易错点34 光的折射 全反射-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练（原卷版）

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＝，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＝

(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＝.

(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

【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

2．（2021·浙江高三）如图是半径为R的半圆形玻璃砖，一束单色光从A点射入玻璃砖，在直径面上发生全反射，最终从B点射出玻璃砖（B点位置未标出），已知出射光与入射光之间互相垂直，真空中光速为c，则（　　）

A．玻璃砖的折射率为

B．光在玻璃砖内的速度为

C．光在玻璃砖中的临界角为

D．光在直径面上的全反射点P与O点的距离为

3．（2021·辽宁丹东·高三）关于下列光学现象，说法正确的是（　　）

A．蓝光比红光的波长短，所以在真空中蓝光的传播速度更大些

B．在同种均匀介质中，蓝光比红光折射率小，所以蓝光传播速度大

C．在同一条件下，若蓝光能发生全反射则红光也一定能发生全反射

D．在同一双缝干涉实验装置中，蓝光条纹间距比红光条纹间距窄

4．（2021·辽宁高三专题练习）一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，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法错误的是（　　）

A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B．波长越长的光在光纤中传播的速度越大

C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大

D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射

5．（2021·海淀·北京市八一中学高三月考）两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（α>β）。下列结论中正确的是（　　）

A．光束b的频率比光束a低

B．在水中的传播速度，光束a比光束b小

C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小

D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大

6．（2021·江苏南京师大附中）光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法正确的是（　　）

A．内芯折射率小于外套的折射率

B．a光光子的能量大于b光光子的能量

C．在内芯介质中单色光a的传播速度比b大

D．入射角由θ0逐渐增大时，b光全反射现象先消失

7．（2021·全国高三）如图所示，一束细白光从半圆形玻璃砖顶点垂直于PQ向圆心O射去。保持入射光不变让玻璃砖绕圆心逆时针缓慢转动，当转过角时，恰好没有任何光线从PQ边射出。由此可以判定（　　）

A．红光的临界角是 B．红光的临界角是

C．紫光的临界角是 D．紫光的临界角是

8．（2021·河北衡水中学高三月考）如图所示，O点为半圆柱形透明物体横截面的圆心，为其直径，一单色光平行于方向从C点射入透明物体，然后直接从B点射出。已知，则透明物体的折射率为（　　）

A．3 B．2 C． D．

9．（2021·全国）如图所示，把由同种材料（玻璃）制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的是（　　）

A．看到A中的字比B中的字高

B．看到B中的字比A中的字高

C．看到A、B中的字一样高

D．看到B中的字比没有玻璃半球时的字高

10．（2021·重庆高三月考）如图是同一单色光从介质a射向介质b时的光路图，由此可知（　　）

A．a是光密介质，b是光疏介质

B．增大入射角，光在界面可能发生全反射

C．光在介质a中的频率大于在介质b中的频率

D．光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度

11．（2021·沙坪坝·重庆八中高三月考）某小区水下景观灯可视为点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心区域有a光、b光射出，II区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．水对a光的折射率大于对b光的折射率

B．在水中，a光的速度小于b光的速度

C．在真空中，a光的频率大于b光的频率

D．用相同的装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大

12．（2020·天津市蓟州区第一中学高三月考）a、b两束光平行从扇形玻璃砖AB一侧入射，且两束光与距离相同，最终出射时，会聚于P点，则下列说法正确的是（　　）

A．真空中，a光传播速度更快

B．a光光子能量更大

C．若用a光照射金属板时，金属板逸出光电子，则b光不一定可以使金属板逸出光电子

D．b光在玻璃砖中传播时间更长

13．（2021·全国高三专题练习）如图所示的长玻璃体，AB面平行于CD面，端面AC与CD面的夹角为45°，玻璃的折射率n=。要使入射光从AC面进入玻璃并向另一端无损失地传输，则图中α角的范围应是（　　）

A．0°<α≤30° B．0°<α≤90° C．0°<α≤60° D．0°<α≤45°

14．（2021·宁夏中卫市·中宁一中高三月考）如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形玻璃缸底有一发光小球，则（　　）

A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球

B．小球所发的光能从水面任何区域射出

C．小球所发的光从水中进入空气不会发生全反射

D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大

15．（2021·北京高三开学考试）在很多情况下，我们对物理规律的理解和认识是通过观察和比较物理现象来进行的。在下列的观察及根据观察所得出的相应结论中正确的是（　　）

A．相同的弹簧受到不同的拉力，拉力越大，弹簧的形变量越大，说明弹簧的劲度系数和拉力的大小有关

B．从同一高度同时做自由落体运动和做平抛运动的相同小球能同时落地，说明这两个小球的运动都满足机械能守恒

C．一束平行白光射向玻璃三棱镜，不同颜色的光经过三棱镜偏折的角度不同，说明了玻璃对不同颜色光的折射率不同

D．把一根条形磁铁插入闭合线圈，磁铁插入的速度越大，感应电流越大，说明感应电动势的大小和磁通量变化的大小有关

16．（2021·浙江高三开学考试）一束由红、蓝两单色光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AB是半圆的直径；进入玻璃后分为两束，分别为AC、AD，它们从A到C和从A到D的时间分别为t1和t2，则（　　）

A．AC是红光，t1小于t2

B．AC是蓝光，t1等于t2

C．在玻璃中单色光AC的传播速度大于单色光AD的传播速度

D．若保持入射光束不变，把半圆形玻璃砖稍向左移，则两束光可能同时到达半圆面