2023年高考物理考试易错题：光的折射 全反射（原卷版）

易错点34光的折射全反射

错题纠正

例题1.如图甲所示，在平静的水面下深”处有一个点光源s,它发出两种不同颜色的。光

和6光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形地域，该地域的中间为由。、6两种单色光

所构成的复色光圆形地域，周围为环状地域，且为。光的颜色（如图乙）.设6光的折射率

为〃”则以下说法正确的选项是（）

Oa光的单色光区域

一二也一.O‘复色光区域

国乙

A.在水中，。光的波长比6光小

B.水对。光的折射率比b光大

C.在水中，a光的传播速度比6光小

7t/?2

D.复色光圆形地域的面积为

nl）—1

例题2.（2023•浙江6月选考•12）用激光笔照耀透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如下

图.入射点。和两出射点尸、。恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束

分别为入射光束。、反射光束6、出射光束c和4、已知光束a和6间的夹角为90。，则

()

A.光盘材料的折射率〃=2

B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二

C.光束从c和d的强度之和等于光束。的强度

D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度

知识总结

一、反射定律和折射定律

1.光的传播方向：当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变：斜射时，传播

方向改变.

2.光的传播速度：光从一种介质进入另一种介质时，传播速度肯定发生变化.

当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但光传播的速度发生变化.

3.光的折射中入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质

时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折

射角.

4.反射定律和折射定律应用的步骤

(1)依据题意画出光路图.

(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与

法线的夹角.

(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解.

二、折射率

1.对折射率的理解

⑴折射率

sin伊

〃=一"，仇为真空中的光线与法线的夹角，不肯定为入射角；而。2为介质中的光线与法

sin俨

线的夹角，也不肯定为折射角.

(2)折射率〃是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与

入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必定联系.

2.折射率与光速的关系：〃=£

V

(1)光在介质中的传播速度V跟介质的折射率n有关，由于光在真空中的传播速度c大于光

在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率〃都大于1.

(2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小.

三、全反射

1.全反射现象

(1)全反射的条件：

①光由光密介质射入光疏介质.

②入射角大于或等于临界角.

(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反

射定律.②全反射的临界角C和折射率n的关系：sinC=L

n

(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角

也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角到达

临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.

2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大

的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的

临界角越小，越易发生全反射.

四、全反射棱镜改变光路的几种情况

入射方法

方法一方法二方法三

工程

4

光路图三

入射面ABACAB

全反射面ACAB、BCAC

光线方向改变角度90°180°0。(发生侧移)

易混点:

1.对折射率的理解

(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本事，也反映了光在该介质中传播速度的大小

C

v=~.

n

(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.

①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小.

②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.

2.光路的可逆性

在光的折射现象中，光路是可逆的.如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就

会逆着原来的入射光线发生折射.

3.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的操纵特点

平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)

A

h频、

对光林才

线的A圆界面的法线是过圆心的

通过三棱镜的光线经两次

作用通过平行玻璃砖的光线不直线，光线经过两次折射

折射后，出射光线向棱镜

改变传播方向，但要发生后向圆心偏折

侧移底面偏折

4.分析综合问题的根本思路

(1)推断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质.

(2)推断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象.

(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后

结合几何知识推断和求解相关问题.

举一反三

1.(2023•全国卷11134(2))如图，一折射率为4的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角

形48C,ZJ=90°,N8=30。.一束平行光平行于8c边从48边射入棱镜，不计光线在棱

镜内的屡次反射，求AC边与BC边上有光出射地域的长度的比值.

2.(2023•全国卷HI34(2))如图，一半径为R的玻璃半球，。点是半球的球心，虚线OO'表

示光轴(过球心。与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为15现有一束平行光垂直

入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内外表反射后的光线).求

(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；

(2)距光轴(的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离.

3.如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为尺的半圆柱，玻璃砖长为L一束单色光垂

直于玻璃砖上外表射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上外表.已知玻璃的折射率为、及，则半

圆柱面上有光线射出()

A.在半圆柱穹顶局部，面积为〒

B.在半圆柱穹顶局部，面积为兀穴£

C.在半圆柱穹顶两侧，面积为半

D.在半圆柱穹顶两侧，面积为兀电

易错题通关

一、单项选择题

1.如下图是底角为45。的等腰梯形的棱镜横线面，与底边8c平行两束单色光a、b

（间距可调）从48边射入，经8c边反射从8边射出（图中未画出）。已知棱镜对a、b

两束光的折射率满足〃“>%>&,以下说法正确的选项是（）

A.。、b两束光不可能从CD边同一位置射出

B.。光从8边射出位置肯定离底边8c更近

C.b光从边射入到边射出时间肯定更短

D.a,b两束光从边射入到8边射出时间可能一样长

2.光纤通信采纳的光导纤维由内芯和外套组成，其侧截面如下图，一复色光以肯定的入射

角从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，以下说法不正确的选项是（）

A.内芯材料中a的折射率比对b的折射率小

B.入射角，由0。逐渐增大时，a单色光全反射现象先消逝

C.从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长

D.在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大

3.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光

线反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多齐整排列的等腰直角棱镜（折射率〃〉及）

组成，棱镜的横截面如下图。一平行于横截面的光线从。点垂直48边射入棱镜，先后经

过AC边和CB边反射后，从AB边的。'点射出，则出射光线是（）

A.平行于AC边的光线①

B.平行于入射光线的光线②

C.平行于CB边的光线③

D.平行于AB边的光线④

4.如下图，AB为一长L=30km的光导纤维，一束光线从端面A射入，在侧面发生全反

射，最后从8端面射出。已知光导纤维的折射率c=1.35,光线从纤维内侧面向外射出

时，临界角的正弦值为0.9,设在侧面发生全反射的光线从A端传播到B端所需时间为3

真空中的光速为3xl08m/s,则以下说法正确的选项是（）

A.t的最小值是L35xl0-4sB.t的最大值小于1.5x10-4$

C.t的最大值大于1.5x10-4$D.以上说法都不正确

5.图示为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为上，折射率为〃=及，真

空中光速为C,48代表端面。一束单色光从玻璃丝的Z8端面以入射角6入射，假设光能

传播到另一端面，则入射角需要满足条件（）

A.入射角4,45。，假设。=45。光在光导纤维中传播时间为回

C

2/

B.入射角0,45。，假设6=45。光在光导纤维中传播时间为十

C.入射角。<90。，假设。=45。光在光导纤维中传播时间为名回

3c

D.入射角e<9俨，假设0=45。光在光导纤维中传播时间为2旦

3c

二、解答题

6.图（一）是我国宇航员王亚平太空授课时"玩水球"，水滴在完全失重环境下成为一透

明的球体，当太阳光照耀到“水球"上时，光会被折射和反射而形成彩虹。如图（二）为某

均匀透明球形液滴的截面图，圆心。在球心上。球半径为R。一束光从空中（看作真空）

平行直径AO8射到圆上的C点，入射角i=60。，该光射入球内经过一次反射后从。点再次

平行4。8折射向空中。求：

(1)液滴对该光的折射率。；

(2)该光从C点射入液滴经一次反射从D点射出在液滴内传播的时间t,(光在真空中的

传播速度为c)

图(一)图(二)

7.如下图是一直角槽圆柱形玻璃砖截面，其折射率为〃=&，半径为R=10cm,。为轴

心。一束光线从距该玻璃砖轴心d=5cm处的C点垂直入射在A。面进入玻璃砖，经几次反

射后又照耀到玻璃砖的8。面上的某一位置。点(图中未画出)。

(1)试在图中补充完整这束光线由C点到。点的光路；

(2)通过计算说明，这束光线是否能从玻璃砖的8。面射出？。点到轴心。的距离是多

少？

8.如下图，玻璃砖的横截面力8c是直角三角形，乙4=30。，8c边长为L,8c为镜面