光的折射全反射（讲义）-2025年高考物理一轮复习

第59讲光的折射全反射

目录

01、考情透视，目标导航

02、知识导图，思维引航..............................................1

03、考点突破，考法探究..............................................2

考点一.折射定律、折射率的理解及应用..............................2

知识点1.对折射率的理解........................................2

知识点2.光路的可逆性........................................3

知识点3.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制...........3

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

考向2.折射率的计算..........................................3

考向3.折射定律的应用.........................................4

考点二.全反射的理解及应用........................................4

知识点L求解光的折射和全反射问题的思路......................4

知识点2.全反射规律的应用......................................5

考点三.光的折射和全反射的综合问题................................6

知识点L求解全反射问题的四点提醒............................6

04、真题练习，命题洞见..............................................7

2024.贵州.高考物理第2题

2024•浙江1月・高考物理第3题

2024•湖南•高考物理第5题

考情

2024.重庆•高考物理第4题

分析

2024.海南•高考物理第3题

2024•全国甲卷•高考物理第34题

2024・广东•高考物理第4题

复习目标L理解折射率的概念，掌握光的折射定律。

目标

目标2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。

匐2

/八知识导图•思维引航\\

_Isin1]

折射定律一k|〃事|

物理意义：表征介质对光线偏折能力的物理量

折射率—

光的折射全反射―-

sin3

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。

全反射一

临界角公式:

siiiC=—

n

~应用：

光导纤维:

考点突破・考法探究

考点一.折射定律、折射率的理解及应用

知识点1.对折射率的理解

(1)公式”=鬻中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，为总是真空中的光线与法线间的夹

角，依总是介质中的光线与法线间的夹角。

(2)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，

(3)折射率与介质的密度没有关系，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。

知识点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。

知识点3.平行坡璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制

平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）

卷A

对光

-----

线的

通过平行玻璃砖的通过三棱镜的光线经两圆界面的法线是过圆心

作用

光线不改变传播方次折射后，出射光线向棱的直线，经过两次折射后

向，但发生侧移镜底边偏折光线向圆心偏折

------------tHHt»u

考向洞察」

考向1.对折射定律的理解

1.（多选）如图所示，两细束平行的单色光。、6射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃

砖的下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小，那么下列说法中正确的有（）

A.。光在玻璃砖中传播速度比6光小

B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行

C.从玻璃枝下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了

D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同

考向2.折射率的计算

2.一半径为R的9球体放置在水平桌面上，球体由透明材料制成。现有一束位于过球心。的竖

直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。

已知入射光线与桌面的距离为华，出射光线与水平方向的夹角夕=60。。则该透明材料的折

射率为（）

A.1.2B.1.5

C小D.小

考向3.折射定律的应用

3.如图，某潜水员在海中潜水，处于距离海岸7m、海面下4m的E点，潜水员观察岸上的竖

直放置的标尺杆R标尺杆R长6m,潜水员能看到杆的一半刻度。已知海面CD到海岸A3

的高度为3m,标尺杆R到岸边A点的距离为4m。

B

(1)求海水的折射率为多少？

⑵若由于涨潮海面CD上升了3m与海岸AB平齐，潜水员相对海岸位置不变，则此时能看到

的标尺杆长度为多少？

考点二.全反射的理解及应用

知识

知识点1.求解光的折射和全反射问题的思路

确定研究该光线一般是入射光线，还有可能是反射光线或折射光线；若研究

的光线的光线不明确，根据题意分析、寻找，如临界光线、边界光线等

找入射点，确认界面，并画出法线，根据反射定律、折射定律作出

画光路图

光路图，结合几何知识推断和求解相关问题

从光疏f光密：一定有反射、折射光线；

注意两点

从光密一光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射

知识点2.全反射规律的应用

（1）全反射棱镜

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

示的四种情况。

（2）光导纤维

光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝（直径在几微米到一百微米之间），由内芯和

外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。

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

（考向洞察J]

1.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为小,

外层材料的折射率为“2,如图6所示的一束光信号与界面夹角为a,由内芯射向外层，要想在此界面发生全

反射，必须满足的条件是（）

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.（多选）如图所示，一束光由空气斜射到透明介质球上的A点，入射角为i,贝）

A.当，足够大时，在A点将发生全反射

B.当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射

C.无论i多大，在A点都不会发生全反射（j）

D.无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射

3.光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点，我国的光纤通信起步较早，现

已成为技术先进的几个国家之一。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，

外套简化为真空），玻璃丝长为AC=L折射率为“，48、代表端面，光从AB端面以某一入射角。进入

玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，知光在真空中传播速度为c,下列选项正确的是（）

A.内芯相对于外套是光疏介质

B.sin-1

C.光在玻璃丝中传播的速度为csin。

后

D.光在玻璃丝中从A8端面传播到CD端面所用的时间为“

考点三.光的折射和全反射的综合问题

知识固本

知识点1.求解全反射问题的四点提醒

(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是

光疏介质。

(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。

(3)在全反射现象中，遵循光的反射定律，光路均是可逆的。

(4)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。

知识点2.全反射现象中光的传播时间的求解要领

(1)准确地判断出恰好发生全反射的临界光线是解题的关键。

(2)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即。=今

(3)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。

(4)利用/=(求解光的传播时间。

考向洞察

1.“天宫课堂”逐渐成为中国太空科普的国家品牌。某同学观看太空水球光学实验后，想研究光在水球中的传

播情况，于是找到一块横截面为半圆柱形玻璃砖，如图所示，半圆的半径为R,。为圆心。入射光线尸。以

尸=30。的方向射入玻璃砖，入射点0到圆心。的距离为与，光线恰好从玻璃砖圆弧的中点E射

(1)求玻璃砖的折射率；

(2)现使光线尸。向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出(不考虑经半圆柱内表面反射后射

出的光)。

2.如图，边长为。的正方形A2C。为一棱镜的横截面，M为边的中点。在截面所在的平面，一光线自M

点射入棱镜，入射角为60°,经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，

求棱镜的折射率以及尸、C两点之间的距离。

3.如图所示，半圆形透明柱体，其横截面的半径为R,圆心为O,A8为水平直径，现有一单色细光束从

中点C以与竖直方向成a的角度射入，光束折射后恰好能到达S点。已知sina=芈。

(1)求该柱体的折射率w；

(2)若用该单色光垂直照射整个面，求在半圆弧上有光透出的弧长与ASB的比值鼠

3

1.(2024.重庆.高考真题)某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，

其宽度为16cm,让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直

时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离人就能得到液体的折射率力。忽略气壁厚度，由该方案

可知()

4

A.若〃=4cm,则〃=6B.右〃=6cm,则

C.若〃=3,则/?=10cm3

D.若〃=万，则//=5cm

4

2.（2024.贵州・高考真题）一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前

后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其

光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为外“，光在棱镜和液体中的传播速度分别为%、v,贝h）

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

3.（2024•浙江・高考真题）如图为水流导光实验,出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（）

A.激光在水和空气中速度相同

B.激光在水流中有全反射现象

C.水在空中做匀速率曲线运动

D.水在水平方向做匀加速运动

4.（2024・海南•高考真题）一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在尸。界面发生全反射,

则玻璃砖的折射率（）

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

A.6B.V3C.子D.2

5.（2024.广东.高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以6角从面射入某长

方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向面。若。逐渐增大。两束光在NP面上

的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）

N

MQ

A.在尸。面上，红光比绿光更靠近尸点

B.6逐渐增大时，红光的全反射现象先消失

c.e逐渐增大时，入射光可能在面发生全反射

D.6逐渐减小时，两束光在面折射的折射角逐渐增大

6.（2024•甘肃・高考真题）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到

圆心O,当。=30。时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）

A.该材料对红光的折射率为QB.若夕=45。，光线。消失

C.若入射光。变为白光，光线。为白光D.若入射光a变为紫光，光线》和c仍然垂直

7.（2024・山东・高考真题）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为。点，半径为R；直角三棱镜

FG边的延长线过。点，EG边平行于A8边且长度等于R,/FEG=30。。横截面所在平面内，单色光线以。

角入射到所边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。

⑴求sin。；

（2）以6角入射的单色光线，若第一次