2026年高考物理一轮复习(通用版)第59讲光的折射全反射(复习讲义)(学生版+解析)

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\l "_Tc203929429" 01考情解码·命题预警 PAGEREF _Tc203929429 \h 2
\l "_Tc203929430" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc203929430 \h 3
\l "_Tc203929431" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc203929431 \h 3
\l "_Tc203929432" 考点一 光折射的理解和应用 PAGEREF _Tc203929432 \h 3
\l "_Tc203929433" 知识点1 光的折射 PAGEREF _Tc203929433 \h 3
\l "_Tc203929434" 知识点2 光的折射定律 折射率 PAGEREF _Tc203929434 \h 4
\l "_Tc203929433" 知识点3平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 4
\l "_Tc203929435" 考向1 光的折射现象 折射率的理解和计算 PAGEREF _Tc203929435 \h 4
\l "_Tc203929436" 考向2 折射定律的应用 PAGEREF _Tc203929436 \h 7
\l "_Tc203929442" 考向3 光路控制问题 PAGEREF _Tc203929442 \h 8
\l "_Tc203929437" 考点二 全反射的理解及应用 PAGEREF _Tc203929437 \h 10
\l "_Tc203929438" 知识点1 全反射 PAGEREF _Tc203929438 \h 10
\l "_Tc203929439" 知识点2 全反射问题的分析思路 PAGEREF _Tc203929439 \h 11
\l "_Tc203929440" 知识点3 光路控制及色散现象 PAGEREF _Tc203929440 \h 11
\l "_Tc203929441" 考向1 光的全反射规律的应用 PAGEREF _Tc203929441 \h 12
\l "_Tc203929444" 考向2 光导纤维 PAGEREF _Tc203929444 \h 12
\l "_Tc203929437" 考点三 光的折射和全反射的综合问题 PAGEREF _Tc203929437 \h 18
\l "_Tc203929438" 知识点1 求解全反射问题的四点提醒 PAGEREF _Tc203929438 \h 10
\l "_Tc203929439" 知识点2 全反射现象中光的传播时间求解要领 PAGEREF _Tc203929439 \h 19
\l "_Tc203929443" 考向 光的折射反射综合问题 PAGEREF _Tc203929443 \h 19
\l "_Tc200569136" 【思维建模】 分析光的折射和全反射综合问题三点注意 19
\l "_Tc203929445" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc203929445 \h 24

考点一 光的折射的理解和应用
\l "_Tc25045" 知识点1 光的折射
1.折射定律
（1）内容：如图所示，折射光线与 、 处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的 侧；入射角的正弦与折射角的 成正比。
（2）表达式：sin θ1sin θ2＝n12（n12为比例常数）。
2.折射率
（1）定义式：n＝sin θ1sin θ2。
（2）折射率与速度的关系式：n＝cv。因为v＜c，所以任何介质的折射率都 大于 1。
\l "_Tc16775" 知识点2 光的折射定律 折射率
1.对折射率的理解
（1）折射率的大小不仅与介质有关，还与光的频率有关，在同种介质中，频率越大的光折射率越大。
（2）折射率的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＝cn。
（3）同种色光在不同介质中的波速、波长不同，但频率相同。
2.应用光的折射定律解题的一般思路
（1）根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。
（2）充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。
（3）注意在折射现象中，光路是可逆的。
\l "_Tc16775" 知识点3 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
\l "_Tc17630" 考向1 光的折射现象 折射率的理解和计算
例1 （2025·河北秦皇岛·一模）如图所示，让一束复色光由空气射向一块足够长的平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光、，下列说法正确的是（ ）
A．若增大入射角，则光可能消失
B．入射角不为0时，出射光线光与光总平行
C．对于该玻璃，光的折射率比光的大
D．在玻璃砖中，光的传播速度比光的大
【变式训练1】（2024·浙江·一模）地球大气层对光线的折射会使地球上的人们看到的太阳位置与实际位置存在偏差，这种现象被称为蒙气差效应。为便于研究这一现象，现将折射率不均匀的大气简化成折射率为2的均匀大气，大气层的厚度等效为地球半径R，赤道上的人一天中能看到太阳的时间相比没有大气层时要多（ ）
A．3小时B．2小时C．1.5小时D．1小时
【变式训练2】2025·山西吕梁·三模）某实验小组在实验室研究光的折射规律的装置如图所示，把一个截面为长方形的平行玻璃砖平放在水平桌面上，旁边放一个与平行玻璃砖平行的刻度尺。用红色激光笔平行于桌面照射平行玻璃砖的一侧，会在刻度尺上看到红色的光点，保持激光笔不动，拿掉玻璃砖之后刻度尺上光点的位置会发生变化。已知平行玻璃砖的宽度为，当激光的入射角为时，刻度尺上两光点之间的距离为，则玻璃砖的折射率为（ ）

A．B．C．D．
\l "_Tc16322" 考向2 折射定律的应用
例2 （2025·河北邢台·三模）如图所示，楔形玻璃的横截面为等腰直角三角形，AB边上有一点光源S，垂直于AB边的光线SN在AC边的折射角为60°。则楔形玻璃的折射率为（ ）
A．B．C．D．
【变式训练1】．（2025·河北保定·一模）一个长方体玻璃砖截面如图所示，AB＝2BC＝2a，一束黄光从AB的中点E射入玻璃砖，方向与AB边成30°角，恰好射到C点。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光在玻璃砖内的反射，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对黄光的折射率为
B．黄光在玻璃砖中的传播时间为
C．用红光替代黄光，其他条件不变，红光从CD边射出玻璃砖
D．用红光替代黄光，其他条件不变，红光在玻璃砖中的传播时间变短
【变式训练2·】（2025·江苏南通·三模）如图所示，一束光线由空气射入半径为R的半圆形玻璃砖，O点是玻璃砖的圆心。已知玻璃的折射率，光在真空中的速度为c，求光线：
(1)进入玻璃中的折射角θ；
(2)在玻璃砖中的传播时间t。
【变式训练3】（2025·北京东城·一模）如图所示，一束复色光沿半径方向射向半圆形玻璃砖，经折射后射出到空气中。该复色光由红、蓝两种单色光组成。下列说法正确的是（ ）
A．光是红光，光是蓝光
B．在该玻璃砖中，光的传播速度小于光的传播速度
C．该玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率
D．若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能

考点二 全反射的理解及应用
知识点1 全反射
1.光密介质与光疏介质
（1）定义：两种介质相比较，折射率较大的介质叫 介质，折射率较小的介质叫 介质。
（2）相对性：若n甲＞n乙，则甲相对乙是 介质；乙相对甲是 介质。
2.全反射
（1）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 ，只剩下反射光线的现象叫作全反射。
（2）临界角：折射角等于90°时的入射角。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，则sin C＝ 。
（3）条件
①光从光 介质射入光 介质。
②入射角 临界角。
3.全反射的应用
（1）全反射棱镜
（2）光导纤维
知识点2 全反射问题的分析思路
（1）确定光是从光密介质进入光疏介质。
（2）应用sin C＝1n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）如果发生全反射，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。
知识点3 光路控制及色散现象
2.各种色光的比较与分析
考向1 光的全反射规律的应用
例1 （2025·黑龙江哈尔滨·一模）哈尔滨冰雪节被誉为世界四大冰雪节之一，哈尔滨的冰灯更是在国际上享有极高的声誉和地位如图（1），图（2）为一块棱长为的立方体冰砖，它是由纳米级二氧化钛颗粒均匀添加在水中冰冻而成，该冰砖对红光折射率，冰砖中心有一个红光的发光点，不考虑光的二次和多次反射，真空中光速为，下列说法正确的是（ ）
A．光在冰块中的传播速度大于在真空中的传播速度
B．光从冰砖射出的最长时间为
C．从外面看玻璃砖六个面被照亮的总面积为
D．点光源从红光变成紫光表面有光射出的面积会增大
【变式训练1】（2025·山东菏泽·一模）半径为R 的半圆形玻璃砖如图放置，AOB面水平，O为圆心。一束单色光与水平面成45°角照射到 AOB 面上的 P 点， 折射光线刚好通过 C点。保持入射方向不变，将入射点从 A 点缓慢移到B点，不考虑光的反射，圆弧面上透光区域的长度为（ ）
A．B．C．D．
【变式训练2】（2025·天津南开·一模）如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为，空气中光速c=3.0×108m/s，sin37°=0.6，cs37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．光线从空气射入水中，频率不变
B．摄影师看到的水上景物比实际位置偏低
C．光进入水中速度变为2.25×108m/s
D．进入镜头的光线与竖直方向的夹角最大为37°
【变式训练3】（2025·广东深圳·一模）一个圆环翡翠（透明玻璃体），内侧的半径为，外侧的半径为，现让一紫色光束对准点A（A与圆心O同一水平线），以角射入翡翠，光束恰好切过圆环内侧从外侧的点B射出，出射角为，以下说法正确的是（ ）
A．出射角比入射角大
B．翡翠对紫色光折射率
C．调大，紫色光束一定会从翡翠内环射出
D．换用红色光束，以入射一定会从翡翠内环射出
考向2 光导纤维
例4（2025·湖南长沙·一模）为模拟光在光导纤维中的传播原理，取一圆柱形长直玻璃丝进行实验。如图所示，纸面内有一束激光由空气中以的入射角射向玻璃丝的端面圆心，恰好在玻璃丝的内侧面发生全反射，此时内侧面入射角为。下列说法正确的是（ ）
A．
B．玻璃丝只能传播该频率的光
C．激光由空气中进入玻璃丝后，其波长变短
D．减小入射角，激光在玻璃丝中仍能发生全反射
（【变式训练1】（2025·广东·模拟预测）如图，光导纤维由内、外两种材料制成，一束蓝光信号与界面成α角由内芯射向外芯时恰好发生全反射，当光信号与界面的夹角大于α时将出现漏光现象，下列说法正确的是（ ）
A．内芯的折射率小于外芯的折射率
B．激光在内芯中的传播速度大于在外芯中的传播速度
C．光导纤维在扭曲过度时可能会出现漏光现象
D．若红光信号与界面成α角由内芯射向外芯时，依然可以发生全反射
【变式训练2】（2025·河北邯郸·模拟预测）如图甲所示，在医学领域的内窥镜检查中，常利用光导纤维将光传输到人体内部进行照明，并通过另一细管中的微型摄像机来进行观察。如图乙所示，某内窥镜所用光导纤维由折射率为n1的内芯和折射率为n2的外套组成。一束光从空气以入射角θ射向平直的光导纤维内芯的左端面并在内芯与外套的界面发生全反射。已知光导纤维长度为L，真空中光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．n1>n2
B．n1