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第十四章
光
第74讲　光的折射　全反射
学习目标 命题热点
(1)理解折射率的概念，掌握光的折射定律。 (2)掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。 折射定律的应用、全反射的理解和计算在高考中考查频率较高。
考点一
考点二
考点三
提能训练　练案[74]
考点一　折射定律　折射率
1．折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向_____
_____的现象。
2．折射定律
(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在_________
内，折射光线与入射光线分别位于法线的______；入射角的正弦与折射角的正弦_______。
(2)表达式：________＝n12，式中n12是比例常数。
(3)在光的折射现象中，光路是______的。
发生
改变
同一平面
两侧
成正比
可逆
3．折射率
(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，________________与______________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。
(2)表达式：n＝_______。
(3)计算公式：n＝_____，因为v入射角的正弦
折射角的正弦
1
(4)对折射率的理解
①公式的理解
②折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。
1)同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小。
2)同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
(2)视高：从折射率为n的透明介质中，观察正上方距界面高为L处的物体，看到物体像点的高度，即视高h＝nL(L：物体距离岸边的实际高度)。
易 错 辨 析
1．折射率的大小由介质和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关。(　 　)
2．无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。(　 　)
3．若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。(　 　)
√
√
×
(1)透明玻璃体的折射率；
(2)光从入射点传播到光屏所用的时间。
　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 横截面为三角形的棱镜 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
[规律方法]　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)
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
跟 踪 训 练
1．(光在三棱镜界面的折射)(2025·广东卷·4题)如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该折射率为(　　)
[答案]　A
2．(光在平行界面的折射)(多选)如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光b的折射率较小，那么下列说法中正确的有(　　)
A．a光在玻璃砖中传播速度比b光小
B．从玻璃砖下表面射出后，两束光不一定平行
C．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定增大了
D．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同
[答案]　AC
A．鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅
B．鱼看到的翠鸟比实际位置要高
C．翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动即可捕获鱼
D．鱼距离翠鸟的实际水平距离为2.5 m
[答案]　B
[解析]　水里的鱼反射的光线射出水面时发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，翠鸟逆着折射光线看过去会看到比实际位置高的鱼的虚像，故鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，故A错误；翠鸟反射的光线射入水中时发生折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，鱼逆着折射光线看过去会看到比实际位置高的翠鸟的虚像，故B正确；鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，故翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动不能捕获鱼，故C错误；光路如图所示，其中A点为翠
考点二　全反射
1．光密介质与光疏介质
(1)光密介质：折射率______的介质。
(2)光疏介质：折射率______的介质。
(3)光密介质和光疏介质是______的。某种介质相对其他不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。
较大
较小
相对
2．全反射
(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，折射光线将全部______，只剩下反射光线的现象。
说明：入射角增大的过程中，折射光的能量______，反射光的能量______，当发生全反射时，反射光的能量最强。
消失
减少
增加
(2)条件
①光从光密介质射入光疏介质。
②入射角____________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sin C＝____。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越___。
大于或等于
小
3．全反射的应用
(1)全反射棱镜
(2)光导纤维
说明：内芯相对于外套为光密介质，内芯的折射率大于外套的折射率。
　(2025·云南卷·13题)用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d＝2.0 mm，盖玻片与物镜的间距h＝0.20 mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速c＝3.0×108 m/s，π＝3.14。
(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字)；
(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，求t2－t1(结果保留2位有效数字)。
[答案]　(1)1.0×10－5 m2　(2)3.3×10－13 s
根据S＝πr2
所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为S≈1.0×10－5 m2。
[答案]　C
B．塑料锯齿和油的界面处发生
全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变大
D．对于透明塑料和油来说，油是光密介质
5．(全反射棱镜)如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量，图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是(　　)
[答案]　D
考点三　光的折射和全反射的综合应用
分析光学综合问题的基本思路
1．根据题目条件进行光路分析
(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。
(2)判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象。
2．画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆性原理画出光路图，在光路图上分析并找出有关几何图形的边角关系。
3．根据光学的基本规律，结合几何关系(三角函数、勾股定理、正弦定理等)分析或求解相关问题。
跟 踪 训 练
6．(2025·湖南卷·3题)如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是(　　)
A．入射角θ小于45°
C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射
D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射
[答案]　D
提能训练　练案[74]
1．(2024·江苏卷·6题)现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，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
[答案]　A
2．(多选)如图中方框区域内有一个位置可以任意摆放的全反射棱镜，其横截面是等腰直角三角形，光线1、2、3、4表示的是入射光线，经过棱镜后，相应的出射光线是1′、2′、3′、4′，下图4种情况中，哪些是可能实现的(　　)
[答案]　ABC
[解析]　将全反射棱镜如图放置，可满足要求，故A正确；
将全反射棱镜如图放置，可满足要求，故B正确；
将全反射棱镜如图放置，可满足要求，故C正确；
全反射棱镜对光路有两种控制作用：将光的传播方向改变90°，或是改变180°，而没有会聚光线的作用，故D错误。
A．1不全反射，2全反射
B．都不全反射
C．都全反射
D．1全反射，2不全反射
[答案]　C
4．(2026·江苏泰州市检测)如图所示，“阶跃型”光
导纤维由“纤芯”和“包层”两个圆柱体组成，其截面
为同心圆，中心部分是“纤芯”，“纤芯”以外的部分
称为“包层”。下列说法正确的是(　　)
A．光导纤维只能传输可见光
B．光导纤维中“纤芯”的折射率小于“包层”的折射率
C．不同频率的光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间相同
D．光从“纤芯”一端传到另一端的时间与从“纤芯”端面射入时的入射角有关
[答案]　D
[答案]　A
能力提升练
6．(多选)(2023·湖南卷·7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α，如图所示。他发现只有当α大于41°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(　　)
C．当他以α＝60°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60°
D．当他以α＝60°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60°
[答案]　BC
7．(多选)(2025·四川卷·9题)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则(　　)
A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°
C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
[答案]　CD
8．(2024·广东卷·6题)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP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PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
[答案]　B
9．(2023·湖北卷·6题)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为(　　)
[答案]　C
(1)该液体的折射率；
(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。
[解析]　(1)根据题意，画出光路图，如图所示
由几何关系可得O′B＝H－h＝3 cm，AB＝5 cm
(1)当α＝45°时，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值；
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
[解析]　(1)作出光路图，如图所示
解得∠2′＝45°
根据几何关系可知恰好发生全反射时的入射角为α′＝90°－[∠BAC－(90°－∠2′)]＝60°。
(1)发光球面的面积；
(2)光束正中间的光线通过大球冠的时间。
谢谢观看

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