2024版高考物理一轮复习教材：光的折射和全反射教学课件

第1讲光的折射和全反射

知识点88光的折射

教材知识萃取

（不论光从真空斜射入介质，还是从介质如射入真空，0,总是真空中的光线与法线间的夹

定义式

角，02总是介质中的光线与法线间的夹角）

折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。折射率还与光的频率有关，同一种介质中，频

影响因素

率越大的色光折射率越大，传播速度越小光从一种介质进入另一种介质时.，频率不变

与光速的关系n=—,v是光在该介质中的传播速度

提示光在介质中发生折射问题的一般思路

知识点88光的折射

1.如图所示，等边△ABC是三棱镜的1辘面，一束单色光以8°的入射角射到厢边的中点，经棱镜两次折射后，从AC

边的中点射出，测出经两次折射后光线的偏向角为60°,已知AB边的长度为L,光在真空中的传播速度为c,则光沿图

示路径通过三棱镜的时间是

1.D经两次折射后光线的偏向角为60°,由几何关系可知光线经AB折射后的折射角为30°,所以该棱镜对该单色光

的折射率〃=笔=百，又〃一所以光在介质中的传播速度为v=条,由几何关系可知光在介质中的路程为05L,故

光沿图示路径通过三棱镜的时间为修=学D项正确。

V2C

知识点88光的折射

3.如图所示为一个军事设施的观察孔，其宽度L=30cm,厚度d=30J3cm,为了扩大观察视野，将折射率为n=J2的某

种玻璃砖完全嵌入观察孔内，其厚度与孔的厚度相同。则嵌入玻璃砖后，军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到

的视野的最大张角是

A.60°B.90°C.120°D.1800

答案

3.B军事设施内的人从内壁左侧最大范围观察右边的目标的光路如图所示。设光的入射角为i,折射角为r,由几

何关系有疝-舟解得心。。，根据折射定律有券二〃解得i=45。，则最大张角为0=2i=9。。，故选B。

知识点88光的折射

4.某同学在鱼池边看到池边的鱼离水面的距离约为1m,已知水的折射率为1.33,则鱼的实际深度约为

A.0.50mB.0.75inC.1.33inD.1.78in

光路图如图所示，由题意可知，D点为人所观察到的鱼的虚像，鱼的实际位置应在B点下方的C处，根据几何关

系可得tan寥噜根据折射定律有〃彳罂=1.33手斤以鱼的实际深度是8c=88鬻,由于人在观察时可视为

接近在正上方观察，i、i2都很小，则有B'OBB黑-83普代入则可求解出C=1.33m,故选C。

««ini.sinft

知识点88光的折射

5.如图所示为玻璃圆柱体的截面图，半径为R,玻璃的折射率为V2o现有两条间距为?人的光线平行射入玻璃圆柱

体，下面的光线过圆心0,经过玻璃圆柱体后，两出射光线相交于图中P点。则圆心O到点的距离

A32RB.(<2+1)R

C号R

知识点88光的折射

答案

5.A作出光路图如图所示，根据题意可知，通西点的光线入射角为i为5°,根据折射定律g驯可得折射角六二，

cinr

由于AMON为等腰三角形，可知光线从N点射出时的入射角为30°,故从N点射出的光线折射角为根据系

可知。电°,在加中，根据正弓淀理有变嘿4二尊，解得R他故A正确，BCD错误。

知识点88光的折射

6.如图，单色光从折射率n=1.5、厚度q10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为3.0X10&n/s,则该单色

光在玻璃板内传播的速度为m/s;对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间的取值范围是

S<t<s不考虑反射）o

答案

6.【参考答案】2.0x1085.0x10-103^/5x10-10

【解题思路】光在介质中的传播速度1二20x108m/s；当光垂直射入玻璃时，光通过玻璃板的时间最

n

短，，褊壬=^$=5xl010s；当光以描彤0°角入射时，光在玻璃板中传播时间最长由折射定律可知，小四”,解得

Vzx1sinr*

。n尸引光在玻璃板中传播的距离广上,%/金解得J5X1CH0s。

sro<r■■v

知识点88光的折射

如图所示，救生员坐在泳池旁边的凳子上其眼睛到地面的高度h,为1.2皿到池边的水平距离L为1.6m,池深H为

1.6m,池底有一盲区。设池水的折射率为上当池中注水深度h为1.2m和1.6m时，求池底盲区的宽度分别是多少。

3

育区

7.1.4m1.2m

【解析】当池中注水深度为某一深度时，光路图如图所示

1.6

根据几何关系知sinr=

5

即i=53°

根据折射定率可求得$加尸㈣=?

n5

即r二37°

①当池中注水深度为1.2m时，根据几何关系可知池底盲区的宽度为

齿绰评市阴黯泣（扁嗯蝠竭魏务即

s—(1.6m)tan370=1.2m

知识点89全反射

教材知识萃取

1.条件：（1）光从光密介质进入光疏介质；（2）入射角大于等于临界角

2.解决全反射问题的一般思路：

全（1）确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质;

反

⑵若光由光密介质进入光疏介质，则根据-确定临界角，判断是否发生全反射:

射

⑶根据题设条件，作出光路图。作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线；

⑷运用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等或相似、三角函数等关系，进行判断、推理、运算及变换，然后进行

注意光密和光疏是相对的，是从介质的光学特性来说的，并不是介质的密度大小。

知识点89全反射

1.完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,

航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心0的平面内，用单

色平行光照射这一水球，下列说法正确的是

A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大

B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小

C若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射

D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射

答案

1.C单色光由空气进入水球，光的频率并不发生改变，AB错误；由光路图可知，光线2在N点的入射角大于光线1在

M点的入射角，若光线1在M点发生全反射，则光线2的入射角一定大于临界角，则光线2一定能在N点发生全反射，C

正确；若光线2在N点发生全反射，光线1在M点不一定发生全反射，D错误。

知识点89全反射

2.单镜头反光式取景照相机简称单反相机，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。如图所示为单反相机取景器的示意

图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB±BC0光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次全反射的入射

角相等，最后光线垂直BC射出。下列说法正确的是

A.ZBCD=135°

B.NBAE和NBCD不相等

C.该五棱镜折射率的最小遇鼻

D.该五棱镜折射率的最小值是72

知识点89全反射

答案

2.C设光在CD面上的入射角为0,作出该光线的光路图如图所示，在CD和EA面上均发生全反射，且入射角相等，由

几何知识得4U90°,解得0=225,故40>112.5。人错误；同理可得，NBAE=112.5。,B错误；由折射定律知棱镜

最小折射率为〃二高C正确，D镯吴。

知识点89全反射

3.如图所示，也是玻璃制成的柱体的横截面，玻璃的折射率加竭半径为R的圆弧，圆弧所对应的圆心为0,ac

边垂直于be边，NaOc次°。一束平t设垂直ac入射，只有一部分光从ab穿出，则有光穿出部分的弧长为

nRnR

A77BT.a7------、

知识点89全反射

答案

3.C由题意作出光路图如图所示，由sMC=；=。得临界角045°,当入射角不小于45°时光线在圆弧ab上会

发生全反射，图中射向d点的光线入射角等于临界角，所以在ab部分表面只有bd部分有光射出，对应弧长为

7=日故,正确。

知识点89全反射

4.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，某段光导纤维的长为L其侧截面如图所示，一复色光以入射角。

从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出,

已知内芯材料对a光的折射率为n,真空中的光速为c。下列说法正确的是

A.内芯材料对b光的折射率小于n

B.在内芯中a光传播速度比b光小

C.若a光恰好发生全反射，贝必光在这段光纤中的传播时间为

D.当0,逐渐增大到sinOo=时，开始有光从纤维侧壁射出

知识点89全反射

答案

由题图知洸的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可知内芯材料对b光的折射率大于对的折射

错误；根据速度与折射率的关系有由于内芯对光a的折射率小于对b光的折射率，因此在内芯中洸传播速度

11

b光大，嗤误；设光线a的II球角瓦，则有sine」,若a光恰好发生全反射，贝।觥在》段光纤中的懒时'同为丁=

裁=或有前吴；设光线a的折射角为3”赌入射角9,逐渐增大，光线a射向内芯与外套界面的入射角逐渐减小，恰

n