第十四章光学第71课时光的折射全反射2025高考物理二轮专题

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　（2023·湖南高考7题）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。
判断下列说法的正误：（1）救援人员收到潜水爱好者发出的激光光束，这是光的折射现 象。（　√　）
（2）激光器向岸上救援人员发射的激光信号在水面处一定同时发生 反射和折射。（　×　）
（3）激光光束与水面发生全反射的临界角C＝41°。（　×　）
（4）救援人员的眼睛是逆着射入眼睛的光线方向，通过至少两条光 线的交点才能确定潜水爱好者的位置。（　√　）
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。
1. 【折射现象的分析】（2023·江苏高考5题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增 大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述 该现象的是（　　）
解析：　地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光 斜射向地面过程中，某分界面上折射角小于入射角，光线随高度降 低，越来越靠近法线，A正确，B、C、D错误。
2. 【折射定律的应用】
（多选）如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气 （空气折射率为1）发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法 正确的是（　　 ）
考点二　光的折射和全反射的综合问题　[互动共研类]1. 解答全反射问题的技巧（1）解答全反射问题时，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，且在作光路图时尽量与实际相符。
2. 求解光的折射、全反射问题的三点注意（1）明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。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）当光照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。
【典例2】　（2023·湖北高考6题）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，OQ边上有光射出部分的长度为（　　）
【典例3】　（2022·全国甲卷34题）如图，边长为a的正方形 ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在平面 内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边 的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜。求 棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
1. 【全反射条件的理解及应用】（2022·辽宁高考5题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将 不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实 验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图 所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照 射这一水球。下列说法正确的是（　　 ）
考点三　光路控制及光的色散现象　[素养自修类]
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，波长 分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则 （　　）
解析：　一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏转角较小， 而折射率小的光波长较长，所以λa＞λb，na＜nb，故B正确。
2. 【球体的色散】（多选）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩 虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹成因 的简化示意图如图所示，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球 心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的 单色光。下列说法正确的是（　　 ）
4. 【平行玻璃砖对光路的控制】（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（　　 ）
1. 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球体）对光路的控制特点
2. 各种色光的比较与分析
巧学 妙解 应用
考点一　光的折射定律　折射率1. 庄子与惠子游于濠梁之上。庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐 也。”人在桥上观鱼（　　 ）
解析：　根据光的可逆性可知，若人能看到鱼，则鱼一定能看到 人，A错误；人看到的鱼是经光的折射所成的像，B错误；人在空 气中，人作为等效光源，入射角大于折射角，鱼沿折射光线的反向 延长线看人，鱼看到的人的位置比人的实际位置高，C错误；同理 可知D正确。
4. 用玻璃做成的一块棱镜的截面图如图所示，其中ABOD是矩形， OCD是半径为R的四分之一圆弧，圆心为O。一条光线从AB面上的 某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面 上的O点，光路图如图所示，则棱镜的折射率（　　 ）
考点三　光路控制及光的色散现象6. （多选）一束白光从顶角为θ的三棱镜的一边以较大的入射角i射入 并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则 （　　 ）
7. （多选）如图所示，一束复色光沿PO方向射向一上、下表面平行 的无限大的厚玻璃平面镜的上表面，一共得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。则 （　　 ）
8. 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（　　 ）
（1）tan θ的值；
（2）B位置到水面的距离H。
10. （2022·河北高考16题）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球 心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB 与球直径SC平行，θ＝30°。光在真空中的传播速度为c。求：（1）玻璃的折射率；
（2）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。