2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第1讲　光的折射　全反射

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解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的

应用。3.观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现

象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。

知道光是横波。4.通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光

技术在生产生活中的应用。实验十六：测量玻璃的折射率。实验十七：用双缝干涉测量光的波长光的折射、全反射

是近几年高考的命

题热点。以实际情

景为背景命制的试

题，重点考查学生

的建模能力，灵活

处理和应用有效信

息的能力；理解光

的折射、全反射规

律，养成规范的作

图习惯，有意识地

解决相关实际问题CONTENTS考点一01考点二0203考点三04题型拓展广度05跟踪训练·巩固提升01考点一折射定律的理解与应用1.折射定律（1）内容：折射光线与入射光线、法线处在

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

⁠比。同一平面正

2.折射率

大

于1

▢判断小题1.无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。

（

√

）2.入射角越大，折射率越大。

（

×

）3.若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。

（

×

）

√××√

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。

2.【圆形玻璃砖】现要测量一玻璃圆盘的折射率，但是由于手边没有

角度测量工具，一同学想到用表盘辅助测量。使一束单色光从11点

处水平射入，发现从7点处水平射出，则玻璃折射率n为（

）A.1.5B.2

3.【柱状玻璃砖】一个柱状玻璃砖的横截面如图所示，它可视为由半

径为R的四分之一圆OPQ与直角三角形OPM组成，∠OPM＝90°，

∠OMP＝60°。现有一束单色光从OM边上的S点以入射角i＝45°射入

玻璃砖，折射光线与OQ平行，再经圆弧界面反射后从N点垂直边界

OQ射出。已知光在真空中的速率为c，则

（

）解析：

从N点将光线反向延长交圆弧于E点，连接SE，得到玻璃砖内的光路如图所示，

（1）tanθ的值；

（2）B位置到水面的距离H。

02考点二光的折射与全反射的综合问题1.定义：光从

介质射入

介质时，当入射角增大到某

一角度，折射光线

，只剩下反射光线的现象。2.条件：①光从

介质射向

介质；②入射角

⁠

⁠临界角。光密光疏消失光密光疏大于或

等于

4.应用：光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射（如图）。小▢判断小题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.只要入射角足够大，就能发生全反射。

（

×

）3.光线从光疏介质进入光密介质，入射角大于等于临界角时发生全反

射现象。

（

×

）√××

分析综合问题的基本思路（1）判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）判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。【例】电视机遥控器中有一个用透明介质封装的发光二极管，如图

（a）所示，它发出红外光来控制电视机的各种功能。一兴趣小组找

来一个用此种材料制成的半圆柱体，利用插针法测定该透明介质的折

射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确

定出射光路。P和Q分别是入射点和出射点，且AB⊥MN，如图（b）

所示。测得半圆柱体的半径R＝5cm，OP＝1cm，DQ＝4cm，D到法

线OQ的距离DG＝2cm。已知光速c＝3.0×108m/s。（1）求该透明介质的折射率和光在该介质中传播的速度大小；答案：2.5

1.2×108m/s

（2）实际测得封装二极管的半球直径d＝5mm，发光二极管的发光

面是以EF为直径的发光圆盘，其圆心位于半球的球心点O，如

图（c）所示。为确保发光面发出的红外光第一次到达半球面时

都不发生全反射，发光二极管的发光面半径r最大应为多大？答案：1mm

解得r＝1mm。1.（2023·湖北高考6题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为

30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN

在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的

长度为

（

）C.d

A.β＝30°B.β＝37.5°C.若略微增大α，则光线可以从液面射出D.若略微减小i，则光线可以从液面射出

03考点三光路控制光的色散现象1.常见元件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

类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）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，

光线经过两次折

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2.各种色光的比较分析颜色红、橙、黄、绿、青、蓝、紫频率ν低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小同一介质中的波长大→小通过同一棱镜的偏折角小→大同一介质中的临界角大→小同一装置的双缝干涉条纹间距大→小

A.平行于AC边的光线①B.平行于入射光线的光线②C.平行于CB边的光线③D.平行于AB边的光线④解析：

光线从O点垂直AB边射入棱镜后经AC边和CB边反射，平

行于入射光线从O'点射出，故B正确。2.【三棱镜的色散】（多选）如图所示，从点光源S发出的一细束白

光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色

散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下列说法中正确的是

（

）A.a侧是红光，b侧是紫光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小

3.【平行玻璃砖的色散】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，

变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（

）A.红光B.黄光C.绿光D.紫光

04题型拓展广度蜃景与霓虹【典例1】（2024·江苏南京模拟）我国唐朝张志和在《玄真子》一

书中指出：“背日喷乎水成虹霓之状”，宋朝蔡卞在《毛诗名物解》

中同样提到：“以水喷日，自侧视之，则晕为红霓”。上面引述的意

思是：背着太阳向空中喷水，从侧面观察，可以看到霓虹现象。虹是

射向水珠的太阳光经过两次折射和一次反射发生色散形成的，水珠的

形状可看作球形，下列关于虹的光路正确的是

（

）解析：红光的折射率最小，折射程度最小，临界角最大，第一次折射

时，红光在最上，反射时，红光在最下，第二次折射时，最下为红

光，依次为红、黄、蓝、紫，故选D。【典例2】如图甲所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望

去，有时能看到山峰船舶、楼台、亭阁、集市等出现在远方的空中。

如图乙所示，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可

望而不可即，这就是“蜃景”。下列有关蜃景的说法错误的是

（

）A.海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.沙面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小C.A是蜃景，B是景物D.C是蜃景，D是景物解析：海面上，下层空气的温度比上层的低，密度比上层的大，

故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小，光线向上射，人眼

逆着光有时会看到空中楼阁，这是蜃景；沙面上，下层空气的温

度比上层的高，密度比上层的小，故沙漠地表附近的空气折射率

从下到上逐渐增大，光向下射时，人眼逆着光有时会看到远处的

水源、仙人掌，这是蜃景。故A、C、D正确，与题意不符；B错

误，与题意相符。故选B。05跟踪训练·巩固提升1.（2023·江苏高考5题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增

大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述

该现象的是

（

）1234567891011解析：地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜

射向地面过程中，某分界面上折射角小于入射角，光线随高度降

低，越来越靠近法线，A正确，B、C、D错误。12345678910112.（2024·江苏南京模拟）图为“水流导光”实验装置。长直开口透

明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出形成

弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察

到激光束没有完全被限制在水流内传播，下列操作有助于激光束完

全被限制在水流内传播的是

（

）A.增大该激光的强度B.向瓶内再加适量清水C.改用频率更低的激光D.改用折射率更小的液体1234567891011解析：

增大该激光的强度，激光的临界角不变，现象不会改

变，故A错误；当向瓶内加一些清水，则从孔中射出的水流速度会

变大，水流轨迹会变得平直，激光在水和空气界面处的入射角会变

大，则会有大部分光在界面处发生全反射，这种现象相当于光导纤

维的导光现象，故B正确；水从小孔流出形成弯曲的水束，激光没

有完全被限制在水束内，是因为光从水射向空气的入射角小于临界

角，出现折射现象，当换用频率更低的激光，临界角变大，更不容

易发生全反射，将有更多激光不能被限制在水流内传播，故C错

误；改用折射率更小的液体时，临界角变大，更不容易发生全反

射，将有更多激光不能被限制在水流内传播，故D错误。12345678910113.（2024·山西太原模拟）如图所示，我国航天员在天宫课堂上演示

了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状，往其中央注入空气，可

以形成一个同心球形气泡。假设液体球与气泡半径之比为5∶2，当

细光束以37°的入射角射入液体球中，折射光线刚好与其内壁相

切，sin37°取0.6。该液体的折射率为（

）A.1.2B.1.3C.1.4D.1.51234567891011

12345678910114.（多选）一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示，光导纤维对

该束光的折射率为n，光导纤维的长度为L，图中该束光刚好在光导

纤维与空气的交界面处发生全反射。已知空气对该束光的折射率为

1，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是（

）A.光导纤维对该束光的折射率n＞1B.光导纤维对该束光的折射率n＜11234567891011

1234567891011

A.30°B.45°C.60°D.75°1234567891011

12345678910116.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，

可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，

在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所

示。M、N、P、Q点的颜色分别为

（

）A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红1234567891011解析：

由题图可知，射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小

于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角，所以玻璃对射到M点的

光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率，故M点的颜色为紫

色，N点的颜色为红色；同理可得P点的颜色为红色，Q点的颜色为

紫色，所以A正确。1234567891011

7.（2024·江苏宿迁一模）如图为直角棱镜的横截面，图中∠bac＝

90°，bc边距离顶点a足够远，现有某单色光以入射角i＝45°从ab边

射入，在ac边上恰好发生全反射，则该单色光在此棱镜中的折射率

为（

）1234567891011

1234567891011

1234567891011

1234567891011

答案：30°

1234567891011

1234567891011

解得r＝60°由几何关系可得θ＝（i－α）＋（r－β）＝30°。1234567891011（2）光通过透明材料的时间。

123456789101110.（2024·四川成都模拟）如图为放置在水平面上的某矩形容器的剖

面图，右侧壁CD为镀银镜面，左侧壁AB为屏幕，容器底部S处发