高考物理一轮复习考点精讲精练第29讲　光的折射 全反射（原卷版）

第29讲光的折射全反射1、理解和掌屋射定律及应用。2、理解和掌握全反射定律及应用。考点一折射定律的理解与应用1．折射定律(1)内容：如图所示，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．(2)表达式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝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＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)计算公式：n＝eq\f(c,v)，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．折射率的理解(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＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不论是光从真空射入介质，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．（2024•广东模拟）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六角形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路，则在冰晶中（）A．a的折射率比b的大 B．a的频率比b的大 C．a的传播速度比b的小 D．a的波长比b的大（2024•柳州模拟）如图所示为一圆柱形玻璃砖的截面，O为圆心，AB为一条直径，光线a、b均从C点射入，光线a平行于AB，光线b与光线a的夹角α＝15°，两条光线的折射光线均经过B点，θ＝60°，则光线a、b在玻璃砖中传播的时间之比为（）A．63 B．62 C．22（2024•绍兴二模）如图所示一束宽度为a的平行单色光，从折射率为n的介质1进入到折射率为n2的介质2中，单色光宽度变为b（b＞a），已知单色光入射点A、B两点距离为c，下列说法正确的是（）A．n1B．n1C．单色光在介质1的频率小于在介质2的频率 D．单色光在介质1的波长小于在介质2的波长考点二全反射现象的理解与应用1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．2．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．3．临界角：折射角等于90°时的入射角，若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sinC＝eq\f(1,n).介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．（2024•广东二模）如图所示，正方形ABCD为一个立方体冰块的截面，一束从Q点射出的单色光经M点射入该冰面内，入射角为θ，但具体角度值无法测量，光线在AB边上的N点射出，QM连线的延长线与AB边交于P点，已知MP和MN的长度，根据以上信息（）A．不能求得冰块折射率 B．光线进入冰块中传播时频率变小 C．减少θ角，光线在AB边可能会发生全反射 D．无论怎么改变θ角，光线在AB边都不可能会发生全反射（2024•新泰市校级一模）如图所示，半圆形玻璃砖OEFG的半径为R，O为圆心，M为直径上的一点，F为半圆的顶点，让一细激光束从M点沿纸面射入，当θ＝0°时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点F射出，且射出的光线与从M点入射的光线平行。已知真空中的光速为c，则（）A．M点到O点的距离为22B．玻璃砖的折射率为2 C．当θ＝60°光在玻璃砖中的传播时间为2RcD．光在玻璃砖中发生全反射的临界角为30°（2024•湖州模拟）单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。（）A．光线垂直AB射入五棱镜后，光速增大 B．无论射向AB的入射角多大，光线一定会在CD和EA上发生全反射 C．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值为2 D．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值为1考点三光路控制问题分析平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向（2024•龙岗区校级三模）如图，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的p点恰好发生全反射，反射角为θ，光在真空中传播速度为c，则（）A．水的折射率n＝sinθ B．光在水球中的传播速度v=cC．光从空气进入水球，波长变短 D．光从空气进入水球，频率变大（2024•长沙模拟）如图所示，一个折射率为n的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆OPQ和直角三角形OQS组成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束单色光从SQ的中点A以入射角i＝60°入射，折射光线恰好射向圆心O点，已知光在真空中传播的速度为c，则（）A．玻璃砖材料的折射率n=2B．光束在O点将发生全反射 C．光束在玻璃砖内的传播时间为nacD．如果入射光束绕A点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在O点发生全反射（2024•二模拟）近日，工信部披露的最新数据显示，2023年我国光缆线路建设取得显著成果，新建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432万公里。光缆线路主要用于光信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为n、横截面是圆面的光导纤维，截面半径为r，在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为R，光导纤维外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右端面射出，则光导纤维的折射率n至少为（）A．RR−r B．R+rR−r C．R+考点四平行玻璃砖模型的分析（2024•嘉兴一模）如图所示，水平地面上放置一截面为等腰梯形的玻璃砖ABCD，玻璃砖的折射率为2，∠BAD＝60°。在A点正下方地面上处有一光源S，一束光自S射向AB面上的P点，∠ASP＝15°，则（）A．此光线射至AB面恰好发生全反射 B．此光线经折射从AD面射出时偏折了45° C．此光线在玻璃内多次反射从AD面射出的光线都相互平行 D．若自S发出的光束入射至AP之间，此光束的折射光到AD面可能发生全反射（2024•重庆模拟）如图所示，两束相同的平行单色光a、b照射到一块矩形玻璃砖的上表面，发生折射后分别照射到PQ和NQ界面上，下列说法中正确的是（）A．两束折射光都可以在界面上发生全反射 B．两束折射光都不会在界面上发生全反射 C．折射光d可能发生全反射 D．折射光c可能发生全反射（多选）（2024•潍坊一模）如图为透明长方体的横截面efgh，其折射率n=62，一细束单色光以角θ入射至ef面上的p点，A．当入射角为θ＝60°时，光在长方体中的传播时间为3LB．当入射角为θ＝60°时，光在长方体中的传播时间为23C．当入射角θ＜45°时，折射到eh面上的光一定发生全反射 D．当入射角θ＜45°时，折射到eh面上的光不一定发生全反射题型1折射率的计算、折射定律的应用（2024•宁波二模）如图所示为一等腰梯形的特殊玻璃，其上表面长2m，下表面长6m，高2m，现用两束对称光分别从A、B点射入，并于C点聚焦。若C到玻璃下表面的距离D点为2.5m，AB的距离为3m，则该玻璃的折射率取值范围是（）A．（1，2855） B．（1，2355） C．（1，2）（2024•广州二模）如图是O为圆心、AB为直径的透明圆盘截面，一束激光从空气中平行AB由C点射入圆盘，在B点反射后从D点平行AB射出。已知圆盘半径和AC距离相等，则该圆盘对激光的折射率为（）A．1.5 B．2 C．2 D．3（2024•厦门模拟）如图所示为某手机防窥膜的原理简化图，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度相等、方向与屏幕垂直。从手机屏幕上相邻两吸光屏障中点O发出的光线经透明介质由吸光屏障边缘射入空气，在空气中的出射角θ称为可视角度，可视角度越小防窥效果越好，则下列做法中能提高防窥效果的是（）A．增大手机屏幕亮度 B．增大相邻两吸光屏障间距 C．减小防窥膜的厚度 D．减小透明介质的折射率题型2全反射定律的应用、光导纤维（2024•聊城模拟）如图甲所示为某同学收集的一个“足球”玻璃球，他学习了光的折射后想用激光对该球进行研究。某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所示，AB是沿水平方向的直径，当光束从C点射入时，能从右侧B点射出，已知真空中的光速为c，点C到AB竖直距离ℎ=3A．B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30° B．该“足球”的直径最大是33C．继续增加h（h＜R）则光将会在右侧发生全反射 D．该激光在玻璃球中的传播时间为3R（2024•来宾模拟）如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的b、c两点处（入射到b、c两点的两束单色光分别称为单色光b和单色光c），b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（）A．单色光b可能在b点发生全反射 B．在玻璃砖中，单色光b的速度比单色光c的大 C．单色光b的波长比单色光c的长 D．单色光b的频率比单色光c的小（2024•新疆模拟）我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，其侧截面如图所示，红光和蓝光以相同的入射角i（i≠0）从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，下列说法正确的是（）A．a是蓝光，b是红光 B．内芯的折射率比外套大，入射角i由0°逐渐增大时，b单色光全反射现象先消失 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单色光大题型3常见三类光路的控制特点（2024•吉林一模）如图所示，横截面为半圆的柱形玻璃砖放在水平桌面上，图中的3条光线分别为某种单色光的入射光线、折射光线和反射光线，且入射光正对圆心。下列说法正确的是（）A．光线1为入射光线 B．玻璃砖对该单色光的折射率为sinisinrC．该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角的正弦值为sinisinrD．光线2、3不可能相互垂直（2024•南京模拟）如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形。一单色光平行于底面AB入射，入射点为E，折射后射向F点，F为AB中点，棱镜的折射率为2，不考虑光的二次反射，则（）A．光可能从F点射出AB面 B．光可能在BD面发生全反射 C．入射点E上移，光的出射点下移 D．入射点E上移，光在棱镜中传播的路程变长（多选）（2024•岳麓区校级模拟）如图所示，楔形玻璃的横截面AOB的顶角为θ＝37°，OA边上的点光源S到顶点O的距离为L，光线射向OB边，不考虑多次反射，从OB边射出的最短时间为3L4c，其中c为光在真空中的传播速度，sin37°＝0.6，cos37°A．光在玻璃中的传播速度为35B．玻璃的折射率为1.25 C．从S点射向O点的光线恰好能发生全反射 D．OB上的发光长度为6题型4各种色光的比较与分析（2023•武昌区模拟）一包含有两种频率光的激光束，从真空中垂直射入截面为直角三角形的玻璃棱镜，光路如图所示。激光从棱镜的斜边出射时被分为a、b两束光。已知，截面顶角为θ，棱镜对这两种频率光的折射率分别为n1=5A．a光的频率大于比b光的频率 B．a光与b光在三棱镜中的传播速度之比是5：42C．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹比a光的宽 D．为使这两种频率的光都能从棱镜斜边射出，θ角的取值范围是0＜θ＜45°（2019秋•杭州期中）如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，将a、b两种单色细光束射入到P点，入射角为θ＝45°，AP=1A．在介质中b光比a光速度大 B．a光在介质中的折射n=5C．若要a光束在AD面上发生全反射，θ角的范围应满足π4＜θD．改变入射角θ的大小，b光一定可以从AD面射出（2023•天河区模拟）如图所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，关于这三束单色光，下列说法正确的是（）A．单色光a的频率最大 B．单色光c在玻璃中的传播速度最大 C．通过同一双缝产生的干涉条纹的间距，单色光c的最大 D．单色光a从玻璃射向空气的全反射临界角最大题型5平行玻璃对光路的控制（2023•辽宁模拟）一束激光由光导纤维左端的中心点O以α＝60°的入射角射入，在光导纤维的侧面以入射角θ＝60°多次反射后，从另一端射出，已知光导纤维总长为60m，光在真空中的传播速度c＝3.0×108m/s。该激光在光导纤维中传输所经历的时间为（）A．2×10﹣8s B．4×10﹣8s C．2×10﹣7s D．4×10﹣7s（多选）（2023•重庆模拟）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图，ABCD是棱镜的横截面，截面是底角为45°的等腰梯形。现有与底面BC平行且频率相同的两束单色光a、b射入AB面，经折射反射，使从CD面射出的光线发生了翻转。已知棱镜材料对该色光的折射率n=2A．两束光中，有一束可能会从底面BC射出 B．a光能从底面BC射出，b光将从CD面平行于BC射出 C．若光a、b从CD面平行于BC射出，a光离底面BC更近 D．两束光在棱镜中的传播时间相同（多选）（2023•红河县一模）康宁公司1970年最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光导纤维，并得到广泛应用。如图为某新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其纵截面MNPQ为矩形，MQ为直径。与MNPQ在同一平面内的一束单色光，以入射角α＝45°从空气经圆心O射入光导纤维，刚好不从MN射出，下列选项正确的是（）A．临界角为45° B．折射率为62C．单色光由空气进入光导纤维后波长变长 D．若保持入射角α不变，用频率更高的单色光射入光导纤维，一定不会从MN射出题型6三棱镜对光路的控制（多选）（2023•静海区校级模拟）如图所示，两束激光束对称地射到上下对称的三棱镜上A和B点上，光线方向与三棱镜中心轴OO′平行，A、B与三棱镜中心线距离为d。已知每束激光束的功率均为P0。三棱镜的顶角为θ＝30°，对激光的折射率为n=3A．激光通过三棱镜后方向改变60°角 B．若不计三棱镜左右厚度，则两激光束在中心轴上交点与三棱镜距离为3dC．激光束对三棱镜水平方向作用力大小为F=2D．增加三棱镜顶角，激光可能不能通过三棱镜（2024•兴庆区校级一模）如图，截面为直角三角形的玻璃棱镜置于真空中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC边的中点F处垂直AC面入射，AC＝26cm，玻璃的折射率为n=2，光在真空的速度为c＝3×108（1）光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角；（2）从BC面射出的光在棱镜中传播的时间。（2024•湛江一模）一种“光开关”的“核心区”构造如图中虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同且截面边长均为d的等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行且略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现