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2026届高考物理一轮基础复习训练
64 光的折射 全反射
一、单项选择题
地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲，下列光路图中能描述该现象的是(　　)
某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离，就能得到液体的折射率。忽略气壁厚度，由该方案可知(　　)
A. 若，则
B. 若，则
C. 若，则
D. 若，则
如图甲所示，一细束白光通过某种特殊材料制成的三棱镜发生色散。图乙是其光路平面图，已知三棱镜的截面为等边三角形，白光由点入射，入射角，其中红光对应的该材料的折射率为，则红光通过三棱镜后的出射光线与点入射光线的夹角为(　　)
A. 　B. 　C. 　D.
如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是(　　)
A. 减弱激光强度
B. 提升瓶内液面高度
C. 改用折射率更小的液体
D. 增大激光器与小孔之间的水平距离
唐代诗人韩愈的《原道》里“坐井而观天，曰天小者，非天小也。”说的是青蛙在井底所能看到的天空是有限的。若井深8 m、圆形井口半径为0.5 m的井中被灌满水，水的折射率，处在井底正中央处的青蛙沿其正上方上浮，想要把井外景物全部尽收眼底，所处位置与井口水面的竖直距离最远为(　　)
A. 　B. 　C. 　D.
现有一光线以相同的入射角，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（），已知折射率随浓度增大而变大。则(　　)
A. 光在甲中折射率大
B. 甲的NaCl浓度小
C. 光在甲中速度大
D. 甲的临界角大
如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在面发生全反射，反射光射向面。若逐渐增大，两束光在面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　)
A. 在面上，红光比绿光更靠近点
B. 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C. 逐渐增大时，入射光可能在面发生全反射
D. 逐渐减小时，两束光在面折射的折射角逐渐增大
如图所示，楔形玻璃的横截面的顶角为，边上的点光源到顶点的距离为，垂直于边的光线在边的折射角为。不考虑多次反射，边上有光射出部分的长度为(　　)
A. 　B. 　C. 　D.
二、多项选择题
一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为。他发现只有当大于时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是(　　)
A. 水的折射率为
B. 水的折射率为
C. 当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于
D. 当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于
如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光从空气沿半径方向入射到圆心，当时，反射光和折射光刚好垂直。下列说法正确的是(　　)
A. 该材料对红光的折射率为
B. 若，光线消失
C. 若入射光变为白光，光线为白光
D. 若入射光变为紫光，光线和仍然垂直
如图所示，一束光由空气斜射到透明介质球上的点，入射角为，则(　　)
A. 当足够大时，在点将发生全反射
B. 当足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射
C. 无论多大，在点都不会发生全反射
D. 无论多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射
光导纤维（可简化为长玻璃丝）示意图如图所示，其折射率为，代表端面，为使光能从玻璃丝的端面传播到另一端面，光在端面上的入射角应满足的条件是(　　)
A.
B.
C.
D.
一个柱状玻璃砖的横截面如图所示，它由半圆和等腰直角三角形组成，其中为半圆的圆心，。一束单色光从光源射到圆面上的点，入射角，光束折射后与平行且恰好经过中点。已知圆的半径为，光在真空中的速度大小为，则(　　)
A. 玻璃砖材料的折射率为
B. 玻璃砖材料的折射率为
C. 光从点射入到离开玻璃砖的时间为
D. 光从点射入到离开玻璃砖的时间为
三、非选择题
如图，边长为的正方形为一棱镜的横截面，为边的中点。在截面所在的平面，一光线自点射入棱镜，入射角为，经折射后在边的点恰好发生全反射，反射光线从边的点射出棱镜，求棱镜的折射率以及、两点之间的距离。
如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于方向经边上的点射入棱镜，若这束光被边反射后恰好射向顶点，求点到点的距离。
如图，半径为的球面凹面镜内注有透明液体，将其静置在水平桌面上，液体中心厚度为10 mm。一束单色激光自中心轴上距液面15 mm的处以入射角射向液面处，其折射光经凹面镜反射后沿原路返回，液体折射率为。求：
(1) 光线在点进入液体的折射角；
(2) 凹面镜半径。
某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为点，半径为；直角三棱镜边的延长线过点，边平行于边且长度等于，。横截面所在平面内，单色光线以角入射到边发生折射，折射光线垂直边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
(1) 求；
(2) 以角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧可以发生全反射，求光线在上入射点到点距离的范围。
一、单项选择题
答案：A
解析：地球表面附近空气折射率随高度降低而增大（即越靠近地面折射率越大）。太阳光斜射时，光线从光疏介质（高空，n小）射向光密介质（低空，n大），折射角小于入射角，光线应向地面（法线方向）弯曲。选项A符合这一规律，其余选项光路弯曲方向错误。
答案：D
解析：设入射角为，折射角为。由题意，反射光与折射光垂直，故，即。根据折射定律：
容器宽度16 cm，中心到器壁距离8 cm，反射光点高度，则，故。
若，则，A错误；
若，则，B错误；
若，则，C错误；
若，则，D正确。
答案：C
解析：等边三棱镜顶角，红光入射角，折射率。
由折射定律，得，故。
光线在三棱镜内射到另一侧面时，入射角（几何关系）。
出射时，由折射定律，得，故。
偏向角（出射光线与入射光线夹角）为。
答案：B
解析：“液流导光”利用全反射原理，需保证光在液流表面的入射角大于临界角。
提升瓶内液面高度，液流速度增大，液流更“粗壮”且弯曲更平缓，光在液流表面的入射角更易大于临界角，B正确。
减弱激光强度会使光更弱，A错误；改用折射率更小的液体，临界角增大，更难发生全反射，C错误；增大激光器与小孔距离不影响全反射条件，D错误。
答案：A
解析：设青蛙位置与水面距离为，井口半径，水的折射率。
青蛙能看到全部景物的临界条件：光线从井口边缘入射到青蛙眼中时，入射角为临界角，满足。
几何关系：，而（由）。
解得。
答案：A
解析：入射角相同，折射角，由折射定律，得甲乙。
折射率随浓度增大而变大，故甲的浓度大于乙，B错误；
光速，故，C错误；
临界角，故，D错误；A正确。
答案：A
解析：红光折射率，临界角。
入射角增大时，折射角增大（由），光在面的入射角为。因，绿光先满足（全反射消失），B错误。
在面，红光折射角更小（因），故更靠近点，A正确。
光从空气射入介质，不可能在面发生全反射，C错误。
减小时，减小，D错误。
答案：C
解析：垂直入射的光线，入射角为，在面的入射角为（顶角），折射角。由折射定律。
临界角。
光从（）射到面上某点，入射角需才会折射。几何关系得最大为，故出射长度为，C正确。
二、多项选择题
答案：BD
解析：激光从水下射向空气，临界角满足。当时能射出，即，故，A错误，B正确。
当，入射角，折射角满足，故，折射光线与水面夹角为，C错误，D正确。
答案：AC
解析：时，反射光与折射光垂直，故折射角。折射率，A正确。
临界角，。当，入射角，发生全反射，折射光消失，B正确。
白光入射时，反射光不色散，仍为白光，C正确。
紫光折射率更大，不变时，折射角满足，故，反射光与折射光不垂直，D错误。
答案：BC
解析：光从空气（光疏）射入介质球（光密），在点入射角始终小于折射角，不可能发生全反射（全反射需从光密到光疏），A错误，C正确。
光从球内射出时，是从光密到光疏，若入射角足够大（大于临界角），会发生全反射，B正确，D错误。
答案：B
解析：设光在端面的折射角为，需满足光在光纤侧面的入射角（临界角）。
临界角，故。
由折射定律，结合，得，即（临界情况可取等号），B正确。
答案：AC
解析：设折射率为，入射角，折射角为。
折射光线平行于，且过中点（距为），几何关系得。
由，A正确，B错误。
光在玻璃中传播路径： 等腰直角三角形直角边 射出，总路程，速度，时间，C正确，D错误。
三、非选择题
解：
设光线在AB面的折射角为θ,则有
sin 60°=nsin θ
由题知,光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,则有
sin C=,C=90°-θ
联立解得tan θ=,n=
根据几何关系有tan θ==
NC=a-BN
又tan θ=,联立解得PC=a。
解：
棱镜折射率，等腰直角三角形，边反射。
光垂直入射到边的点，入射角，折射角满足。
设AM间的距离为d,由几何关系可知
∠ABD=∠DBM'=45°,∠AM'M=15°
则∠BAD=30°
在Rt△ABM'中,BM'=ABtan∠BAD=l
又BM=BM'=l
则M点到A点的距离d=l-l=l。
解：
(1) 由折射定律。
(2) 折射光经凹面镜反射后原路返回，故折射光线过凹面镜球心。几何关系得
∠ABC=∠COB=30°
由题干可知
AC=15 mm,CD=10 mm
则B、C的距离为BC==15 mm
OC的距离为OC==45 mm
由几何关系得凹面镜半径R=OC+CD=55 mm。
解析：
(1)由题意，设光在三棱镜中的折射角为，
则根据折射定律有n＝
由于折射光线垂直EG边射出，
根据几何关系可知＝∠FEG＝30°
代入数据解得＝0.75
(2)根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图
则根据几何关系可知FE上从P点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，
根据全反射临界角公式有sin C＝
设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有l＝Rsin C
又因为xPE＝ ,联立解得xPE＝R
所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为0

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