2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第56讲光的折射和全反射(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第56讲光的折射和全反射(复习讲义)(学生版+解析)，文件包含四川省宣汉中学2025-2026学年高一下学期期中考试数学试题原卷版docx、四川省宣汉中学2025-2026学年高一下学期期中考试数学试题Word版含解析docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共4页， 欢迎下载使用。
\l "_Tc28712" \l "_Tc1337" 01考情解码 \l "_Tc7022" ·命题预警 PAGEREF _Tc28712 \h 2
\l "_Tc16221" \l "_Tc10947" 02 \l "_Tc7022" 体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc16221 \h 3
\l "_Tc19038" \l "_Tc8648" 03 \l "_Tc306" 核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc19038 \h 4
\l "_Tc1518" 考点一 折射定律和折射率 PAGEREF _Tc1518 \h 4
\l "_Tc10805" 知识点1 折射定律和折射率 PAGEREF _Tc10805 \h 4
\l "_Tc12909" 考向1 折射定律 折射率 PAGEREF _Tc12909 \h 5
\l "_Tc3272" 考点二 全反射 PAGEREF _Tc3272 \h 7
\l "_Tc28189" 知识点1 全反射 PAGEREF _Tc28189 \h 7
\l "_Tc28299" 考向1 光的全反射 PAGEREF _Tc28299 \h 8
\l "_Tc8617" 考向2 光导纤维 PAGEREF _Tc8617 \h 12
\l "_Tc2578" 考向3 光在三角形玻璃砖中的折射和全反射问题 PAGEREF _Tc2578 \h 14
\l "_Tc22077" 考向4 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射问题 PAGEREF _Tc22077 \h 18
\l "_Tc374" 04 \l "_Tc7022" 真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc374 \h 21

考点一 折射定律和折射率
\l "_Tc25045" 知识点1 折射定律和折射率
1．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：eq \f(sin θ1,sin θ2)＝n12(n12为比例常数)。
2．折射率
(1)定义式：n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)。
(2)计算公式：n＝eq \f(c,v).因为vrb，根据折射定律（），可得navb，故B错误；
C．过P点的切面与玻璃砖上表面平行，两束光在P点折射后，传播方向与入射方向平行，故两束光经P点折射后传播路径重合，故C正确；
D．由前面分析知b光的频率大，由ε=hν知，b光子能量大，b光能使金属发生光电效应，a光不一定能使金属发生光电效应，故D错误。
故选C。
【变式训练2·变考法】（2025·内蒙古呼和浩特·二模）图甲为日晕现象，是光线射入卷层云中的冰晶后，分散成不同方向的单色光，形成围绕太阳的彩色光环。图乙为一束太阳光射到冰晶时的光路图，a、b为折射后的两种单色光，则在冰晶中（ ）
A．a光比b光频率大B．a光比b光波长小
C．a光比b光速度小D．a光比b光折射率小
【答案】D
【详解】AD．由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，b光的折射角小于a光的折射角，根据光的折射规律
可知a光比b光折射率小，a光比b光频率小，A错误，D正确；
B．根据波长、频率关系可知，a光比b光波长大，B错误；
C．根据折射率
可知a光比b光速度大，C错误。
故选D。

考点二 全反射
知识点1 全反射
1．光密介质与光疏介质
2.全反射
(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象。
(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质。②入射角大于或等于临界角。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(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＝eq \f(sin 90°,sin C)，得sin C＝eq \f(1,n)。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
3．光导纤维
光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)。
得分速记
分析综合问题的基本思路
1.判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。
2.判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象。
3.画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识推断和求解相关问题。
考向1 光的全反射
例1 （2023·内蒙古包头·二模）一个半球形玻璃砖，其正视图是半径为的半圆，为半圆的直径，O为圆心，如图所示。一束宽为的平行光线垂直下表面从射向玻璃砖，光线到达上表面后，可以从上表面射出的区域在平行于方向上的宽度为。
（1）玻璃的折射率n为多少？
（2）一束细光线在O点左侧与O相距处垂直于从下方入射，不考虑面的反射光，真空中光速为，求此光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间（结果可以用根式表示）。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设在O点左侧从E点射入的光线，进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角，则区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示
由全反射条件有
由几何关系有
由对称性可知
解得
（2）设该细光线从P点入射，第一次射到圆弧面上时入射角为，由几何关系有
解得
因为
所以会发生全反射，由全反射知识及对称性，作出该细光线在玻璃砖中传播的光路图如图所示
光从P点入射至点出射所走的光程
光在玻璃砖中传播的速度
所以光从入射玻璃砖到出射所经历的时间为
思维建模 点光源在水下能够照亮的范围
1.当点光的光在射出水面时，垂直水面的光线必然可以射出，当如沿着a光路时，未发生全反射，仍有光线射出水面，当光线沿着b光路时，恰好发生全反射时，入射角等于临界角C这以外的范围就没有光线射出。
2.点光源在水面上照亮的范围是一个圆形，设点光源的深度为h，故照亮面积S=π（htanC）2。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练1·变考法】（2025·辽宁·模拟预测）某校有一个面积足够大的鱼池，在鱼池底部中央安装有一个防水灯组，灯组由三只分别发出红光、绿光、蓝光的小灯组成，整个灯组视为一个点光源，如图（a）所示。晚上开灯后，在水面上会看到如图（b）所示的图案，中间是圆形区域，再往外面是两个环形光带。下列说法正确的是（ ）
A．圆形区域是白色光，由里到外依次是蓝色和红色光环
B．圆形区域是白色光，由里到外依次是绿色和红色光环
C．如果鱼池水面降低，中间圆形区域的面积变大
D．如果鱼池水面降低，中间圆形区域的面积变小
【答案】D
【详解】画出点光源发出的光在水面上的全反射示意图如图所示
AB．设红光、绿光和蓝光的频率分别为、、，则
所以三种色光的折射率满足
而折射率与临界角的关系有，所以有
即区域I为红光、绿光、蓝光的混合区域，但不一定呈现白光（按相同比例混合才为白光），区域II因为蓝光发生全反射，区域II为绿光和红光的混合区域，区域III因为蓝光、绿光都已发生全反射，只有红光，故AB错误；
CD．由图可知，水面降低时，中间圆形区域的面积变小，故C错误，D正确。
故选D。
【理论联系实际】【变式训练2·变考法】（2025·吉林长春·模拟预测）夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图（a）所示，水面下水平放置半圆形细灯带，通过支架（图中未画出）可以调节细灯带距离水面的深度h，随着h不同，水面上有光射出的区域形状可能不同。已知半圆形细灯带的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的是（ ）
A．h越大，水面上有光射出的区域面积越小
B．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（b）所示的“月牙”形状
C．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（c）所示的“爱心”形状
D．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（c）所示的“爱心”形状
【答案】D
【详解】A．取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示
根据全反射的临界角可知
由几何知识可得
可知h越大，水面上发光区域的面积越大，故A错误；
BCD．根据上述分析可知，一个点发出的光在水面上能看到半径的圆，对于半圆形线光源在水面上的发光区域，可看作是圆的圆心沿半圆弧移动时圆扫过的区域，如图所示
可知当时，水面上的发光区域会呈现类似“月牙”形状，则有
当时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙(c)所示的“爱心”形状，则有
故BC错误，D正确。
故选D。
考向2 光导纤维
例1（2024·辽宁·一模）1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递；引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。此举被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其中为直径，一束单色光以入射角从空气射向圆心，下列说法正确的是（ ）
A．光纤通信应用了光的衍射
B．单色光从射入光导纤维时，折射角大于入射角
C．若时，单色光刚好不从射出，则光导纤维的折射率为
D．若光导纤维的折射率为2，则无论入射角为多少，单色光都不会从或射出
【答案】D
【详解】A．光纤通信应用了光的全反射，故A错误；
B．单色光从射入光导纤维时，即从光疏介质进入光密介质，折射角小于入射角，故B错误；
C．若时，单色光刚好不从射出，光路图如图甲所示
根据折射定律
临界角为
根据几何关系有
则光导纤维的折射率为
故C错误；
D．无论入射角为多少，单色光都不会从或射出，光导纤维的折射率最小时，光路图如图乙所示
根据折射定律
临界角为
根据几何关系有
则光导纤维的折射率最小值为
故若光导纤维的折射率为2，则无论入射角为多少，单色光都不会从或射出，故D正确。
故选D。
【变式训练1】（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）光导纤维如图所示，“阶跃型”光导纤维由“纤芯”和“包层”两个圆柱体组成，其截面为同心圆，中心部分是“纤芯”，“纤芯”以外的部分称为“包层”。在光纤中传输的光信号由一端传到另一端时可能会出现时间的偏差。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其长度为，“纤芯”的折射率为，光在真空中的传播速度为，为了计算方便，把“包层”的折射率假设为1。求：
(1)光信号能在光导纤维中传递信号的最大入射角的正弦值；
(2)同一种光信号在光纤中传递信号的最大传播时间偏差。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）光信号由“纤芯”射向“包层”时会发生全反射，光路图如图所示，
根据全反射临界角公式有
由几何关系有，所以，
由折射定律有
所以光信号能在光导纤维中传递信号的最大入射角的正弦值
（2）光在“纤芯”中的传播速度
最短传播时间
最长传播距离
则最长传播时间
所以同一种光信号在光纤中传播信号的最大传播时间偏差
考向3 光在三角形玻璃砖中的折射和全反射问题
例1 （2024·辽宁抚顺·三模）如图所示，等腰直角三角形为一棱镜的横截面，。由甲、乙两种单色光组成的一细光束，从AB边射入三棱镜，调整入射方向发现，当入射光束垂直AB边入射时，恰好只有甲光从BC边射出，且出射光线和BC边的夹角为，则下列判断正确的是（ ）
A．甲光的全反射临界角小于乙光的全反射临界角
B．甲、乙两光的折射率之比为
C．用完全相同的杨氏双缝干涉仪做双缝干涉实验，甲光的条纹要比乙光的条纹宽
D．若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更大
【答案】C
【详解】B．根据折射定律，甲、乙两种单色光的折射率分别为
甲、乙两光的折射率之比
故B错误；
A．全反射临界角
甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，甲单色光的全反射临界角大于乙单色光的全反射临界角，故A错误；
C．甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，则甲单色光的频率小于乙单色光的频率，单色光在真空中的波长为
则甲单色光的波长大于乙单色光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式
则单色光甲的条纹宽度要比单色光乙的条纹宽度宽，故C正确；
D．甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，则甲单色光的频率小于乙单色光的频率，根据光电效应方程
若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更小，故D错误。
故选C。
【变式训练1】（2024·黑龙江吉林·模拟预测）如图所示，三棱镜的截面为直角三角形，其中，，bc的长度为3L，某种颜色的细光束从ac边上的d点垂直射入三棱镜，，折射光线射到ab边上的e点，出射光线与ab的夹角，反射光线射到bc边上的f点，已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）三棱镜对此单色光的折射率，并通过计算判断bc边是否有光线射出；
（2）光线从d点经e点到f点的传播时间。
【答案】（1）；没有；（2）
【详解】（1）光线在e点的入射角为，折射角，则折射率
为因为临界角满足
可知
C=45°
光线射到f点的入射角为60°>C，可知光线bc边发生全反射，无光线射出；
（2）由几何关系ac=6L，ad=4L，则
则光线从d点经e点到f点的传播路程
根据
则时间
【变式训练2·变考法】（2024·辽宁沈阳·模拟预测）如图所示，一个三棱镜的横截面为直角三角形，A、B、C分别为三条棱的中点，，，AB的长度为L，该三棱镜材料的折射率。现有一细光束，其入射方向始终保持与A、B连线平行，入射点从A点沿A、C连线向C点移动，仅考虑光线在三棱镜内的一次反射。
（1）请在ABC平面内画出能从BC和AB出射的典型光线的光路图；
（2）求光线从A点向C点平移的过程中，在AB边能有光线射出的范围。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设光线从M点入射时，经折射后恰好射向B点。光线在AC边上的入射角为
设折射角为，根据折射定律
可得
在AM范围内入射时，经折射后在AB边上的入射角为，根据几何关系可得
因临界角
在AB边上发生全反射，由几何关系知，全反射后的光线垂直于BC边，从BC边射出的光线的折射角为0；在MC范围内入射时，经折射后在BC边上的入射角为，根据几何关系可得
在BC边上发生全反射，由几何关系知，全反射后的光线垂直于AB边，典型光线的光路图如图所示。
（2）由上述分析可知，光线从A点向C点平移的过程中，在AB边能有光线射出的部分为BN，则
考向4 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射问题
例1（2023·辽宁沈阳·模拟预测）一半径为的匀质玻璃半球体放置在水平面上，点为球心，过点的竖直截面如图所示。有一束光线从距离点为的点入射入玻璃半球内，光线与竖直方向的夹角为，当时光线恰好在球面发生全反射，则（ ）

A．玻璃的折射率为
B．玻璃的折射率为
C．若要使光线从球形表面出射后恰好与入射光平行，则
D．若要使光线从球形表面出射后恰好与入射光平行，则
【答案】C
【详解】AB．当时光线从玻璃射向空气的入射角为，则
所以玻璃的折射率为
故AB错误；
CD．平行玻璃砖对光线起到侧移不改变方向，可知若光线从O点正上方射出玻璃时则出射光线与入射光线平行，从玻璃出射时入射角为
解得
光射入玻璃时
解得
故C正确，D错误。
故选C。

【变式训练1·变考法】（多选）（2025·黑龙江·二模）如图，是光学仪器中一种常用的半圆形玻璃砖。现有一束单色平行光与界面成角从其直径界面AO段入射。已知单色光在玻璃中的折射率为，玻璃砖的半径为，真空中的光速为。下列说法中正确的是（ ）
A．从A点入射的光其折射角为
B．从A点入射的光在玻璃中的传播时间为
C．从O点入射的光在玻璃砖中传播的时间最长
D．从O点发出的光达弧面时会发生全反射
【答案】AB
【详解】A．根据折射定律
其中，
代入数据解得从A点入射的光其折射角为
A正确；
B．画出光路图如图所示
根据几何关系可
由于
所以光在、会发生全反射，根据几何关系可得光在玻璃砖中传播的路程为
光在玻璃砖中的速度
从A点入射的光在玻璃中的传播时间为
B正确；
CD．根据光的折射可知从O点入射的光在玻璃砖的折射光沿着半径方向，相当于从玻璃砖到空气中的入射角为0，不可能发生全反射，根据几何关系可知从O点入射的光在玻璃砖中传播的路程最短，则传播的时间最短，CD错误。
故选AB。
【变式训练2·变考法】（2024·内蒙古乌海·模拟预测）如图所示，ABCD为一玻璃砖的截面图，BC是以O为圆心的四分之一圆弧面，圆弧的半径为R，AB边与AD边垂直，AB与圆弧相切，CD平行AB且长为，一束宽度为R的平行单色光垂直于AD边射向玻璃砖，结果圆弧BC上有一半的弧长有光射出，不考虑光在AD、AB面的反射，已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）该玻璃砖对光的折射率n；
（2）照射到圆弧面上入射角为的单色光在玻璃砖中传播的时间。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）一束宽度为R的平行单色光垂直于AD边射向玻璃砖，结果圆弧BC上有一半的弧长有光射出，如图所示
根据几何关系可知发生全反射临界角为，根据全反射临界角公式可得
解得该玻璃砖对光的折射率为
（2）照射到圆弧面上入射角为的单色光在玻璃砖中的光路图如图所示
根据几何关系可得
则单色光在玻璃砖中的路程为
单色光在玻璃砖中的传播速度为
单色光在玻璃砖中传播的时间为
1．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】光路图如图所示
则有折射定律可得
故选A。
2.（2025·湖南·高考真题）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（ ）
A．入射角θ小于45°
B．该介质折射率大于
C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射
D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射
【答案】D
【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示
由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有
则有，
解得
故AB错误；
C．根据题意，由
可知
即
增大入射角，光路图如图所示
由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误；
D．减小入射角，光路图如图所示
由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。
故选D。
3.（2025·河南·高考真题）折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射）（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】
设光线射入圆柱体时的折射角为，根据光的折射定律可知
解得
如图，根据几何关系可知光线射出圆柱体时的入射角
则法线与竖直方向的夹角
根据光的折射定律可知
解得光线射出圆柱体时的折射角
光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为
故选B。
4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则（ ）
A．激光在甲中的频率大B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大D．用乙时全反射临界角大
【答案】D
【详解】AB．激光在不同介质中传播时，其频率不变，故AB错误；
CD．根据，甲的折射率比乙的大，则用乙时全反射临界角大，故C错误，D正确。
故选D 。
5．（2025·江苏·高考真题）如图所示，一束激光射入肥皂泡后（入射激光束未在图中标出），肥皂膜内出现一亮环。肥皂膜内的激光（ ）
A．波长等于亮环的周长
B．频率比在真空中的大
C．在肥皂膜与空气的界面上发生衍射
D．在肥皂膜与空气的界面上发生全反射
【答案】D
【详解】AB．激光在不同的介质中传播时，频率相同，波长不同，激光波长与亮环周长无关，故AB错误；
CD．一束激光打进一个肥皂泡（图中未画出入射光线），发现在肥皂泡内测出现一个亮环，是因为激光在空气与肥皂膜分界面处发生了全反射，故C错误，D正确。
故选D。
常考考点
真题举例
光的折射
2023·辽宁·高考
光的折射和全反射综合应用
2025·黑辽吉蒙·高考
2022·辽宁·高考
2022·全国乙卷·高考
考情分析：
光的折射和全反射是高考物理的高频考点，主要出现在选择题、计算题、实验题中，常结合折射率的计算，光的基本特性进行考查。
2．从命题思路上看，考查方向为
基本知识考查：光的折射，折射定律，全反射条件；
常见模型考查：折射率计算，光在三角形玻璃砖中的折射和全反射，光在圆形玻璃砖中的折射和全反射；
与科技相结合：光导纤维，防窥膜的原理。
3．从命题思路上看，试题情景为
生活实践类：水里鱼的位置，水中光源能照亮的范围，全反射棱镜；
学习探究类：玻璃砖折射率的计算，光在水里的传播。
复习目标：
目标一：理解折射率的概念，掌握光的折射定律。
目标二：掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
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偏折
介质
光密介质
光疏介质
折射率
大
小
光速
小
大
相对性
若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质
若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质