2023年高考物理考試易錯(cuò)題：光的折射 全反射（原卷版）

易錯(cuò)點(diǎn)34光的折射全反射

錯(cuò)題糾正

例題1.如圖甲所示，在平靜的水面下深”處有一個(gè)點(diǎn)光源s,它發(fā)出兩種不同顏色的。光

和6光，在水面上形成了一個(gè)有光線射出的圓形地域，該地域的中間為由。、6兩種單色光

所構(gòu)成的復(fù)色光圓形地域，周圍為環(huán)狀地域，且為。光的顏色（如圖乙）.設(shè)6光的折射率

為〃”則以下說法正確的選項(xiàng)是（）

Oa光的單色光區(qū)域

一二也一.O‘復(fù)色光區(qū)域

國(guó)乙

A.在水中，。光的波長(zhǎng)比6光小

B.水對(duì)。光的折射率比b光大

C.在水中，a光的傳播速度比6光小

7t/?2

D.復(fù)色光圓形地域的面積為

nl）—1

例題2.（2023?浙江6月選考?12）用激光筆照耀透明塑料制成的光盤邊緣時(shí)觀察到的現(xiàn)象如下

圖.入射點(diǎn)。和兩出射點(diǎn)尸、。恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束

分別為入射光束。、反射光束6、出射光束c和4、已知光束a和6間的夾角為90。，則

()

A.光盤材料的折射率〃=2

B.光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二

C.光束從c和d的強(qiáng)度之和等于光束。的強(qiáng)度

D.光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束OP的強(qiáng)度

知識(shí)總結(jié)

一、反射定律和折射定律

1.光的傳播方向：當(dāng)光從一種介質(zhì)垂直進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向不變：斜射時(shí)，傳播

方向改變.

2.光的傳播速度：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播速度肯定發(fā)生變化.

當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向雖然不變，但光傳播的速度發(fā)生變化.

3.光的折射中入射角與折射角的大小關(guān)系：當(dāng)光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)

時(shí)，入射角大于折射角，當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時(shí)，入射角小于折

射角.

4.反射定律和折射定律應(yīng)用的步驟

(1)依據(jù)題意畫出光路圖.

(2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、反射角、折射角均是光線與

法線的夾角.

(3)利用反射定律、折射定律及幾何規(guī)律列方程求解.

二、折射率

1.對(duì)折射率的理解

⑴折射率

sin伊

〃=一"，仇為真空中的光線與法線的夾角，不肯定為入射角；而。2為介質(zhì)中的光線與法

sin儼

線的夾角，也不肯定為折射角.

(2)折射率〃是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與

入射角、折射角的大小無關(guān)，與介質(zhì)的密度沒有必定聯(lián)系.

2.折射率與光速的關(guān)系：〃=￡

V

(1)光在介質(zhì)中的傳播速度V跟介質(zhì)的折射率n有關(guān)，由于光在真空中的傳播速度c大于光

在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v,所以任何介質(zhì)的折射率〃都大于1.

(2)某種介質(zhì)的折射率越大，光在該介質(zhì)中的傳播速度越小.

三、全反射

1.全反射現(xiàn)象

(1)全反射的條件：

①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì).

②入射角大于或等于臨界角.

(2)全反射遵循的規(guī)律：①發(fā)生全反射時(shí)，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反

射定律.②全反射的臨界角C和折射率n的關(guān)系：sinC=L

n

(3)從能量角度來理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角

也增大.同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，能量減小，反射光線強(qiáng)度增強(qiáng)，能量增加，當(dāng)入射角到達(dá)

臨界角時(shí)，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光線的能量等于入射光線的能量.

2.不同色光的臨界角：由于不同顏色(頻率不同)的光在同一介質(zhì)中的折射率不同.頻率越大

的光，折射率也越大，所以不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越大的光的

臨界角越小，越易發(fā)生全反射.

四、全反射棱鏡改變光路的幾種情況

入射方法

方法一方法二方法三

工程

4

光路圖三

入射面ABACAB

全反射面ACAB、BCAC

光線方向改變角度90°180°0。(發(fā)生側(cè)移)

易混點(diǎn):

1.對(duì)折射率的理解

(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本事，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小

C

v=~.

n

(2)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān).

①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小.

②同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同.

2.光路的可逆性

在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就

會(huì)逆著原來的入射光線發(fā)生折射.

3.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的操縱特點(diǎn)

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)

A

h頻、

對(duì)光林才

線的A圓界面的法線是過圓心的

通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次

作用通過平行玻璃磚的光線不直線，光線經(jīng)過兩次折射

折射后，出射光線向棱鏡

改變傳播方向，但要發(fā)生后向圓心偏折

側(cè)移底面偏折

4.分析綜合問題的根本思路

(1)推斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).

(2)推斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象.

(3)畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，然后

結(jié)合幾何知識(shí)推斷和求解相關(guān)問題.

舉一反三

1.(2023?全國(guó)卷11134(2))如圖，一折射率為4的材料制作的三棱鏡，其橫截面為直角三角

形48C,ZJ=90°,N8=30。.一束平行光平行于8c邊從48邊射入棱鏡，不計(jì)光線在棱

鏡內(nèi)的屢次反射，求AC邊與BC邊上有光出射地域的長(zhǎng)度的比值.

2.(2023?全國(guó)卷HI34(2))如圖，一半徑為R的玻璃半球，。點(diǎn)是半球的球心，虛線OO'表

示光軸(過球心。與半球底面垂直的直線).已知玻璃的折射率為15現(xiàn)有一束平行光垂直

入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)外表反射后的光線).求

(1)從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；

(2)距光軸(的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離.

3.如圖，一長(zhǎng)方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為尺的半圓柱，玻璃磚長(zhǎng)為L(zhǎng)一束單色光垂

直于玻璃磚上外表射入玻璃磚，且覆蓋玻璃磚整個(gè)上外表.已知玻璃的折射率為、及，則半

圓柱面上有光線射出()

A.在半圓柱穹頂局部，面積為〒

B.在半圓柱穹頂局部，面積為兀穴￡

C.在半圓柱穹頂兩側(cè)，面積為半

D.在半圓柱穹頂兩側(cè)，面積為兀電

易錯(cuò)題通關(guān)

一、單項(xiàng)選擇題

1.如下圖是底角為45。的等腰梯形的棱鏡橫線面，與底邊8c平行兩束單色光a、b

（間距可調(diào)）從48邊射入，經(jīng)8c邊反射從8邊射出（圖中未畫出）。已知棱鏡對(duì)a、b

兩束光的折射率滿足〃“>%>&,以下說法正確的選項(xiàng)是（）

A.。、b兩束光不可能從CD邊同一位置射出

B.。光從8邊射出位置肯定離底邊8c更近

C.b光從邊射入到邊射出時(shí)間肯定更短

D.a,b兩束光從邊射入到8邊射出時(shí)間可能一樣長(zhǎng)

2.光纖通信采納的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，其側(cè)截面如下圖，一復(fù)色光以肯定的入射

角從軸心射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光，以下說法不正確的選項(xiàng)是（）

A.內(nèi)芯材料中a的折射率比對(duì)b的折射率小

B.入射角，由0。逐漸增大時(shí)，a單色光全反射現(xiàn)象先消逝

C.從空氣射入光導(dǎo)纖維，a、b單色光的波長(zhǎng)都變長(zhǎng)

D.在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的傳播速度比b單色光大

3.自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光

線反射回去。某種自行車尾燈可簡(jiǎn)化為由許多齊整排列的等腰直角棱鏡（折射率〃〉及）

組成，棱鏡的橫截面如下圖。一平行于橫截面的光線從。點(diǎn)垂直48邊射入棱鏡，先后經(jīng)

過AC邊和CB邊反射后，從AB邊的。'點(diǎn)射出，則出射光線是（）

A.平行于AC邊的光線①

B.平行于入射光線的光線②

C.平行于CB邊的光線③

D.平行于AB邊的光線④

4.如下圖，AB為一長(zhǎng)L=30km的光導(dǎo)纖維，一束光線從端面A射入，在側(cè)面發(fā)生全反

射，最后從8端面射出。已知光導(dǎo)纖維的折射率c=1.35,光線從纖維內(nèi)側(cè)面向外射出

時(shí)，臨界角的正弦值為0.9,設(shè)在側(cè)面發(fā)生全反射的光線從A端傳播到B端所需時(shí)間為3

真空中的光速為3xl08m/s,則以下說法正確的選項(xiàng)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.以上說法都不正確

5.圖示為光導(dǎo)纖維（可簡(jiǎn)化為長(zhǎng)玻璃絲）的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)為上，折射率為〃=及，真

空中光速為C,48代表端面。一束單色光從玻璃絲的Z8端面以入射角6入射，假設(shè)光能

傳播到另一端面，則入射角需要滿足條件（）

A.入射角4,45。，假設(shè)。=45。光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)間為回

C

2/

B.入射角0,45。，假設(shè)6=45。光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)間為十

C.入射角。<90。，假設(shè)。=45。光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)間為名回

3c

D.入射角e<9儼，假設(shè)0=45。光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)間為2旦

3c

二、解答題

6.圖（一）是我國(guó)宇航員王亞平太空授課時(shí)"玩水球"，水滴在完全失重環(huán)境下成為一透

明的球體，當(dāng)太陽(yáng)光照耀到“水球"上時(shí)，光會(huì)被折射和反射而形成彩虹。如圖（二）為某

均勻透明球形液滴的截面圖，圓心。在球心上。球半徑為R。一束光從空中（看作真空）

平行直徑AO8射到圓上的C點(diǎn)，入射角i=60。，該光射入球內(nèi)經(jīng)過一次反射后從。點(diǎn)再次

平行4。8折射向空中。求：

(1)液滴對(duì)該光的折射率。；

(2)該光從C點(diǎn)射入液滴經(jīng)一次反射從D點(diǎn)射出在液滴內(nèi)傳播的時(shí)間t,(光在真空中的

傳播速度為c)

圖(一)圖(二)

7.如下圖是一直角槽圓柱形玻璃磚截面，其折射率為〃=&，半徑為R=10cm,。為軸

心。一束光線從距該玻璃磚軸心d=5cm處的C點(diǎn)垂直入射在A。面進(jìn)入玻璃磚，經(jīng)幾次反

射后又照耀到玻璃磚的8。面上的某一位置。點(diǎn)(圖中未畫出)。

(1)試在圖中補(bǔ)充完整這束光線由C點(diǎn)到。點(diǎn)的光路；

(2)通過計(jì)算說明，這束光線是否能從玻璃磚的8。面射出？。點(diǎn)到軸心。的距離是多

少？

8.如下圖，玻璃磚的橫截面力8c是直角三角形，乙4=30。，8c邊長(zhǎng)為L(zhǎng),8c為鏡面