a光在玻璃中的傳播速度比b光在玻璃中的傳播速度小，故C正確，B錯誤；因a光的折射率較大，由sinC＝ 知，a光的全反射臨界角較小，且根據幾何關係可得，a光從氣泡射向玻璃磚的入射角較大，若保持複合光的方向不變僅將入射點上移，則a光最先達到全反射的條件，從而a光最先消失，D正確；讓a、b兩種色光通過一雙縫干涉裝置，因a光的折射率較大，其波長較短，根據干涉條紋間距公式Δx＝ λ，則b光形成的干涉條紋的間距更大，E錯誤。
2024年高考物理题源展望专题16 光的折射、全反射专题(解析版)
专题16 光的折射、全反射专题目录近年真题对比考向一光的折射考向二光的全反射问题命题规律解密名校模拟探源易错易混速记【命题意图】此专题以考查光的折射定律和全反射知识为主，注重对“应用数学知识解决物理问题的能力”的考查，多以计算题的形式出现；当考查光的干涉、衍射和电磁波问题，一般以选择题形式出现。
预测高考将以新情境考查光的折射定律与全反射问题,同时兼顾光的干涉、衍射、电磁波谱、电磁波等知识点，将这部分知识与生产、生活、现代科技联系考查的可能性较大。
2．命题热点：【考查要点】主要考查光的折射定律和全反射规律的应用问题；光的干涉、衍射、偏振现象的理解问题；电磁波谱在实际中的应用问题。
【课标链接】（1）光的折射与全反射规律的应用；（2）全反射的临界角问题时及与实际应用的联系问题；（3）光的波动性问题。
考向一光的折射1.（2023江苏卷）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。
下列光路图中能描述该现象的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】根据折射定律由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下> n上，则θ下逐渐减小，则从高到低渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
故选A。
A. 甲光的波长比乙光的长B. 甲光的频率比乙光的高C. 在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大由图可知，乙光的折射角较小，知，乙光的波长短，A正确、BD错误；cvA ．等于90︒B ．大于90︒C ．小于【答案】A【解析】在光路图中标出相关角度，如图所示。
设光线在AB 边的折射角为β，根据折射定律可得设光线在BC 边的入射角为ϕ，光线在45βϕ+=︒sin sin i in ==（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图（2）已经测出AB = l 1，OA = l 2，S （3）若改用宽ab 更小的玻璃砖做实验，则变”）。
.[1]根据题意画出光路图如下图所示（2）设光线入射角为θ、折射角为由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则根据几何关系可知sin(lθ=联立解得22 1132()l l l l n-+ =可看出S1S2间的距离变小。
2019年江苏高考物理复习专题十六 光学 电磁波及相对论
【解析】 光线通过玻璃三棱镜后应向底边偏折,可知C、D错误。光 的频率越大,折射率越大,向底边偏折程度越大,光线在进入与射出两处 都会发生不同程度的偏折,所以A错误、B正确。
Hale Waihona Puke 考点二光的波动性 <基础知识>
一、光的干涉 1.产生条件 两列光的频率相同,振动方向相同,且具有恒定的相位差,才能产生稳定 的干涉图样。 2.两种典型的干涉
<重点难点>
一、薄膜干涉 1.成因:薄膜前表面和后表面分别反射出来的两列光波的叠加。这两列 波是同一光源发出的,所以是相干波。由于同一水平线上的薄膜厚度近 似相同,所以干涉后能产生水平的明暗条纹。 2.如果膜的厚度为d,则前后表面的反射光的光程差为2d, ①当2d是光波半波长的偶数倍时,出现亮纹; ②当2d是光波半波长的奇数倍时,出现暗纹。
二、对折射率的理解 1.折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领,也反映了光在介质中传 播速度的大小v= 。 2.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,频率越大的光折射率越大,传播速度越小。
c n
例1 如图所示,一束光斜射向厚度为d的矩形玻璃砖,经折射后射出a、 b两束光线,则下列说法正确的是 ( AC )
三、光的色散的特点 在色散现象中,红光偏向角最小,即棱镜对红光的折射率最小。由公式n
c = 可知红光在介质中的传播速度最大。 v
将各种色光的情况列表统计如下:
例2 一束由红、紫两色光组成的复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜。 下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的 是 ( B )
比光的波长还⑧ 小 。
2.衍射条纹的特点 (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射 单 色 光 圆孔衍射
2019课标通用高考物理复习第十四章第3节光的折射全反射
解析：由 sin i-sin r 图像可知，同一光线 sin r＞sin i，即 r＞i， 故 r 为光线在空气中传播时光线与法线的夹角，则 BO 为入射光 线，OA 为折射光线，即光线由 B 经 O 到 A，折射率 n＝ssiinn ri＝00..96 ＝1.5，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误。 答案：B
2．光发生全反射时必须同时满足两个条件：①光从光密介质射 入光疏介质；②入射角等于或大于临界角。
3．无论折射现象还是反射现象，光路都是可逆的。 4．在同种介质中，光的频率越高，折射率越大，传播速度越小，
全反射的临界角越小。
课 堂 提能·考点 全通
易点速过，难点精研，时间用到增分点上
突破点(一) 折射定律与折射率的应用 (师生共研类)
[典例] (2016·海南高考)如图，半径为 R 的 半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水 平，球面与桌面相切于 A 点。一细束单色光经球 心 O 从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面)，入射角为 45°，出 射光线射在桌面上 B 点处。测得 AB 之间的距离为R2。现将入射 光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生 全反射时，光束在上表面的入射点到 O 点的距离。不考虑光线在 玻璃体内的多次反射。
1．对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinn θθ12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。
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专题16 光的折射、全反射
【母题来源一】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅰ卷）
【母题原题】如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的
激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°=0.8）。已
知水的折射率为43。
（1）求桅杆到P点的水平距离；
（2）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面
射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。
【答案】（1）7 m （2）5.5m
【解析】（1）设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，
P
点处水深为h2：激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有
1
1
tan53xh
①
2
2
tanxh
②
由折射定律有
sin53°=nsinθ③
设桅杆到P点的水平距离为x，则
x=x1+x
2
④
联立①②③④式并代入题给数据得
x
=7 m⑤
（2）设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i，由折射定律有
sini=nsin45°⑥
设船向左行驶的距离为x'，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x'1，到P点的水平距离为x'2，则
12
xxxx
⑦
1
1
tanxih
⑧
2
2
tan45xh
⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得
x'
=623m=5.5m（）⑩
【母题来源二】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅲ卷）
【母题原题】如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=30°。一束光线平行于底边BC射到
AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC
边射出。
（1）求棱镜的折射率；
（2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正
弦。
【答案】（1）3 （2）322
【解析】（1）光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得
sinsini
n
①
式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知
α+β=60°②
由几何关系和反射定律得
==B
③
联立①②③式，并代入i=60°得
n=3④
（2）设改变后的入射角为i，折射角为，由折射定律得
sinsini
=n⑤
依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角c，且
sinc=1n⑥
由几何关系得
c
=α'+30°⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
sini=322⑧
【母题来源三】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）
【母题原题】如图所示，某L形透明材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ。
为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值．
【答案】60
【解析】要使光线不会射入空气，即发生全反射，设临界角为C，即有：
1
sinCn
由几何关系得：
90C
联立解得：60
【命题意图】考查光的折射和全反射现象，需要考生正确做出光路图，然后根据光的传播规律和几何
关系解题，意在考查考生对光的折射和全反射现象的理解能力和运用几何知识解题的能力。
【考试方向】光的折射和全反射，一直是高考考查的重点，主要是以计算题的形式考查，需要考生具
备一定的作图能力和掌握基本的几何知识。
【得分要点】对光学计算题，一般要正确作出光路图，利用几何知识和光学相关公式解题。对于光的
折射和全反射，考生还需要理解以下方面：
1．各种色光性质比较：在可见光中，红光的折射率n最小，频率υ最小，在同种介质中（除真空外）
传播速度v最大，波长λ最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质
间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。
2．发生全反射的条件：（1）光从光密介质入射到光疏介质 对于两种介质来说，光在其中传播速度