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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载专题 14 光的折射、全反射【母题来源一】2022 年全国新课标卷【母题原题】 如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源 A,它到池边的水平距离为 3.0 m；从点光源 A射向池边的光线 AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为；（i ）求池内的水深；（ii ）一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到地面的高度为 2.0 m；当他看到正前下方的点光源 A 时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 45 ；求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留 1 位有效数字）；【答案】（ i ）7m2.6 m （
2、ii ）0.7 m nsin i =sin 由几何关系有sin i =l2lh2式中, l =3 m,h 是池内水的深度；联立式并代入题给数据得名师归纳总结 h=7m2.6 m 第 1 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（ii ）设此时救生员的眼睛到池边的距离为 =45 ；由折射定律有 nsin i =sin x；依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为式中, i 是光线在水面的入射角；设池底点光源A 到水面入射点的水平距离为a；由几何关系有sin i =aah22x+l =a+h 式中 h =2 m；联立式得x=37
3、 1m0.7 m 23【考点定位】光的折射定律【名师点睛】 此题主要考查了光的折射定律的应用；然后依据光的折射定律结合几何关系列出方程求解；题的才能；【母题来源二】2022 年全国新课标卷解题关键是依据题意画出完整的光路图,此题意在考查考生应用数学处理物理问【母题原题】 如图, 玻璃球冠的折射率为3 ,其底面镀银, 底面的半径是球半径的3倍；2M在过球心 O且垂直于底面的平面（纸面）内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的 射方向的偏角；【答案】180ENO150A点；求该光线从球面射出的方向相对于其初始入名师归纳总结 设图中 N点为光线在球冠内底面上的反射
4、点,所考虑的光线的光路图如下列图,设光线在M第 2 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载,玻璃折射率为n,由于点的入射角为i ,折射角为r ,在 N点的入射角为 i ,反射角为 iOAM为等边三角形,有i =60【考点定位】光的折射定律【方法技巧】解决光学问题的关键要把握全反射的条件、折射定律nsini、临界角公式sinrsin C1、光速公式vc,运用几何学问结合解决这类问题；nn然后依据光的传播规【命题意图】 考查光的折射和全反射现象,需要考生正确做出光路图,律和几何关系解题, 意在考查考生对光的折射和全反射现象的懂
5、得才能和运用几何学问解题 的才能；【考试方向】 光的折射和全反射,始终是高考考查的重点,主要是以运算题的形式考查,需 要考生具备肯定的作图才能和把握基本的几何学问；【得分要点】 对光学运算题,一般要正确作出光路图,利用几何学问和光学相关公式解题；对于光的折射和全反射,考生仍需要懂得以下方面：名师归纳总结 1. 各种色光性质比较：在可见光中, 红光的折射率n 最小,频率 最小,在同种介质中 （除第 3 页,共 12 页真空外）传播速度v 最大,波长最大,从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大,以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（留意区分偏折角和折射角）；2. 发生全反射的条件：1
6、光从光密介质入射到光疏介质对于两种介质来说,光在其中传播速度较小的介质, 亦即肯定折射率较大的介质,叫光密介质； 而光在其中传播速度较大的介- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载质,亦即肯定折射率较小的介质叫光疏介质；光密介质和光疏介质是相对的2 入射角等于或者大于临界角 等于 90 ；临界角 C是指恰好发生全反射时入射角的大小,此时折射角全反射和临界角是光学部分考查的重点内容,处理问题的关键是：依据发生全反射的条件,画出恰好发生全反射的边界光线,利用几何关系和临界角公式求解；【母题 1】 多项 以下说法正确选项： （）A、在水中的鱼斜
7、向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高 B、光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大 C、水中的气泡,看起来特殊光明,是由于光线从气泡中射向水中时,一部分光在界面上发 生了全反射的缘故 D、全息照相主要是利用了光的衍射现象 E、沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象【答案】 ABE 考点：全反射、光的衍射【名师点睛】此题考查了光的折射定律以及全反射的条件,把握光的全反射与折射的区分,懂得光的干涉原理及条件；名师归纳总结 【母题 2】 多项 如下列图为半圆形的玻璃砖,C为 AB的中点,OO 为过 C点的 AB面的垂第 4 页,共 12 页线, a、b 两束不同频率的单
8、色可见细光束垂直AB变从空气射入玻璃砖,且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等,两束光折射后相交于图中的P点,以下判定正确选项：（）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载A、在半圆形的玻璃砖中,a 光的传播速度大于 b 光的传播速度B、a 光的频率大于 b 光的频率C、两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹,相邻明条纹的间距 a 光的较大D、如 a、b 两束光从同一介质射入真空过程中,a 光发生全反射的临界角大于 b 光发生全反射的临界角E、b 光比 a 光更简洁发生衍射现象【答案】 ACD 考点：考查了光的折射,全反射,双缝
9、干涉,光的衍射【名师点睛】解决光学问题的关键要把握全反射的条件、折射定律nsini、临界角公式sinrsin C1、光速公式vc,运用几何学问结合解决这类问题nn【母题 3】半径为 R的半圆柱形介质截面如下列图,O为圆心, AB为直径, Q是半圆 O上的一点, QO垂直于 AB；相互平行的同种单色光 a 和 b 从不同位置进入介质,光线 a 沿直线射向 O点,在 O点恰好发生全反射,光线 b 从 Q点射入介质,入射角为 45 ,b 光经介质折射后交于直径 AB上的 P 点,就 P 点距 O点的距离为：（）3 2 3 1A3R B2RC2R D2R【答案】 A 名师归纳总结 【解析】光线a 在
10、AB面上发生全反射,依据sinC1得, C=45 ,解得折射率n2第 5 页,共 12 页n- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 依据折射定律知,sin45学习好资料欢迎下载 =30 ,设 P 点距 O为2,解得 b 光在半圆柱面上的折射角sinx,依据几何关系知,tan30x,解得x3R 故 A正确, BCD错误应选A；R3考点：光的折射定律【名师点睛】 此题是简洁的几何光学问题,其基础是作出光路图,依据几何学问确定入射角与折射角,依据折射定律求解；【母题 4】 多项 如下列图,上、下表面平行的玻璃砖置于空气中,一束复色光斜射到上表面,穿过玻璃后从下表面
11、射出,分成a、b两束单色光,以下说法中正确选项：（）A、 a、b两束单色光相互平行B、 a 光在玻璃中的传播速度大于 b 光C、在玻璃中 a 光全反射的临界角小于 b 光D、用同一双缝干涉装置进行试验 a 光的条纹间距小于 b 光【答案】 ACD 考点：光的折射定律名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载其侧移与折射【名师点睛】 此题关键要懂得玻璃砖的光学特性,知道光线通过平板玻璃后,率有关,同样条件下折射率越大,侧移越大；【母题 5】如下列图,光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖,其直径AB与水平面成30
12、角；如让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O,由 AB面折射后射出,当光点落在光屏上时,绕 O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角,该角多大时,光在光屏 PQ上的落点距 O 点最远 .（已知玻璃砖对该光的折射率为 n2 ）如让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带,就光带的最右侧是什么颜色的光.如使光线绕圆心O逆时针转动,什么颜色的光最先消失. 【答案】 15 ；紫光最先消逝考点：光的折射【名师点睛】随入射角的增大,折射光线偏离 OO 越远,此时间在光屏 PQ上的落点距 O点最远, 光线在 O点刚好发生全反射；由于介质中紫光的折射率最大,所以位于光带的最
13、右侧由于紫光的临界角最小,所以紫光最先消逝；名师归纳总结 【母题 6】如下列图,一个半径为R的1 4透亮球体放置在水平面上,一束蓝光从A 点沿水平第 7 页,共 12 页方向射入球体后经B点射出,最终射到水平面上的C点,已知OAR,该球体对蓝光的折2射率为3 ,求：这束蓝光从球面射出时的出射角；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 如换用一束红光同样从学习好资料欢迎下载CA 点射向该球体, 就它从球体射出后落到水平面上形成的光点在点左边仍是右边？【答案】60 ,偏右考点：光的折射【名师点睛】 依据几何关系求出入射角,通过折射定律求出折射角换用红光, 折射率
14、减小,偏折程度变小,从而确定出折射后落到水平面上的位置；【母题 7】有一玻璃球冠,右侧面镀银,光源 S 就在其对称轴上,如下列图,从光源 S 发出的一束光射到球面上,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光折射入玻璃球冠内, 经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回,如球面半径为 R,玻璃折射率为 3 ,求光源 S 与球冠顶点 M之间的距离 SM为多大？【答案】SM 3 1 R 0 . 73 R【解析】如下列图,依据折射定律,有：nsin1,依据反射定律,有：13,其中：32900sin2名师归纳总结 联立可得：10 60 ,230010 30 ,第 8 页,共 12 页由图,有：20
15、 30 ,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载故：S 0 3 R故光源 S 与 M间距：SM SO R 3 1 R 0 . 73 R考点：光的折射定律 . 【名师点睛】 肯定要用直尺精确作出光路图,依据折射定律和几何关系,求出入射角和折射角,再由几何关系求解光源 S 与球心 O之间的距离 SO；0【母题 8】如下列图, AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图,其顶角 76,今有一细束单色光在横截面内从 OA边上的点 E 沿垂直 OA的方向射入玻璃砖,光线直接到达 AB面且恰好未从 AB面射出,已知 OE 35 OA ,cos 53 00
16、.6,试求：玻璃砖的折射率 n ；光线第一次从 OB射出时折射角的正弦值；【答案】 n 5； sin 53 6考点：光的折射【名师点睛】 正确地画出光路图、敏捷运用几何学问求有关角度是解决此题问题的关键,要把握全反射的条件：光从光密介质射入光疏介质,入射角大于等于临界角,刚好发生全反射时,入射角等于临界角；名师归纳总结 【母题 9】如下列图,光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖,其直径AB与水平面成30 角；第 9 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载如让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O,由 AB面折射后射出,当光点落
17、在光屏上时,绕 O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角,该角多大时,光在光屏 PQ上的落点距 O 点最远 .（已知玻璃砖对该光的折射率为 n2 ）如让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带,就光带的最右侧是什么颜色的光.如使光线绕圆心O逆时针转动,什么颜色的光最先消失. 【答案】 15 紫光带的最右侧紫光最先消逝考点：光的折射定律；全反射名师归纳总结 【名师点睛】 此题是对光的折射定律以及全反射问题的考查；确定边界光线, 把握折射定律,第 10 页,共 12 页把握同一介质对不同色光有不同的折射率是解决该题的关键；解题时肯定要画好光路图,几何几何关系进行解
18、答. 【母题 10】如下列图为某种透亮介质的截面图,AOC为等腰直角三角形,OBC为半径 R10 cm 的四分之一圆弧,AB与水平屏幕MN垂直并接触于A 点；由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O,在 AB分界面上的入射角i 45 ,结果在水平屏幕MN上显现两个亮斑；已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n123 3,n22；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载判定在 AM和 AN两处产生亮斑的颜色；求两个亮斑间的距离；【答案】见解析；设折射角为r ,两个光斑分别为P1,P2,依据折射定律n1sin r sin i求得 sin r
19、 6AP210 cm 3由几何学问可得：tan r R AP1,解得 AP152 cm 由几何学问可得OAP 2 为等腰直角三角形,解得所以 P1P252 10cm 考点：光的折射；【名师点睛】光的折射：1折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生转变的现象2折射定律 1 内容：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名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 2 表达式：sin sin 学习好资料欢迎下载第 12 页,共 12 页1 2n12,式中 n12是比例常数- - - - - - -