高考物理第十三章第1单元光的折射、全反射

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第十三章第1讲光的折射全反射-2025年高考物理一轮复习PPT课件

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第十三章光电磁波相对论
第1讲光的折射全反射
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素养目标 1.了解光的折射和全反射现象．(物理观念) 2.了解折射率的概念和折射定律．(物理观念) 3.知道光的色散的成因及各种色光的比较．(物理观念) 4.分析光的折射和全反射问题的一般思路．(科学思维)
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解析：(1)光在透明体中反射两次后垂直于 B 端面射出时，光路图如图甲所示，根据对称性，光每次反射的入射角相同，都为 θ＝45°.光传播的路程为 4Rcos θ，光在介质中的速度 v＝nc，可以求出光在透明体中的运动时间 t＝2 2cnR.
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解析：由题意作出光路图如图所示
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光线垂直于 BC 方向射入，根据几何关系可知入射角为 45°，由于棱镜折射率为 2，根据 n＝ssiinn ri，有 sin r＝12，则折射角为 30°
∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在 BC 面的入射角为 θ＝90°－(180°－60°－45°) ＝15°
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典例 2 (2023·湖南卷)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为 α，如图所示．他发现只有当 α 大于 41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是( )
A．水的折射率为sin141° B．水的折射率为sin149° C．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 60° D．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于 60°

2024届高考物理一轮第十三章光第1讲光的折射全反射

第1讲光的折射全反射一、光的折射定律折射率 1．折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图所示(以光从空气射入水中为例)。

2．折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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正比。

(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n 。

[注意] ①在光的折射现象中，光路是可逆的。

②当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。

3．折射率(1)折射率是衡量材料光学性能的重要指标。

(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2。

(3)计算式：n ＝c v，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1。

二、全反射光导纤维1．全反射定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。

2．全反射条件(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。

3．全反射临界角(1)定义：折射角等于90°时的入射角。

(2)公式：sin C ＝1n。

若光从光密介质(折射率为n )射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，由n ＝sin θ1sin θ2得sin C ＝1n。

(3)大小：介质的折射率n 越大，发生全反射的临界角C 越小。

4．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射，如图所示。

微点判断(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射。

(×) (2)折射率跟折射角的正弦成正比。

(×) (3)只要入射角足够大，就能发生全反射。

(×)(4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小。

(√)(5)已知介质对某单色光的临界角为C ，则该介质的折射率等于1sin C 。

(√)(6)密度大的介质一定是光密介质。

(×)(一) 折射定律、折射率的理解及应用1．对折射率的理解(1)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：v ＝c n。

高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习资料讲解

高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习高中物理选修3-4第十三章知识点总结及练习第十三章光第一节光的反射和折射知识点1光的折射定律折射率1）光的折射定律①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！②表达式：2211sin sin θθn n =③在光的折射现象中，光路也是可逆的2）折射率光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n 表示sin sin n θθ=大小n 是反映介质光学性质的一个物理量，n 越大，表明光线偏折越厉害。

发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同例题：光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得又根据介质折射率的定义式得r 为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i 为在介质中光线与法线间的夹角30°．由(1)、(2)两式解得：所以r=45°．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。

）练习：1、如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°，当AB 转过20°角至A′B′位置时，下列说法正确的是 ( )A ．入射角等于50°B ．入射光线与反射光线的夹角为80°c n v =C ．反射光线与平面镜的夹角为40°D ．反射光线与AB 的夹角为60°2、一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是 ( )A ．小于40°B ．在40°与50°之间C ．大于140°D ．在100°与140°与间3、太阳光沿与水平面成30°角的方向射到平面镜上，为了使反射光线沿水平方向射出，则平面镜跟水平面所成的夹角可以是 ( )A ．15°B ．30°C ．60°D ．105°知识点：2、测定玻璃的折射率（实验、探究）1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 、OO′（或OO′的延长线）交于C 点和D 点，过C 、D 两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点，则易得：n = CC′/DD′2．实验方法：插针法例题：光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( ) A ．2 B ．3 C ．22 D ．33 练习：1、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1＝45º时，折射角多大？2、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1多大时，反射光线和折射光线刚好垂直？（1）300（2）arctan 23、为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm ，底面直径24cm 的圆筒内注满水，如图所示，这时从P 点恰能看到筒底的A 点．把水倒掉后仍放在原处，这时再从P 点观察只能看到B 点，B 点和C 点的距离为18cm ．由以上数据计算得水的折射率为多少? 4/3第二节全反射知识点：光的全反射i 越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。

高考真题解析：第1单元__光的折射、全反射

1．(2009年高考广东单科)在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹．彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的．光的折射发生在两种不同介质的________上，不同的单色光在同种均匀介质中__________不同．【答案】界面传播速度2．一个大游泳池，池底是水平面，池中水深1.2 m ，有一直杆竖直立于池底，浸入水中部分BC 恰为杆长AC 的1/2.太阳光以与水平方向成37°角射在水面上，如右图所示，测得杆在池底的影长是2.5 m ．求水的折射率．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)【解析】作出光路图如右图所示，由图可知：x ＝h cot 37°＝1.2×43m ＝1.6 m 因为x ＋x ′＝2.5 m ，所以x ′＝2.5 m －1.6 m ＝0.9 m又tan r ＝x ′h ＝34，所以r ＝37°，所以 n ＝sin i sin r ＝sin 53°sin 37°＝0.80.6≈1.33. 【答案】 1.333．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c ＝3.0×108 m/s)(1)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；(2)当入射角变为45°时，折射角变为多大？(3)当入射角增大或减小时折射率是否发生变化？请说明理由．【解析】 (1)由题意知，此时折射角为30°，折射率n ＝sin 60°sin 30°＝ 3 光在介质中的传播速度v ＝c n ＝3.0×1083m/s ＝1.7×108 m/s. (2)设此时折射角为γ2，则：sin γ2＝sin 45°n ＝sin 45°3＝66 即γ2＝arcsin 66. (3)折射率不会发生变化．因为折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关．【答案】 (1)3 1.7×108 m/s (2)arcsin 66(3)不会4．(2009年高考山东理综)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，右图为过轴线的截面图，调整入射角α，光线恰好在水和空气的界面上发生全反射．已知水的折射率为43，求sin α的值．【解析】当光线在水面发生全反射时有sin C ＝1n当光线从左侧射入时，由折射定律有sin αsin ⎝⎛⎭⎫π2－C ＝n 联立这两式代入数据可得sin α＝73 【答案】 735. 如右图所示，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体．容器底部靠近器壁处有一竖直放置的 6.0 cm 长的线光源．靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源．开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分．将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端．再将线光源沿同一方向移动8.0 cm ，刚好可以看到其顶端．求此液体的折射率n.【解析】若线光源底端在A 点时，望远镜内刚好可看到线光源的底端，则有：∠AOO ′＝α其中α为此液体到空气的全反射临界角．由折射定律得：sin α＝1n同理，线光源顶端在B 1点时，望远镜内刚好可看到线光源的顶端，则∠B 1OO ′＝α由图中几何关系得：sin α＝AB AB 1解得：n ＝ (AB 2)＋ (BB 21)AB由题给的条件可知AB ＝8.0 cm ，BB 1＝6.0 cm代入上式得n ＝1.25.【答案】 1.256．一台激光器，它的功率为P ，如果它发射出的单色光在空气中的波长为λ，(1)它在时间t 内辐射的光能为________，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v ，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为________．(2)由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体．要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？【解析】 (1)激光器t 时间内发出的能W ＝Pt由n ＝c v ，sin C ＝1n，则 C ＝arcsin v c. (2)设激光束在光导纤维端面的入射角为i ，折射角为r ，折射光线射向侧面时的入射角为i ′，折射角为r ′，如上图所示．由折射定律：n ＝sin i sin r，由几何关系：r ＋i ′＝90°，sin r ＝cos i ′.由全反射临界角的公式：sin i ′＝1n ，cos i ′＝1－1n2，要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有i ＝r ′＝90°，sin r ′＝1.故 n ＝sin i sin r ＝sin i cos i ′＝11－1n 2，解得n ＝2，故光导纤维的折射率应为n ≥ 2.【答案】 (1)Pt arcsin v c(2) 2 7．(2009年高考海南单科)如图，一透明半圆柱体折射率为n ＝2，半径为R 、长为L ，一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出．求该部分柱面的面积S【解析】半圆柱体的横截面如下图所示，OO ′为半径．设从A 点入射的光线在B 点处恰好满足全反射条件，由折射定律有sin θ＝1n式中，θ为全反射临界角．由几何关系得∠O ′OB ＝θS ＝2RL ·∠O ′OB代入题所给条件得S ＝π3RL . 【答案】 π3RL8.右图所示，为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，CD 为14圆周，圆心为O .光线从AB 面入射，入射角i＝60°，它射入棱镜后射在BC 面上的O 点并恰好不从BC 面射出．(1)画出光路图；(2)试求该棱镜的折射率n 和光线在棱镜中传播的速度大小v .(光在真空中的速度c ＝3.0×108 m/s)【解析】 (1)光路图如右图所示．(2)设光线在AB 面的折射角为r ，则n ＝sin isin r 由题意，光线在BC 面恰好发生全反射，sin c ＝1n由图r ＋c ＝90°联立以上各式得n ＝1.3(或72)又n ＝cv故v ＝2.3×108 m/s(或6 77×108 m/s)．【答案】 (1)见解析 (2)n ＝1.3(或 72)v ＝2.3×108 m/s(或6 77×108 m/s)。

高考物理知识点总结：光的折射全反射

光的折射、全反射一、光的折射1．折射现象：光从一种介质斜．射入另一种介质，传播方向发生改变的现象．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质．2．公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ，折射率总大于1．即n ＞1．3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折射角．．．）。

4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．三、全反射1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c四、棱镜与光的色散1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。

入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。

(若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。

) 作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光线画成与底边平行)。

由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。

）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。

光学中的一个现象一串结论2.全反射棱镜出后偏转90o（右图1）或180o（右图2）。

要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。

3.玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。

当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

高考物理考点专题光的折射和全反射

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的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同。 10．全反射现象的理解与应用（1）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；
光路均是可逆的。（2）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。当折射角等于 90°时，实际上就已经没有折射光了。
对红光的折射率为n
sin 45o sin 30o
2，选项 B 错误；该液体对红光的全
反射临界角为：C
arcsin1 n
arcsin1 2
45o，选项 C 正确；因为紫光的折
射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，
折射角小于 30°，选项 D 错误；故选 C。
1．直角等腰玻璃三棱镜 ABC的截面如图所示， ABC= ACB=45°，一条单色光从腰 AB上的 D 点射入三棱镜，在玻璃内部折射光线为 DE，折射角 r=30°折射光线传播到 BC 边上的 E 点。已知该玻璃砖的折射率 n= 2 。
（3）全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。
11．光的折射、全反射中的三个“一” 一个规律：光的折射定律
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一个概念：折射率一个条件：全反射的条件 12．解答全反射类问题的技巧（1）解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析。（2）解答光的折射、全反射问题时抓好两个关键点 ①准确作出光路图 ②利用几何关系确定光路中的边、角关系，找准入射角和折射角。

高中物理课件第十三章光第1讲光的折射全反射

第1讲　光的折射　全反射必备知识新学法基础落实一、光的折射与折射率1．折射光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．2．折射定律(如图)[主干知识·填一填]正比可逆入射角折射角光学频率大于较大较小光密光疏≥折射光90°2．光的色散(1)色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．(2)成因由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的__________不同，就是说紫光偏折的更明显些，当它们射到另一个界面时，__________的偏折角最大，__________偏折角最小．折射角紫光红光1．光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角．2．在同种介质中，光的频率越高，折射率越大，传播速度越小，全反射的临界角越小．3．无论折射现象还是反射现象，光路都是可逆的．[规律结论·记一记][必刷小题·测一测]××√√× ×二、经典小题速练1．水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63.如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )A ．从水晶射入玻璃B ．从水射入二硫化碳C ．从玻璃射入水中D ．从水射入水晶解析：C 要发生全反射，光必须从光密介质射入光疏介质，满足此条件的是C.C2.(粤教版选择性必修第—册P 126T 2)(多选)华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播．下列关于光导纤维的说法正确的是(　　)A ．纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射B ．纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射C ．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越低的光在光纤中传播的速度越大AD3.(鲁科版选择性必修第一册P 93T 3) 如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两束光，折射角分别为α和β，且α>β，下列说法正确的是( )A ．若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是紫光B ．若光束Ⅱ是紫光，光束Ⅲ有可能是蓝光C ．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比v 1∶v 2＝sin β∶sin αD ．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的波长之比λ1∶λ2＝sin β∶sinαA关键能力新探究思维拓展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．例 1“三步”巧解决光的折射问题(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准．(3)利用折射定律、折射率公式求解．方法技巧A2．(折射定律的综合应用)(2020·山东省泰安市高三下学期二模)如图所示，圆心角60°、半径为R的扇形AOB为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线OM的单色光经由界面OA射入介质，折射光线平行于OB且恰好射向M(不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为c)．求：(1)介质的折射率；(2)光在介质中的传播时间．例 2解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件．①光必须从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在做光路图时尽量与实际相符．方法技巧C2.(三角形玻璃砖中的全反射问题)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出，EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点，不计多次反射．(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析：(1)光线在BC面上折射，作出多次折射后的光路如图所示．由折射定律，有：sin i1＝n sin r1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角，光线在AB面上发生折射，由折射定律有n sin i3＝sin r3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角．由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°.⑥(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有n sin i2≥n sin C＞n sin i3⑦式中C是全反射临界角，满足n sin C＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n＜2.⑨命题点三　光的色散现象(自主学习)[核心整合]1．现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．2．成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．3．各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率f低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小波长大→小临界角大→小通过棱镜的偏折角小→大双缝干涉时的条纹间距大→小[题组突破]1.(三棱镜的色散)如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a 、b ，其在玻璃三棱镜中的波长分别为λa 、λb ，该玻璃对单色光a 、b 的折射率分别为n a 、n b ，则(　　)A ．λa ＜λb ，n a ＞n bB ．λa ＞λb ，n a ＜n bC ．λa ＜λb ，n a ＜n bD ．λa ＞λb ，n a ＞nbB2.(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D3．(球形玻璃的色散)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、红解析：A 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，所以玻璃球对射到M 点的光的折射率大于玻璃球对射到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，所以只有A 项正确．A核心素养新导向学科培优素养培优34　三类光学元件对光路的控制特点平行玻璃砖、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)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，出射光线向棱镜底面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一侧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(全反射棱镜对光路的控制)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去．某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角三棱镜(折射率n >)组成，棱镜的横截面如图所示．一平行于横截面的光线从O 点垂直AB 边射入棱镜，先后经过AC 边和CB 边反射后，从AB 边的O ′点射出，则出射光线是( )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：B 垂直AB 边射入棱镜的光线经过两次全反射后又垂直AB 边射出，故出射光线应是平行于入射光线的光线②，故选项B 正确．典例1 B(平板玻璃砖对光路的控制)如图所示，a 、b 和c 是三块平行玻璃砖，它们相互之间也平行，折射率大小n a ＞n b ＞n c ，厚度之比h a ∶h b ∶h c ＝3∶2∶ 1.一束单色光从空气以入射角i 射到a 的上表面，在a 、b 、c 中光线的侧移分别为d a 、d b 、d c .则( )A ．逐渐增大i ，从c 下表面射出的光线将消失B ．逐渐减小i ，从c 下表面射出的光线将消失C ．在i 一定时，d a ∶d c ＝3∶1D ．在i 一定时，d b ∶d c ＞2∶1解析：D 光线在任一块平行玻璃砖上表面的折射角与下表面的入射角相等，根据光路可逆性，知无论增大或减小i 都不会在玻璃砖下表面发生全反射，故AB 项错误；在平行玻璃砖发生的侧移与玻璃砖的厚度成正比，随折射率的增大而增大，所以，在i 一定时，d a ∶d c ＞3∶1，d b ∶d c ＞2∶1，故C 项错误，D 项正确．典例2 D(玻璃球对光路的控制)直线P 1P 2过均匀玻璃球球心O ，细光束a 、b 平行且关于P 1P 2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示．则a 、b 光相比( )A ．玻璃对a 光的折射率较大B ．玻璃对a 光的临界角较小C ．b 光在玻璃中的传播速度较小D ．b 光在玻璃中的传播时间较短典例3 C。

高考物理总复习第13章第1讲光的折射全反射课件新

3．三棱镜
(1)含义：截面是
的玻璃仪器，可以使光发生色散，白
光的色散表明各色光在同一介质中的
不同．
(2)三棱镜对光线的作用三：角改形变光的传播方向，使复色光发生色
散．
折射率
1．色散现象
白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图所示．
2．成因
由于n红<n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．
A.
6 2
B. 2
C.32
D. 3
解析：根据折射率定义有： sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知∠1＝45°，∠2＋∠3＝90°，解得 n＝ 26.故选项 A 正确．
答案：A
知识点二全反射
1．条件 (1)光从 (2)入射角 2．现象：
射入光密介质临界角光．疏介质
等于完或全大消于失，只剩下折射光
1.实验原理：如图所示，用插针法找出入射光线 AO 对应的出射光线 O′B，确定 O′点，画出折射光线 OO′，然后用量角器测量角 θ1、θ2，根据 n＝ssiinn θθ12或 n＝|Q|PNN′| |计算出玻璃的折射率．
2．实验器材
白纸，图钉(四枚)，大头针(四枚)，直尺(或三角板)，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖．
(3)定义式：n＝ssiinn θθ12.不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．
(4)计算公式：n＝vc，因 v<c，故任何介质的折射率总大——于——(选填“大于”或“小于”)
4．光密介质与光疏介质

高中物理【光的折射全反射】知识点、规律总结

考点三色散现象 1．光的色散 (1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．
自主学习
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．
2．各种色光的比较颜色频率 f
同一介质中的折射率同一介质中的速度波长临界角通过棱镜的偏折角
1．光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角．
2．在同种介质中，光的频率越高，折射率越大，传播速度越小，全反射的临界角越小．
3．无论折射现象还是反射现象，光路都是可逆的．
考点一折射定律和折射率的理解及应用
师生互动
1．对折射率的理解
(1)公式 n＝ssiinn θθ12中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总是介质中的光线与法线间的夹角．
平行玻璃砖
三棱镜
结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜
圆柱体(球) 横截面是圆
对光线的作用
圆界面的法线是过
通过平行玻璃砖的光线不通过三棱镜的光线经两次圆心的直线，光线
改变传播方向，但要发生侧折射后，出射光线向棱镜底璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
相对于介质 C 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)光的反射和全反射现象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．
(4)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 v＝nc.
2．解决全反射问题的一般步骤 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质． (2)应用 sin C＝n1确定临界角． (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． (4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．

高考物理考点详析光的折射和全反射

1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。

2．折射定律（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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正比。

（2）表达式：n =21sin sin θθ。

（3）在光的折射现象中，光路是可逆的。

3．折射率（1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。

（2）定义式：21sin sin θθ=n 。

（3）计算公式：vcn =，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1。

（4）当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角。

4．全反射现象（1）条件：①光从光密介质射入光疏介质。

②入射角大于或等于临界角。

（2）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。

5．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C =n1。

6．光的色散（1）光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。

（2）光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列。

（3）光的色散现象说明： ①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢。

（4）棱镜①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。

②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散。

7．折射定律的理解与应用解决光的折射问题的一般方法：（1）根据题意画出正确的光路图。

（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角。

（3）利用折射定律建立方程进行求解。

8．玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图所示。

9．三棱镜对光路的控制（1）光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如图所示。

2025高考物理总复习光的折射全反射

sin49 °
C.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援
人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援
人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
解析如图甲所示,其临界角C=90°-α,n=
1
1
=
,A错误,B正确;当
sin sin49°
α=60°时,入射角i=30°,如图乙所示,根据折射定律,光从光密介质到光疏
的水平距离为L=3.5 m。一个小孩站在池边观察,他的眼睛到地面的高度
为h=1.5 m,点光源发出的光经水面上离池边距离l=2.0 m的Q点折射后恰
好射入小孩的眼睛。
(1)若小孩从点光源的正上方向下观察,他看到的
点光源与水面的距离为多少?
(2)若点光源以速度v=0.5 m/s向上运动,试写出
水面上光斑的面积随时间的变化关系式。
光射向玻璃与空气的界面时,入射角大于等于临界角,发生全反射
。
4.光导纤维
当光在有机玻璃棒内传播时,如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临
界角,光会发生全反射
,于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿
形路线
传播。这就是光导纤维导光的原理。
√
×
√
研考点•精准突破
1.求解光的折射、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)光的反射和全反射现象,均遵循光的反射定律,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

高考物理总复习光的折射全反射

最大，则最大光程为s＝ 6 m

设光在冰中传播速度为v，则有n＝，可知时间t＝

2 3
解得t＝ ×10－8
3
s.
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第1讲
光的折射、全反射
命题点3 光在玻璃砖中的折射和全反射问题
5. [2023湖北]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，
1. [多选]关于介质的折射率，下列说法正确的是(
BC )
sin 1
可知，介质的折射率与入射角θ1的正值成正比
sin 2
A. 由折射率公式n＝
B.

由折射率公式n＝可知，介质的折射率与光在介质中的传播速度v成反比

C. 折射率由介质本身及光的性质共同决定
D. 玻璃的折射率大于1，水的折射率小于1
第十四章
光
学
第1讲光的折射、全反射
目录
01
考点1 折射定律和折射率
Contents
02
考点2 光的折射和全反射的综
合应用
03
考点3 光路控制及色散现象
04
练习帮
练透好题精准分层
第1讲
光的折射、全反射
课标要求
1.通过实验，理解光的折射定律.会测量材料的折射率.
2.知道光的全反射现象及其产生的条件.初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生
1

的小，所以B光穿过玻璃砖所需的时间比A光长，故A、B错误；根据 sin C＝可知，
折射率越大，全反射临界角越小，所以光由玻璃射向空气发生全反射时，B光的临

高考物理：光的折射——全反射(解析版)

易错点34 光的折射全反射易错总结一、反射定律和折射定律1.光的传播方向：当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变；斜射时，传播方向改变.2.光的传播速度：光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化. 当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但光传播的速度发生变化.3.光的折射中入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角.4.反射定律和折射定律应用的步骤 (1)根据题意画出光路图.(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角.(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解. 二、折射率 1.对折射率的理解 (1)折射率n ＝sin θ1sin θ2，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角.(2)折射率n 是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系. 2.折射率与光速的关系：n ＝cv(1)光在介质中的传播速度v 跟介质的折射率n 有关，由于光在真空中的传播速度c 大于光在任何其他介质中的传播速度v ，所以任何介质的折射率n 都大于1. (2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小. 三、全反射 1.全反射现象 (1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.②全反射的临界角C 和折射率n 的关系：sin C ＝1n.(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射.四、全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目方式一方式二方式三光路图入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB 、BC AC 光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)【易错跟踪训练】易错类型：对物理概念理解不透彻1．（2021·山东高三月考）物理郝老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光a 、b ，下列说法正确的是（）A ．若增大入射角i ，则b 光可能先消失B ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a 光条纹间距大于b 光条纹间距C ．在玻璃砖中，a 光的波长比b 光的波长长D ．a 光的频率比b 光的频率大【答案】D 【详解】A ．由于光线射到玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，a 、b 两种单色光在下界面上不可能发生全反射，A 错误。

光的折射全反射-高考物理复习

例5 如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出的a、b 两种不同颜色的光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的圆形复色光区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(如图乙).设b光的折射率为nb，则下列说法正确的是 A.在水中，a光的波长比b光小 B.水对a光的折射率比b光大 C.在水中，a光的传播速度比b光小
sin θ1 (2)表达式： sin θ2 ＝n12(n12为比例常数).
2.折射率
sin θ1
(1)定义式：n＝ sin θ2 .
c
(2)计算公式：n＝ v .因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1 .
判断正误
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.( × )
√D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度
如图所示，由几何关系可得入射角为i＝45°，
折射角为r＝30°
2
根据折射定律有
n＝ssiinn
4350°°＝
2 1
＝
2，所以 A 错误；
2
根据 v＝nc＝ 22c，所以 B 错误；
因为在Q处光还有反射光线，光束b、c和d的强度之和小于光束a的
强度，所以C错误；
√A.在半圆柱穹顶部分，面积为πR2 L
B.在半圆柱穹顶部分，面积为 πRL C.在半圆柱穹顶两侧，面积为πR2 L D.在半圆柱穹顶两侧，面积为 πRL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
该单色光经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图.设恰好发生全反射时的临界角为 C，则有 n＝sin1 C ，解得 C＝π4，则半圆柱面上有光线射出部分的面积为 S＝2CRL，代入数据解得 S＝12πRL，故选 A.