專題33光的折射與全反射考點考情命題方向考點1光的折射定律2024年高考廣東卷2024年高考江蘇卷2024年高考甘肅卷2024年高考全國理綜甲卷2023高考江蘇學業(yè)水平選擇性考試1.光的折射定律和全反射是高考考查頻率較高的知識，命題熱點主要是：選擇實際情景；單色光、復色光或平行光射入三棱鏡、正長體多面體、半圓柱，球體，空心球體或組合體，液體，綜合考查光的折射定律、反射定律以及全反射。2.高考對光的折射定律和全反射的考查，難度中等，可能為選圖題(選擇光路圖、光從液面射出面等)，可能給出光路，判斷其正確說法，也可能為計算題，綜合考查相關(guān)知識點?？键c2光的反射2024年高考海南卷2023年6月高考浙江選考2022高考遼寧物理2022年高考廣東物理題型一折射定律和折射率的理解及應用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)折射率是一個反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量．(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)計算公式：n＝eq\f(c,v)，因為v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(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?。?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?河南三模）如圖所示，某材料的截面為等腰直角三角形，一束光與該材料表面成45°角入射，該材料折射率為1.5，下列光路圖中可能正確的是（）A． B． C． D．【解答】解：CD.光從真空入射到介質(zhì)，是光從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，不會發(fā)生全反射，折射角應比入射角小，故CD錯誤；AB.如圖由折射率公式，有n=sin45°sinθ2，得sinθ2=23，由幾何關(guān)系有θ1＝45°，所以θ3＝θ2，θ4＝90°﹣故選：A。（2024?泰州模擬）某同學在觀看太空水球光學實驗后，找到一塊橫截面為環(huán)形的玻璃磚模擬光的傳播，如圖所示，玻璃磚的內(nèi)徑為R、外徑為2R。一束單色光在截面上的A點以i＝45°的入射角射入玻璃磚，經(jīng)一次折射后，恰好與玻璃磚內(nèi)壁相切，則玻璃磚對該單色光的折射率為（）A．0.5 B．2 C．3 D．2【解答】解：根據(jù)題意，作出光路圖如圖所示。設(shè)光線在A點的折射角為θ，根據(jù)幾何關(guān)系可得：sinθ=玻璃磚對該單色光的折射率為：n=解得：n=2，故ACD錯誤，故選：B。（2024?鎮(zhèn)海區(qū)校級三模）截面如圖所示的直角棱鏡ABC，其中BC邊和CA邊鍍有全反射膜。細束白光以入射角θ＝60°從AB邊入射，然后經(jīng)過BC、CA反射，又從AB邊射出。已知三角形AB邊的高為h，真空光速為c。對經(jīng)過兩次反射，并從AB邊射出的光束，有（）A．出射方向相對于入射方向的轉(zhuǎn)角大小與光的顏色有關(guān) B．紫光在出射位置與入射位置間距最大 C．光在棱鏡中用時最短的光的折射率為3 D．光在棱鏡當中傳播用時最短為2【解答】解：A、作出光路如圖：由幾何關(guān)系可知α＝r，β＝θ，則從AB邊射出的光束與入射光線平行，與光的顏色無關(guān)，故A錯誤；B、根據(jù)題意可知折射率越大，出射位置與入射位置間距越小，紫光折射率最大，所以其出射位置與入射位置間距最小，故B錯誤；CD、由圖和幾何關(guān)系可知折射率越小，在棱鏡中走過的路程越長，根據(jù)運動學公式可知光在棱鏡中的傳播時間t=OM+MN+NO結(jié)合幾何關(guān)系可知當r＝45°時傳播時間最短，此時的折射率n=結(jié)合幾何關(guān)系可求出此時路程為L＝OM+MN+NO′＝22h則t=Lv=Ln故選：D。（2024?青秀區(qū)校級二模）如圖，一束由三種單色光組成的復合光以相同的入射角θ由空氣射到半圓形玻璃磚表面的A點，AB為半圓的直徑。光線進入玻璃后分為AC、AD、AE三束，它們從A點到C、D、E三點的時間分別為t1、t2、t3，則（）A．t3＞t2＞t1 B．t1＞t2＞t3 C．t2＞t1＞t3 D．t1＝t2＝t3【解答】解：對于任意一束光，設(shè)其折射角為α，光在玻璃磚中通過的路程為L，玻璃磚直徑為d，折射率為n，光在真空中的速度為c，光在玻璃中的速度為v，則光從A點到達玻璃磚圓弧面的時間為t=又由折射定律有n=聯(lián)立解得：t則從A點到C、D、E三點的時間相等，即t1＝t2＝t3，故ABC錯誤，D正確。故選：D。（2024?臺州二模）如圖甲所示，在水池中水平放置一條細燈帶圍成的直徑為d1＝0.6m的圓環(huán)發(fā)光體，水的折射率n=43，細燈帶到水面的距離h可以調(diào)節(jié)，緊貼水面的上方水平放置一光傳感器。調(diào)節(jié)h＝h1時，傳感器檢測到有光強的區(qū)域恰好為一個完整的圓形。調(diào)節(jié)h為h2=74m時，傳感器上光強隨A．h1=75m B．C．d3＝1.5m D．h越小，d3越大【解答】解：A.傳感器檢測到有光強的區(qū)域恰好為一個完整的圓形時，燈帶上發(fā)出的光在O點恰好發(fā)生全反射，如圖1圖1則sinC=由幾何知識得tanC=解得h1=7故A錯誤；B.h2=74m圖2由sinC=tanC=解得d2＝0.9m故B正確；C.h2=74m圖3由sinC=tanC=解得d3＝2.1m故C錯誤；D.由tanC=d32-d12h故選：B。題型二全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析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角度時，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n)射向真空或空氣時，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．（多選）（2024?重慶模擬）如圖為我國航天領(lǐng)域某透明光學部件截面示意圖，其截面一側(cè)是半徑為R的四分之一圓弧，其余兩側(cè)為直面AC與BC，且AC＝BC＝R。該部件獨特的性能是放在O點的光源發(fā)出的光線，在圓弧AB上有三分之二最終不能從AC、BC面射出，光速為c。下列說法正確的是（）A．該透明光學部件的全反射臨界角為30° B．該透明光學部件的折射率為32C．光線透過該部件最長時間為2(2D．該透明光學部件AC邊不透光長度為3【解答】解：AB．若射到E點和G點的光線恰能發(fā)生全反射，可知射到AE之間和GB之間的光線都能從透明光學部件中射出，由題意可知該兩部分占圓弧的三分之二，可知∠ADE＝C＝30°折射率n=1故A正確，B錯誤；C．光線在該部件中的速度v=光線透過該部件最長時間為從C點射出的光線，則最長時間t=解得t=故C正確；D．該透明光學部件AC邊不透光長度為EC＝R﹣Rtan30°=3-故D錯誤。故選：AC。（2024?樂清市校級三模）如圖所示，△ABC為等腰直角三棱鏡的截面圖，AB=2a，P為AB邊上一點，Q是BC邊的中點。一束單色光自BC邊上的P點射入棱鏡，入射光線從垂直BC方向緩慢調(diào)整至平行BC方向。當入射光線垂直于AB邊時，BC邊恰好無光線射出；當入射光線平行于BC邊射入時，折射光線恰好經(jīng)Q點反射后從AC邊射出。已知光在真空中的傳播速度為c，sin15°=A．PB間的距離x=B．經(jīng)BC面一次反射后從AC面出射的光線不可能與入射光平行 C．P點入射角合適的情況下，經(jīng)BC面一次反射后在AC面出射時可能發(fā)生全反射 D．緩慢調(diào)整入射方向的過程中，經(jīng)BC面一次反射后從AC面出射的光線在玻璃中傳播的最短時間t=【解答】解：A．光線垂直于AB邊射入棱鏡后，光路圖如圖所示在BC邊恰好發(fā)生全反射，設(shè)光線在棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為C，由幾何關(guān)系可得n=光線自P點平行于BC邊射入棱鏡，光線恰好經(jīng)過Q點的光路圖如圖所示由折射定律n=得可得折射角為r＝30°在△BPQ由正弦定理可得BPsin有幾何關(guān)系知，∠BQP＝15°，∠BPQ＝120°，BQ＝a，代入上式解得x=故A錯誤；B．由對稱性可知，光線自P點平行于BC邊射入棱鏡，光線恰好經(jīng)過Q點全反射后經(jīng)AC面射出的光先與入射光線平行，故B錯誤；C．若在AC面出射時發(fā)生全反射，則光線必須平行BC邊入射到AC面，P點入射的光線不可能經(jīng)BC面一次反射后在AC面出射時發(fā)生全反射，故C錯誤；D．光線垂直于AB邊射入棱鏡后，路圖如圖所示，光線在棱鏡中通過的路程最短，傳播的時間最短，為t=n=聯(lián)立解得t=故D正確。故選：D。（2024?皇姑區(qū)校級模擬）光刻機是現(xiàn)代半導體工業(yè)的皇冠，我國研制的某型號光刻機的光源輻射出某一頻率紫外光，投影原理簡化如圖，等腰直角三角形ABC為三棱鏡橫截面，半球形玻璃磚半徑為R，O'O為玻璃磚對稱軸。間距2R的a、b兩束平行紫外光從棱鏡左側(cè)垂直AB邊射入，此角度射向半球形玻璃磚的光線已達到最強（光不能從三棱鏡的AC邊射出），反射后進入玻璃磚，最后會聚于O'O延長線上的M點。半球形玻璃磚折射率為2，來自棱鏡的反射光關(guān)于軸線O'O對稱，光在真空中的傳播速度為c，下列正確的是(A．三棱鏡折射率可能為1.3 B．改變光線在AB面的入射角，可使光線在AB面上發(fā)生全反射 C．進入半球形玻璃磚到第一次折射出玻璃磚的時間為6-D．進入半球形玻璃磚到第一次折射出玻璃磚的時間為6【解答】解：A．由題意可知，光在AC面發(fā)生全反射，所以有sin45可得三棱鏡的折射率為n≥故A錯誤；B．光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才有可能發(fā)生全反射，所以即便改變光線在AB面的入射角，也不會在AB面上發(fā)生全反射，故B錯誤；CD．如圖光在半球玻璃磚內(nèi)傳播過程在△ODE中有sin∠則∠DOE＝45°所以光在射入玻璃磚時的入射角為45°，紫外光進入玻璃磚時由折射定律得n=則∠FDO＝30°在△DOF中有Rsin解得DF=(光在玻璃磚中的傳播速度v=光在玻璃磚中的傳播時間t=故C正確，D錯誤。故選：C。（2024?中山區(qū)校級模擬）如圖所示，直角梯形玻璃磚ABCD，其中BCDE是正方形，∠A＝30°?，F(xiàn)有兩束單色光組成的復合光從AD的中點M平行AB邊射入，折射光線a、b分別到E點和B點，則有（）A．玻璃磚對b光的折射率為62B．射到E點的光線不會發(fā)生全反射 C．射到E點的光線會發(fā)生全反射，且反射光過BC中點 D．在玻璃磚中a光速度大于b光速度【解答】解：A.光線a在玻璃磚內(nèi)的光路圖如圖所示：由幾何關(guān)系可知光線b在AD面上的折射角為45°折射率為：n=sinisinr=sinB.光線a在玻璃磚內(nèi)的光路圖如圖所示：由幾何關(guān)系可知光線在AD面上的折射角為30°，折射率為：na設(shè)臨界角為C，則sinC=1n=33，在AB界面上，入射角為C.設(shè)光從BC界面上N點射出，由幾何關(guān)系可知：BN=atan30D.由于na＞nb，根據(jù)n=cv可知在玻璃磚中a光速度小于b故選：A。（2024?五華區(qū)校級模擬）如圖所示為一均勻透明介質(zhì)棱鏡的橫截面，橫截面為一斜邊長為2L的等腰直角三角形。一束紫光以i＝60°，從斜邊中點A入射，在EF邊上的P點發(fā)生反射后，射向BE邊上Q點（P、Q點均未標出），已知該介質(zhì)對紫光的折射率為3，紫光在真空中的波長為λ，光在真空中的光速為c，sin15=6A．該光束進入棱鏡后波長變?yōu)?λ B．該光束在P點一定不發(fā)生全反射 C．該光束在棱鏡內(nèi)的傳播時間為(2+3D．若入射光為紅光，光束在A點折射后會射到PF間某點【解答】解：A．該光束進入棱鏡后，光路如圖所示波長變?yōu)棣?故A錯誤；B．根據(jù)折射定律n=可得r＝30°根據(jù)幾何關(guān)系，光束在P處的入射角為，發(fā)生全反射的臨界角sinC=故在P點一定不發(fā)生全反射，故B正確；C．如圖所示，在△AEP中，由正弦定理得sin45°解得AP=光傳播至Q點，則光在棱鏡中的傳播路程s=光在棱鏡中的傳播速度為v=傳播時間為t=故C錯誤；D．若入射光為紅光，在棱鏡中的折射率小于紫光在該棱鏡中的折射率，第一次折射后應射到PE段，故D錯誤。故選：B。題型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：類別項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用測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特別提醒不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同，發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同．（2024?郫都區(qū)校級模擬）如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡橫截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點，則下列說法正確的是（）A．光從空氣進入棱鏡，波長變長 B．光從空氣進入棱鏡，光速不變 C．該棱鏡的折射率為3 D．光在F點會發(fā)生全反射【解答】解：AB．光從空氣進入棱鏡，光速減小，波長減小，故AB錯誤；C．由幾何關(guān)系可得入射光線在AB面上入射角為i＝60°折射角為r＝30°則棱鏡的折射率為n=故C正確；D．光線在F點的入射角等于AB面上的折射角，根據(jù)光路可逆性原理知，光在F點不可能發(fā)生全反射，故D錯誤。故選：C。（2024?濟寧三模）五一假期濟寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方710m處，該光源發(fā)出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對紅光的折射率為43，則亮環(huán)的寬度A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m【解答】解：水下的任意一個發(fā)光點發(fā)出的光，到達水面后能發(fā)生折射從水面出來的光形成一個圓形，當圓形線狀光源發(fā)出紅光可在水面上觀察到紅色亮環(huán)時，恰好發(fā)生全反射的光的光路如圖由發(fā)生全反射的臨界條件可知sinC又rh=tanC；代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立可得：d＝0.6m故ABC錯誤，D正確。故選：D。（2024?湖北三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為R，O為球心，AB為直徑，現(xiàn)有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為S＝2πR?（如圖乙，其中R為球的半徑，?為球冠的高），光在真空中傳播的速度為c，玻璃對紅光的折射率為n＝1.25，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（）A．從半球面射出的光中，在玻璃內(nèi)的傳播時間最短為3RB．整個半球面透光的面積為15C．所有射入到半球底面的光，有1625的會發(fā)生全反射D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大【解答】解：A．由光學知識有sinC=1n解得C＝53°v=由題意得從半球面射出的光中，最短路徑時剛好發(fā)生全反射，最短路徑L＝0.6R在玻璃內(nèi)的傳播時間最短為t=故A正確；B．整個半球面透光的面積為S=2故B錯誤；C．發(fā)生全反射的光與射入到半球底面的光比例為πR即所有射入到半球底面的光，有925的會發(fā)生全反射，故CD．若將入射光由紅光換成紫光，折射率變大，臨界角變小，則半球面透光的面積減小，故D錯誤。故選：A。（2024?香坊區(qū)校級模擬）如圖所示，正方形ABCD為一個立方體冰塊的截面，從空氣中的Q點射出一束單色光經(jīng)M點射入冰面內(nèi)，入射角為θ，但具體角度無法測量，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，下列說法正確的是（）A．光線進入冰塊后頻率變大 B．光線進入冰塊后傳播速度變大 C．無法求出冰塊的折射率 D．減少θ角，光線在AB邊可能會發(fā)生全反射【解答】解：A.光線頻率是由光源本身決定的，從一種