資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
4.1-4.2光的折射和全反射
（1）認識光的反射及折射現象，知道法線、入射角、反射角、折射角的含義。
（2）通過實驗探究，理解折射率的概念和光的折射定律。
（3）會測量玻璃等材料的折射率，通過實驗體會光線模型的建構過程。
（4）知道光密介質和光疏介質的概念，認識光的全反射現象。
（5）知道全反射棱鏡及其應用。
（6）初步了解光導纖維的工作原理及光纖技術對社會經濟生活的重大影響。
射水魚在水中能準確射中水面上不遠處的小昆蟲。水中的魚看到小昆蟲在什么位置？是在昆蟲的上方還是下方？
考點一、折射定律
1．光的反射
(1)反射現象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的分界面時，一部分光會返回到第1種介質的現象．
(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側；反射角等于入射角．
2．光的折射
(1)折射現象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的分界面時，一部分光會進入第2種介質的現象．
(2)折射定律
折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即＝n12(式中n12是比例常數)．
(3)在光的折射現象中，光路是可逆的．
考點二、折射率
1．定義
光從真空射入某種介質發生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質的絕對折射率，簡稱折射率，即n＝.
2．折射率與光速的關系
某種介質的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質中的傳播速度v之比，即n＝.
3．理解
由于c＞v，故任何介質的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.
4．測量玻璃的折射率
如圖 4.1-3，當光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時，只要找出與入射光線 AO 相對應的出射光線 O′D，就能夠畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線 OO′，于是就能測量入射角 θ1、折射角 θ2。根據折射定律，就可以求出玻璃的折射率了。
怎樣確定與入射光線 AO 相對應的折射光線 OO′？
在木板上面鋪一張白紙，把玻璃磚放在紙上，描出玻璃磚的兩個邊 a 和 a′。然后，在玻璃磚的一側插兩個大頭針 A、B，AB 的延長線與直線 a 的交點就是 O。眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使 B 把 A 擋住（圖 4.1-3），這樣大頭針 A、B 就確定了射入玻璃磚的光線。
在眼睛這一側再插第三個大頭針 C，使它把 A、B 都擋住，插第四個大頭針 D，使它把前三個大頭針都擋住，那么，后兩個大頭針就確定了從玻璃磚射出的光線。
在白紙上描出光線的徑跡，測量相應的角度，計算玻璃的折射率 n。
實驗中，應該采取哪些措施以減小誤差？
（2024 邗江區模擬）一束單色光從玻璃射向空氣時，光路圖如圖所示，兩條虛線分別表示分界面和法線，α＞β，則該玻璃的折射率為（　　）
A． B． C． D．
（2024 濮陽模擬）兩束光M、N以相同入射角由空氣入射到水中，折射角分別為α和β，已知α＞β，則在水中（　　）
A．M光的折射率大于N光
B．M光的頻率大于N光
C．M光的傳播速度大于N光
D．M光的波長小于N光
（2024 邗江區模擬）如圖所示，一條光線從介質M通過介質N進入介質Q。則光在介質M、N、Q中的傳播速度（　　）
A．vM＝vN＝vQ B．vN＜vM＜vQ C．vM＜vQ＜vN D．vQ＜vN＜vM
（2024春 荔灣區校級期末）如圖所示，在做“測量玻璃的折射率”實驗時，先在白紙上放置一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個邊MN和PQ，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，再插上大頭針P3和P4，并作出光路圖，根據光路圖通過計算得出玻璃的折射率。關于此實驗，下列說法中錯誤的是（　　）
A．大頭針P4須擋住P3及P1、P2的像
B．若增大入射角i1，沿P1P2入射的光線可能會發生全反射
C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃磚的折射率
D．如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P'Q'，折射率的測量值將偏小
（2024春 鄭州期末）如圖所示，半徑為R的半圓柱透明體置于水平桌面上，上表面水平，其橫截面與桌面相切于A點。一細束單色光經球心O從空氣中射入透明體內，光線與CO夾角為30°，出射光線射在桌面上B點處，測得A、B之間的距離為，則該透明體的折射率為（　　）
A． B． C． D．
考點三、全反射
水中的氣泡看上去特別明亮，這是為什么呢？
1．光疏介質和光密介質
(1)光疏介質：折射率較小(填“大”或“小”)的介質．
(2)光密介質：折射率較大(填“大”或“小”)的介質．
(3)光疏介質與光密介質是相對(填“相對”或“絕對”)的．
2．全反射現象
(1)全反射：光從光密介質射入光疏介質時，同時發生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現象．
(2)臨界角：剛好發生全反射，即折射角等于90°時的入射角．用字母C表示，光從介質射入空氣(真空)時，發生全反射的臨界角C與介質的折射率n的關系是sin C＝.
(3)全反射發生的條件
①光從光密介質射入光疏介質．
②入射角等于或大于臨界角．
考點四、全反射棱鏡
1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．
2．全反射棱鏡的特點：當光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內部發生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．
考點五、光導纖維
1．原理：利用了光的全反射．
2．構造：由內芯和外套兩層組成．內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發生全反射．
3．光導纖維除應用于光纖通信外，還可應用于醫學上的內窺鏡等．
4．光纖通信的優點是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強等．
（2024春 房山區期末）如圖所示，入射光線沿AO方向從空氣射向某種介質，折射光線沿OB方向。下列說法正確的是（　　）
A．光從空氣進入介質后頻率會增大
B．光從空氣進入介質后波長會增大
C．光在該介質中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度
D．光從空氣射入介質，可能發生全反射現象
（2024春 太原期末）一束光線射到玻璃球過球心O的截面上，入射角為60°。光線的傳播路徑如圖，出射光線恰好與AO平行，則該光線在玻璃中的折射率為（　　）
A． B． C．2 D．1.5
（2024春 東城區期末）光纖通信采用光導纖維，可簡化為半徑為r、長為L（L r）的圓柱形長玻璃絲。為簡化可認為玻璃絲外為空氣，其沿軸線的側剖面如圖所示。一束含紅、綠兩種顏色的復色光以入射角θ0從軸心射入后分為a、b兩束，兩單色光在玻璃中多次全反射后從光導纖維另一端射出，已知該玻璃材料對a光的折射率為n，真空中的光速為c。下列說法正確的是（　　）
A．a光為綠光，b光為紅光
B．該玻璃材料對b光的折射率小于n
C．若a光恰好發生全反射，則a光在該玻璃絲中的傳播時間t
D．若n，則a光以任意入射角入射均能在玻璃絲內發生全反射
（2024春 九龍坡區校級期末）如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復色光沿AO方向從真空射入玻璃，紫光和紅光分別從B、C點射出。下列說法正確的是（　　）
A．紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較大
B．紅光和紫光同時從半圓柱體玻璃中射出
C．逐漸增大入射角i，紫光先發生全反射
D．逐漸增大入射角i，紅光先發生全反射
（2024春 泉州期末）如圖所示，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡，然后垂直于AC邊射出，該棱鏡的折射率為（　　）
A． B． C． D．
一、全反射棱鏡改變光路的幾種情況
　　　入射方式 項目　　　　 方式一 方式二 方式三
光路圖
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光線方向改變角度 90° 180° 0°(發生側移)
二、光導纖維
1．構造及傳播原理
(1)構造：光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖所示，它是由內芯和外套兩層組成的，內芯的折射率大于外套的折射率．
(2)傳播原理：光由一端進入，在兩層的界面上經過多次全反射，從另一端射出，光導纖維可以遠距離傳播光信號，光信號又可以轉換成電信號，進而變為聲音、圖像．
2．光導纖維的折射率：設光導纖維的折射率為n，當入射角為θ1時，進入光導纖維的光線傳到側面恰好發生全反射，則有：sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝.
由圖可知：當θ1增大時，θ2增大，由光導纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當θ1＝90°時，若θ＝C，則所有進入光導纖維中的光線都能發生全反射，即解得n＝.
以上是光從光導纖維射向真空時得到的折射率，由于光導纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比大些．
（2024 天心區校級模擬）如圖所示，一運動員在清澈的水池里沿直線以0.5m/s的速度游泳，已知水深為m，不考慮水面波動對視線的影響。t＝0時刻他看到自己正下方的水底有一小石塊，t＝6s時他恰好看不到小石塊了（眼睛在水面之上），下列說法正確的是（　　）
A．6s后，運動員會再次看到水底的小石塊
B．水的折射率n
C．水的折射率n
D．水的折射率n
（2024 浙江模擬）一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊未畫出），AB為直角邊，∠ABC＝45°，ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點。此玻璃的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則（　　）
A．從BC邊折射出一束寬度比BC邊長度小的平行光
B．從BC邊折射出一束寬度比BC邊長度大的平行光
C．屏上有一亮區，其寬度等于AC邊的長度
D．屏上有一亮區，其寬度小于AB邊的長度
（2024 重慶三模）如圖所示，一條含有兩種單色光的細光束，從真空中由均質玻璃磚的上表面入射后，分成折射角分別為θ1，θ2的a，b光線，則a，b光線在該玻璃磚中運動的速度大小之比為（　　）
A． B．
C． D．
（2024 長沙縣校級二模）半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，底面BD水平，此時上方光屏與BD平行。一束白光從玻璃磚下方垂直于BD射到圓心O上，在光屏上C點出現白色亮斑。使玻璃磚底面繞O逆時針緩慢轉過角度θ（0°＜θ＜90°），在θ角緩慢變大的過程中，光屏上的彩色光斑（　　）
A．沿光屏向左移動，紫光最先消失
B．沿光屏向右移動，紫光最后消失
C．沿光屏向左移動，紅光最先消失
D．沿光屏向右移動，紅光最后消失
（2024 廣東模擬）如圖所示，激光筆發出的一束單色光由空氣斜射到水面上的O點時，同時發生折射和反射，若僅減小入射角，則折射光線與反射光線的夾角將（　　）
A．減小水 B．增大 C．不變 D．無法確定
（2024春 福州期末）如圖所示為某手機防窺膜的原理簡化圖，在透明介質中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度與防窺膜厚度相等、方向與屏幕垂直。從手機屏幕上相鄰兩吸光屏障中點O發出的光線經透明介質由吸光屏障邊緣射入空氣，在空氣中的出射角θ稱為可視角度，可視角度越小防窺效果越好，則下列做法中能提高防窺效果的是（　　）
A．增大手機屏幕亮度
B．減小相鄰兩吸光屏障間距
C．減小防窺膜的厚度
D．增大透明介質的折射率
（2024春 福州期末）隨著科技的不斷發展，光纖通訊技術已成為現代通信領域中最重要的技術之一，光纖通信利用光信號還傳遞數據，具有高速、大容量、低損耗、抗干擾等優勢、在電話、互聯網、電視、移動通信等領域得到廣泛應用。如圖所示，一條長直光導纖維的長度為d，一束單色光從右端面中點以θ的入射角射入時，恰好在纖芯與包層的分界面發生全反射，且臨界角為C。已知光在空氣中的傳播速度等于真空光速c，若改變單色光的入射方向，則從右端射入的光能夠傳送到左端光在光導纖維內傳輸的最長時間為（　　）
A． B．
C． D．
（2023秋 鼓樓區校級期末）每年夏季，我國多地會出現如圖甲所示日暈現象。日暈是當日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說法正確的是（　　）
A．在冰晶中，b光的傳播速度比a光小
B．通過同一裝置發生雙縫干涉，b光的相鄰亮條紋間距大
C．從同種玻璃射入空氣發生全反射時，a光的臨界角小
D．a光的頻率較大
（2024 浙江模擬）如圖所示為一底邊鍍銀的等腰直角三角形介質，直角邊長為a。一細黃光束從O點平行底邊AB入射，OA間距為0.2a。光束經AB邊反射后，在BC邊上D點射出介質，BD間距為0.05a，不考慮光在介質內的二次反射，則（　　）
A．該介反的折射率為
B．光束在介質中傳播的時間為
C．僅將入射點下移，光束可能無法從BC邊射出
D．僅將黃光束改為紫光束，光束可能無法從BC邊射出
（2024 合肥三模）如圖所示，矩形ABCD為某透明介質的截面，AB＝2AD，O為AD邊的中點，一束單色光從O點斜射入玻璃磚，折射光線剛好在AB面發生全反射，反射光線剛好照射到C點，則透明介質對光的折射率為（　　）
A．1.25 B．1.35 C．1.45 D．1.55
（2024 中山區校級模擬）某款手機防窺屏的原理圖如圖所示，在透明介質中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可實現對像素單元可視角度θ的控制。發光像素單元緊貼防窺屏的下表面，可視為點光源，位于相鄰兩屏障的正中間。下列說法正確的是（　　）
A．防窺屏的厚度越大，可視角度θ越小
B．屏障的高度d越大，可視角度θ越小
C．透明介質的折射率越小，可視角度θ越大
D．防窺屏實現防窺效果主要是因為光發生了全反射
（2024 溫州二模）如圖所示，半徑為R，圓心角為135°的扇形玻璃磚OAB，M為OB邊上的一點，。一束平行單色紅光從OB邊射入玻璃磚，入射方向與OA邊平行。由M點入射的光從圓弧邊出射后恰好與OA平行。真空中的光速為c，除了全反射，不考慮其它反射光，則（　　）
A．玻璃磚圓弧邊上有光射出的長度為
B．從玻璃磚圓弧邊射出的光對應在OB邊上的長度為
C．從B點入射的光在玻璃磚中傳播時間為
D．若改為單色綠光，由M點入射的光經玻璃磚后從圓弧邊射出仍然與OA平行中小學教育資源及組卷應用平臺
4.1-4.2光的折射和全反射
（1）認識光的反射及折射現象，知道法線、入射角、反射角、折射角的含義。
（2）通過實驗探究，理解折射率的概念和光的折射定律。
（3）會測量玻璃等材料的折射率，通過實驗體會光線模型的建構過程。
（4）知道光密介質和光疏介質的概念，認識光的全反射現象。
（5）知道全反射棱鏡及其應用。
（6）初步了解光導纖維的工作原理及光纖技術對社會經濟生活的重大影響。
射水魚在水中能準確射中水面上不遠處的小昆蟲。水中的魚看到小昆蟲在什么位置？是在昆蟲的上方還是下方？
考點一、折射定律
1．光的反射
(1)反射現象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的分界面時，一部分光會返回到第1種介質的現象．
(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側；反射角等于入射角．
2．光的折射
(1)折射現象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的分界面時，一部分光會進入第2種介質的現象．
(2)折射定律
折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即＝n12(式中n12是比例常數)．
(3)在光的折射現象中，光路是可逆的．
考點二、折射率
1．定義
光從真空射入某種介質發生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質的絕對折射率，簡稱折射率，即n＝.
2．折射率與光速的關系
某種介質的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質中的傳播速度v之比，即n＝.
3．理解
由于c＞v，故任何介質的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.
4．測量玻璃的折射率
如圖 4.1-3，當光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時，只要找出與入射光線 AO 相對應的出射光線 O′D，就能夠畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線 OO′，于是就能測量入射角 θ1、折射角 θ2。根據折射定律，就可以求出玻璃的折射率了。
怎樣確定與入射光線 AO 相對應的折射光線 OO′？
在木板上面鋪一張白紙，把玻璃磚放在紙上，描出玻璃磚的兩個邊 a 和 a′。然后，在玻璃磚的一側插兩個大頭針 A、B，AB 的延長線與直線 a 的交點就是 O。眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使 B 把 A 擋住（圖 4.1-3），這樣大頭針 A、B 就確定了射入玻璃磚的光線。
在眼睛這一側再插第三個大頭針 C，使它把 A、B 都擋住，插第四個大頭針 D，使它把前三個大頭針都擋住，那么，后兩個大頭針就確定了從玻璃磚射出的光線。
在白紙上描出光線的徑跡，測量相應的角度，計算玻璃的折射率 n。
實驗中，應該采取哪些措施以減小誤差？
（2024 邗江區模擬）一束單色光從玻璃射向空氣時，光路圖如圖所示，兩條虛線分別表示分界面和法線，α＞β，則該玻璃的折射率為（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：因為光從玻璃射入空氣，折射角大于入射角，所以豎著的線為界面，入射角為 90°﹣α，折射角為 90°﹣β。
根據光的可逆性可知，折射率為
故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（2024 濮陽模擬）兩束光M、N以相同入射角由空氣入射到水中，折射角分別為α和β，已知α＞β，則在水中（　　）
A．M光的折射率大于N光
B．M光的頻率大于N光
C．M光的傳播速度大于N光
D．M光的波長小于N光
【解答】解：AB、設兩束光的入射角為θ，由折射定律可得兩束光的折射率分別為：，
已知α＞β，可知M光的折射率小于N光的折射率，折射率越大，頻率越高，所以M光的頻率小于N光的頻率，故AB錯誤；
C、由可知M光的傳播速度大于N光傳播速度，
由v＝λf可得波長：，M光在水中傳播速度v大，頻率f小，所以M光在水中的波長大于N光在水中的波長，故C正確，D錯誤。
故選：C。
（2024 邗江區模擬）如圖所示，一條光線從介質M通過介質N進入介質Q。則光在介質M、N、Q中的傳播速度（　　）
A．vM＝vN＝vQ B．vN＜vM＜vQ C．vM＜vQ＜vN D．vQ＜vN＜vM
【解答】解：根據折射定律有n，根據圖中角度關系可知光在介質N的折射率最大，在Q的折射率最小；
根據v可知
vN＜vM＜vQ
故B正確，ACD錯誤；
故選：B。
（2024春 荔灣區校級期末）如圖所示，在做“測量玻璃的折射率”實驗時，先在白紙上放置一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個邊MN和PQ，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，再插上大頭針P3和P4，并作出光路圖，根據光路圖通過計算得出玻璃的折射率。關于此實驗，下列說法中錯誤的是（　　）
A．大頭針P4須擋住P3及P1、P2的像
B．若增大入射角i1，沿P1P2入射的光線可能會發生全反射
C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃磚的折射率
D．如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P'Q'，折射率的測量值將偏小
【解答】解：A.確定P4大頭針的位置的方法是大頭針P4能擋住P3及P1、P2的像，故A正確；
B.玻璃磚兩面平行，折射率不變，可知入射角i1增大時對應折射角i2增大，根據幾何關系可知，光線在玻璃磚下表面折射時的入射角始終等于上表面的折射角i2，上表面入射角增大到90°時，折射角i2才剛好等于臨界角C，如果上表面入射角等于90°，就不會有光線進入玻璃發生折射，所以下表面的入射角只能小于臨界角C，則不能發生全反射，故B錯誤；
C.利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃磚的折射率，故C正確；
D.如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P'Q'，根據上圖可知折射角i2將偏大，折射率的測量值將偏小，故D正確。
本題選錯誤的，故選：B。
（2024春 鄭州期末）如圖所示，半徑為R的半圓柱透明體置于水平桌面上，上表面水平，其橫截面與桌面相切于A點。一細束單色光經球心O從空氣中射入透明體內，光線與CO夾角為30°，出射光線射在桌面上B點處，測得A、B之間的距離為，則該透明體的折射率為（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：作出光路圖如下圖所示：
由幾何關系可得：光線在O點的入射角θ＝60°，折射角α滿足：tanα，可得：sinα
由折射定律得：n，解得：n，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
考點三、全反射
水中的氣泡看上去特別明亮，這是為什么呢？
1．光疏介質和光密介質
(1)光疏介質：折射率較小(填“大”或“小”)的介質．
(2)光密介質：折射率較大(填“大”或“小”)的介質．
(3)光疏介質與光密介質是相對(填“相對”或“絕對”)的．
2．全反射現象
(1)全反射：光從光密介質射入光疏介質時，同時發生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現象．
(2)臨界角：剛好發生全反射，即折射角等于90°時的入射角．用字母C表示，光從介質射入空氣(真空)時，發生全反射的臨界角C與介質的折射率n的關系是sin C＝.
(3)全反射發生的條件
①光從光密介質射入光疏介質．
②入射角等于或大于臨界角．
考點四、全反射棱鏡
1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．
2．全反射棱鏡的特點：當光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內部發生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．
考點五、光導纖維
1．原理：利用了光的全反射．
2．構造：由內芯和外套兩層組成．內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發生全反射．
3．光導纖維除應用于光纖通信外，還可應用于醫學上的內窺鏡等．
4．光纖通信的優點是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強等．
（2024春 房山區期末）如圖所示，入射光線沿AO方向從空氣射向某種介質，折射光線沿OB方向。下列說法正確的是（　　）
A．光從空氣進入介質后頻率會增大
B．光從空氣進入介質后波長會增大
C．光在該介質中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度
D．光從空氣射入介質，可能發生全反射現象
【解答】解：A、光在不同介質中頻率不會變化，故A錯誤；
BC、由圖可知θ1＞θ2，則，根據可知光在該介質中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，根據v＝fλ可知光從空氣進入介質后波長會變小，故B錯誤，C正確；
D、由圖可知θ1＞θ2，則，空氣為光疏介質，光從空氣射入介質，不可能發生全反射現象，故D錯誤。
故選：C。
（2024春 太原期末）一束光線射到玻璃球過球心O的截面上，入射角為60°。光線的傳播路徑如圖，出射光線恰好與AO平行，則該光線在玻璃中的折射率為（　　）
A． B． C．2 D．1.5
【解答】解：畫出光路圖如圖
設在A點入射后折射角為r，因為△AOB是等腰三角形，所以
∠OBA＝r
由光路可逆知，在B點出射光線的出射角為60°，由幾何關系知
2r＝60°
得
r＝30°
由折射定律有
n
故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
（2024春 東城區期末）光纖通信采用光導纖維，可簡化為半徑為r、長為L（L r）的圓柱形長玻璃絲。為簡化可認為玻璃絲外為空氣，其沿軸線的側剖面如圖所示。一束含紅、綠兩種顏色的復色光以入射角θ0從軸心射入后分為a、b兩束，兩單色光在玻璃中多次全反射后從光導纖維另一端射出，已知該玻璃材料對a光的折射率為n，真空中的光速為c。下列說法正確的是（　　）
A．a光為綠光，b光為紅光
B．該玻璃材料對b光的折射率小于n
C．若a光恰好發生全反射，則a光在該玻璃絲中的傳播時間t
D．若n，則a光以任意入射角入射均能在玻璃絲內發生全反射
【解答】解：AB、設折射角為α，根據折射定律有：n，由于a光的折射角大于b光的折射角，因此內芯材料對b光的折射率大于對a的折射率n，頻率越大，折射率越大，則a為紅光，b為綠光，故AB錯誤；
C、根據速度與折射率的關系有：n
根據幾何關系可知光程為s
a光在該玻璃絲中的傳播時間t
其中n
解得t
故C正確；
D、光線a的臨界角為C，如圖
由于sinC
隨著入射角θ0逐漸增大，光線a與邊界間的夾角逐漸減小，恰好達到臨界角時，根據幾何關系C+α
而n
整理得sinθ0
此時開始有光從纖維側壁射出。故D錯誤；
故選：C。
（2024春 九龍坡區校級期末）如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復色光沿AO方向從真空射入玻璃，紫光和紅光分別從B、C點射出。下列說法正確的是（　　）
A．紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較大
B．紅光和紫光同時從半圓柱體玻璃中射出
C．逐漸增大入射角i，紫光先發生全反射
D．逐漸增大入射角i，紅光先發生全反射
【解答】解：A、紫光的折射率較大，根據可知，紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較小，故A錯誤；
B、設任一光束的折射角為r，由折射定律有
光在玻璃中的傳播時間為
，t與n無關，可知紅光和紫光在玻璃中傳播時間相同，同時從半圓柱體玻璃中射出，故B正確；
CD、紫光的折射率較大，由可知，紫光的臨界角較小，而紫光射到玻璃內表面時入射角較大，所以逐漸減小入射角i，紫光先發生全反射，故CD錯誤。
故選：B。
（2024春 泉州期末）如圖所示，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡，然后垂直于AC邊射出，該棱鏡的折射率為（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：根據折射定律和反射定律畫出光路圖，如圖所示。
由幾何關系得
i＝∠C＝90°﹣30°＝60°
r＝60°﹣30°＝30°
故該棱鏡的折射率為
n，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
一、全反射棱鏡改變光路的幾種情況
　　　入射方式 項目　　　　 方式一 方式二 方式三
光路圖
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光線方向改變角度 90° 180° 0°(發生側移)
二、光導纖維
1．構造及傳播原理
(1)構造：光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖所示，它是由內芯和外套兩層組成的，內芯的折射率大于外套的折射率．
(2)傳播原理：光由一端進入，在兩層的界面上經過多次全反射，從另一端射出，光導纖維可以遠距離傳播光信號，光信號又可以轉換成電信號，進而變為聲音、圖像．
2．光導纖維的折射率：設光導纖維的折射率為n，當入射角為θ1時，進入光導纖維的光線傳到側面恰好發生全反射，則有：sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝.
由圖可知：當θ1增大時，θ2增大，由光導纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當θ1＝90°時，若θ＝C，則所有進入光導纖維中的光線都能發生全反射，即解得n＝.
以上是光從光導纖維射向真空時得到的折射率，由于光導纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比大些．
（2024 天心區校級模擬）如圖所示，一運動員在清澈的水池里沿直線以0.5m/s的速度游泳，已知水深為m，不考慮水面波動對視線的影響。t＝0時刻他看到自己正下方的水底有一小石塊，t＝6s時他恰好看不到小石塊了（眼睛在水面之上），下列說法正確的是（　　）
A．6s后，運動員會再次看到水底的小石塊
B．水的折射率n
C．水的折射率n
D．水的折射率n
【解答】解：A、t＝6s時恰好看不到小石塊，則知光線在水面恰好發生了全反射，入射角等于臨界角C。6s后，入射角大于臨界角，光線仍發生全反射，所以不會看到小石塊，故A錯誤；
BCD、由題意可得，t＝6s時光路如下圖所示。
t＝6s時通過的位移為
x＝vt＝0.5×6m＝3m
根據全反射臨界角公式sinC
由幾何關系可得
sinC
聯立解得水的折射率為：n，故BD錯誤，C正確。
故選：C。
（2024 浙江模擬）一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊未畫出），AB為直角邊，∠ABC＝45°，ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點。此玻璃的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則（　　）
A．從BC邊折射出一束寬度比BC邊長度小的平行光
B．從BC邊折射出一束寬度比BC邊長度大的平行光
C．屏上有一亮區，其寬度等于AC邊的長度
D．屏上有一亮區，其寬度小于AB邊的長度
【解答】解：因sinC，所以45°＞C，光在BC面上發生全反射，光經BC面全反射后由ADC進入空氣，入射角小于臨界角，折射角大于入射角，故所有從曲面ADC射出的光線都向ADC的中央方向偏折，如圖所示，屏上亮區寬度小于AC邊長度，又AB邊與AC邊長度相等，所以屏上有一亮區其寬度小于AB、AC邊長度，不是平行光，故D正確，ABC錯誤；
故選：D。
（2024 重慶三模）如圖所示，一條含有兩種單色光的細光束，從真空中由均質玻璃磚的上表面入射后，分成折射角分別為θ1，θ2的a，b光線，則a，b光線在該玻璃磚中運動的速度大小之比為（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：由折射定律知，該玻璃磚對光線的折射率，根據光線在該玻璃磚中運動的速度大小v，題中的入射角為θ為定值，可知v∝sinθ，因此，a，b光線在該玻璃磚中運動的速度大小之比為，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（2024 長沙縣校級二模）半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，底面BD水平，此時上方光屏與BD平行。一束白光從玻璃磚下方垂直于BD射到圓心O上，在光屏上C點出現白色亮斑。使玻璃磚底面繞O逆時針緩慢轉過角度θ（0°＜θ＜90°），在θ角緩慢變大的過程中，光屏上的彩色光斑（　　）
A．沿光屏向左移動，紫光最先消失
B．沿光屏向右移動，紫光最后消失
C．沿光屏向左移動，紅光最先消失
D．沿光屏向右移動，紅光最后消失
【解答】解：入射角比較小時，光在O處既有折射又有反射，根據折射定律及幾何知識可知，光在O點處的折射角大于入射角，而反射角等于入射角，則折射角一定大于反射角。玻璃磚繞O點逆時針緩慢地轉過角度θ的過程中，法線也逆時針同步旋轉，入射角增大，由折射定律得
可知折射角也隨之增大，而且法線也逆時針旋轉，所以光屏上的彩色光斑沿光屏向右移動。
由全反射臨界角公式，因紫光折射率最大，紅光折射率最小，可知紫光發生全反射的臨界角最小，紅光發生全反射的臨界角最大，所以紫光最先消失，紅光最后消失，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
（2024 廣東模擬）如圖所示，激光筆發出的一束單色光由空氣斜射到水面上的O點時，同時發生折射和反射，若僅減小入射角，則折射光線與反射光線的夾角將（　　）
A．減小水 B．增大 C．不變 D．無法確定
【解答】解：設入射角為α，折射角為β，光路圖如圖所示：
根據反射定律可知反射角為α，折射光線與反射光線的夾角θ＝180°﹣（α+β）
根據折射規律可知，折射角隨入射角的增大而增大，減小而減小，即α減小，β減小，因此折射光線與反射光線的夾角θ′＝180°﹣（α′+β′），由于α′β′均減小，夾角θ′將增大，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（2024春 福州期末）如圖所示為某手機防窺膜的原理簡化圖，在透明介質中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度與防窺膜厚度相等、方向與屏幕垂直。從手機屏幕上相鄰兩吸光屏障中點O發出的光線經透明介質由吸光屏障邊緣射入空氣，在空氣中的出射角θ稱為可視角度，可視角度越小防窺效果越好，則下列做法中能提高防窺效果的是（　　）
A．增大手機屏幕亮度
B．減小相鄰兩吸光屏障間距
C．減小防窺膜的厚度
D．增大透明介質的折射率
【解答】解：A、增大手機屏幕亮度，可視角度不會變化，不能提高防窺效果，故A錯誤；
BCD、設屏障的高度與防窺膜厚度均為x，相鄰屏障間距為L，根據折射定律，可得聯立可得，可知當屏障間距L減小時，因為折射率不變，則可視角度減小，能提高防窺效果；當減小防窺膜厚度x時，因為折射率不變，則可視角度增大，不能提高防窺效果；當增大透明介質的折射率，因為x、L不變，則可視角度增大，不能提高防窺效果，故B正確，CD錯誤。
故選：B。
（2024春 福州期末）隨著科技的不斷發展，光纖通訊技術已成為現代通信領域中最重要的技術之一，光纖通信利用光信號還傳遞數據，具有高速、大容量、低損耗、抗干擾等優勢、在電話、互聯網、電視、移動通信等領域得到廣泛應用。如圖所示，一條長直光導纖維的長度為d，一束單色光從右端面中點以θ的入射角射入時，恰好在纖芯與包層的分界面發生全反射，且臨界角為C。已知光在空氣中的傳播速度等于真空光速c，若改變單色光的入射方向，則從右端射入的光能夠傳送到左端光在光導纖維內傳輸的最長時間為（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：作光路圖如下
光在內芯與包層的界面恰好發生全反射，則有，又r＝90°﹣C，得，光在內芯的傳播速度為，當光射到芯層與包層分界面的入射角等于臨界角C時，光在光導纖維內傳輸的時間最長，此時光傳播的路程為，則最長時間，即，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
（2023秋 鼓樓區校級期末）每年夏季，我國多地會出現如圖甲所示日暈現象。日暈是當日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說法正確的是（　　）
A．在冰晶中，b光的傳播速度比a光小
B．通過同一裝置發生雙縫干涉，b光的相鄰亮條紋間距大
C．從同種玻璃射入空氣發生全反射時，a光的臨界角小
D．a光的頻率較大
【解答】解：A、由圖看出，太陽光射入六角形冰晶時，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，由知b光的傳播速度小，故A正確；
BD、a光的折射率小于b光的折射率，a光的頻率小于b光的頻率，所以a光的波長大于b光的波長，根據，a光相鄰條紋間距大，故BD錯誤；
C、由臨界角公式，a光的折射率小，a光的臨界角大，故C錯誤；
故選：A。
（2024 浙江模擬）如圖所示為一底邊鍍銀的等腰直角三角形介質，直角邊長為a。一細黃光束從O點平行底邊AB入射，OA間距為0.2a。光束經AB邊反射后，在BC邊上D點射出介質，BD間距為0.05a，不考慮光在介質內的二次反射，則（　　）
A．該介反的折射率為
B．光束在介質中傳播的時間為
C．僅將入射點下移，光束可能無法從BC邊射出
D．僅將黃光束改為紫光束，光束可能無法從BC邊射出
【解答】解：根據題意畫出光路圖如圖所示：
由于∠A＝∠B，∠BED＝∠AEO，則∠EDB＝∠EOA，故出射光線平行于AB。
A、根據幾何關系可得△AEO～△BEO，可得：
而AE+EB
解得：AE＝0.8a，EB＝0.2a
在△AEO中，根據余弦定理可得：OE2＝OA2+AE2﹣2OA AEcos45°
解得：OE＝a
根據正弦定理可得：，解得：α＝37°
根據折射定律可得：n，故A錯誤；
B、根據幾何關系可得：，解得：ED＝0.25a
光在介質中的傳播速度為：v
則光束在介質中傳播的時間為：t
解得：t，故B正確；
C、僅將入射點下移，則E點左移，光束仍從BC邊射出，故C錯誤；
D、僅將黃光束改為紫光束，折射角偏大，光束從BC邊射出時光線仍平行于AB變，故D錯誤。
故選：B。
（2024 合肥三模）如圖所示，矩形ABCD為某透明介質的截面，AB＝2AD，O為AD邊的中點，一束單色光從O點斜射入玻璃磚，折射光線剛好在AB面發生全反射，反射光線剛好照射到C點，則透明介質對光的折射率為（　　）
A．1.25 B．1.35 C．1.45 D．1.55
【解答】解：作出光路圖如圖所示
設折射光線在AB邊的入射角為α，設AO長為L，根據結合關系可知sinα
根據折射定律有1.25
故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
（2024 中山區校級模擬）某款手機防窺屏的原理圖如圖所示，在透明介質中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可實現對像素單元可視角度θ的控制。發光像素單元緊貼防窺屏的下表面，可視為點光源，位于相鄰兩屏障的正中間。下列說法正確的是（　　）
A．防窺屏的厚度越大，可視角度θ越小
B．屏障的高度d越大，可視角度θ越小
C．透明介質的折射率越小，可視角度θ越大
D．防窺屏實現防窺效果主要是因為光發生了全反射
【解答】解：A、由圖可知，視角度θ與防窺屏的厚度無關，即防窺屏的厚度變化時，可視角度θ不變，故A錯誤；
B、由圖可知，屏障的高度d越大，光線射到界面的入射角越小，則在空氣中的折射角越小，則可視角度θ越小，故B正確；
C、透明介質的折射率越小，則在空氣中的折射角越小，則由幾何關系可知，可視角度θ越小，故C錯誤；
D．防窺屏實現防窺效果的原理是因為某些角度范圍內的光被屏障吸收，能射出到空氣中的光其入射角都小于臨界角，沒有發生全反射，故D錯誤。
故選：B。
（2024 溫州二模）如圖所示，半徑為R，圓心角為135°的扇形玻璃磚OAB，M為OB邊上的一點，。一束平行單色紅光從OB邊射入玻璃磚，入射方向與OA邊平行。由M點入射的光從圓弧邊出射后恰好與OA平行。真空中的光速為c，除了全反射，不考慮其它反射光，則（　　）
A．玻璃磚圓弧邊上有光射出的長度為
B．從玻璃磚圓弧邊射出的光對應在OB邊上的長度為
C．從B點入射的光在玻璃磚中傳播時間為
D．若改為單色綠光，由M點入射的光經玻璃磚后從圓弧邊射出仍然與OA平行
【解答】解：A.M點入射的光從圓弧邊AB出射后恰好與OA平行，其光路圖如圖所示
根據題意可得
α＝45°
說明光線在M點的折射角與N點時的入射角相等，從而可確定∠MON為直角，且
所以
β＝30°
根據臨界角與折射率的關系
所以
C＝45°
所以當光線在圓弧面射出時的入射角為45°時將發生全反射，為圓弧邊界有光射出的上邊界，從O點射入的光線從圓弧面射出時為下邊界，所對應圓心角為∠COD等于45°，如圖所示
所以玻璃磚圓弧邊上有光射出的長度為
，故A錯誤；
B.從玻璃磚圓弧邊射出的光對應在OB邊上的長度為
，故B正確；
C.從B點入射的光在玻璃中的路程為R，所以
，故C錯誤；
D.由于不同顏色的光的折射率不同，所以換成綠光不會平行射出，故D錯誤。
故選：B。

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