2024年高考物理二輪重難點(diǎn)復(fù)習(xí) 光的折射、全反射（解析版）

專題31光的折射、全反射

1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.

2.掌握發(fā)生全反射的條件并會(huì)用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.

考點(diǎn)一折射定律折射率

1.折射定律

(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩

側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比.

M

A

…

用

氣

.空

水

方

(2)表達(dá)式：徵=〃12(力2為比例常數(shù)).

2.折射率

sin仇

⑴定義式:

(2)計(jì)算公式：〃=*因?yàn)閬V&所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.

〕。方法總結(jié)

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)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小

(2方斤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司一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小.

②司一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，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)光路的控制特點(diǎn)

通過平行玻璃磚的光線不通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次直線，光線經(jīng)過兩次折射

改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)折射后，出射光線向棱鏡后向圓心偏折

移底面偏折

需典例精新

【典例1】（2022?山東?高三學(xué)業(yè)考試）如圖所示是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后的傳播示意圖，最終出射時(shí)分為

兩束光。、兒則〃光與〃光相比（）

A.。光在水珠中的傳播速度較大

B.〃光的光子動(dòng)量比匕光的小

C.通過同一雙縫干涉裝置，。光的干涉條紋間距比〃光的小

D.若〃光照射某金屬表面恰好有光電子逸出，則用。光照射該金屬表面一定有光電子逸出

【答案】B

【解析】A.由光路可知，，，光在水珠中的偏折程度較大，則〃光的折射率較大，根據(jù)

c

v=—

n

可知，。光在水珠中的傳播速度較小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.因人光的頻率較大，波長較短，根據(jù)

h

P=-

A

可知，〃光的光子動(dòng)量比力光的小，選項(xiàng)B正確；

C.通過同一雙縫干涉裝置，根據(jù)條紋間距表達(dá)式

^x=-A

d

可得，。光波長較長，則〃光的干涉條紋間距比》光的大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.因〃光的頻率較大，若〃光照射某金屬表面恰好有光電子逸出，則用。光照射該金屬表面不會(huì)有光電

子逸出，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選Bo

【典例2】（2022.遼寧?大連二十四中模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，甲、乙兩塊透明介質(zhì)，折射率不同（均大于1）,

截?為;圓周，半徑均為R,對(duì)接成半圓。一細(xì)光束從〃點(diǎn)垂直射入甲中，在甲的邊界。點(diǎn)發(fā)生全反射,

4

在乙的邊界d點(diǎn)同時(shí)發(fā)生反射和折射。不考慮光線在。。界面上的反射，。。=旦R，則（）

2

A.介質(zhì)甲的折射率小于乙的B.光在甲中的頻率大于在乙中的

C.光在甲中的速度小于在乙中的D.光在甲中的波長大于在乙中的

【答案】C

【解析】A.在甲的邊界〃點(diǎn)發(fā)生全反射，在乙的邊界d點(diǎn)同時(shí)發(fā)生反射和折射。光路圖如圖所示。

由題意可知，oa-R

2

也R,

cosZ.abO=———=—

R2

4bO=/bdO=45

光在介質(zhì)乙中的臨界角Q大于光在介質(zhì)甲中的臨界角C甲，又

sinC=—

n

得

,加>山.

A錯(cuò)誤；

B.同一種光在不同介質(zhì)中頻率不變，B錯(cuò)誤;

分析綜合問題的基本思路

（1）判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）判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.

篦典例精析

【典例3】（2022?全國?高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，〃、。和c是三塊平行玻璃磚，它們相互之間也平行，折

射率大小為厚度之比/心加加=3:2:1。一束單色光從空氣以入射角，射到〃的上表面，其中光

線的側(cè)移量（入射光線與出射光線間的距離）分別為da、db、de。下列說法正確的是（）

A.逐漸增大i,從c下表面射出的光線將消失

B.逐漸減小i,從c下表面射出的光線將消失

C.在，一定時(shí)，da:dc<3:1

D.在i一定時(shí),dh:dc>2:1

【答案】D

【蟀析】AB.光線在任一平行玻璃磚上表面的折射角與下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性可知，無論

增大或減小人光線都不會(huì)在玻璃磚下表面發(fā)生全反射，AB錯(cuò)誤；

CD.設(shè)光在玻璃磚上表面的折射角為心由幾何關(guān)系知，側(cè)移量

J=//（（an/—tanr）cos/

即在平行玻璃磚發(fā)生的側(cè)移量與玻璃磚的厚度成正比，隨折射率的增大即，?的減小而增大，所以在，一定

時(shí)

da:dc>3:1

db:dc>2:1

C錯(cuò)誤,D正確。

故選D.

【典例4】（2022.浙江?高三專題練習(xí)）科學(xué)家早在1966年就研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)光可引起視網(wǎng)膜細(xì)胞的損傷，其中

波長400-450納米的藍(lán)光對(duì)視網(wǎng)膜危害程度最大，生活中的電視、電腦、于機(jī)等各類LED發(fā)光屏為了畫

面靚麗卻往往會(huì)提升藍(lán)光強(qiáng)度。如圖所示，人們可用防藍(lán)光眼鏡減小藍(lán)光對(duì)眼睛的損害，關(guān)于防藍(lán)光鏡片

制作的原理可能正確的是()

A.用偏振片作為鏡片，利用光的偏振將藍(lán)光過濾

B.把鏡片制作得很薄，利用光的衍射將藍(lán)光過濾

C.在鏡片上涂一層膜，利用光的干涉將藍(lán)光過'濾

D.用折射率較大的材料做鏡片，利用光的全發(fā)射將藍(lán)光過濾

【答案】C

【解析】A.從電視、電腦、手機(jī)等各類LED中發(fā)出的光是自然光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向

的振動(dòng)的光，無法通過偏振片只濾過藍(lán)光，故A錯(cuò)誤；

B.把鏡片制作得很薄，藍(lán)光也可以從鏡片中透射，且鏡片尺寸遠(yuǎn)大「藍(lán)光波長，幾乎不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，

故B錯(cuò)誤；

C.在鏡片上涂一層特定厚度的膜，使藍(lán)光在膜的前表面和鏡片前表面的反射光發(fā)生干涉增強(qiáng)，使藍(lán)光的

反射增強(qiáng)，透射減弱，即可以過濾藍(lán)光，故c正確；

D.用折射率較大的材料做鏡片，藍(lán)光在從鏡片內(nèi)射入空氣時(shí)不可能滿足在各點(diǎn)的入射角都大于臨界角，

無法利用光的全發(fā)射將藍(lán)光過濾，故D錯(cuò)誤。

故選C。

考點(diǎn)三光的折射和全反射的綜合應(yīng)用

1.光在三角形玻璃磚中的折射和全反射問題

如匆，一折射率為小的材料制作的二棱鏡，其橫截面為直角二角形ARC,/4=90。，/"=30。.一束平行

光平行于8c邊從邊射入棱鏡，不計(jì)光線在棱鏡內(nèi)的多次反射，求4c邊與8C邊上有光出射區(qū)域的長

度的比值.

4

【答案】2

【解析】如圖(a)所示，設(shè)從。點(diǎn)入射的光線經(jīng)折射后恰好射向。點(diǎn)，光在4B邊上的入射角為仇，折射角

為仇，由折射定律有

sin6i=nsin4①

設(shè)從DB范圍入射的光折射后在BC邊上的入射角為夕，由幾何關(guān)系可知

。=30。+優(yōu)②

由①②式并代入題給數(shù)據(jù)得

a=30。③

/isin夕＞1④

所以，從。B范圍入射的光折射后在BC邊上發(fā)生全反射，反射光線垂直射到AC邊，AC邊上全部有光射

出,

設(shè)從范圍入射的光折射后在AC邊上的入射角為。"，如圖（b）所示.由幾何關(guān)系可知

“=9（）。一私⑤

由③⑤式和已知條件可知

/isin夕〉1⑥

即從A。范圍入射的光折射后在AC邊上發(fā)生全反射，反射光線垂直射到BC邊上.設(shè)邊上有光線射出

的部分為CR由幾何關(guān)系得

CF=AC^n30。⑦

4c邊與邊有光出射區(qū)域的長度的比值為

2.光在球形玻璃磚中的折射和全反射問題

如紹，一半徑為R的玻璃半球，。點(diǎn)是半球的球心，虛線00,表示光軸（過球心O與半球底面垂直的直線）.已

知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有竦平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射山（不考慮被半球的

內(nèi)表面反射后的光線）.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)距光軸號(hào)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.

【答案】(1俞(2)2.74/?

【解析1(1)如圖甲，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i,當(dāng)，?等于全反射臨界

角ic時(shí)，對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為/.

i=iQ

設(shè)〃是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有

//sinic=l?

由幾何關(guān)系有

sinzc=^?

聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得

2

/=鏟④

(2)如圖乙，設(shè)與光軸相距號(hào)的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為人和n，

O

乙

由折射定律有

黯=”⑤

設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C,在△03C中，由正弦定理有

sinZC一sin次l80°―—⑥

由幾何關(guān)系有

NC=「if⑦

sini\=^?

聯(lián)立⑤⑥⑦@式及題給條件得

3x2<2+<3

OC=—3~~J?=2.74R.

法典例精祈

【典例5】（2022?河北?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在真空環(huán)境中有一個(gè)半徑為R,質(zhì)鼠分布均勻的玻璃球。一

束復(fù)色光沿直線BC方向射入玻璃球，在。點(diǎn)分成兩束單色光〃、b,入射角為60。。a光和由光分別在玻

璃球表面的七點(diǎn)和。點(diǎn)射出。已知NCOE=90。，ZCOD=120°,真空中的光速為c,則下列說法中正確

的是（）

A.若改變?nèi)肷浣堑拇笮。ü馐赡茉诓Ａ虻膬?nèi)表面發(fā)生全反射

B.若。、〃光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則。光的遏止電壓低

C.。光在射入玻璃球后，傳播速度變小，光的波長變大

D.若。光的頻率為則〃光束在玻璃中的波長為人坐

3v

【答案】B

【解析】A.由幾何關(guān)系知，改變?nèi)肷浣堑拇笮?，力光束在C點(diǎn)界面折射進(jìn)入玻璃球的折射角總是等于到

。點(diǎn)界面射出的入射角，可見要使激光束可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射，則入射角需要等于90。，但

光線也就進(jìn)入不到玻璃球中了，故光束不可能在玻璃球內(nèi)發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；

B.由圖光入射角相同，但折射角a光大于。光，由折射定律

sin0..,

n=------

sin，介

知

na<%

則〃光的頻率小于〃光的頻率，由光電效應(yīng)方程

hv-W0=E,m=eUc

則。光的遏止電壓低，故B正確；

C.光在真空中速度最大，射入坂璃球后，傳播速度變小，由

c4

n=-=—

v4

知射入玻璃球波長變短，故c錯(cuò)誤；

D.由a光折射率為

_sin?？誣sin60°_8

%sin。介sin4502

則。光束在玻璃中的波長

,4c瓜c

4=一n=—nv=—3v

故D錯(cuò)誤。

故選B。

【典例6】（2022?全國?高三課時(shí)練習(xí)）有一種稱為手性材料的光介質(zhì)，當(dāng)激光從空氣射入這種材料的時(shí)候，

將會(huì)分離出兩種光，一種是左旋圓偏振光，其折射率為強(qiáng)=氏~;另一種是右旋圓偏振光，其折射率為

以=丁》，其中他為選定材料的折射率，攵為大于零的參數(shù)5L和〃R均大于1）,則（）

A.在這種介質(zhì)中左旋光的速度小于右旋光的速度

B.入射角一定的情況下（大于零），左旋光的偏折程度比右旋光大

C.入射角一定的情況下（大于零），&越大，左旋光與右旋光分離的現(xiàn)象越明顯

D.當(dāng)左、右旋光從該材料射向空氣時(shí)，左旋光的臨界角小于右旋光的臨界角

【答案】C

【解析】A.由左旋圓偏振光折射率和右旋圓偏振光折射率的表達(dá)式可知

nL<nR

根據(jù)v=￡知，在這種介質(zhì)中左旋光的速度大于右旋光的速度，故A錯(cuò)誤；

n

B.因?yàn)槠鼊t根據(jù)折射定律可知，入射角一定的情況下（大于零），右旋光的偏折程度比左旋光大，

故B錯(cuò)誤；

C.入射角一定的情況下（大于零），々越大，左旋光與右旋光的折射率相差越大，兩種光分離的現(xiàn)象越明

顯，故C正確；

D.因?yàn)槠黇〃R根據(jù)sinC=L§知，當(dāng)左、右旋光從該材料射向空氣時(shí)，左旋光的臨界角大于右旋光的

n

臨界角，故D錯(cuò)誤。

故選C。

急好題精練

一、單選題

I.（2022?全國?高三課時(shí)練習(xí)）關(guān)于光的傳播現(xiàn)象及應(yīng)用，下列說法正確的是（〉

A.一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶，是因?yàn)槿忡R對(duì)各種顏色光的折射率不同

B.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小

C.海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實(shí)物的上方

D.一束色光從空氣進(jìn)入水中，波長將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化

【答案】A

【解析】A.一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶，稱為色散現(xiàn)象；它是三棱鏡對(duì)各種顏色光的折射率

不司而造成的，故A正確；

B.光導(dǎo)纖維傳播光信號(hào)是運(yùn)用了全反射現(xiàn)象，所以光導(dǎo)纖維內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大，

故B錯(cuò)誤；

C.來自遠(yuǎn)處景物的光線經(jīng)過海面上空的空氣時(shí)發(fā)生折射，向下彎曲后進(jìn)入人眼，人眼是逆著光線沿直線

感知物體位置的，所以海市蜃樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實(shí)物的上方，故c錯(cuò)誤：

D.一束色光從空氣進(jìn)入水中，光的頻率不變，顏色不變；速度將減小，波長變短，故D錯(cuò)誤。

故選A。

2.（2022?全國?高三課時(shí)練習(xí)）關(guān)于生活中常見的光學(xué)現(xiàn)象及相關(guān)的知識(shí)，下列說法正確的是（）

A.在水中，紅光的傳播速度小手藍(lán)光的傳播速度

B.對(duì)于相同的障礙物，紅光在水中比在空氣中更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

C.太陽光通過盛滿水的玻璃杯，形成彩色光譜，這是光干涉的結(jié)果

D.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將屏幕向雙縫的位置移動(dòng)，則相鄰亮條紋的間距減小

【答案】D

【解析】A.由丫=￡及水對(duì)紅光的折射率小于對(duì)藍(lán)光的折射率可知，紅光在水中的傳播速度大于藍(lán)光在水

n

中的傳播速度，A錯(cuò)誤；

B.紅光在水中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，由v=可知，紅光在空氣中的波長比在水中的波

長大，故紅光在空氣中更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；

C.太陽光通過盛滿水的玻璃杯，形成彩色光譜，這是因?yàn)槭M水的玻璃杯對(duì)小同顏色的光折射率小同，

這是折射現(xiàn)象，c錯(cuò)誤；

D.由—=々4可知，屏幕與雙縫間的距離心減小，相鄰亮條紋的間距減小，D正確。

a

故選D。

3.（2022.江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊直角梯形的棱鏡，疊合

在一起組成一個(gè)長方體。某單色光沿與P的上表面成。角的方向斜射向P，其折射光線正好垂直通過兩棱

鏡的界面。已知材料的折射率〃〃則下列說法正確的是（）

A.一定有光線從Q的下表面射出

B.從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行

C.光線在P中的波長小于在Q中的波長

D.如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于。

【答案】D

【解析】A.根據(jù)全反射臨界角與折射率的關(guān)系有

?

sinCC=-1

n

由于

np<HQ

可知

CP>CQ

則不一定有光線從Q的下表面射出，A錯(cuò)誤；

B.若有光線從Q的下表面射出，光線在介質(zhì)中的夾角相等，根據(jù)折射率的定義式有

sin

n=----

sin“

由于

np<nQ

則可知光線從Q的下表面射出的折射角大于光線從P的上表面射入的入射角，即從Q的下表面射出的光

線一定與入射到P的上表面的光線不平行，且光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定

小于aB錯(cuò)誤，D正確；

C.根據(jù)折射率的規(guī)律有

cc

n=—=—

vAf

頻率一定，折射率越小，介質(zhì)中傳播的波長越大，則光線在P中的波長大于在Q中的波長，C錯(cuò)誤。

故選D。

4.（2022?北京?高三）如圖，A和4兩單色光，以適當(dāng)?shù)慕嵌认虬雸A形玻璃肢射入，出射光線都從圓心O

沿OC方向射出，且這兩種光照射同種金屬，都能發(fā)生光電效應(yīng)。那么在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先后用不同光

強(qiáng)的這兩束光照射同一個(gè)光電管c若實(shí)驗(yàn)〃中所用的4光的光強(qiáng)大于實(shí)驗(yàn)中所用的8光的光強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)所

得光電流/與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線分別以。、人表示，則下列4圖中可能正確的是哪些?

()

【答案】B

【解析1CD.由圖可以看出4光的偏折角大于B光的偏折角，根據(jù)折射定律可知A光的折射率大于8光

的折射率，A光的頻率也大于8光的頻率，由光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律，飽和光電流與照射光的強(qiáng)度成正比,

因?qū)嶒?yàn)a中所用的4光的光強(qiáng)大于實(shí)驗(yàn)b中所用的B光的光強(qiáng)，則選項(xiàng)CD錯(cuò)誤;

AB.由光電效應(yīng)方程

—mv\=hv-W

2m

反向截止電壓U反決定「?照射光的頻率,即

U反e=gW

圖線與U軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值為反向截止電壓，則A光的截止電壓較大，可見選項(xiàng)A錯(cuò)B正確。

故選Bo

5.（2022?浙江?高三專題練習(xí)）大量處于〃=5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的〃、兩種單色光照射某

光電管的陰極時(shí)，測(cè)得遏止電壓之比為2:1,根據(jù)該信息下列說法正確的是（）

A.在同種介質(zhì)中，〃光的傳播速度是。光的變倍

2

B.若〃光是躍遷到〃=3能級(jí)產(chǎn)生的，則。光可能是躍遷到〃=4能級(jí)產(chǎn)生的

C.用同樣的裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，〃光束的條紋間距是。光束的兩倍

D.當(dāng)兩種光從水中射向空氣時(shí)，。光的臨界角小于〃光的臨界角

【答案】D

【解析】A.遏止電壓是光電流為零時(shí)的最小反向電壓，根據(jù)動(dòng)能定理可知

eUc==hv-W0

因測(cè)得遏止電壓之比為2:1,則小。兩種單色光的頻率

n<匕,<2^

在司種介質(zhì)中，頻率越大，拆射率越大，光速越小，因4光的頻率大，所以力光的傳播速度大于〃光的傳

播速度，A錯(cuò)誤；

B.〃光的頻率大，則〃光的光子能量大于〃光的光子能量，若人光是躍遷到〃=3能級(jí)產(chǎn)生的，則〃光躍

遷到比〃=3能級(jí)低才能產(chǎn)生，B錯(cuò)誤;

C.根據(jù)

一

。、方兩種單色光的頻率有匕<2匕，則〃光的波長比a光波長的2倍小，由

△Ax=-LX0

d

可知b光束的條紋間距比a光束的條紋間距的2倍小，C錯(cuò)誤；

D.〃光的頻率大，在同一種介質(zhì)中，其折射率大，根據(jù)

sir）C=—

n

可知〃光的臨界角小，D正確。

故選D.

6.（2022?大津?模擬預(yù)測(cè)）如圖用不，光束沿8。萬向從某種介質(zhì)射向空氣，折射光線沿。4方向。下列說

法正確的是（）

A.此介質(zhì)的折射率為不方

B.這束光從介質(zhì)進(jìn)入空氣后頻率會(huì)增大

C.這束光從介質(zhì)進(jìn)入空氣后波長會(huì)增大

D.隨著入射角％增加，光線的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)

【答案】C

【解析】A.此介質(zhì)的折射率為

什皿

sinOy

故A錯(cuò)誤；

B.光從介質(zhì)進(jìn)入空氣，頻率不變，故B錯(cuò)誤；

c.光從介質(zhì)進(jìn)入空氣，頻率不變，波速增大，根據(jù)y=4/可知，波長增大，故c正確；

D.隨著入射角％增加，光線0A的強(qiáng)度逐漸減弱，最后會(huì)消失，故D錯(cuò)誤。

故選C。

7.（2022?湖北?荊州中學(xué)三模）如圖所示，圖中陰影部分4BC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，

該種材料對(duì)紅光的折射率〃=2,4C為一半徑為R的四分之一圓弧，D為圓弧的圓心，A8C。構(gòu)成正方形。

在。處有一紅色點(diǎn)光源，在紙面內(nèi)照射弧線AC,若只考慮首次從圓弧AC直接射向4從BC的光線，已

知光在真空中速度為。，則以下說法正確的是（）

A.紅光在該材料中傳播的速度為2c

B.點(diǎn)光源發(fā)出的光射到A3面上的最長時(shí)間為正例

c

C.照射在AC圓弧上的入射光，有弧長為!乃R區(qū)域的光不能從人從4c邊直接射出

O

D.將點(diǎn)光源換成紫光，則人8邊上有光射出的長度增大

【答案】C

【解析】A.由

c

v=—

n

紅光在該材料中的傳播速度為：，故A錯(cuò)誤；

B.由題意可知，沿。4方向到達(dá)A8面上的光在材料中的傳播距離最大，時(shí)間最長，做出如圖所示光路圖,

由幾何關(guān)系可知光從光源到AC面的傳播距離為上材料中的傳播距離為

d=(x/2-l)7?

在材料中的傳播時(shí)間為

s(V2-1)/?2(72-1)/?

A=-=-------------=---------------

v￡c

2

光在空氣中傳播的時(shí)間為

R

八=一

C

點(diǎn)光源發(fā)出的光射到AB面上的最長時(shí)間為

-(2.7/

C

故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)

sinC=-

n

可知臨界角為

C=30°

如皆明不，若沿。E方向射到A8囿上的光線剛好發(fā)生全反射，則

ZADF=30°

同理沿DG方向射到8c面上的光線剛好發(fā)生全反射，則

NCDH=30°

故

FH=-TTR

6

即照射在AC邊上的入射光，有弧長為!乃“區(qū)域的光不能從人8、8c邊直接射出，故C正確；

6

D.將點(diǎn)光源換成紫光，因紫光的折射率比紅光的大，根據(jù)

?八1

sine=—

n

知紫光的臨界角比紅光的小，所以A3邊上剛好發(fā)生全反射的入射點(diǎn)將左移,A4邊上有光射出的長度減小，

故D錯(cuò)誤。

故選C.

8.（2022?山東?高三專題練習(xí)）雨后彩虹是一種光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)陽光照射到半空中的雨滴時(shí)，光線被折射及

反射，在天空形成拱形的七彩光譜。設(shè)雨滴是球形的，圖中的圓代表雨滴過球心的截面，入射光線在此截

面內(nèi)，。、〃代表兩條不同顏色的出射光線，則下列說法正確的是（）

A.。光的頻率大于。光的頻率

B.在同種介質(zhì)中，，光傳播速度大于人光傳播速度

C.通過相同的單縫，力光的衍射現(xiàn)象比〃光更明顯

D.4、光通過同一雙縫干涉裝置，則屏上4光的條紋間距比。光寬

【答案】C

【解析】

AC.畫出光路圖，分析可知，光線笫一次折射時(shí)，〃光的折射角較大，而入射角相等，根據(jù)折射率公式

sinr

得知，光線〃的折射率較大，光線〃的折射率較小，則光線〃的頻率較小，波長較長，則光線〃更容易發(fā)

生衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤，C正確；

B.由公式

C

v=—

n

可知，〃光在雨滴中的傳播速度較大，R錯(cuò)誤：

D.根據(jù)

AL0

d

雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，因?yàn)楣饩€/，在真空中的波長較長，所以人光形成的干涉條紋的間距較

大，D錯(cuò)誤。

故選C。

9.（2022?天津南開?三模）如圖所示，一束由兩種單色光組成的細(xì)光束沿PO方向由空氣射向平行玻璃磚,

通過玻璃磚后分成兩條單色細(xì)光束A、瓦下列說法正確的是（）

玻璃

A.若增大入射角i,則8光光消失

B.在玻璃中A光的速度比B光的小

C.無論如何改變?nèi)肷浣?，光束?始終是平行的

D.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別用A、4光做實(shí)驗(yàn)，A光的干涉條紋間距比5光的小

【答案】C

【解析】B.由圖可知兩種單色光入射角相同時(shí)，8光的折射角小于A光的折射角，根據(jù)

sini

n=-----

siny

可知B光的折射率大于4光的折射率，根據(jù)

c

v=—

n

可知在玻璃中B光的速度比A光的小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

AC.由于光由空氣射向玻璃磚，光在下表面的入射角等于上表面的折射角，則在下表面的折射角總等于在

，表面的入射角，則增大入射角j,A光和6光都不會(huì)消失，且無論如何改變?nèi)肷浣?，光束八?始終是平

行的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確;

D.根據(jù)折射率與光的頻率的關(guān)系可知，8光的頻率大廣A光的頻率，則8光的波長較短，根據(jù)心二4以用

a

同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別用A、8光做實(shí)驗(yàn)，4光的干涉條紋間距比4光的大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選C。

10.（2022.江蘇省丹陽高級(jí)中學(xué)三模）如圖所示，OBCO為半圓柱體玻璃的橫截面，為直徑，一束由

紫光和紅光組成的復(fù)色光沿40方向從真空射入玻璃，紫光和紅光分別從8、。點(diǎn)射出。下列說法中正確

的是（）

A.紫光在半圓柱體玻璃中傳播遠(yuǎn)度較大

B.紫光先從半圓柱體玻璃中射出

C.逐漸減小入射角/,紫光先發(fā)生全反射

D.逐漸減小入射角紅光先發(fā)生全反射

【答案】C

【解?析】A.玻璃對(duì)紫光的折射率大于紅光，根據(jù)

c

V=—

n

紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較小，故A錯(cuò)誤；

B.玻璃對(duì)紫光的折射率大于紅光，從4點(diǎn)射出的是紫光，設(shè)0。長度為止折射角分別為“、%，連接

BD、CD,如下圖

根據(jù)

sinic

nH=--------=一

sin%vB

sin/c

nc=-------=—

sinGcvc

解得

sin0tt_sinOc

%%

光在玻璃中傳播時(shí)間為

Jsin0

t=--------

v

可辭得

。=lc

故R錯(cuò)誤:

CD.逐漸減小入射角i,在半圓柱體玻璃內(nèi)部的紫光臨界角較小，先發(fā)生全反射，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選Co

二、填空題

II.（2022?廣東?茂名市第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成。、"兩束單色光，光

路如圖所示。由此可知，光導(dǎo)纖維對(duì)〃光的折射率（填“大于”或“小于”）對(duì)力光的折射率，在

該光導(dǎo)纖維中，。光的傳播速度（填“大于”或“小于”）。光的傳播速度。

【答案】小于大于

【解析】［1］由題圖可知，〃光的折射角大于〃光的折射角，由光的折射定律〃=膽知：光導(dǎo)纖維對(duì)〃光的

sinr

折射率小于對(duì)光的折射率；

⑵光在介質(zhì)中的傳播速度丫=￡,可知在該光導(dǎo)纖維中，a光的傳播速度大了〃光的傳播速度。

n

12.（2022?內(nèi)蒙古?一模）如圖所示，容器中盛有某種液體，PM為液面，從人點(diǎn)發(fā)出一束復(fù)色光射到液面

上的。點(diǎn)，在O點(diǎn)經(jīng)液面折射后分為。、〃兩束單色光。將。點(diǎn)右移，（選填“a"或“"）光先

在液囿上發(fā)生全反射；用。光和b光分別在同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距

（選填“大于”、“小于”或“等于“）匕光的條紋間距。

【答案】b大于

【解析】[I]由圖可知，兩光在水中的入射角相同，而〃光在真空的折射角較小，由折射定律可知〃光的折

射率要小于光的折射率，根據(jù)

sinC="

n

可知。的臨界角大于〃的臨界角，發(fā)光點(diǎn)4不變而入射點(diǎn)0向右移，則入射角增大，b將先在PM面發(fā)生

全反射;

[2]〃光的折射率小，故。光的波長要長，波動(dòng)性強(qiáng)，。光和“光分別通過同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)

Ax=—2

d

可知a光的條紋間距要大于b光的條紋間距。

13.（2022?廣東茂名?二模）如圖，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中〃、〃、c

種色光，則〃、b、。三色光在玻理三棱鏡中傳播,[選填"""為”或％”）光速度最大。若這三種

色光在三棱鏡發(fā)生全反射,（選填或""）光的臨界角最小。

【答案】ca

【解析】[11由圖可知c?光的折射率最小，根據(jù)

n=—

v

則c光速度最大;

[2]〃光的折射率最大，由臨界角

smC=—

n

可得〃光的臨界角最小。

14.（2022?福建?模擬預(yù)測(cè)）有兩束光線以相同入射角夕=60通過狹縫射入玻璃磚中，已知4光在玻璃磚

中的折射率〃.=68光在玻璃磚中的折射率〃尸手，兩種光在玻璃磚中傳播時(shí)間分別為和人兩種光

從狹縫s中射出時(shí)跟入射方向間的夾角分別為Z和%，則/%,〃tB（兩空均填

或“=?

【答案】=>

【解析】［1］根據(jù)折射定律得

sin/

n=-----

siny

又入射角

/=60°

得折射角

力=3。°

加=45,

作出兩束光在玻璃磚中的光路圖如圖所示，A光經(jīng)過兩次反射仍從狹縫射出，其折射角仍為60。，射出時(shí)

跟入射方向間的夾角

OA=2x60"=120”

同理8光經(jīng)過三次反射仍從狹縫射出，其折射角也為60。，射出時(shí)跟入射方向間的夾角

2=2x60°=120'

故

0&二

⑵光在介質(zhì)中的速度

人光在玻璃磚中傳播時(shí)間

.2/?cos300R

〃=3x----------------=—

VC

〃光在玻璃磚中傳播時(shí)間

“2Rco$4504&R

，s=4x--------=-----

V

三、解答題

15.（2022.全國?高三專題練習(xí)）一細(xì)束單色光在三棱鏡A8C的側(cè)面4c上以大角度由。點(diǎn)入射（入射面在

棱譴的橫截面內(nèi)），入射角為八經(jīng)折射后射至A3邊的E點(diǎn)，如圖所示，逐漸減小i,E點(diǎn)向B點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)

si「i=:時(shí)，恰好沒有光線從邊射出棱鏡，且止=94。求棱鏡的折射率。

6

【答案】1.5

【解析】

因?yàn)楫?dāng)立"=!時(shí)，恰好沒有光線從A4邊射出，可知光線在七點(diǎn)發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C,則

6

?八1

sine=—

n

由幾何關(guān)系可知，光線在。點(diǎn)的折射角為

r=90-2C

則

sini

----=n

sinr

聯(lián)立可得

n=1.5

16.（2022?廣東?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，一半徑為七球心為。的玻璃半球，A、B為半球的底面直徑上的

兩端點(diǎn)?，F(xiàn)有一光線從AB連線二距離。點(diǎn)正R的M點(diǎn)垂直底面射入玻璃半球，光線恰好在玻璃球面發(fā)

2

生全反射。求玻璃半球的折射率%

【答案】

3

【解析】設(shè)玻璃半球的臨界角為C,根據(jù)兒何關(guān)系有

@Rr

sinC=^—=

R2

并且

?01

sinC=—

n

解得

2G

n-----

3

17.（2022?河南三門峽?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，半徑為R的半圓形玻璃磚。OP距.離d=?R0當(dāng)從P點(diǎn)入

3

射的光線與界面的夾角〃=30。時(shí)，光能夠射到Q點(diǎn)（OQ連線垂直于界面OP）。已知真空中的光速為c,

求:

（1）半圓形玻璃磚的折射率及出射角。；

（2）光在玻璃磚中從尸到Q經(jīng)歷的時(shí)間。

【答案】（1）〃=a=60"；（2）t=—

【解析】(1)由題意，光路如圖，由幾何關(guān)系有

S+R]-5

sin/

=———

sinr

解得

n=>/3.

設(shè)。點(diǎn)的入射角為夕，折射角為方則

sina

n=------

sinp

p-r

解得

a=60"

(2)設(shè)從P到Q經(jīng)過的光程為s,有

5COSP=R