【高中物理知识题型梳理】专题33 光的折射与全反射（原卷版）

专题33光的折射与全反射考点考情命题方向考点1光的折射定律2024年高考广东卷2024年高考江苏卷2024年高考甘肃卷2024年高考全国理综甲卷2023高考江苏学业水平选择性考试1.光的折射定律和全反射是高考考查频率较高的知识，命题热点主要是：选择实际情景；单色光、复色光或平行光射入三棱镜、正长体多面体、半圆柱，球体，空心球体或组合体，液体，综合考查光的折射定律、反射定律以及全反射。2.高考对光的折射定律和全反射的考查，难度中等，可能为选图题(选择光路图、光从液面射出面等)，可能给出光路，判断其正确说法，也可能为计算题，综合考查相关知识点。考点2光的反射2024年高考海南卷2023年6月高考浙江选考2022高考辽宁物理2022年高考广东物理题型一折射定律和折射率的理解及应用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(sinθ1,sinθ2)＝n.(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)计算公式：n＝eq\f(c,v)，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．3．折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质．(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不论是光从真空射入介质，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．（2024•河南三模）如图所示，某材料的截面为等腰直角三角形，一束光与该材料表面成45°角入射，该材料折射率为1.5，下列光路图中可能正确的是（）A． B． C． D．（2024•泰州模拟）某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为2R。一束单色光在截面上的A点以i＝45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折射率为（）A．0.5 B．2 C．3 D．2（2024•镇海区校级三模）截面如图所示的直角棱镜ABC，其中BC边和CA边镀有全反射膜。细束白光以入射角θ＝60°从AB边入射，然后经过BC、CA反射，又从AB边射出。已知三角形AB边的高为h，真空光速为c。对经过两次反射，并从AB边射出的光束，有（）A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关 B．紫光在出射位置与入射位置间距最大 C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为3 D．光在棱镜当中传播用时最短为2（2024•青秀区校级二模）如图，一束由三种单色光组成的复合光以相同的入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A点，AB为半圆的直径。光线进入玻璃后分为AC、AD、AE三束，它们从A点到C、D、E三点的时间分别为t1、t2、t3，则（）A．t3＞t2＞t1 B．t1＞t2＞t3 C．t2＞t1＞t3 D．t1＝t2＝t3（2024•台州二模）如图甲所示，在水池中水平放置一条细灯带围成的直径为d1＝0.6m的圆环发光体，水的折射率n=43，细灯带到水面的距离h可以调节，紧贴水面的上方水平放置一光传感器。调节h＝h1时，传感器检测到有光强的区域恰好为一个完整的圆形。调节h为h2=74m时，传感器上光强随A．h1=75m B．C．d3＝1.5m D．h越小，d3越大题型二全反射现象的理解和综合分析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，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(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sinC＝eq\f(1,n).介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．（多选）（2024•重庆模拟）如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面一侧是半径为R的四分之一圆弧，其余两侧为直面AC与BC，且AC＝BC＝R。该部件独特的性能是放在O点的光源发出的光线，在圆弧AB上有三分之二最终不能从AC、BC面射出，光速为c。下列说法正确的是（）A．该透明光学部件的全反射临界角为30° B．该透明光学部件的折射率为32C．光线透过该部件最长时间为2(2D．该透明光学部件AC边不透光长度为3（2024•乐清市校级三模）如图所示，△ABC为等腰直角三棱镜的截面图，AB=2a，P为AB边上一点，Q是BC边的中点。一束单色光自BC边上的P点射入棱镜，入射光线从垂直BC方向缓慢调整至平行BC方向。当入射光线垂直于AB边时，BC边恰好无光线射出；当入射光线平行于BC边射入时，折射光线恰好经Q点反射后从AC边射出。已知光在真空中的传播速度为c，sin15°=A．PB间的距离x=B．经BC面一次反射后从AC面出射的光线不可能与入射光平行 C．P点入射角合适的情况下，经BC面一次反射后在AC面出射时可能发生全反射 D．缓慢调整入射方向的过程中，经BC面一次反射后从AC面出射的光线在玻璃中传播的最短时间t=（2024•皇姑区校级模拟）光刻机是现代半导体工业的皇冠，我国研制的某型号光刻机的光源辐射出某一频率紫外光，投影原理简化如图，等腰直角三角形ABC为三棱镜横截面，半球形玻璃砖半径为R，O'O为玻璃砖对称轴。间距2R的a、b两束平行紫外光从棱镜左侧垂直AB边射入，此角度射向半球形玻璃砖的光线已达到最强（光不能从三棱镜的AC边射出），反射后进入玻璃砖，最后会聚于O'O延长线上的M点。半球形玻璃砖折射率为2，来自棱镜的反射光关于轴线O'O对称，光在真空中的传播速度为c，下列正确的是(A．三棱镜折射率可能为1.3 B．改变光线在AB面的入射角，可使光线在AB面上发生全反射 C．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为6-D．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为6（2024•中山区校级模拟）如图所示，直角梯形玻璃砖ABCD，其中BCDE是正方形，∠A＝30°。现有两束单色光组成的复合光从AD的中点M平行AB边射入，折射光线a、b分别到E点和B点，则有（）A．玻璃砖对b光的折射率为62B．射到E点的光线不会发生全反射 C．射到E点的光线会发生全反射，且反射光过BC中点 D．在玻璃砖中a光速度大于b光速度（2024•五华区校级模拟）如图所示为一均匀透明介质棱镜的横截面，横截面为一斜边长为2L的等腰直角三角形。一束紫光以i＝60°，从斜边中点A入射，在EF边上的P点发生反射后，射向BE边上Q点（P、Q点均未标出），已知该介质对紫光的折射率为3，紫光在真空中的波长为λ，光在真空中的光速为c，sin15=6A．该光束进入棱镜后波长变为3λ B．该光束在P点一定不发生全反射 C．该光束在棱镜内的传播时间为(2+3D．若入射光为红光，光束在A点折射后会射到PF间某点题型三光路控制问题分析平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形横截面是圆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，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同．（2024•郫都区校级模拟）如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（）A．光从空气进入棱镜，波长变长 B．光从空气进入棱镜，光速不变 C．该棱镜的折射率为3 D．光在F点会发生全反射（2024•济宁三模）五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该光源水平放置于湖水下方710m处，该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。已知水对红光的折射率为43，则亮环的宽度A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m（2024•湖北三模）如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S＝2πRℎ（如图乙，其中R为球的半径，ℎ为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n＝1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（）A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为3RB．整个半球面透光的面积为15C．所有射入到半球底面的光，有1625的会发生全反射D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大（2024•香坊区校级模拟）如图所示，正方形ABCD为一个立方体冰块的截面，从空气中的Q点射出一束单色光经M点射入冰面内，入射角为θ，但具体角度无法测量，光线在AB边上的N点射出，QM连线的延长线与AB边交于P点，已知MP和MN的长度，下列说法正确的是（）A．光线进入冰块后频率变大 B．光线进入冰块后传播速度变大 C．无法求出冰块的折射率 D．减少θ角，光线在AB边可能会发生全反射（2024•青羊区校级模拟）如图所示为某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的截面示意图。