2023年高考物理知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)：光的折射　全反射（附答案解析）

2023年高考物理熱點(diǎn)復(fù)習(xí)：光的折射全反射

[2023高考課標(biāo)解讀】

1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.

2.掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)算.

[2023高考熱點(diǎn)解讀】

一、折射定律的應(yīng)用

1.對(duì)折射率的理解

(1)公式"=鬻中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，仇總是真空中的光

sin。2

線與法線間的夾角，總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角.

(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān).

(3)折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)，光疏介質(zhì)不是指密度小

的介質(zhì).

(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān).同一種介質(zhì)中，頻率越大的色

光折射率越大，傳播速度越小.

(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同.

(6)折射率大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小V=^.

2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)

玻璃磚上下表面是平橫截面為三角形

結(jié)構(gòu)橫截面是圓

行的的三棱鏡

A

A

對(duì)光線Bz------------------

/B

圓界面的法線是過(guò)

通過(guò)三棱鏡的光

的作用通過(guò)平行玻璃磚的光

圓心的直線，經(jīng)過(guò)兩次

線經(jīng)兩次折射后，出射

線不改變傳播方向，但要

折射后向圓心偏折

光線向棱鏡底邊偏折

發(fā)生側(cè)移

全反射棱鏡，改變

應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率改變光的傳播方向

光的傳播方向

二、對(duì)全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用

1.求解光的折射、全反射問(wèn)題的四點(diǎn)提醒

(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的.同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密

介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì).

(2)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象.

(3)在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的.

(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，

只發(fā)生反射，不發(fā)生折射.

2.解決全反射問(wèn)題的一般方法

(1)確定光是光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).

(2)應(yīng)用sinC=:確定臨界角.

(3)根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射.

(4)如發(fā)生全反射，畫(huà)出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖.

(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算，解決問(wèn)題.

3.求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時(shí)間的一般思路

(1)全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即V=康

(2)全反射現(xiàn)象中，光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定.

(3)利用r=/求解光的傳播時(shí)間.

三、光的色散現(xiàn)象

1.光的色散

(1)現(xiàn)象：一束白光通過(guò)三棱鏡后在屏上會(huì)形成彩色光帶.

(2)成因：棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，紅光通過(guò)棱鏡后的偏

折程度最小，對(duì)紫光的折射率最大，紫光通過(guò)棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象.

2.各種色光的比較

顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫

頻率V低一->高

同一介質(zhì)中的折射率小——>大

同一介質(zhì)中速度大——?小

波長(zhǎng)大——?小

臨界角大——??小

通過(guò)棱鏡的偏折角小——?大

[2023高考押題】

1.如圖所示為用玻璃做成的一塊棱鏡的截面圖，其中ABOD是矩形，OCD是半徑為R的

四分之一圓弧，圓心為0。一束紅色激光從AB面上的某點(diǎn)入射，入射角。=60°

它進(jìn)入棱鏡后恰好以臨界角射在BC面上的。點(diǎn)，部分光路圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是

A.紅色激光有可能在CD邊發(fā)生全反射

B.紅色激光在棱鏡中的折射率為YN

2

C.紅色激光在棱鏡中傳播速度是真空中的√5倍

D.若入射角不變，換綠色激光，在BC邊不可能發(fā)生全反射

【分析】A.作出紅色激光在棱鏡中的光路圖，在BC面的反射光線將沿半徑方向射出，據(jù)此

作答；

B.光線射入棱鏡后射在BC面上的O點(diǎn)，入射角等于臨界角C,根據(jù)折射定律分別研究光線

在AB面上的折射和在BC面的全反射，即可求解折射率；

C.根據(jù)折射率公式作答：

D.根據(jù)電磁波譜得到紅色激光和綠色激光的頻率關(guān)系、折射率的關(guān)系，再根據(jù)折射定律和臨

界角公式得出折射光線在BC面的入射角大小，進(jìn)而判斷綠光是否在BC面發(fā)生全反射。

【解答】解：A.紅色激光在棱鏡中的光路圖如圖所示：

D

紅色激光在O點(diǎn)發(fā)生全反射后，沿半徑方向射向CD邊，光線垂直于出射點(diǎn)的切平面，即

沿法線方向，光線不改變傳播方向，因此紅色激光不可能在CD邊發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；

B.設(shè)紅色激光的折射率為n,在AB面的折射角為r,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，光在BC面的入射角i

=C=90。-r；

在入射點(diǎn)處，根據(jù)折射定律n=sin600

sinr

√3

解得Sinr=Sin60°=2=√?

nn2n

由于紅色激光在BC面剛好發(fā)生全反射，根據(jù)臨界角公式SinC=Sin(90°-r)」

n

解得CoSr='L

n

又由數(shù)學(xué)知識(shí)

sι.n2^^r.+co2sr=il

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得n"Z，故B錯(cuò)誤；

2_

C.根據(jù)折射率公式nJ，得三三=ιχ3=?^Z,故C錯(cuò)誤；

Vcn√77

D.根據(jù)電磁波譜可知，紅光的頻率小于綠光的頻率，因此紅光的折射率小于綠光的折射率,

即n紅＜n綠；根據(jù)折射定律n=sin',光在AB面的折射角rQ＞rfis,則光在BC面的入射角i

sinr

紅Vi綠；根據(jù)臨界角公式SinC=」可得，光在Be面的臨界角C紅＞C綠，由于紅光恰好以臨界角

n

射在BC面上的O點(diǎn)，因此入射角不變時(shí)，換綠色激光，在BC邊一定會(huì)發(fā)生全反射，故D錯(cuò)

誤。

故選：

2.冰雕展上有一塊邊長(zhǎng)為Im的立方體的冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為OO,在0,處

安裝了一盞可視為點(diǎn)光源的燈，已知冰塊的折射率為1.3。下列說(shuō)法正確的是()

A.光在冰塊中發(fā)生全反射的臨界角為C,可知SinC<3

4

B.由燈直接發(fā)出的光照到冰塊四個(gè)側(cè)面時(shí)都能從側(cè)面射出

C.由燈直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時(shí)都能從上表面射出

D.從冰塊正上方沿OCT方向觀察，點(diǎn)光源的視深仍是Im

【分析】根據(jù)臨界角公式求解臨界角的正弦值；根據(jù)幾何關(guān)系求解由燈直接發(fā)出的光照到冰

塊上表面和側(cè)面時(shí)，入射角的最小值，與臨界角比較即可；根據(jù)折射率求解比較視深與實(shí)深的關(guān)

系。

【解答】解：A、光在冰塊中發(fā)生全反射的臨界角為C,則SinC=2=」_>2

n1.34

故A錯(cuò)誤；

BC、連接A0'、BO',如圖所示:

由幾何關(guān)系得：B0,=YZm

2

a,

°=0(BO'產(chǎn)+(AB)2=^^)2+12nι=乎nι

√2

則Sina=^―=-^^=近V-A-=SinC

AO7V6_31.3

2

所以由燈直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時(shí)都能從上表面射出;

SinB=-?-=-^=返=SinC

AOy返31.3

~2~

所以由燈直接發(fā)出的光照到冰塊四個(gè)側(cè)面時(shí)不是都能從上表面射出；故B錯(cuò)誤，C正確;

D、實(shí)深為AB,視深為h,根據(jù)折射率定義式結(jié)合幾何關(guān)系可知笆?=n

h

解得：h=M?m

13

故D錯(cuò)誤。

故選：Co

3.人在平面鏡前看到站在自己身邊朋友在鏡中的像時(shí)，雖然上下不顛倒，左右卻互換了。

今將兩塊相互平行的平面反射鏡如圖放置，觀察者A在圖示右側(cè)位置可看到站在圖示左側(cè)位置

的朋友B,則A看到的像必定是（）

<?5c___________e

A.上下不顛倒，左右不互換

B.上下不顛倒，左右互換

C.上下顛倒，左右不互換

D.上下顛倒，左右互換

【分析】平面鏡成像的特點(diǎn)是：像與物大小相等，連線與鏡面垂直，到平面鏡的距離相等,

左右相反，據(jù)此分析解答即可。

【解答】解：根據(jù)平面鏡成像規(guī)律，A看到的像必定是上下不顛倒，左右不互換，故A正

確，BCD錯(cuò)誤；

故選：A?

4.如圖，一種透明柱狀材料的橫截面是由一個(gè)等腰直角三角形OAB和一個(gè)半圓組成的，

圓的半徑OB=R,一束單色光從直角三角形斜邊上的D點(diǎn)進(jìn)入材料內(nèi)部后沿直線到達(dá)圓周上的

C點(diǎn)，入射角。=60°,DC〃AB,ZBOC=30o,已知光在真空中的傳播速度為c,則光在材

料內(nèi)傳播的時(shí)間為（）

?(√3+l)Rr(√3+3)Rr(3√2√6)Rn(3√2+6√6)R

2c2c4c4c

【分析】本題根據(jù)幾何關(guān)系確定角度，根據(jù)全反射公式，求臨界角，從而畫(huà)出光線的光路,

確定光的路程，求出光的傳播時(shí)間。

【解答】解：光線在D點(diǎn)折射角α=90°-45°=45°

折射率2in9與

Sina2

由幾何關(guān)系NoCD=90°-30°=60°

設(shè)全反射臨界角為C,SinC=上巫

n3

sin600=^i^^>sinC

故光線在C點(diǎn)發(fā)生全反射并到達(dá)半圓最低點(diǎn)E點(diǎn)，此時(shí)入射角NCoE=60°

再次發(fā)生全反射到達(dá)F點(diǎn)，在F點(diǎn)發(fā)生全反射后垂直O(jiān)B射出，幾何光路如下圖:

根據(jù)幾何關(guān)系，光線在半圓區(qū)域內(nèi)的路程S=爸+3）R

光線在介質(zhì)中的傳播速度Vex苣C

n3

光線在介質(zhì)中的傳播時(shí)間t=（3&+6、/^）R

4c

故ABC錯(cuò)誤，D正確；

故選：D。

5.如圖所示為半圓柱體玻璃磚的橫截面圖。MN為直徑，O點(diǎn)為圓心。一束由紅光和紫光

組成的復(fù)色光沿AM方向射入玻璃磚，分成兩束單色光后分別傳播到C、B兩點(diǎn)。已知/AMN

=150°,ZMOB=60o,NMoC=90°。則紅光和紫光從M點(diǎn)射入玻璃磚到第一次射出玻璃

磚所用的時(shí)間之比為（）

A.1：√2B.√2S1C.1：3D.3：1

【分析】由幾何關(guān)系結(jié)合折射定律可求得折射率；由幾何關(guān)系求得光在介質(zhì)中傳播的距離,

根據(jù)n=￡求得在介質(zhì)中的傳播速度，則傳播時(shí)間可求解。

V

【解答】解：由幾何關(guān)系可知，入射角為60°,紅光折射角為45°,紫光折射角為30°,

根據(jù)折射定律n=迪匚

sinr

紅光和紫光的折射率分別為nι=遮，∏2=√3

2

根據(jù)SinC=上

n

結(jié)合幾何關(guān)系可知，紫光在玻璃磚內(nèi)發(fā)生兩次全發(fā)射后從N點(diǎn)射出。

設(shè)玻璃磚半徑為r,紅光和紫光在玻璃磚中的路程分別為

Sl=&r=VItl

S2=3r=V2t2

根據(jù)

n=￡

V

聯(lián)立得，紅光和紫光從M點(diǎn)射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚所用的時(shí)間之比為ti：t2=l:3

故ABD錯(cuò)誤，C正確；

故選：C.

6.光總是走時(shí)間最短的路徑。我們?cè)谏钪腥绻差?lèi)比光的傳播路徑行動(dòng)，會(huì)最快到達(dá)目

的地。如圖甲，你以恒定的速率從A點(diǎn)到B過(guò)程中需要到河邊取一下水，則類(lèi)比光的反射路徑

時(shí)間最短。如圖乙，小明在海灘上A處發(fā)現(xiàn)小張?jiān)诤Ｖ蠦處呼救，已知小明在海灘上奔跑的速

度為VI,在海水里游泳的速度為V2,VI>V2,那么小明應(yīng)該沿圖乙中哪條路線去救人用時(shí)最短

()

?θ

A,沿路線①，s：nL=LL,θ1sθ。分別為路線與海岸線的夾角

sinB2“21乙

B.沿路線②，沿AB連線方向直線前進(jìn)，總路程最短

C.沿路線③，∞?-=Il,α,B分別為路線與海岸線的夾角

cosPV2

D.沿路線④，先到最接近B的海邊，再垂直海岸到B,海水中路程最短

【分析】該題的情況類(lèi)似于光的折射的光路，從A點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)水面恰折射后恰好經(jīng)

過(guò)小張的B處，根據(jù)光的折射規(guī)律進(jìn)行解答。

【解答】解：小明在海灘上奔跑的速度VI大于在海水里游泳的速度V2,類(lèi)似于光在空氣中

的速度大于在介質(zhì)內(nèi)的速度；

假設(shè)從A點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)水面折射后恰好經(jīng)過(guò)海里B處。根據(jù)光的折射規(guī)律n=券

sinr

可知入射角大于折射角，所以圖乙中光路③符合要求；

由幾何關(guān)系可知：i=90°-a,r=90o-β

則：n=?nL=c°sg

sinrcosP

結(jié)合：n=￡貝!]n=——

v

V2

聯(lián)立可得：∞gɑ,JLL,故C正確，ABD錯(cuò)誤。

cosPV2

故選：C。

7.如圖是藍(lán)色大閃蝶，在陽(yáng)光下可以看到其翅膀燦爛閃爍。藍(lán)色大閃蝶的翅膀表面有凸起

的翅脊，這些翅脊有一串類(lèi)似臺(tái)階的結(jié)構(gòu)。光照射翅脊上“臺(tái)階結(jié)構(gòu)”的典型光路如圖所示，則

A.翅膀燦爛閃爍是光的色散現(xiàn)象

B.翅膀燦爛閃爍是光的全反射現(xiàn)象

C.光經(jīng)翅脊反射后的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2

3

D.光在空氣中的波長(zhǎng)約是在翅脊中波長(zhǎng)的1.5倍

【分析】光被翅脊的前、后表面反射后形成的彩色屬于薄膜干涉,光的頻率是由光源決定的，

光在介質(zhì)中的速度V=

n

【解答】解：AB、由圖可知射向翅脊的光被翅脊的前、后表面反射，在翅脊的前表面處會(huì)

形成彩色的條紋，這種情況屬于薄膜干涉，是光的干涉現(xiàn)象，故AB錯(cuò)誤；

C、光經(jīng)翅脊反射后的頻率不變，故C錯(cuò)誤；

D、翅脊的折射率n=L5,則光在翅脊中的速度v=g=J,由V=入f可知，光在空氣中的

n1.5

波長(zhǎng)約是在翅脊中波長(zhǎng)的1.5倍，故D正確。

故選：D。

8.一種“光開(kāi)關(guān)”的核心區(qū)如圖所示，其中A、B是兩個(gè)完全相同的、截面為等腰直角三

角形的棱鏡，直角邊與矩形虛線框平行，兩斜面平行，拉開(kāi)一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不

同介質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。單色光從A的左側(cè)垂直于棱鏡表面射入，若能通過(guò)B,則為“開(kāi)”,

否則為“關(guān)”。若棱鏡對(duì)單色光的折射率n=2,在兩棱鏡之間充入某種介質(zhì)，結(jié)果單色光能進(jìn)入

兩棱鏡之間的介質(zhì)，求充入的介質(zhì)對(duì)單色光的折射率n'應(yīng)滿(mǎn)足的條件是（相對(duì)折射率公式：n21

=_2=萼其中的i和Y表示光線從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時(shí)的入射角和折射角）（）

n?SinY

B.n,≤√2C.n'>√3D.n,≤√3

【分析】當(dāng)單色光從介質(zhì)A的斜面射向兩棱鏡之間的介質(zhì)時(shí)恰好發(fā)生全反射時(shí)，此時(shí)充入

介質(zhì)折射率最小。

【解答】解：若當(dāng)單色光從介質(zhì)A的斜面射向兩棱鏡之間的介質(zhì)時(shí)恰好發(fā)生全反射，則此

時(shí)的折射角r=90°,

設(shè)兩棱鏡之間的介質(zhì)對(duì)單色光的折射率為n',根據(jù)題意有二L=4立

nsinr

,nsini2×sin45°2不

=

nsi-n--r--=----Si:nyQOn°---------1i-----=v2

為了使光不進(jìn)入充入的介質(zhì)中，因此充入的介質(zhì)對(duì)單色光的折射率n，應(yīng)滿(mǎn)足的條件為

ny>√2,故BCD錯(cuò)誤，A正確。

故選：Ao

9.如圖有一個(gè)中空的透明材料內(nèi)外半徑比為1：3,當(dāng)入射角為30°時(shí)，折射光線剛好與內(nèi)

壁相切，則該材料的折射率為多少（）

A.√2B.1.5C.√3D.2

【分析】根據(jù)半徑關(guān)系結(jié)合三角函數(shù)求解折射角的大小，再結(jié)合折射定律求解折射率。

【解答】解：設(shè)折射角為θ,內(nèi)圓半徑為r,外圓半徑為R,則有sinθ=T=上

R3

1_

所以折射率n=sin3R°=^=1.5

sinθ?

3

故B正確，ACD錯(cuò)誤。

故選：B（,

10.如圖所示為彩虹形成的原理示意圖，一束白光水平射入球形的水滴，經(jīng)過(guò)兩次折射和一

次反射后進(jìn)入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆著光線看過(guò)去就看到

了按紅橙黃綠青藍(lán)紫順序排列的彩帶，其中α為光線入射角，出射光線與水平面的夾角β稱(chēng)為

彩虹角，下列說(shuō)法正確的是（）

A.紅光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率

B.紅光在水中的波長(zhǎng)小于紫光在水中的波長(zhǎng)

C.紫光在B點(diǎn)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.紅光的彩虹角大于紫光的彩虹角

【分析】頻率越大，折射率越大，不同顏色的光在水中的波長(zhǎng)不相等，紅光最長(zhǎng)，紫光最短，

根據(jù)全反射條件解得；由光的折射定律分析D項(xiàng)。

【解答】解：A.在同一介質(zhì)中，從紅光到橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫光的順序，頻率逐漸增大，

折射率逐漸增大，可知紅光在水中的折射率小于紫光在水中的折射率，故A錯(cuò)誤；

B.不同顏色的光在水中的波長(zhǎng)不相等，紅光最長(zhǎng)，紫光最短，故B錯(cuò)誤；

C.光線第一次折射時(shí)，折射角必定小于臨界角，故在B點(diǎn)光的入射角必定小于臨界角，所

以紫光在B點(diǎn)不會(huì)發(fā)生全反射，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)出射光線與水平面的夾角β稱(chēng)為彩虹角，可知由于紅光的折射率小于紫光的折射率，

則紅光的彩虹角大于紫光的彩虹角，故D正確。

故選：D?

11.如圖所示，^ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，NA=30°。一束紅光垂直AB邊射入,

從AC邊上的D點(diǎn)射出，其折射角為60°,則玻璃對(duì)紅光的折射率為（）

A.1.5B.2√3C.√3D.2.0

【分析】根據(jù)畫(huà)好的光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系計(jì)算出入射角的大小，再利用折射定律可求出折

射率的大小。

【解答】解：光從AB邊垂直入射時(shí)不發(fā)生折射，所以紅光到達(dá)AC面的入射角為i=30°,

折射角為r=60°,則玻璃對(duì)紅光的折射率為n=回工二=Sin60：=J故C正確，ABD錯(cuò)

sinisin30

誤。

故選：C,

12.如圖所示，一束平行于等邊三棱鏡橫截面ABC的紅光從空氣射到E點(diǎn)，沿路徑EF射

到F點(diǎn)。已知入射方向與AB邊的夾角為θ=30°,E、F分別為AB、BC的中點(diǎn)。下列說(shuō)法正

確的是（）

A.如果入射的是紅光，則光在F點(diǎn)發(fā)生全反射

B.如果入射的是紫光，則光在F點(diǎn)發(fā)生全反射

C.如果入射的是藍(lán)光，則從FB之間的某點(diǎn)射出三棱鏡

D.如果入射的是紫光，則從FC之間的某點(diǎn)射出三棱鏡

【分析】由幾何知識(shí)分別得到入射角和折射角，求出折射率;根據(jù)全反射定律求出全反射角,

從而判斷在F點(diǎn)能否發(fā)生全反射；根據(jù)幾何關(guān)系求出夾角；根據(jù)各種色光的折射率大小分析偏向

角的大小。

【解答】解：根據(jù)題目，補(bǔ)全光路圖如下圖:

A

由幾何知識(shí)得：光線在AB面上入射角為90o-θ=60o,折射角為α=30°,則棱鏡的折

射率為：n=s+n60：=M,由上圖可知，光線射到BC邊的入射叫為30°,sin30°＜工，說(shuō)

sin30n

明未達(dá)到全反射的臨界角，所以不會(huì)發(fā)生全反射；故A錯(cuò)誤；

B、紫光的折射率比紅光的折射率大，所以玻璃對(duì)紫光的偏折能力更強(qiáng)，所以折射光線會(huì)更

靠近法線，所以與Be邊的交點(diǎn)一定在FC之間，故B錯(cuò)誤；

C、藍(lán)光的折射率比紅光的折射率大，所以玻璃對(duì)藍(lán)光的偏折能力更強(qiáng)，所以折射光線會(huì)更

靠近法線，所以與BC邊的交點(diǎn)一定在FC之間，故C錯(cuò)誤；

D、由于同種材料對(duì)不同的色光的折射率不同，相對(duì)于紅光而言紫光的折射率大，因此折射

后紫光的偏向角大些，故改用紫光沿相同角度從E點(diǎn)入射，則出射點(diǎn)在F點(diǎn)右側(cè)，將在FC之間

射出，故D正確。

故選：D。

13.某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的兩倍，其過(guò)球心的某截面（紙面內(nèi)）如圖所

示，一束單色光（紙面內(nèi)）從外球面上A點(diǎn)射入，入射角為45°時(shí)，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球

面相切于B點(diǎn)。已知真空中的光速為c,下列分析判斷正確的是（）

A.該光在該透明材料中的傳播速度v=√5c

B.該光束從A點(diǎn)入射，入射角變?yōu)椤?30°時(shí)，恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射

C.該光束從A點(diǎn)入射，若入射角大于45°會(huì)在外球面上發(fā)生全反射

D.若用頻率更高的單色光照射，光在透明材料中的傳播速度可能為存

√2

【分析】根據(jù)已知條件畫(huà)出光路圖，然后找到入射角折射角，然后利用結(jié)合關(guān)系求出折射率。

在透明材料中的傳播速度用v=￡求出，然后找到傳播路程，求出傳播時(shí)間。利用幾何知識(shí)找到

n

發(fā)生全反射的光路圖，找到臨界角。

【解答】解：A、設(shè)光束折射后到達(dá)內(nèi)球面上B點(diǎn)，在A點(diǎn)，由題意知，入射角i=45°,

折射角r=NBAO,由幾何關(guān)系有：sinr=空?=且=0.5,由折射定律有：n=逑解得：n

AO2Rsinr

=√5,在透明材料中的傳播速度V=S=YZc,故A錯(cuò)誤；

n2

B、設(shè)在A點(diǎn)的入射角為i'時(shí)，光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上的C點(diǎn)，并在C點(diǎn)恰好發(fā)生全

反射，則光束在內(nèi)球面上的入射角/ACD恰好等于臨界角C,SinC=工，代入數(shù)據(jù)得：ZACD

n

,解得：SinNCAo=返

4

由折射定律有：n=W4——，解得：sini'=0.5,即此時(shí)的入射角是i'=30°,故B正

SinZCAO

確。

C、光束從A點(diǎn)入射，是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，不會(huì)發(fā)生全反射，其他情況下，光束在

外球面上的入射角都不會(huì)超過(guò)臨界角，因此入射角不論多大，都不會(huì)在外球面上發(fā)生全反射，故

C錯(cuò)誤；

D、若用頻率更高的單色光照射，折射率增大，光在透明材料中的傳播速度小于亞c,故D

2

錯(cuò)誤.

故選：Bo

14.如圖所示，兩束單色光a、b從水面下射向A點(diǎn)，光線經(jīng)折射后合成一束光c,則下列

說(shuō)法正確的是（)

A.在水中a光的頻率比b光的頻率大

B.水面上方介質(zhì)的折射率大于水的折射率

C.保持a、b兩束光的夾角不變的情況下，都繞A點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)某一角度，出射后依

然可以合成一束光

D.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條

紋間距

【分析】根據(jù)折射率與波長(zhǎng)和光的頻率之間的關(guān)系以及從光密質(zhì)射入光疏質(zhì)光路的特點(diǎn)等即

可分析該題。

【解答】解：A、由題意，a光在折射時(shí)的偏折程度小于b光的偏折程度，則a光的波長(zhǎng)比

b光的波長(zhǎng)大，a光的頻率比b光的頻率小，故A錯(cuò)誤；

B、由于出射后光線遠(yuǎn)離法線，水面上方的介質(zhì)的折射率應(yīng)該是小于水的折射率，故B錯(cuò)誤；

C、保持a、b兩束光的夾角不變的情況下，都繞A點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)某一角度后兩光的偏

折程度都會(huì)變化，且變化不一樣，故出射后不可能合成一束光，這一點(diǎn)也可以用極限思想說(shuō)明，

故C錯(cuò)誤；

D、因?yàn)閍光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)大，用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，a光

的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，故D正確。

故選：D。

15.如圖所示，一細(xì)束白光經(jīng)過(guò)玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、C三種色

A.a、b、C三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來(lái)越大

B.若b光照射某金屬可發(fā)生光電效應(yīng)，則C光照射該金屬也一定能發(fā)生光電效應(yīng)

C.若分別讓a、b、C三色光經(jīng)過(guò)一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大

D.若讓a、b、C三色光以同一入射角，從同一介質(zhì)射入空氣中，b光恰能發(fā)生全反射，則

c光也一定能發(fā)生全反射

【分析】白光經(jīng)過(guò)玻璃三棱鏡色散后，根據(jù)偏折角的大小分析折射率的大小，從而確定頻率

和波長(zhǎng)關(guān)系，分析雙縫干涉條紋間距的大小；根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件分析B項(xiàng)，由n=￡分析

n

光在玻璃三棱鏡中的傳播速度的大??；由臨界角公式SinC=」分析臨界角的大小，由此分析分

n

析全反射現(xiàn)象。

【解答】解：A、a光經(jīng)色散后偏折程度最大，說(shuō)明a光折射率最大，c光的折射率最小，根

據(jù)V=￡,可知a、b、C三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來(lái)越大，故A正確；

n

B、C的折射率最小，則頻率最小，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件可知，若b光照射某金屬可發(fā)生

光電效應(yīng)，則C光照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；

C、a頻率最大，由C=入f知a光波長(zhǎng)最短，由Ax=［入知a光的干涉條紋間距最小，故C

d

錯(cuò)誤；

D、折射率越大，由臨界角公式SinC=上分析可知臨界角越小，越容易發(fā)生全反射，b光恰

n

能發(fā)生全反射，C光的折射率比b光小，由SinC=」知b臨界角更大些，所以b光恰能發(fā)生全反

n

射，則C光不能發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤。

故選：Ao

16.用玻璃制成的一塊棱鏡的截面圖如圖所示，其中ABOD是矩形，OED是半徑為R的四

分之一圓弧，O為圓心，OB長(zhǎng)為旦。一束光線從AB面上以入射角θι射入棱鏡后，恰好在0

3

點(diǎn)發(fā)生全反射后從圓弧面射出，光路圖如圖所示。已知光在空氣中的傳播速度為C,在棱鏡中的

傳播速度為匹C,則光線在棱鏡中傳播的時(shí)間為（）

5

6√2R√3R

Lr?----85R

?-f5c48?

【分析】光恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C,由SinC=工以及n=￡相結(jié)合求

nV

出臨界角C。已知光在棱鏡中的傳播速度為馬c,根據(jù)幾何關(guān)系求出光在棱鏡中的傳播路程，從

5

而求得光在棱鏡中的傳播時(shí)間to

【解答】解：（1）已知光在棱鏡中的傳播速度為V=匡c,則棱鏡的折射率為n￡=C

5V_4c

~5

5

4

D

入射角等于臨界角C,則SinC=』,

光在棱鏡中的傳播路程為S=E-+R

sinC

故光在棱鏡中的傳播時(shí)間t=旦

V

聯(lián)立解得：t=磔；

48c

故ABC錯(cuò)誤，D正確；

故選：D。

17.如圖所示，柱狀光學(xué)器件橫截面為等腰梯形，AB邊長(zhǎng)為d,CD邊長(zhǎng)為3d,AE=^AD-

4

底角為45°。一束細(xì)激光從E點(diǎn)垂直AD面入射，器件介質(zhì)對(duì)激光的折射率為√E°已知激光在

真空中的傳播速度為c,則這束激光從射入到第一次從器件中射出在器件中經(jīng)歷的時(shí)間為（）

B

【分析】根據(jù)幾何關(guān)系求光從E點(diǎn)射入到從BC邊射出時(shí)通過(guò)的路程，由V=￡求出光在棱

n

鏡中的傳播速度，從而求得所用的時(shí)間。

【解答】解：根據(jù)題意作出光路圖如圖:

光射到F點(diǎn)的入射角為i=45°,由于sini>sinC,所以光在F發(fā)生全反射;

光在介質(zhì)中傳播的速度為V=￡

n

根據(jù)幾何關(guān)系可知EF=DE=GF=旦AD

4

?(CD-AB)

AD=±---------------

cos450

這束激光從射入到第一次從器件中射出在器件中經(jīng)歷的時(shí)間為t=里里?

V

解得：t=盟迎

2c

故A正確，BCD錯(cuò)誤；

故選：A-

18.光導(dǎo)纖維的工作原理是利用玻璃纖維的全反射，如題圖所示，一束復(fù)色光從空氣射入光

導(dǎo)纖維后分成a、b兩束單色光。比較內(nèi)芯中的兩束單色光a、b,下列說(shuō)法正確的是()

B.a光的頻率大，發(fā)生全反射的臨界角小

C.a光的頻率小，發(fā)生全反射的臨界角大

D.a光的頻率大，發(fā)生全反射的臨界角大

【分析】根據(jù)折射定律以及折射率隨著光的頻率的減小而變小這一規(guī)律，再結(jié)合全反射的條

件SinC=」即可分析。

n

【解答】解：一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成a、b兩束單色光，由題圖可知，兩束

單色光的入射角相同，a光對(duì)應(yīng)的折射角小，由折射定律可知，a