第60讲 光的折射全反射（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份第60讲 光的折射全反射（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考），共20页。
\l "_Tc5337" 02、知识导图，思维引航 PAGEREF _Tc5337 \h 1
03、考点突破，考法探究 \l "_Tc27775" PAGEREF _Tc27775 \h 2
\l "_Tc16432" 考点一.折射定律、折射率的理解及应用 PAGEREF _Tc16432 \h 2
\l "_Tc32034" 知识点1.对折射率的理解 PAGEREF _Tc32034 \h 3
\l "_Tc2479" 知识点2．光路的可逆性 PAGEREF _Tc2479 \h 3
\l "_Tc6029" 知识点3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 PAGEREF _Tc6029 \h 3
\l "_Tc6738" 考向1．对折射定律的理解 PAGEREF _Tc6738 \h 3
\l "_Tc30736" 考向2．折射率的计算 PAGEREF _Tc30736 \h 4
\l "_Tc11040" 考向3．折射定律的应用 PAGEREF _Tc11040 \h 5
\l "_Tc29124" 考点二.全反射的理解及应用 PAGEREF _Tc29124 \h 6
\l "_Tc28750" 知识点1．求解光的折射和全反射问题的思路 PAGEREF _Tc28750 \h 6
\l "_Tc26498" 知识点2.全反射规律的应用 PAGEREF _Tc26498 \h 6
\l "_Tc10977" 考点三.光的折射和全反射的综合问题 PAGEREF _Tc10977 \h 8
\l "_Tc8577" 知识点1．求解全反射问题的四点提醒 PAGEREF _Tc8577 \h 8
\l "_Tc2136" 04、真题练习，命题洞见 PAGEREF _Tc2136 \h 11
考点一.折射定律、折射率的理解及应用
知识点1.对折射率的理解
(1)公式n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)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。
(2)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＝eq \f(c,n)。
(3)折射率与介质的密度没有关系，折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。
①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小；
②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
知识点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。
知识点3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
考向1．对折射定律的理解
1.(多选)如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小，那么下列说法中正确的有( )
A．a光在玻璃砖中传播速度比b光小
B．从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行
C．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了
D．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同
【答案】AC
【解析】：玻璃对单色光b的折射率较小，那么光路图如图所示
光在介质中的传播速度为v＝eq \f(c,n)，因为玻璃对单色光b的折射率较小，所以a光在玻璃砖中传播速度比b光小，故A正确；根据光路的可逆性可知，下表面出射角等于上表面的入射角，即两束光在下表面的出射角相等，故从玻璃砖下表面射出后，两束光仍然平行，故B错误；由于a光的折射率大，偏折程度大，从下表面射出后沿水平方向侧移的距离大，故从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大，故C正确，D错误。
考向2．折射率的计算
2.一半径为R的eq \f(1,4)球体放置在水平桌面上，球体由透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为eq \f(\r(3)R,2)，出射光线与水平方向的夹角θ＝60°。则该透明材料的折射率为( )
A.1.2 B.1.5
C.eq \r(2) D.eq \r(3)
【答案】 D
【解析】设入射光线与球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线，如图所示。因此，图中的α为入射角、β为折射角，过C点作桌面的垂线，垂足为B，由题意有CB＝eq \f(\r(3),2)R，由几何关系有∠COB＝α，sin ∠COB＝eq \f(CB,CO)＝eq \f(\r(3),2)，解得α＝60°，由于θ＝60°，根据光路可逆可知β＝γ，由几何关系可得β＋γ＝60°，所以折射角β＝30°，可得折射率n＝eq \f(sin α,sin β)＝eq \r(3)，故D正确。
考向3．折射定律的应用
3.如图，某潜水员在海中潜水，处于距离海岸7 m、海面下4 m的E点，潜水员观察岸上的竖直放置的标尺杆F，标尺杆F长6 m，潜水员能看到杆的一半刻度。已知海面CD到海岸AB的高度为3 m，标尺杆F到岸边A点的距离为4 m。
(1)求海水的折射率为多少？
(2)若由于涨潮海面CD上升了3 m与海岸AB平齐，潜水员相对海岸位置不变，则此时能看到的标尺杆长度为多少？
【答案】 (1)eq \f(4,3) (2)(6－eq \r(2)) m
【解析】 (1)光路图如图甲所示
由图中几何关系可得sin α＝eq \f(3,5)，sin β＝eq \f(4,5)
所以n＝eq \f(sin β,sin α)＝eq \f(4,3)。
(2)涨潮后的光路图如图乙所示。
由几何知识可以得出
sin α′＝eq \f(\r(2),2)，eq \f(sin β′,sin α′)＝n，所以sin β′＝eq \f(2\r(2),3)
得tan β′＝2eq \r(2)
能看到标尺杆的长度为
L1＝L－eq \f(AF,tan β′)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(6－\f(4,2\r(2)))) m＝(6－eq \r(2)) m。
考点二.全反射的理解及应用
知识点1．求解光的折射和全反射问题的思路
知识点2.全反射规律的应用
(1)全反射棱镜
截面是等腰直角三角形的棱镜(通常是玻璃做成的)叫全反射棱镜。它的特殊作用一般有如图所示的四种情况。
(2)光导纤维
光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一百微米之间)，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。
1.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图6所示的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )
A.n1>n2，α大于某一值 B.n1n2，α小于某一值 D.n1