高中物理选择性必修 第一册《第4章 光的折射和全反射》等（同步训练）

高中物理选择性必修第一册《第4章光的折射和全反

射》等（同步训练）

目录

《第1节光的折射》同步训练........................................1

《第2节科学测量：玻璃的折射率》同步训练........................13

《第3节光的全反射》同步训练.....................................27

《第4节光导纤维及其应用》同步训练...............................43

《第4章光的折射和全反射》试卷...................................56

《第1节光的折射》同步训练（答案在后面）

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、当光线从空气斜射入水中时，下列关于折射现象的描述正确的是：

A.折射光线总是与入射光线和法线在同一平面内

B.折射光线与入射光线总是相互垂直

C.当入射角增大时，折射角也会增大

D.折射光线始终位于入射光线的同侧

2、一束光线从水中斜射入空气中时，下列关于折射现象的描述错误的是:

A.折射光线向远离法线的方向偏折

B.折射角大于入射角

C.当入射角增大时，折射角也会增大

D.折射光线始终位于入射光线的同侧

3、一根直棒在水中看起来是弯折的，这是由于：

A.光沿直线传播

B.光的反射现象

C.光的折射现象

D.光的全反射现象

4、一束光线垂直入射到两种介质的界面，若入射角为0°,则折射角为：

A.0°

B.30°

C.45°

D.90°

5、一束光从空气斜射入水中，若入射角增大到原来的2倍，则折射角（）

A.增大到原来的2倍

B.增大，但小于原来的2倍

C.减小，但大于原来的2倍

D.不变

6、一束光从水中斜射入空气中，若入射角增大，则折射角（）

A.增大

B.减小

C.不变

D.先增大后减小

7、一束光线从空气斜射入水中，当入射角增大时，折射角会如何变化?

A.增大，且增大得比入射角快

B.减小

C.增大，但增大得比入射角慢

D.保持不变

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、下列现象中，属于光的折射现象的是：

A.阳光透过树叶的缝隙在地面上形成光斑

B.平面镜中的成像

C.手指插入水中时，看起来变粗了

D.影子在地面上形成

2、下列关于光的折射规律描述正确的是：

A.折射角大于入射角

B.折射角小于入射角

C.折射角与入射角相等

D,折射角与入射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比

3、答案：A、B、C

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题：

一束光从空气斜射入水中，入射角为30°,求折射角及光在水中的传播速度。

第二题

一束光线从空气斜射入水中，当入射角为30°时，折射角为20。。求水的折射率。

第三题：

一束光从空气射入水中，入射角为30°,求折射角。

第四题

一束光线从空气斜射入水中，已知水的折射率为（〃=].初，若入射角为（30）,

求折射角是多少？（结果保留两位小数）

第五题：

一束光线从空气斜射入水中，入射角为30°,求：

（1）折射角；

（2）折射光线与入射光线的夹角。

《第1节光的折射》同步训练及答案解析

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、当光线从空气斜射入水中时，下列关于折射现象的描述正确的是：

A.折射光线总是与入射光线和法线在同一平面内

B.折射光线与入射光线总是相互垂直

C.当入射角增大时，折射角也会增大

D.折射光线始终位于入射光线的同侧

答案：A

解析：根据光的折射定律，折射光线、入射光线和法线总是位于同一平面内，因此

选项A正确。选项B错误，因为折射光线和入射光线不一定垂直。选项C虽然正确，但

不是描述折射现象的最根本特点。选项D错误，因为当光线从空气斜射入水中时，折射

光线会进入水中，而不是始终位于空气一侧。

2、一束光线从水中斜射入空气中时，下列关于折射现象的描述错误的是：

A.折射光线向远离法线的方向偏折

B.折射角大于入射角

C.当入射角增大时，折射角也会增大

D.折射光线始终位于入射光线的同侧

答案：B

解析：当光线从水中斜射入空气中时，由于空气的折射率小于水的折射率，折射光

线会向远离法线的方向偏折，因此选项A正确。根据斯涅尔定律，折射角大于入射角，

所以选项B错误。选项C正确，因为入射角增大时，根据斯涅尔定律，折射角也会增大。

选项D正确，因为折射光线始终位于入射光线的同侧，即都在法线的同一侧。

3、一根直棒在水中看起来是弯折的，这是由于：

A.光沿直线传播

B.光的反射现象

C.光的折射现象

D.光的全反射现象

答案：C、光的折射现象

解析：当光线从一种介质进入另一种介质时，其传播速度会改变，从而导致光线方

向发生偏折，这种现象称为光的折射。直棒在水中的视觉效果就是光从水中射向空气时

发生了折射，使得我们看到的直棒位置发生了变化，从而产生弯曲的效果。

4、一束光线垂直入射到两种介质的界面，若入射角为0°,则折射角为：

A.0°

B.30°

C.45°

D.90°

答案：A、0°

解析：根据光的折射定律，当光线垂直于界面入射时，没有光线被折射，即入射角

为0°时，折射角也应该是0°。因此，正确答案是A。

5、一束光从空气斜射入水中，若入射角增大到原来的2倍，则折射角（）

A.增大到原来的2倍

B.增大，但小于原来的2倍

C.减小，但大于原来的2倍

D.不变

答案：B

解析：根据斯涅尔定律（折射定律），nls力［0/=〃2sin02,其中nl和n2分别是

两种介质的折射率，91是入射角，。2是折射角。当光从空气（nl^l）射入水中（n2

Q1.33）时，若入射角增大到原来的2倍，即。1变为2。1,则sinO1变为2sin。1。

根据斯涅尔定律，sin。2也会增大，但不会增加到2sin01,因为水的折射率大于空气

的折射率，所以折射角02的增大程度小于入射角01的增大程度，因此折射角增大，

但小于原来的2倍。

6、一束光从水中斜射入空气中，若入射角增大，则折射角（）

A.增大

B.减小

C.不变

D.先增大后减小

答案：A

解析：根据斯涅尔定律（折射定律）,nls7/701=n2sin02,其中nl和n2分别是

两种介质的折射率，©I是入射角，92是折射角。当光从水（nl”1.33）射入空气

（n21）时，由于水的折射率大于空气的折射率，随着入射角01的增大，折射角

02也会增大。这是因为为了满足斯涅尔定律，当入射角增大时，折射角也必须增大，

以保持等式两边的平衡。因此，折射角会随着入射角的增大而增大。

7、一束光线从空气斜射入水中，当入射角增大时，折射角会如何变化？

A.增大，且增大得比入射角快

B.减小

C.增大，但增大得比入射角慢

D.保持不变

答案与解析：

根据光的折射定律，光由一种介质进入另一种介质时，其折射角小于入射角，且折

射角随入射角的增加而增前，但增加的速度并不•定与入射角相同。这是因为随着入射

角的增大，光从不同角度进入水中的速度有所变化，导致折射角的变化速率也有所不同。

正确答案是C.增大，但增大得比入射角慢。

解析：

当光线从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气的折射率，所以折射角会随着

入射角的增加而增加。然而，值得注意的是，这种增加并不是线性的，也就是说，折射

角的增加速率不会完全等于入射角的增加速率，因此选项A和D都不准确。选项B则

忽略了折射率的影响，因为即使入射角增大，只要打•射率存在差异，折射角仍会增大。

因此，正确答案是Co

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、下列现象中，属于光的折射现象的是：

A.阳光透过树叶的缝隙在地面上形成光斑

B.平面镜中的成像

C.手指插入水中时，看起来变粗了

D.影子在地面上形成

答案：C

解析：光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。

选项A是光的直线传播，选项B是光的反射;选项C是光从空气进入水中时发生折射，

导致手指看起来变粗，选项D是光的直线传播形成的影子。因此，正确答案是C。

2、下列关于光的折射规律描述正确的是：

A.折射角大于入射角

B.折射角小于入射角

C.折射角与入射角相等

D.折射角与入射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比

答案：D

解析：根据光的折射定律，折射角与入射角之间的关系是：折射角与入射角的正弦

值之比等于两种介质的折射率之比。选项A、B、C都描述不准确，只有选项D正确。

3、答案：A..B、C

解析：在光的折射现象中，当光线从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发

生改变。根据斯涅尔定律(Snell'sLaw),即msin01=n2sin02＞其中rh和

n2分别是两种介质的折射率，01和分别是入射角和折射角。对于不同介质的光

折射实验，以下几种情况是可能发生的：

A.如果光线从空气斜射入水或其他介质中，光线将发生偏折，向法线靠拢，这是

光的折射现象。

B.当光线从水中斜射入空气时，光线将发生偏折，离开法线向外，这是光的折射

现象。

C.如果光线从玻璃斜射入空气中，光线同样会发生偏折，但具体的偏折程度取决

于玻璃与空气的折射率差异，这也是光的折射现象。

D.如果光线从空气垂直射入水中，则不会发生偏折，直接通过介质界面，这不属

于光的折射现象。

因此，正确答案为A、B、Co

三、非选择题(前4题每题10分，最后一题14分，总分54分)

第一题：

一束光从空气斜射入水中，入射角为30°,求折射角及光在水中的传播速度。

答案：

折射角约为18.4°；光在水中的传播速度约为2.25X10Km/so

解析：

根据斯涅尔定律(折射定律)，有：

nl*sin01=n2*sin02

其中，nl为入射介质的折射率，。1为入射角；n2为折射介质的折射率，92为折

射角。

空气的折射率近似为1,水的折射率约为1.33。将已知值代入斯涅尔定律：

1*sin30°=1.33*sin02

sin02=(1*sin30°)/1.33

sin0220.4472

查表或使用计算器求得02约为18.4°o

光在水中的传播速度v可以通过光在真空中的传播速度c除以水的折射率n2来计

算：

v=c/n2

光在真空中的传播速度c约为3X1(/8m/s,代入计算得：

v弋(3X10^8m/s)/1.33

v22.25X108m/s

因此，折射角约为18.4°,光在水中的传播速度约为2.25Xl(f8m/s。

第二题

一束光线从空气斜射入水中，当入射角为30°时，折射角为20°。求水的折射率。

答案:

根据光的折射定律（斯涅尔定律），对于光线从一种介质斜射入另一种介质时，有

以下关系成立：

二〃於in（仁）]

其中（口）和（港）分别是两种介质的折射率，（〃/）是入射角，是折射角。

已知入射角（。/=3疗）,折射角（〃z二纱），且空气中的折射率为（力:1）（因为

空气的折射率接近于1）。

将已知数值代入斯涅尔定律得：

[7,sin（30。）=,sin（20。）]

我们知道（sin（3"）=0.5）和（sin（20°）=0.342）,代入上式得：

[0.5=n2-0.344

解这个方程得到：

因此，水的折射率约为1.46。

解析：

本题通过斯涅尔定律来计算不同介质之间的光如射率。斯涅尔定律是描述光在不同

介质间传播时，其路径变化规律的重要公式。通过给定的入射角和折射角，可以利用公

式计算出介质的折射率。这里，我们使用了基本的三角函数值进行计算，并且考虑到实

际应用中可能存在的近似值，最终结果保留两位小数。

第三题：

一束光从空气射入水中，入射角为30°,求折射角。

答案：15。

解析:

根据斯涅尔定律（Snell'sLaw）,即（〃/sin。,二々sin。2），其中（句）和（孙）分别

是两种介质的折射率，（%）是入射角，（心）是折射角。

已知空气的折射率Q?,大水的折射率（0-1,33,入射角（与二30。）。

代入斯涅尔定律公式：

（7Xsin（30°）=1.33Xsin（〃白）

由于（sin（3^°）=0.5）,可以解出：

（sin（3黑=0.376）

查表或计算得到（&2比2?）。

所以，折射角大约为15°c

第四题

一束光线从空气斜射入水中，已知水的折射率为（〃二，.3刀，若入射角为（30）,

求折射角是多少？（结果保留两位小数）

答案：

根据斯涅尔定律（Snell'sLaw）,折射光线与入射光线以及法线构成的平面内，

满足以下关系：

[〃/sin（J）=〃於in（七）]

其中，（力）是光在介质1中的折射率，（。/）是入射角，（&）是光在介质2中的折射

率，（瞑）是折射角。

给定条件为：（句=（空气中的折射率），（砂=（水中的折射率），（%二

3a）。

代入斯涅尔定律公式中计算得至IJ：

1.00-sin（30）=1.33.sin（%）]

已知（sin（30）=0.5）,因此有：

[0.5=1.33-sin（冏

解得：

05

sin（0.3759

因此，（。2）可以通过反正弦函数求出：

。2二arcsin。3759）Q22.06]

解析：

此题考查了光的折射现象及其应用，利用斯涅尔定律可以准确地计算出折射角。通

过已知的入射角和两种介质的折射率，我们可以找到对应的折射角。此题不仅考察了学

生对基础知识的理解，还要求他们能够熟练运用数学工具解决实际问题。

第五题：

一束光线从空气斜刖入水中，入刖角为30。，求：

（1）折射角；

（2）折射光线与入射光线的夹角。

答案：

（1）折射角为18.4°；

（2）折射光线与入射光线的夹角为12°。

解析：

（1）根据斯涅尔定律，折射率n满足：

n=sin(i)/sin(rj

其中，i为入射角，r为折射角。对于空气和水的折射率，分别为nl和n2,则有:

nl=1(空气)

n2=1.33(水)

将入射角i二30。代入斯涅尔定律，得：

1=sin(30°)/sin(r)

sin(r)=sin(30°)/1

r=arcsin(sin(30°))

ry18.4°

(2)折射光线与入射光线的夹角可以通过以下公式计算：

夹角=i+r

将入射角i=30°和折射角r=18.4。代入，得：

夹角=30°+18.4°

夹角%48.4°

由于题目要求折射光线与入射光线的夹角，因此需要取夹角的补角，即：

夹角=180°-48.4°

夹角-131.6°

因此，折射光线与入射光线的夹角约为131.6°。

《第2节科学测量：玻璃的折射率》同步训练（答案在

后面）

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、一个光斑通过某种介质后变窄了，这说明介质对该光的折射率比空气中的折射

率：

A.大B.小C.相同D.无法判断

2、为了测定玻璃的拧射率，小明同学利用了一种透明介质，他将一根细线穿过一

个玻璃球的孔中，然后在玻璃球的另一侧观察，发现细线发生了弯曲。根据这一现象，

可以推断出玻璃的折射率与空气的折射率相比：

A.更大B.更小C.相等D.无法确定

3、一束光线从空气射入折射率为1.5的玻璃中，入射角为30°,根据斯涅尔定律,

折射角为多少度？

A.20°

B.30°

C.40°

D.60°

4、一个物体在水中以速度v0垂直水面下沉，水的折射率为n,那么在水中观察者

看到的物体下落速度是多少？

A.vO/n

B.vO*n

C.vO

D.vO/sqrt（n）

5、一根长为1米的玻璃棒，当光线从空气垂直射入时，全反射现象会发生在玻璃

棒的哪个位置？

A.0.75米处B、0.8米处C、0.85米处D、0.9米处

6、若已知某玻璃的折射率为1.5,那么当光线以45度入射角从空气进入该玻璃中

时，折射用是多少？

A.30°B、45°C、60°D、75°

7、一束光线从空气斜射入玻璃中，入射角为30“，折射角为15°,则该坂璃的折

射率是（）

A.2

B.1.5

C.1.2

D.0.8

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、一根直棒垂直插入水中，从水面上看去，会如何变化？

A.变长B、变短C、不变D、无法确定

2、为了测量某种玻璃的折射率，小明用同一根直棒分别测量了它在空气中和水中

的长度，发现直棒在水中看起来比在空气中短了3厘米。已知空气的折射率为1,水的

折射率为1.33,则玻璃的折射率最接近于：

A.1.35B、1.30C、1.25D、1.20

3、下列关于折射现象的描述中，正确的是（）

A.折射光线、入射光线和法线在同一平面内

B.折射光线与入射光线分居法线的两侧

C.折射角大于入射角时，光线从光密介质进入光疏介质

D.折射角小于入射角时，光线从光疏介质进入光密介质

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题

题目描述：

在一次实验中，小明使用一根长为1米、横截面积为0.5平方厘米的玻璃管（假设

其内部是真空）来测量某未知液体的折射率。当光线从空气斜射入该玻璃管时，在玻璃

管的底部观察到光线发生了全反射现象，此时光线与玻璃管底面的法线之间的夹角为

60°o已知光在真空中的速度为（3X/炉）米/秒，求未知液体的折射率。

第二题：

实验中，为了测量玻璃的折射率，小明同学采用了以下步骤：

1.准备一个激光笔和一个透明的玻璃块；

2.将激光笔发出的激光束垂直照射到玻璃块的表面；

3.观察激光束在玻璃块内部的折射情况，并记录卜折射光束与玻璃块表面的夹角0

1;

4.将玻璃块翻转，使另一侧的表面朝向激光笔，再次观察激光束的折射情况，并记

录下折射光束与玻璃块表面的夹角02o

若己知激光笔发出的激光束在空气中的入射角为30°,请计算玻璃的折射率。

第三题

题目描述：

某实验小组在进行关于玻璃折射率的测量实验时，利用了水作为介质，观察光线从

空气射入水中的折射现象。己知空气中的光速=水中的光速(c-二

2X/力m/s。若一束平行光垂直射入水中，当光线在水面上发生仝反射时，求出此时

水的折射率(〃)。

第四题：

实验中，为了测量玻璃的折射率，已知一束单色光从空气进入玻璃中，入射角为

30°,折射角为15°。请根据以下选项，判断哪个选项是正确的，并给出相应的计算

过程。

A.玻璃的折射率n=1.5

B.玻璃的折射率n=2.0

C.玻璃的折射率n=1.2

D.玻璃的折射率n=1.8

第五题

在实验室中，通过测量棱镜对光的折射来计算棱镜的折射率。己知棱镜的一个角是

60°,入射角为30°,当光线从空气进入棱镜时，测得其折射角为25°。求棱镜的折

射率。

《第2节科学测量：玻璃的折射率》同步训练及答案

解析

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、一个光斑通过某种介质后变窄了，这说明介质对该光的折射率比空气中的折射

率：

A.大B.小C.相同D.无法判断

答案：A,解析：光通过不同介质时会发生折射现象，折射率大的介质会使光线发

生显著的弯曲，即光线变窄。因此，若光斑通过某种介质后变窄，说明该介质的折射率

大于空气的折射率。

2、为了测定玻璃的疔射率，小明同学利用了一种透明介质，他将一根细线穿过一

个玻璃球的孔中，然后在玻璃球的另一侧观察，发现细线发生了弯曲。根据这一现象，

可以推断出玻璃的折射率与空气的折射率相比：

A.更大B.更小C.相等D.无法确定

答案：A,解析：当光线从一种介质进入另一种介质时，如果两种介质的拧射率不

相等，光线会发生折射.。细线穿过玻璃球孔的现象表明光线在进入玻璃球后发生了弯Illi,

这意味着玻璃的折射率大于空气的折射率，所以玻璃的折射率更大。

3、一束光线从空气射入折射率为1.5的玻璃中，入射角为30°,根据斯涅尔定律,

折射角为多少度？

A.20°

B.30°

C.40°

D.60°

答案：A

解析：根据斯涅尔定律(Snell'sLaw),nlsin(。1)=〃2sin(02),其中nl和

n2分别是两种介质的折射率，。1和。2分别是入射角和折射角。空气的折射率近似为

1,所以有1s力;3。°)=/.5sin(02)o计算得到sin(。2)=1/3*1.5=0.5,因此,

02=arcsin(0.5)=30°。选项A正确。

4、一个物体在水中以速度v0垂直水面下沉，水的折射率为n,那么在水中观察者

看到的物体下落速度是多少？

A.vO/n

B.vO*n

C.v0

D.vO/sqrt(n)

答案：A

解析：当物体在水中下落时，由于光的折射，物体在水面下落的速度v0和观察者

看到的速度V'之间存在关系。根据相对论速度变换公式，有V'=v0/no因此，在水

中观察者看到的物体下落速度是v0除以水的折射率no选项A正确。

5、一根长为1米的玻璃棒，当光线从空气垂直射入时，全反射现象会发生在玻璃

棒的哪个位置？

A.0.75米处B、0.8米处C、0.85米处D、0.9米处

答案：A

解析：全反射发生条件为：光线从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角。

对于空气和玻璃来说，玻璃的折射率大于空气的折射率，所以当光线垂直入射时，只有

在玻璃密度最大的部分，即0.75米处，光线才能达到全反射的位置。

6、若已知某玻璃的折射率为1.5,那么当光线以45度入射角从空气进入该玻璃中

时，折射角是多少？

A.30°B、45°C、60°D-.75°

答案：A

解析：利用斯涅尔定律(SneirsLaw),即(力声皿〃D=gin(J))，其中(〃/)

和(&)分别是两种介质的折射率，(忆)是入射角，(。2)是折射角。根据题目给定的数

据，空气中的折射率可以视为1,入射角(。/二好)，因此我们有：

[/Xsin(4£)=/.5Xsin(

解得有哈

从而(92=arcsin转户35.26),因此最接近的答案是30°。

7、一束光线从空气斜射入玻璃中，入射角为30。，折射角为15°,则该坂璃的折

射率是()

A.2

B.1.5

C.1.2

D.0.8

答案：A

解析:根据斯涅尔定律(Snell*sLaw),即nl*sin(O1)=n2*sin(02),

其中nl和n2分别是光在两种介质中的折射率，01和02分别是光线在两种介质中的

入射角和折射角。在本题中，空气的折射率nl为1,入射角01为30°,折射角02

为15°o代入公式得：

1*sin(30°)=n2*sin(15°)

sin(30°)=0.5,sin(15°)比0.259

0>5=n2*0.259

n20.5/0.259g1.936

由于折射率通常取整数或保留一位小数，所以最接近的答案是2。因此，正确答案

是Ao

二、多项选择题(本大题有3小题，每小题6分，共18分)

1、一根直棒垂直插入水中，从水面上看去，会如何变化？

A.变长B、变短C、不变D、无法确定

答案：B、变短

解析：根据光的折射原理，当光线从水(折射率较低的介质)射入空气(折射率较

高的介质)时，会发生折射现象。由于水的折射率小于空气的折射率，所以光线在进入

空气后会向法线方向偏折，这会导致我们看到的直棒似乎变短了。

2、为了测量某种玻璃的折射率，小明用同一根直棒分别测量了它在空气中和水中

的长度，发现直棒在水中看起来比在空气中短了3厘米。已知空气的折射率为1,水的

折射率为L33,则玻璃的折射率最接近于：

A.1.35B、1.30C、1.25D、1.20

答案：1.30

解析：假设玻璃的折射率为n,根据题意，我们可以建立一个方程来表示这个现象。

设直棒在空气中实际长度为L,在水中的看起来长度为L',则有:

L'_n'

~L~1.33

又因为直棒在水中看起来比在空气中短了3厘米，即（/,-£'=3呵,可以得到：

[L1-L-3cn»

将上述两个方程联立求解，首先代入（1=L-3cni）,得：

L-3cmn'

.~Z1.33.

解此方程，得到：

/3cin\\

n=1.33X（J--）

由于题目没有给出直棒在空气中的具体长度L,但根据题目描述，我们知道直棒在

水中看起来比在空气中短了3厘米，因此可以推断直棒在空气中的长度是未知数，而题

目要求的是玻璃的折射率n,通过简化计算，可以得出n约为1.30。

3、下列关于折射现象的描述中，正确的是（）

A.折射光线、入射光线和法线在同一平面内

B.折射光线与入射光线分居法线的两侧

C.折射角大于入射角时，光线从光密介质进入光疏介质

D.折射角小于入射角时，光线从光疏介质进入光密介质

答案：ABD

解析：

A选项正确，根据折射定律，折射光线、入射光线和法线在同一平面内。

B选项正确，折射光线与入射光线分居法线的两侧。

C选项错误，折射角大于入射角时，光线是从光疏介质进入光密介质。

D选项正确，折射角G于入射角时，光线是从光密介质进入光疏介质。

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题

题目描述：

在一次实验中，小明使用一根长为1米、横截面积为0.5平方厘米的玻璃管（假设

其内部是真空）来测量某未知液体的折射率。当光线从空气斜射入该玻璃管时，在玻璃

管的底部观察到光线发生了全反射现象，此时光线与玻璃管底面的法线之间的夹角为

60°o已知光在真空中的速度为（3X1。）米/秒，求未知液体的折射率。

答案：

未知液体的折射率为（勺。

解析：

根据题目信息，当光线从空气斜射入玻璃管时发生全反射，说明光线在玻璃管的底

部已经达到了临界角，即光线在玻璃和空气界面的入射角大于或等于临界角。全反射发

生的条件是入射角大于或等于临界角，而临界角（。可以通过公式计算得出：

其中，（〃真空=1），因为光在真空中的速度为（3X1。）米/秒，而光在玻璃中的速

度小于这个值，因此玻璃〈7）。题目中给出光线与玻璃管底面的法线之间的夹角为

60°,则入射角为90°-60°=30°,因此临界角（。=30°）。

接下来，利用全反射的临界角公式解出玻璃的拧射率（〃玻璃）：

30°-sin-7（—）sin（3〃。）=—^―-==2

现在我们知道了玻璃的折射率（〃玻璃=2）,要计算未知液体的折射率（〃液体），我们

可以用全反射原理中的折射率比值关系，B|J：

〃真空_〃玻璃

〃液体〃真空.

代入已知数值：

然而，这里需要纠正一个概念上的错误，实际上，由于光线从空气进入玻璃发生全

反射，实际应使用折射率的倒数关系来计算液体的如射率，即：

77真空_1

〃液体二

〃玻璃2

但题目给出的是光线与玻璃管底面法线间的夹角为60°,这暗示了我们需要使用

正弦函数来表示光线在不同介质中的传播角度关系。正确的表达应该是基于临见角的正

弦值来计算，即：

'in(")=♦FTML台制

简化上述结果，得到：

2/34

〃液体二丁心§

因此，未知液体的折射率为(勺。

第二题：

实验中，为了测量玻璃的折射率，小明同学采用了以下步骤：

5.准备一个激光笔和一个透明的玻璃块；

6.将激光笔发出的激光束垂直照射到玻璃块的表面；

7.观察激光束在玻璃块内部的折射情况，并记录下折射光束与玻璃块表面的夹角0

1;

8.将玻璃块翻转，使另一侧的表面朝向激光笔，再次观察激光束的折射情况，并记

录下折射光束与玻璃块表面的夹角02o

若已知激光笔发出的激光束在空气中的入射角为30°,请计算玻璃的折射率。

答案：n=1.5

解析：

根据折射定律，折射率n可以通过以下公式计算：

sin0j

77=

sin02

其中，01是入射角，。2是折射角o

已知入射角01为3(r,由于光线垂直入射到玻璃块表面,入射角和折射角均为0。，

即01=0。，02=0。。但实际情况中，光线进入玻璃块后会发生折射，因此02r

0°。

由于题目中未提供02的具体数值，我们假设小明同学通过实验测量得到的02为

60°(这是一个假设值，实际值需要通过实验得到)。则玻璃的折射率n计算如下：

rsinJfr0.51O.5X2\\/]r日

因此，假设。2为60°,玻璃的折射率n约为1.5。需要注意的是，实际测量中。

2的值可能会有所不同，因此计算出的折射率可能会有所偏差。

第三题

题目描述：

某实验小组在进行关于玻璃折射率的测量实验时，利用了水作为介质，观察光线从

空气射入水中的折射现象。已知空气中的光速/O9m/s,水中的光速二

2又Igm/s。若一束平行光垂直射入水中，当光线在水面上发生全反射时，求出此时

水的折射率(〃)。

答案:

水的折射率（由为1.5,

解析：

根据折射定律，当光线从一种介质（这里是空气）传播到另一种介质（这里是水）

时，其光速改变，折射角也相应地改变。当光线从水射向空气时，如果入射角达到临界

角，会发生全反射现象。全反射发生的条件是：入射角大于或等于临界角，即6汨。=£）,

其中（0）为临界角，（〃）为两种介质的折射率比值,对于空气与水来说，（〃二上匕二霖二

\cwater川

1.5）。

由于题目中提到的是光线垂直射入水中，这意味着光线以（90：）的角度入射到水面

上。因此，我们实际上是在讨论临界角的情况。在全反射的情况下，光线不会进入水体,

而是被反射回空气中。根据折射率的定义，我们知道代入已知数值计算得

（/7=/.5）o

因此，水的折射率（〃）为1.5,这与题目要求相符。

第四题：

实验中，为了测量玻璃的折射率，已知一束单色光从空气进入玻璃中，入射角为

30。，折射角为15°。请根据以下选项，判断哪个选项是正确的，并给出相应的计算

过程。

A.玻璃的折射率n=1.5

B.玻璃的折射率n=2.0

C.玻璃的折射率n=1.2

D.玻璃的折射率n=1.8

答案：A

解析:

根据斯涅尔定律(Snell'sLaw),折射率n可以通过以下公式计算:

n=sin(入射角)/sin(折射角)

将题目中给出的入射角和折射角代入公式：

n=sin(30°)/sin(15°)

由于sin(30°)=1/2,sin(15°)=sin(45°-30°)=sin(45°)cos(30°)

cos(45°)sin(30°)=(J2/2)()3/2)-(V2/2)(1/2)=(V6-72)/4

所以，n=(1/2)/((J6-V2)/4)=2/(76-V2)

为了方便计算，我们可以将分母有理化：

n=2/(V6-J2)*(V6+V2)/(V6+V2)=2(76+V2)/(6-2)

=(J6+V2)/2

由于(J6+72)/2约等于1.5,因此玻璃的折射率n约等于1.5。

所以，正确答案是A.玻璃的折射率n=1.50

第五题

在实验室中，通过测显棱镜对光的折射来“算棱镜的折射率。已知棱镜的一个角是

60°,入射角为30°,当光线从空气进入棱镜时，测得其折射角为25°。求棱镜的折

射率。

答案：

根据题意，我们可以使用斯涅尔定律(Snell'sLaw)来解决这个问题，其公式为:

[〃]sin(%)=&sin(%)]

其中(心)和(运)分别是两种介质中的折射率，(。/)是入射角，(夕2)是折射角。在这

个问题中，介质1是空气，介质2是棱镜，且我们已知空气中的折射率为1(通常情况

下，对于大多数透明介质，空气被视为理想介质，其折射率为1),入射角(%=30°),

折射角（%=2£）。

代入斯涅尔定律公式：

[7,sin(30°)=,sin(25°)]

由于(sin(3〃)=0.9，可以解出：

[0.5=n2-sin(25°)]

我们知道(sin(2£)比0.4226),因此：

[0.5=n2-0.4226\

从而得到：

所以，棱镜的折射率大约为1.18。

解析：

此题考察了斯涅尔定律的应用以及基本的三角函数知识。首先根据题目给田的数据,

确定空气与棱镜之间的折射率关系。然后利用斯涅尔定律将给定的入射角和折射角转化

为可求解的数学表达式，进而求得棱镜的折射率。这道题不仅考验了学生对物理学原理

的理解，还锻炼了他们进行复杂问题分解和求解的能力。

《第3节光的全反射》同步训练（答案在后面）

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、下列哪种情况不属于全反射现象？

A.光从空气射入水中，入射角大于临界角

B.光从水中射入空气，入射角大于临界角

C.光从玻璃射入空气，入射角小于临界角

D.光从钻石射入水中，入射角大于临界角

2、一束光从空气射入水中，如果入射角为30°,则反射角和折射角分别是多少？

A.反射角30°,折射角45。

B.反射角30。，折射角30°

C.反射角45°,折射角30°

D.反射角45°,折射角45。

3、一束光线从空气射入水中，入射角逐渐增大，折射角也相应增大。当入射角达

到某一特定值时，折射角达到最大值。此时，如果继续增大入射角，将发生什么现象？

A.折射角继续增大

B.折射角减小

C.光线在水中发生全反射

D.光线在水中发生如射

4、一束光线从水中射向空气，入射角为30°,折射角为多少？

A.30°

B.60°

C.45°

D.22.5°

5、在光纤通信中，光信号通过纤芯传输，纤芯的折射率比包层的折射率高，当光

线从纤芯进入包层时，如果入射角大于临界角，则会发生全反射。请问，发生全反射时,

光线的传播方向如何变化?

A.沿原来的方向继续传播

B.向光纤内部偏折

C.沿光纤外部某个方向传播

D.完全停止传播

6、一束光线从水中斜射入空气中，已知水的折射率为1.33,空气的折射率为1.00。

当入射角为45°时，会发生什么现象？

A.折射角小于45。

B.折射角等于45°

C.折射角大于45°

D.无法确定

7、光从空气进入水中时，其折射率nl为1.33,从水进入玻璃时，其折射率n2为

1.65。当光线在水中的入射角增大时，会发生全反射的情况。请问，全反射发生时，入

射角i与临界角c之间的关系是？

A.i>c

B.i<c

C.i=c

D.无法确定

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、关于光的全反射现象，以下说法正确的是：

A.光从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角，光线会发生全反射。

B.光从光疏介质进入光密介质时，无论入射角多大，都不会发生全反射。

C.全反射现象只有在光从光密介质进入光疏介质时才会发生。

D.全反射现象可以用来制作光纤通信。

2、下列关于全反射现象的描述，正确的是：

A.全反射现象的发生与光的频率有关。

B.全反射现象的发生与光的波长有关。

C.全反射现象的发生与介质的折射率有关。

D.全反射现象的发生与入射光的强度有关。

3、一个光导纤维的内径为1mm,外径为2m%如果要使光线从空气进入光纤内部发

生全反射现象，那么入射角至少需要满足多少度？（已知光在空气中的折射率为1,玻

璃的折射率为1.5）

A.37°B）45°C）53°D）60°

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题：

一束光线从空气射入水中，入射角为30°。请回答以下问题：

1.判断这束光线会发生全反射还是折射？

2.如果发生折射，请计算折射角的大小。

3.如果这束光线刚好发生全反射，请计算临界角的大小。

第二题

光从一种介质进入另一种介质时，会发生全反射现象。当光线从光密介质折射率

较大）射向光疏介质（折射率较小）的界面时，如果入射角大于临界角，则会发生全反

射。假设有一束光线从水（折射率为1.33）射向空气（折射率为1.00）的界面，请计

算并解释为什么这种情况下光线不会发生全反射。

第三题：

一束光从空气斜射入水中，入射角为30°,求该束光在水中的折射角。若入射角

继续增大，最终该束光能否从水中射出？如果能，求出能够射出的最小入射角。

第四题

题目内容：

光从某种介质射向真空时，若入射角增大到某一值，使折射光线完全消失，此时的

入射角称为临界角（0。已知该介质对光的折射率为（〃=1.5）0

（1）求临界角（。的大小；

（2）若光从该介质射向空气，且入射角（/）满足（/〉。，求折射光线与反射光线之间

的夹角。

第五题：

一束光线从空气射入到折射率为1.5的玻璃中，入射角为30°。求：

（1）光线在玻璃中的折射角；

（2）若入射角增加到45°,求此时光线能否发生全反射。

《第3节光的全反射》同步训练及答案解析

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、下列哪种情况不属于全反射现象？

A.光从空气射入水中，入射角大于临界角

B.光从水中射入空气，入射角大于临界角

C.光从玻璃射入空气，入射角小于临界角

D.光从钻石射入水中，入射角大于临界角

答案：C

解析：全反射现象发生在光从光密介质射向光疏介质时，并且入射角大于临界角。

选项A、B和D都符合这个条件，而选项C中光从玻璃射入空气，虽然入射角小于临界

角，但由于玻璃是光密介质，空气是光疏介质，所以不符合全反射的条件。因此，答案

是Co

2、一束光从空气射入水中，如果入射角为30°,则反射角和折射角分别是多少？

A.反射角30。，折射角45。

B.反射角30。，折射角30°

C.反射角45°,折射角30°

D.反射角45。,折射角45。

答案：B

解析：根据光的反射定律，反射角等于入射角，所以反射角为30°。再根据斯涅

尔定律(折射定律)：nlsinHl=n2sin02,其中nl和n2分别是两种介质的折射率，

是入射角，。2是折射角。由于空气的折射率nl约等于1,水的折射率n2约等于

1.33,我们可以计算折射角

sin02=(nl/n2)sin01=(1/1.33)sin30°弋0.47

022arcsin(0.47;y28.04°

所以折射角约为28.04。，而选项B中的反射角30°和折射角30。与计算结果最

接近。因此，答案是B。

3、一束光线从空气射入水中，入射角逐渐增大，折射角也相应增大。当入射角达

到某一特定值时，折射角达到最大值。此时，如果继续增大入射角，将发生什么现象？

A.折射角继续增大

B.折射角减小

C.光线在水中发生全反射

D.光线在水中发生疔射

答案：C

解析：根据斯涅尔定律，光线从一种介质射入另一种介质时，入射角和折射角之间

存在一定的关系。当光线从光密介质（如空气）射向光疏介质（如水）时，入射角逐渐

增大，折射角也相应增大°但当入射角达到临界角时，折射角达到最大值，此时光线将

不再进入光疏介质，而是沿着界面传播，即发生全反射。因此，当入射角继续增大时，

将发生全反射现象。选项C正确。

4、一束光线从水中射向空气，入射角为30°,折射角为多少？

A.30°

B.60°

C.45°

D.22.5°

答案：D

解析•：根据斯涅尔定律，光线从一种介质射入另一种介质时，入射角和折射角之间

存在以下关系：

[/7/sin81=gin夕月

其中，（句）和（0）分别是两种介质的折射率，（%）是入射角，（％）是折射角。

水的折射率约为1.33,空气的折射率约为1。将已知数据代入斯涅尔定律，得到:

[1.33sin30°=/sin0[sin02=[sin02=0.665\

查找正弦值为0.665的角度，可知折射角约为45°。因此，选项D正确。

5、在光纤通信中，光信号通过纤芯传输，纤芯的折射率比包层的折射率高，当光

线从纤芯进入包层时，如果入射角大于临界角，则会发生全反射。请问，发生全反射时,

光线的传播方向如何变化？

A.沿原来的方向继续传播

B.向光纤内部偏折

C.沿光纤外部某个方向传播

D.完全停止传播

答案：A

解析：根据光的全反射原理，在光纤通信中，光线进入包层时，若入射角大于临界

角，光线将发生全反射，被限制在纤芯内，不会从纤芯中逸出。因此，光线会继续沿原

来的路径在纤芯中传播。

6、一束光线从水中斜射入空气中，己知水的折射率为1.33,空气的折射率为1.00o

当入射角为45°时，会发生什么现象？

A.折射角小于45。

B.折射角等于45°

C.折射角大于45。

D.无法确定

答案：C

解析：应用斯涅尔定律(Snell'sLaw),即由sin0i=n2sin02，其中n

1是介质1的折射率，n2是介质2的折射率，01是入射角，。2是折射角。将已知

数据代入公式中:

1、33*sin（45°）=LOO*sin。

解得sin020.987,由此可知。2>45°,即折射角大于入射角，这意味着

光线在空气中传播时其速度变快，因此折射角会大于45°。所以正确答案是C。

7,光从空气进入水中时，其折射率nl为1.33,从水进入玻璃时，其折射率n2为

1.65。当光线在水中的入射角增大时，会发生全反射的情况。请问，全反射发生时，入

射角i与临界角c之间的关系是？

A.i>c

B.i<c

C.i=c

D.无法确定

答案：A

解析：根据全反射的条件，当光线从光密介质进入光疏介质时，如果入射角大于或

等于临界角c,则会发生全反射现象。在这个问题中，光是从水（光密介质）进入玻璃

（光疏介质）。因此，为了发生全反射，入射角i需要大于临界角c,即i>c。

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、关于光的全反射现象，以下说法正确的是：

A.光从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角，光线会发生全反射。

B.光从光疏介质进入光密介质时，无论入射角多大，都不会发生全反射。

C.全反射现象只有在光从光密介质进入光疏介质时才会发生。

D.全反射现象可以用来制作光纤通信。

答案：ACD

解析：

A选项正确，因为当光从光密介质（如水或玻璃）进入光疏介质（如空气）时，如

果入射角大于临界角，光线将不会进入光疏介质，而是完全反射回光密介质中。

B选项错误，因为光从光疏介质进入光密介质时：不会发生全反射，只会发生折射。

C选项正确，全反射现象确实只发生在光从光密介质进入光疏介质的情况下。

D选项正确，全反射现象可以用来制作光纤，因为光纤中的光通过全反射在光纤内

传播。

2、下列关于全反射现象的描述，正确的是：

A.全反射现象的发生与光的频率有关。

B.全反射现象的发生与光的波长有关。

C.全反射现象的发生与介质的折射率有关。

D.全反射现象的发生与入射光的强度有关。

答案：C

解析：

A选项错误，全反射现象的发生与光的频率无关。

B选项错误，全反射现象的发生与光的波长无关。

C选项正确，全反射现象的发生确实与介质的折射率有关。折射率越大，临界角越

小，越容易发生全反射。

D选项错误，全反射现象的发生与入射光的强度无关，只与入射角和介质的折射率

有关。

3、一个光导纤维的内径为1mm,外径为2mm,如果要使光线从空气进入光纤内部发

生全反射现象，那么入射角至少需要满足多少度？（已知光在空气中的折射率为1,玻

璃的折射率为1.5）

A.37°B）45°C）53°D）60°

答案：053°

解析：根据全反射的条件，当光线从折射率较高的介质射向折射率较低的介