高考物理考点专题光的折射和全反射课件.pptx

专题专题 6767 光的折射和全反射光的折射和全反射1 1折射折射现现象象光从一种介光从一种介质质斜射斜射进进入另一种介入另一种介质时传质时传播方向改播方向改变变的的现现象。象。2 2折射定律折射定律（1 1）内容：如）内容：如图图所示，折射光所示，折射光线线与入射光与入射光线线、法、法线处线处在在同一平面内，折射光同一平面内，折射光线线与入射光与入射光线线分分别别位于法位于法线线的两的两侧侧；入；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。射角的正弦与折射角的正弦成正比。1sin1（2 2）表达式：）表达式：。nsin2（3 3）在光的折射）在光的折射现现象中，光路是可逆的。象中，光路是可逆的。3 3折射率折射率（1 1）折射率是一个反映介）折射率是一个反映介质质的光学性的光学性质质的物理量。的物理量。sinsin（2 2）定）定义义式：式：。n 12c（3 3）计计算公式：算公式：，因，因为为 vcvc，所以任何介，所以任何介质质的折射率的折射率n v都大于都大于 1 1。（4 4）当光从真空（或空气）射入某种介）当光从真空（或空气）射入某种介质时质时，入射角大，入射角大2于折射角；当光由介于折射角；当光由介质质射入真空（或空气）射入真空（或空气）时时，入射角小于，入射角小于折射角。折射角。4 4全反射全反射现现象象（1 1）条件：）条件：光从光密介光从光密介质质射入光疏介射入光疏介质质。入射角大于或等于入射角大于或等于临临界角。界角。（2 2）现现象：折射光完全消失，只剩下反射光。象：折射光完全消失，只剩下反射光。5 5临临界角：折射角等于界角：折射角等于 9090时时的入射角，用的入射角，用 C C 表示，表示，sinsin1C=C=。n6 6光的色散光的色散（1 1）光的色散）光的色散现现象：含有多种象：含有多种颜颜色的光被分解色的光被分解为单为单色光色光的的现现象。象。（2 2）光）光谱谱：含有多种：含有多种颜颜色的光被分解后，各种色光按其色的光被分解后，各种色光按其波波长长的有序排列。的有序排列。3（3 3）光的色散）光的色散现现象象说说明：明：白光白光为为复色光；复色光；同一介同一介质对质对不同色光的折射率不同，不同色光的折射率不同，频频率越大的色光率越大的色光折射率越大；折射率越大；不同色光在同一介不同色光在同一介质质中的中的传传播速度不同，波播速度不同，波长长越短，越短，波速越慢。波速越慢。（4 4）棱）棱镜镜含含义义：截面是三角形的玻璃：截面是三角形的玻璃仪仪器，可以使光器，可以使光发发生色散，生色散，白光的色散表明各色光在同一介白光的色散表明各色光在同一介质质中的折射率不同。中的折射率不同。三棱三棱镜对镜对光光线线的作用：改的作用：改变变光的光的传传播方向，使复色光播方向，使复色光发发生色散。生色散。7 7折射定律的理解与折射定律的理解与应应用用解决光的折射解决光的折射问题问题的一般方法：的一般方法：4（1 1）根据）根据题题意画出正确的光路意画出正确的光路图图。（2 2）利用几何关系确定光路中的）利用几何关系确定光路中的边边、角关系，确定入射、角关系，确定入射角和折射角。角和折射角。（3 3）利用折射定律建立方程）利用折射定律建立方程进进行求解。行求解。8 8玻璃玻璃砖对砖对光路的控制光路的控制两平面平行的玻璃两平面平行的玻璃砖砖，出射光，出射光线线和入射光和入射光线线平行，且光平行，且光线发线发生了生了侧侧移，如移，如图图所示。所示。9 9三棱三棱镜对镜对光路的控制光路的控制（1 1）光密三棱）光密三棱镜镜：光：光线线两次折射均向底面偏折，偏折角两次折射均向底面偏折，偏折角为为，如，如图图所示。所示。5（2 2）光疏三棱）光疏三棱镜镜：光：光线线两次折射均向两次折射均向顶顶角偏折。角偏折。（3 3）全反射棱）全反射棱镜镜（等腰直角棱（等腰直角棱镜镜），如），如图图所示。所示。当光当光线线从一直角从一直角边边垂直射入垂直射入时时，在斜，在斜边发边发生全反射，生全反射，从另一直角从另一直角边边垂直射出（如垂直射出（如图图甲）。甲）。当光当光线线垂直于斜垂直于斜边边射入射入时时，在两直角，在两直角边发边发生全反射后生全反射后又垂直于斜又垂直于斜边边射出（如射出（如图图乙），入射光乙），入射光线线和出射光和出射光线线互相平互相平行。行。特特别别提醒：不同提醒：不同颜颜色的光的色的光的频频率不同，在同一种介率不同，在同一种介质质中中6的折射率、光速也不同，的折射率、光速也不同，发发生全反射生全反射现现象的象的临临界角也不同。界角也不同。1010全反射全反射现现象的理解与象的理解与应应用用（1 1）在光的反射和全反射）在光的反射和全反射现现象中，均遵循光的反射定律；象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。光路均是可逆的。（2 2）当光射到两种介）当光射到两种介质质的界面上的界面上时时，往往同，往往同时发时发生光的生光的折射和反射折射和反射现现象，但在全反射象，但在全反射现现象中，只象中，只发发生反射，不生反射，不发发生生折射。当折射角等于折射。当折射角等于 9090时时，实际实际上就已上就已经经没有折射光了。没有折射光了。（3 3）全反射）全反射现现象可以从能量的角度去理解：当光由光密象可以从能量的角度去理解：当光由光密介介质质射向光疏介射向光疏介质时质时，在入射角逐，在入射角逐渐渐增大的增大的过过程中，反射光程中，反射光的能量逐的能量逐渐渐增增强强，折射光的能量逐，折射光的能量逐渐渐减弱，当入射角等于减弱，当入射角等于临临界角界角时时，折射光的能量已，折射光的能量已经经减弱减弱为为零，零，这时这时就就发发生了全反射。生了全反射。1111光的折射、全反射中的三个光的折射、全反射中的三个“一一”一个一个规规律：光的折射定律律：光的折射定律7一个概念：折射率一个概念：折射率一个条件：全反射的条件一个条件：全反射的条件1212解答全反射解答全反射类问题类问题的技巧的技巧（1 1）解答全反射）解答全反射类问题时类问题时，要抓住，要抓住发发生全反射的两个条生全反射的两个条件：件：一是光必一是光必须须从光密介从光密介质质射入光疏介射入光疏介质质，二是入射角大于或等于二是入射角大于或等于临临界角。利用好光路界角。利用好光路图图中的中的临临界界光光线线，准确地判断出恰好，准确地判断出恰好发发生全反射的光路生全反射的光路图图是解是解题题的关的关键键，且在作光路且在作光路图时图时尽量与尽量与实际实际相符，相符，这样这样更有利于更有利于问题问题的分析。的分析。（2 2）解答光的折射、全反射）解答光的折射、全反射问题时问题时抓好两个关抓好两个关键键点点准确作出光路准确作出光路图图利用几何关系确定光路中的利用几何关系确定光路中的边边、角关系，找准入射角、角关系，找准入射角和折射角。和折射角。8如如图为图为一一块块直角三棱直角三棱镜镜，顶顶角角 A A 为为 3030。一束激光从。一束激光从 ACAC边边入射，入射，刚刚好能垂直好能垂直 ABAB边边射出，入射方向如射出，入射方向如图图所示，求所示，求该该激激光在棱光在棱镜镜中的中的传传播速度。（播速度。（结结果保留两位有效数字）果保留两位有效数字）【参考答案】【参考答案】1.7101.7108 8 m/sm/s9【详细详细解析】欲求解析】欲求传传播速度，播速度，则则必需先求折射率，折射必需先求折射率，折射率可通率可通过过几何知几何知识识求得，即求得，即过过入射点做法入射点做法线线，找到入射角与，找到入射角与sini sin 60sin r sin 30折射角，通折射角，通过过折射度公式折射度公式计计算得出，即棱算得出，即棱镜镜折射率折射率；n 3c又又；所以；所以c3108m/sm/s。n v 1.7108vn31 1如如图图所示，半所示，半圆圆玻璃玻璃砖砖的半径的半径 R=10 cmR=10 cm，折射率，折射率n 3，直径，直径 ABAB与屏幕与屏幕 MNMN垂直并接触于垂直并接触于 A A点。激光束点。激光束 a a以入射角以入射角 i=60i=60射射向玻璃向玻璃砖圆砖圆心心 O O，结结果在屏幕果在屏幕 MNMN上出上出现现两光斑：两光斑：（1 1）画出光路）画出光路图图；（2 2）求两光斑之）求两光斑之间间的距离的距离 L L。1011【答案】（【答案】（1 1）光路如）光路如图图（见见解析）解析）（2 2）23.1 cm23.1 cm2 2如如图图所示，一个立方体玻璃所示，一个立方体玻璃砖砖的的边长为边长为 a a，折射率，折射率 n=1.5n=1.5，立方体中心有一个小气泡。立方体中心有一个小气泡。为为使从立方体外面各个方向都使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必看不到小气泡，必须须在每个面上都在每个面上都贴贴一一张纸张纸片，片，则则每每张纸张纸片的最小面片的最小面积为积为多少？多少？1213【答案】【答案】S=rS=r2 2=5a2【解析】【解析】设纸设纸片的最小半径片的最小半径为为 r r，玻璃，玻璃砖砖的的临临界角界角为为 C C，则则Cra/2sin C=sin C=1nr=r=atan tan C C2aa解得解得 r=r=2 n2 15则则最小面最小面积积 S=rS=r2 2=5a2如如图图所示，所示，MNMN是空气与某种液体的分界面，一束是空气与某种液体的分界面，一束红红光由光由14空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进进入液体中。入液体中。当入射角是当入射角是 4545时时，折射角，折射角为为 3030。以下。以下说说法正确的是法正确的是A A反射光反射光线线与折射光与折射光线线的的夹夹角角为为 120120B B该该液体液体对红对红光的折射率光的折射率为为22C C该该液体液体对红对红光的全反射光的全反射临临界角界角为为 4545D D当紫光以同当紫光以同样样的入射角从空气射到分界面，折射角也的入射角从空气射到分界面，折射角也是是 3030【参考答案】【参考答案】C C【详细详细解析】根据光的反射定律可知，反射角解析】根据光的反射定律可知，反射角为为 4545，15则则反射光反射光线线与折射光与折射光线线的的夹夹角角为为 105105，选项选项 A A 错误错误；该该液体液体sin 45sin 301o对红对红光的折射率光的折射率为为反射反射临临界角界角为为：，选项选项 B B 错误错误；该该液体液体对红对红光的全光的全n 2o1，选项选项 C C 正确；因正确；因为为紫光的折紫光的折C arcsin arcsin 45on2射率大于射率大于红红光，故当紫光以同光，故当紫光以同样样的入射角从空气射到分界面，的入射角从空气射到分界面，折射角小于折射角小于 3030，选项选项 D D 错误错误；故；故选选 C C。1 1直角等腰玻璃三棱直角等腰玻璃三棱镜镜 ABCABC的截面如的截面如图图所示，所示，ABC=ABC=ACB=45ACB=45，一条，一条单单色光从腰色光从腰 ABAB上的上的 D D 点射入三棱点射入三棱镜镜，在，在玻璃内部折射光玻璃内部折射光线为线为 DEDE，折射角，折射角 r=30r=30折射光折射光线传线传播到播到 BCBC边边上的上的 E E 点。已知点。已知该该玻璃玻璃砖砖的折射率的折射率 n=n=2。16（1 1）求光）求光线线的入射角的入射角 i i（图图中未中未标标出）；出）；（2 2）判断光）判断光线线能否在能否在 E E 点点发发生全反射。生全反射。17【答案】（【答案】（1 1）i=45i=45 （2 2）光）光线线在在 E E 点能点能发发生全反射生全反射12 2如如图图所示，横截面所示，横截面为为 圆圆周的柱状玻璃棱周的柱状玻璃棱镜镜，有一束，有一束单单AOB4色光垂直于色光垂直于 面面 点点经经玻璃玻璃砖砖 面折射后与面折射后与 延延长线长线相交相交OBOACAB于于 点，已知玻璃点，已知玻璃砖砖半径半径，之之间间的距离的距离，到到 的的PR5 cmCOd1 3 cmPO距离距离。取。取 tan 74=3.5tan 74=3.5，sin 37=0.6sin 37=0.6，coscosd2 14.5 cm1837=0.837=0.8，求：，求：（1 1）该该玻璃玻璃砖砖的折射率。的折射率。（2 2）该单该单色光向色光向 平移距离平移距离 至少多至少多远时远时，它将不能从，它将不能从 面面OBAAB直接折射出来。直接折射出来。19【答案】（【答案】（1 1）1.331.33 （2 2）3.75 cm3.75 cm【解析】（【解析】（1 1）由光路）由光路图图可知可知d1sin r 0.6，r 37RODE 53EP d2 RsinODE 10.5 cmEPtan EDP 3.5d1EDP 74i 180 ODE EDP 53sinisin r43n 1.33（2 2）设单设单色光入射点到色光入射点到OB 距离距离为为dd RsinC1sinC n20解得解得d 3.75 cm1 1一束一束单单色光由玻璃斜射向空气，下列色光由玻璃斜射向空气，下列说说法正确的是法正确的是A A波波长长一定一定变长变长B B频频率一定率一定变变小小C C传传播速度一定播速度一定变变小小D D一定一定发发生全反射生全反射现现象象2 2水中某一深水中某一深处处有一点光源有一点光源 S S，可以，可以发发出出 a a、b b 两种两种单单色光，色光，其由水中射出水面的光路如其由水中射出水面的光路如图图所示。关于所示。关于这这两种两种单单色光性色光性质质的比的比较较，下列判断正确的是，下列判断正确的是21A Aa a 光的光的频频率比率比 b b 光的小光的小B Ba a 光的折射率比光的折射率比 b b 光的大光的大C Ca a 光在水中的光在水中的传传播速度比播速度比 b b 光的小光的小D Da a 光在水中的波光在水中的波长长比比 b b 光的小光的小3 3光从介光从介质质 1 1 通通过过两种介两种介质质的交界面的交界面进进入介入介质质 2 2 的光路如的光路如图图所示。下列所示。下列论论述：述：光在介光在介质质 1 1 中的中的传传播速度播速度较较大；大；光光在介在介质质 2 2 中的中的传传播速度播速度较较大；大；光从介光从介质质 1 1 射向两种介射向两种介质质的交界面的交界面时时，可能，可能发发生全反射生全反射现现象；象；光从介光从介质质 2 2 射向两射向两种介种介质质的交界面的交界面时时，可能，可能发发生全反射生全反射现现象。其中正确的是象。其中正确的是22A A只有只有正确正确C C只有只有正确正确B B只有只有正确正确D D只有只有正确正确4 4有有经验经验的捕的捕鱼鱼人都知道，如果在岸上把人都知道，如果在岸上把鱼枪鱼枪射向水中的目射向水中的目标标是射不中是射不中鱼鱼的，的，这这是因是因为鱼为鱼反射的光在通反射的光在通过过水面水面时发时发生生了折射的了折射的缘缘故。不考故。不考虑频虑频率不同率不同对对折射率的影响，下列折射率的影响，下列说说法正确的是法正确的是A A要要让鱼枪让鱼枪射中射中鱼鱼，必，必须须瞄准瞄准鱼鱼的上方的上方发发射射B B如果用高能激光笔照射水中的如果用高能激光笔照射水中的鱼鱼，那么只要，那么只要对对准准鱼鱼在在水中的像即可照到水中的像即可照到鱼鱼C C捕捕鱼鱼人在岸上不同的位置看到的人在岸上不同的位置看到的鱼鱼的位置不的位置不变变23D D由于全反射由于全反射现现象，人只要离开象，人只要离开鱼鱼一定的水平距离，一定的水平距离，鱼鱼反射出的光不可能到达捕反射出的光不可能到达捕鱼鱼人人5 5如如图图是在高山湖泊是在高山湖泊边边拍拍摄摄的一的一张风张风景照片，湖水清澈景照片，湖水清澈见见底，底，近近处处湖面水下的景物（石湖面水下的景物（石块块、砂、砂砾砾等）都看得很清楚，而等）都看得很清楚，而远处则远处则只看到只看到对对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则则根本看不到。下列根本看不到。下列说说法中正确的是法中正确的是A A远处远处山峰的倒影非常清晰，是因山峰的倒影非常清晰，是因为为山峰的光山峰的光线线在水面在水面上上发发生了全反射生了全反射B B光光线线由水射入空气，光的波速由水射入空气，光的波速变变大，波大，波长变长变小小C C远处远处水面下景物的光水面下景物的光线线射到水面射到水面处处，入射角很大，可，入射角很大，可24能能发发生了全反射，所以看不生了全反射，所以看不见见D D近近处处水面下景物的光水面下景物的光线线到水面到水面处处，入射角，入射角较较小，反射光小，反射光强强而折射光弱，因此有而折射光弱，因此有较较多的能量射出水面而多的能量射出水面而进进入人眼入人眼睛中睛中6 6一束白光从一束白光从顶顶角角为为 的一的一边边以以较较大的入射角大的入射角 i i 射入并通射入并通过过三棱三棱镜镜后，在屏后，在屏 P P 上可得到彩色光上可得到彩色光带带，如，如图图所示，在入射所示，在入射角角 i i 逐逐渐渐减小到零的减小到零的过过程中，假如屏上的彩色光程中，假如屏上的彩色光带带先后全先后全部消失，部消失，则则A A红红光最先消失，紫光最后消失光最先消失，紫光最后消失B B紫光最先消失，紫光最先消失，红红光最后消失光最后消失25C C紫光最先消失，黄光最后消失紫光最先消失，黄光最后消失D D红红光最先消失，黄光最后消失光最先消失，黄光最后消失7 7打磨某剖面如打磨某剖面如图图所示的宝石所示的宝石时时，必，必须须将将 OPOP、OQOQ边边与与轴线轴线的的夹夹角角 切割在切割在 2 2，光，光线线一定在一定在 OPOP边发边发生全反射生全反射B B若若 2 2，光，光线线会从会从 OQOQ边边射出射出26C C若若 1 1，光，光线线会从会从 OQOQ边边射出射出D D若若 0n0）。）。现现已有已有针对针对某些某些电电磁波磁波设计设计制作的人工材料，制作的人工材料，其折射率可以其折射率可以为负值为负值（n0n0），称），称为负为负折射率材料。位于折射率材料。位于空气中的空气中的这类这类材料，入射角材料，入射角 i i 与折射角与折射角 r r 依然依然满满足足 sinsini/sin r=ni/sin r=n，但是折射，但是折射线线与入射与入射线线位于法位于法线线的同一的同一侧侧（此（此39时时折射角取折射角取负值负值）。若）。若该该材料材料对对于于电电磁波的折射率磁波的折射率 n=1n=1，正确反映正确反映电电磁波穿磁波穿过该过该材料的材料的传传播路径的示意播路径的示意图图是是2222（20202020江江苏苏卷）人的眼球可卷）人的眼球可简简化化为为如如图图所示的模型，折所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共射率相同、半径不同的两个球体共轴轴，平行光束，平行光束宽宽度度为为D D，对对称地沿称地沿轴线轴线方向射入半径方向射入半径为为 R R 的小球，会聚在的小球，会聚在轴线轴线上的上的 P P 点。取球体的折射率点。取球体的折射率为为，且，且 D=D=R R，求光，求光线线的会的会22聚角聚角。（示意。（示意图图未按比例画出）未按比例画出）402323（20202020新新课标课标全国全国卷）如卷）如图图，一玻璃工件的上半部是，一玻璃工件的上半部是半径半径为为 R R 的半球体，的半球体，O O 点点为为球心；下半部是半径球心；下半部是半径为为 R R、高、高位位 2R2R的的圆圆柱体，柱体，圆圆柱体底面柱体底面镀镀有反射膜。有一平行于中有反射膜。有一平行于中心心轴轴 OCOC的光的光线线从半球面射入，从半球面射入，该该光光线线与与 OCOC之之间间的距离的距离为为 0.6R0.6R。已知最后从半球面射出的光。已知最后从半球面射出的光线线恰好与入射光恰好与入射光线线平行（不考平行（不考虑虑多次反射）。求多次反射）。求该该玻璃的折射率。玻璃的折射率。412424（20202020新新课标课标全国全国卷）一直桶状容器的高卷）一直桶状容器的高为为 2l2l，底，底 面面是是边长为边长为 l l 的正方形；容器内装的正方形；容器内装满满某种透明液体，某种透明液体，过过容容器中心器中心轴轴 DDDD、垂直于左右两、垂直于左右两侧侧面的剖面面的剖面图图如如图图所示。所示。容器右容器右侧侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角在剖面的左下角处处有一点光源，已知由液体上表面的有一点光源，已知由液体上表面的 D D点射出的两束光点射出的两束光线线相互垂直，求相互垂直，求该该液体的折射率。液体的折射率。2525（20202020新新课标课标全国全国卷）如卷）如图图，一半径，一半径为为 R R 的玻璃半球，的玻璃半球，O O点是半球的球心，虚点是半球的球心，虚线线 OOOO表示光表示光轴轴（过过球心球心 O O 与半球与半球底面垂直的直底面垂直的直线线）。已知玻璃的折射率）。已知玻璃的折射率为为 1.51.5。现现有一束有一束42平行光垂直入射到半球的底面上，有些光平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线线能从球面射能从球面射出（不考出（不考虑虑被半球的内表面反射后的光被半球的内表面反射后的光线线）。求）。求（1 1）从球面射出的光）从球面射出的光线对应线对应的入射光的入射光线线到光到光轴轴距离的最距离的最大大值值；（2 2）距光）距光轴轴 的入射光的入射光线经线经球面折射后与光球面折射后与光轴轴的交点到的交点到R3O O 点的距离。点的距离。2626（20202020海南卷）如海南卷）如图图，半径，半径为为 R R 的半球形玻璃体置于水的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于 A A 点。点。一一细细束束单单色光色光经经球心球心 O O 从空气中从空气中摄摄入玻璃体内（入射面入玻璃体内（入射面即即纸纸面），入射角面），入射角为为 4545，出射光，出射光线线射在桌面上射在桌面上 B B 点点处处。43R测测得得 ABAB之之间间的距离的距离为为。现现将入射光束在将入射光束在纸纸面内向左平面内向左平2移，求射入玻璃体的光移，求射入玻璃体的光线线在球面上恰好在球面上恰好发发生全反射生全反射时时，光束在上表面的入射点到光束在上表面的入射点到 O O 点的距离。不考点的距离。不考虑虑光光线线在玻在玻璃体内的多次反射。璃体内的多次反射。2727（20202020全国新全国新课标课标全国全国卷）如卷）如图图，在注，在注满满水的游泳池水的游泳池的池底有一点光源的池底有一点光源 A A，它到池，它到池边边的水平距离的水平距离为为 3.0 m3.0 m。从。从点光源点光源 A A 射向池射向池边边的光的光线线 ABAB与与竖竖直方向的直方向的夹夹角恰好等于角恰好等于全反射的全反射的临临界角，水的折射率界角，水的折射率为为。44（1 1）求池内的水深；）求池内的水深；（2 2）一救生）一救生员员坐在离池坐在离池边边不不远处远处的高凳上，他的眼睛到地的高凳上，他的眼睛到地面的高度面的高度为为 2.0 m2.0 m。当他看到正前下方的点光源。当他看到正前下方的点光源 A A 时时，他的眼睛所接受的光他的眼睛所接受的光线线与与竖竖直方向的直方向的夹夹角恰好角恰好为为4545。求救生。求救生员员的眼睛到池的眼睛到池边边的水平距离（的水平距离（结结果保留果保留 1 1位有效数字）。位有效数字）。452828（20202020全国新全国新课标课标全国全国卷）如卷）如图图，玻璃球冠的折射率，玻璃球冠的折射率为为 3，其底面，其底面镀银镀银，底面的半径是球半径的，底面的半径是球半径的 倍；在倍；在过过球球32心心 O O 且垂直于底面的平面（且垂直于底面的平面（纸纸面）内，有一与底面垂直面）内，有一与底面垂直的光的光线线射到玻璃球冠上的射到玻璃球冠上的 M M 点，点，该该光光线线的延的延长线长线恰好恰好过过底面底面边缘边缘上的上的 A A 点。求点。求该该光光线线从球面射出的方向相从球面射出的方向相对对于于其初始入射方向的偏角。其初始入射方向的偏角。2929（20202020山山东东卷）半径卷）半径为为 R R、介、介质质折射率折射率为为 n n 的透明的透明圆圆柱柱体，体，过过其其轴线轴线 OOOO的截面如的截面如图图所示。位于截面所在平面内所示。位于截面所在平面内的一的一细细束光束光线线，以角，以角 i i0 0由由 O O 点入射，折射光点入射，折射光线线由上由上边边界界46的的 A A 点射出。当光点射出。当光线线在在 O O 点的入射角减小至某一点的入射角减小至某一值时值时，折射光折射光线线在上在上边边界的界的 B B 点恰好点恰好发发生全反射。求生全反射。求 A A、B B 两点两点间间的距离。的距离。3030（20202020新新课标课标全国全国卷）一个半卷）一个半圆圆形玻璃形玻璃砖砖，某横截面，某横截面半径半径为为 R R 的半的半圆圆，ABAB为为半半圆圆的直径。的直径。O O 为圆为圆心，如心，如图图所所示，玻璃的折射率示，玻璃的折射率为为n 2。（1 1）一束平行光垂直射向玻璃）一束平行光垂直射向玻璃砖砖的下表面，若光的下表面，若光线线到达上到达上表面后，都能从表面后，都能从该该表面射出，表面射出，则则入射光束在入射光束在 ABAB上的上的47最大最大宽宽度度为为多少？多少？（2 2）一）一细细束光束光线线在在 O O 点左点左侧侧与与 O O 相距相距 R处处垂直于垂直于 ABAB从下从下32方入射，求此光方入射，求此光线线从玻璃从玻璃砖砖射出点的位置。射出点的位置。1 1A A【解析】当【解析】当单单色光由玻璃射向空气色光由玻璃射向空气时时，频频率不率不变变，但光，但光速要速要变变大，故根据公式大，故根据公式 v=fv=f 可知，其波可知，其波长长一定一定变长变长，A A是正确的，是正确的，B B 是不是不对对的，的，C C 也是不也是不对对的；是否的；是否发发生全反射生全反射还还要看其入射角是否大于要看其入射角是否大于临临界角，如果大于界角，如果大于临临界角，界角，则则会会发发生全反射，如果不大于生全反射，如果不大于临临界角，界角，则则不会不会发发生全反射，故生全反射，故D D 是不是不对对的。的。2 2A A【解析】折射率越大，偏【解析】折射率越大，偏转转能力越能力越强强，结结合合图图象可判断象可判断bc偏折的多，即偏折的多，即 的折射率大，的折射率大，选项选项 B B 错错。根据折射率。根据折射率，n bv48折射率越大，介折射率越大，介质质中中传传播速度越小，所以播速度越小，所以 a a 光在水中的光在水中的传传播速度比播速度比 b b 光的大，光的大，选项选项 C C 错错。频频率高的光折射率大，所率高的光折射率大，所v以以 光光频频率高，率高，选项选项 A A 对对。根据波。根据波长长，在水中，在水中 a a 的的传传播播 bf速度大，速度大，频频率低，所以率低，所以 a a 在水中波在水中波长长比比 b b 的的长长，选项选项 D D 错错。3 3B B【解析】光从介【解析】光从介质质 1 1 进进入介入介质质 2 2 的光路如的光路如图图，入射角大，入射角大于折射角，即从光疏介于折射角，即从光疏介质质入射到光密介入射到光密介质质，所以光，所以光线线在介在介质质 1 1 中中传传播速度播速度较较大，大，对对错错。光。光线线从光密到光疏介从光密到光疏介质质可能可能发发生全反射即从介生全反射即从介质质 2 2 到介到介质质 1 1，错错对对，对对照照选选项项 B B 对对。5 5C C【解析】山峰的光【解析】山峰的光线线在水面上在水面上发发生了反射，逆着反射光生了反射，逆着反射光49线线可以看到清晰的倒影；全反射只有光从光密介可以看到清晰的倒影；全反射只有光从光密介质质射入光射入光疏介疏介质时质时才可能才可能发发生，故生，故 A A 错误错误。光。光线线由水射入空气，折由水射入空气，折c射率射率 减小，光的波速减小，光的波速 变变大，而大，而频频率不率不变变，由波速公式，由波速公式nv v fn知波知波长变长变大，故大，故 B B 错误错误。远处远处水面下景物的光水面下景物的光线线射到水面射到水面处处（从光密介（从光密介质质射向光疏介射向光疏介质质），入射角），入射角i 很大，当入射角很大，当入射角i大于等于全反射大于等于全反射临临界角界角C 时时能能发发生全反射，光生全反射，光线线不能射出不能射出水面，因而看不水面，因而看不见见，故，故 C C 正确。近正确。近处处水面下景物的光水面下景物的光线线到到水面水面处处，入射角越小，越不易，入射角越小，越不易发发生全反射，反射光越弱而生全反射，反射光越弱而折射光越折射光越强强，射出水面而，射出水面而进进入人眼睛中能量越少，故入人眼睛中能量越少，故 D D 错错误误。故。故选选 C C。6 6B B【解析】光【解析】光线经线经 ABAB面折射后射到面折射后射到 ACAC面上，随入射角面上，随入射角 i i逐逐渐渐减小到零的减小到零的过过程中，程中，设设到到 ACAC面上的入射角逐面上的入射角逐渐变渐变大；大；1根据根据 可知，紫光的可知，紫光的临临界角最小，故紫光首先界角最小，故紫光首先发发生全反生全反sinC n50射从屏上消失，射从屏上消失，红红光的光的临临界角最小，最后从屏上消失，故界角最小，最后从屏上消失，故选选 B B。7 7D D【解析】【解析】发发生全反射的条件是光从光密介生全反射的条件是光从光密介质质射入光疏介射入光疏介质质且入射角大于且入射角大于临临界角。从界角。从 MNMN边边垂直入射，由几何关系垂直入射，由几何关系可知光可知光线线射到射到 POPO边边上上时时的入射角的入射角；根据条件；根据条件 在在 i 1 122 2的范的范围围内，才能使从内，才能使从 MNMN边边垂直入射的光垂直入射的光线线，在，在OPOP边边和和 OQOQ边边都都发发生全反射，生全反射，说说明明临临界角界角 C C 的范的范围为围为：。若。若 2 2，光，光线线在在 POPO上入射角上入射角，故光，故光2 C 1i 2 C222线线在在 OPOP边边一定不一定不发发生全反射，会从生全反射，会从 OPOP边边射出，故射出，故选项选项 A A、B B均均错误错误。若。若 1 1，故光，故光线线在在 OPOP边边会会发发生全反生全反i 1 C2射，根据几何关系可知光射，根据几何关系可知光线线 OQOQ边边上入射角上入射角 较较大，光大，光线线会会i在在OQOQ边发边发生全反射，故生全反射，故选项选项C C错误错误，选项选项D D正确。故正确。故选选D D。8 8C C【解析】画出如【解析】画出如图图光路光路图图，51光光线线在在 O O 点点发发射反射和折射，其中反射角射反射和折射，其中反射角为为 3030，则则反射反射点点 P P 距离距离 N N 点的距离点的距离为为；根据光的折射定律可得：；根据光的折射定律可得：x1 R tan 60 3Rsin，解得，解得，则则射到射到 PQPQ上的点距离上的点距离 N N 点的距离点的距离为为：60 3sin 30R3R，则这则这两个光斑之两个光斑之间间的距离的距离为为40 3；故；故选选 C C。x2 x x x cm312tan 6031010BCDBCD【解析】光由空气射入水中，入射角大于折射角，如【解析】光由空气射入水中，入射角大于折射角，如c图图所示，所以所示，所以 在在 点的左点的左侧侧，A A 选项错误选项错误；由；由 知，光知，光O1On v52速在介速在介质质中的中的传传播速度减小，播速度减小，B B 选项选项正确；若沿正确；若沿 AOAOl l方向方向射向水中的是射向水中的是束紫光，而紫光的折射率大于束紫光，而紫光的折射率大于蓝蓝光的折光的折射率，折射角减小，射率，折射角减小，则则光光线线有可能通有可能通过过 B B 点正下方的点正下方的 C C点，点，C C 选项选项正确；若沿正确；若沿 AOAOl l方向射向水中的是方向射向水中的是束束红红光，光，而而红红光的折射率小于光的折射率小于蓝蓝光的折射率，折射角增大，光的折射率，折射角增大，则则折折射光射光线线有可能通有可能通过过 B B 点正上方的点正上方的 D D 点，点，D D 选项选项正确；若正确；若蓝蓝光沿光沿 AOAO方向射向水中，方向射向水中，则则折射光折射光线线有可能通有可能通过过 B B 点正下点正下方的方的 C C 点，故点，故 E E 选项错误选项错误。1111 ABDABD【解析】从光的折射光路可知，【解析】从光的折射光路可知，a a光折射率大，即光折射率大，即，n nabC选项选项 A A 对对。根据。根据，折射率越大，介，折射率越大，介质质中中传传播速度越播速度越n v53小，即小，即 a a 光在水珠中光在水珠中传传播速度小，播速度小，选项选项 B B 对对。光在两种。光在两种介介质质表面表面发发生折射生折射时时，频频率不率不变变，从空气，从空气进进入水珠，入水珠，传传播速度播速度变变小，所以波小，所以波长变长变小，小，选项选项 C C 错错。光。光线线从介从介质质到到1空气，空气，发发生全反射的生全反射的临临界角界角，即，即 a a 光全反射的光全反射的临临界界sinC n角小，当角小，当 b b 光能光能够发够发生全反射生全反射时时，已，已经经超超过过了了 a a 光的光的临临界角，界角，a a 光也一定能光也一定能够发够发生全反射，生全反射，选项选项 D D 对对。故故 B B 错误错误。光。光的的频频率由光源决定，率由光源决定，则则激光速穿越玻璃球激光速穿越玻璃球时频时频率不率不变变，cc选项选项 C C 错误错误。激光束在玻璃球中。激光束在玻璃球中传传播的速度播的速度为为v，由，由n33c3得：得：；选项选项 D D 正确。当光束沿玻璃球直径方向射正确。当光束沿玻璃球直径方向射 v 542R入，路程最入，路程最长长，传传播播时间时间最最长为长为，可得，可得 2 3R，选项选项 E Et t vc正确。故正确。故选选 ADEADE。13132 c2a【解析】如【解析】如图图，由光的折射定律：，由光的折射定律：sini得：得：n r 30sin r所以在玻璃所以在玻璃砖砖内的光内的光线线与玻璃与玻璃砖砖的上面构成等的上面构成等边边三角形，三角形，其其边长边长等于等于a光在玻璃中的速度光在玻璃中的速度为为v c2cn22a 2 2at 玻vc551414（1 1）不能）不能（2 2）nn2【解析】（【解析】（1 1）由于玻璃的）由于玻璃的临临界角界角 C=42C=42，所以不，所以不论论入射入射角角 为为多少，多少，总总有折射角有折射角 42(90(9042)=48C42)=48C1所以光所以光线线在另一在另一侧侧面面发发生全反射、不能射出生全反射、不能射出（2 2）因）因 总总小于小于临临界角，要在另一界角，要在另一侧侧面能射出，面能射出，也也应应小小12于于临临界角界角即即 CC2=（9090 ）C45C45121这这就要求玻璃折射率就要求玻璃折射率 n n 满满足足=sin Csin 45=sin Csin 45=，故解，故解2n2出出 nn25R2c1515（1 1）=60=60（2 2）t 56cc（2 2）由公式）由公式v n33RAB 2AB 3Rt1 v2cBC RBCRct2 c5Rt 2c1616（1 1）如）如图图，57QF=20 cmQF=20 cm （2 2）563（3 3）6 3m/sm/s1085【解析】（【解析】（1 1）光路示意）光路示意图图如如图图所示，反射点所示，反射点为为 F FQB PD由几何关系得由几何关系得tan r QF PF代入数据得代入数据得 QF=20 cmQF=20 cm（2 2）由（）由（1 1）的）的计计算得，算得，得得 sin r=0.6sin r=0.634tan y 由