資源簡介

專題 33 光的折射與全反射
考點 考情 命題方向
考點 1 光的折射定 2024 年高考廣東卷 1.光的折射定律和全反射是高
律 2024 年高考江蘇卷 考考查頻率較高的知識，命題
2024 年高考甘肅卷 熱點主要是：選擇實際情景；
2024 年高考全國理綜甲卷 單色光、復色光或平行光射入
2023 高考江蘇學業水平選擇性考試 三棱鏡、正長體多面體、半圓
考點 2 光的反射 2024 年高考海南卷 柱，球體，空心球體或組合
2023 年 6 月高考浙江選考 體，液體，綜合考查光的折
2022 高考遼寧物理 射定律、反射定律以及全反
2022 年高考廣東物理 射。
2.高考對光的折射定律和全反
射的考查，難度中等，可能為
選圖題(選擇光路圖、光從液
面射出面等)，可能給出光
路，判斷其正確說法，也可能
為計算題，綜合考查相關知識
點。
題型一 折射定律和折射率的理解及應用
1．折射定律
(1)內容：如圖所示，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．
sin θ1
(2)表達式： ＝n.
sin θ2
(3)在光的折射現象中，光路是可逆的．
2．折射率
(1)折射率是一個反映介質的光學性質的物理量．
sin θ1
(2)定義式：n＝ .
sin θ2
c
(3)計算公式：n＝ ，因為 vv
(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質時，入射角大于折射角；當光由介質射入真空(或空氣)時，入射
角小于折射角．
3．折射率的理解
(1)折射率由介質本身性質決定，與入射角的大小無關．
(2)折射率與介質的密度沒有關系，光密介質不是指密度大的介質．
(3)同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小．
sin θ1
(4)公式 n＝ 中，不論是光從真空射入介質，還是從介質射入真空，θ1 總是真空中的光線與法線sin θ2
間的夾角，θ2總是介質中的光線與法線間的夾角．
[模型演練1] （2024 河南三模）如圖所示，某材料的截面為等腰直角三角形，一束光與該材料表面
成 45°角入射，該材料折射率為 1.5，下列光路圖中可能正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：CD.光從真空入射到介質，是光從光疏介質到光密介質，不會發生全反射，折射角
應比入射角小，故 CD 錯誤；
AB.如圖
45° 2
由折射率公式，有n = ，得sin 2 = ，由幾何關系有 θ1＝45°，所以 θ3＝θ2，θ4＝90°﹣2 3
θ 7 23，所以sin 4 = ＞ ，所以在 3 處會發生全反射，故 A 正確，B 錯誤。3 2
故選：A。
[模型演練2] （2024 泰州模擬）某同學在觀看太空水球光學實驗后，找到一塊橫截面為環形的玻璃
磚模擬光的傳播，如圖所示，玻璃磚的內徑為 R、外徑為 2R。一束單色光在截面上的 A 點以 i＝
45°的入射角射入玻璃磚，經一次折射后，恰好與玻璃磚內壁相切，則玻璃磚對該單色光的折
射率為（　　）
A．0.5 B． 2 C． 3 D．2
【解答】解：根據題意，作出光路圖如圖所示。
設光線在 A 點的折射角為 θ，根據幾何關系可得：
1
sinθ = 2 = 2
玻璃磚對該單色光的折射率為：

n =
解得：n = 2，故 ACD 錯誤，B 正確。
故選：B。
[模型演練3] （2024 鎮海區校級三模）截面如圖所示的直角棱鏡 ABC，其中 BC 邊和 CA 邊鍍有全
反射膜。細束白光以入射角 θ＝60°從 AB 邊入射，然后經過 BC、CA 反射，又從 AB 邊射出。
已知三角形 AB 邊的高為 h，真空光速為 c。對經過兩次反射，并從 AB 邊射出的光束，有（　　）
A．出射方向相對于入射方向的轉角大小與光的顏色有關
B．紫光在出射位置與入射位置間距最大
C．光在棱鏡中用時最短的光的折射率為 3
D 2 3 ．光在棱鏡當中傳播用時最短為

【解答】解：A、作出光路如圖：
由幾何關系可知 α＝r，β＝θ，則從 AB 邊射出的光束與入射光線平行，與光的顏色無關，故 A 錯
誤；
B、根據題意可知折射率越大，出射位置與入射位置間距越小，紫光折射率最大，所以其出射位
置與入射位置間距最小，故 B 錯誤；
CD、由圖和幾何關系可知折射率越小，在棱鏡中走過的路程越長，根據運動學公式可知光在棱鏡

中的傳播時間 t = 又 v = ，n =
結合幾何關系可知當 r＝45° 時傳播時間最短，此時的折射率
3
n = 2 3 = 2 = 2
2
結合幾何關系可求出此時路程為
L＝OM+MN+NO′＝2 2h

則 t = = =
2 3
，故 C 錯誤，D 正確。

故選：D。
[模型演練4] （2024 青秀區校級二模）如圖，一束由三種單色光組成的復合光以相同的入射角 θ 由
空氣射到半圓形玻璃磚表面的 A 點，AB 為半圓的直徑。光線進入玻璃后分為 AC、AD、AE 三
束，它們從 A 點到 C、D、E 三點的時間分別為 t1、t2、t3，則（　　）
A．t3＞t2＞t1 B．t1＞t2＞t3 C．t2＞t1＞t3 D．t1＝t2＝t3
【解答】解：對于任意一束光，設其折射角為 α，光在玻璃磚中通過的路程為 L，玻璃磚直徑為
d，折射率為 n，光在真空中的速度為 c，光在玻璃中的速度為 v，則光從

A 點到達玻璃磚圓弧面的時間為t = =



又由折射定律有n =

聯立解得：t =
則從 A 點到 C、D、E 三點的時間相等，即 t1＝t2＝t3，故 ABC 錯誤，D 正確。
故選：D。
[模型演練5] （2024 臺州二模）如圖甲所示，在水池中水平放置一條細燈帶圍成的直徑為 d1＝0.6m
4
的圓環發光體，水的折射率n = 3，細燈帶到水面的距離 h 可以調節，緊貼水面的上方水平放置
一光傳感器。調節 h＝h1 時，傳感器檢測到有光強的區域恰好為一個完整的圓形。調節 h 為 2 =
7 時，傳感器上光強隨 x 軸位置變化如圖乙所示，圖中光強最強的區域對應傳感器部分為直
4
徑 d2 的圓形區域，檢測到有光強的區域為直徑 d3 的圓形區域。下列說法正確的是（　　）
= 7A．h1 B．d ＝0.9m5 2
C．d3＝1.5m D．h 越小，d3 越大
【解答】解：A.傳感器檢測到有光強的區域恰好為一個完整的圓形時，燈帶上發出的光在 O 點恰
好發生全反射，如圖 1
1
圖 1 則 sinC =
1
由幾何知識得 tanC = 2
1
7
解得 h1 = m10
故 A 錯誤；
B.h2 =
7 時，燈帶上發出的光在傳感器上光強最強的區域邊緣發生全反射時，光強最強的區域
4
對應傳感器部分為直徑 d2 的圓形區域，如圖 2
1
圖 2 由 sinC =
2 1
tanC = 2 2
2
解得 d2＝0.9m
故 B 正確；
C. = 7h2 時，燈帶上發出的光在水面恰好發生全反射，有光強的區域為直徑 d3 的圓形區域，4
如圖 3
1
圖 3 由 sinC =
3 1
tanC = 2 2
2
解得 d3＝2.1m
故 C 錯誤；
3 1
D.由 tanC = 2 2 可知，h 越小，d 越小，故 D 錯誤。
32
故選：B。
題型二 全反射現象的理解和綜合分析
1．定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將消失，只剩下反射
光線的現象．
2．條件：(1)光從光密介質射入光疏介質．(2)入射角大于或等于臨界角．
3．臨界角：折射角等于 90°時的入射角，若光從光密介質(折射率為 n)射向真空或空氣時，發生全反
1
射的臨界角為 C，則 sin C＝ .介質的折射率越大，發生全反射的臨界角越小．
n
[模型演練6] （多選）（2024 重慶模擬）如圖為我國航天領域某透明光學部件截面示意圖，其截面
一側是半徑為 R 的四分之一圓弧，其余兩側為直面 AC 與 BC，且 AC＝BC＝R。該部件獨特的
性能是放在 O 點的光源發出的光線，在圓弧 AB 上有三分之二最終不能從 AC、BC 面射出，光
速為 c。下列說法正確的是（　　）
A．該透明光學部件的全反射臨界角為 30°
B 3．該透明光學部件的折射率為
2
C 2( 2 1) ．光線透過該部件最長時間為

D．該透明光學部件 AC 邊不透光長度為 3
【解答】解：AB．若射到 E 點和 G 點的光線恰能發生全反射，可知射到 AE 之間和 GB 之間的
光線都能從透明光學部件中射出，由題意可知該兩部分占圓弧的三分之二，可知
∠ADE＝C＝30°
1
折射率 n = = 2
故 A 正確，B 錯誤；

C．光線在該部件中的速度 v =
2
光線透過該部件最長時間為從 C 點射出的光線，則最長時間 t =

t = 2( 2 1) 解得

故 C 正確；
D．該透明光學部件 AC 邊不透光長度為
3 3
EC＝R﹣Rtan30° = R
3
故 D 錯誤。
故選：AC。
[模型演練7] （2024 樂清市校級三模）如圖所示，△ABC 為等腰直角三棱鏡的截面圖，AB = 2a，
P 為 AB 邊上一點，Q 是 BC 邊的中點。一束單色光自 BC 邊上的 P 點射入棱鏡，入射光線從垂
直 BC 方向緩慢調整至平行 BC 方向。當入射光線垂直于 AB 邊時，BC 邊恰好無光線射出；當
入射光線平行于 BC 邊射入時，折射光線恰好經 Q 點反射后從 AC 邊射出。已知光在真空中的
傳播速度為 c，sin15° = 6 2，則（　　）
4
A PB = 6 2． 間的距離x
2
B．經 BC 面一次反射后從 AC 面出射的光線不可能與入射光平行
C．P 點入射角合適的情況下，經 BC 面一次反射后在 AC 面出射時可能發生全反射
D．緩慢調整入射方向的過程中，經 BC 面一次反射后從 AC 面出射的光線在玻璃中傳播的最短
2
時間 t =
【解答】解：A．光線垂直于 AB 邊射入棱鏡后，光路圖如圖所示
1
在 BC 邊恰好發生全反射，設光線在棱鏡中發生全反射的臨界角為 C，由幾何關系可得n = =
2
光線自 P 點平行于 BC 邊射入棱鏡，光線恰好經過 Q 點的光路圖如圖所示
45°
由折射定律n = =
得可得折射角為 r＝30°

在△BPQ 由正弦定理可得 ∠ = ∠
有幾何關系知，∠BQP＝15°，∠BPQ＝120°，BQ a 3 2 6＝ ，代入上式解得x = BP =
6
故 A 錯誤；
B．由對稱性可知，光線自 P 點平行于 BC 邊射入棱鏡，光線恰好經過 Q 點全反射后經 AC 面射
出的光先與入射光線平行，故 B 錯誤；
C．若在 AC 面出射時發生全反射，則光線必須平行 BC 邊入射到 AC 面，P 點入射的光線不可能
經 BC 面一次反射后在 AC 面出射時發生全反射，故 C 錯誤；
D．光線垂直于 AB 邊射入棱鏡后，路圖如圖所示，光線在棱鏡中通過的路程最短，傳播的時間
最短，為t = 2


n =
2
聯立解得t =
故 D 正確。
故選：D。
[模型演練8] （2024 皇姑區校級模擬）光刻機是現代半導體工業的皇冠，我國研制的某型號光刻機
的光源輻射出某一頻率紫外光，投影原理簡化如圖，等腰直角三角形 ABC 為三棱鏡橫截面，半
球形玻璃磚半徑為 R，O'O 為玻璃磚對稱軸。間距 2 的 a、b 兩束平行紫外光從棱鏡左側垂直
AB 邊射入，此角度射向半球形玻璃磚的光線已達到最強（光不能從三棱鏡的 AC 邊射出），反
射后進入玻璃磚，最后會聚于 O'O 延長線上的 M 點。半球形玻璃磚折射率為 2，來自棱鏡的
6 2
反射光關于軸線 O'O 對稱，光在真空中的傳播速度為 c，下列正確的是(sin75° = )
4
（　　）
A．三棱鏡折射率可能為 1.3
B．改變光線在 AB 面的入射角，可使光線在 AB 面上發生全反射
C 6 2．進入半球形玻璃磚到第一次折射出玻璃磚的時間為

D 6 2 2．進入半球形玻璃磚到第一次折射出玻璃磚的時間為

1
【解答】解：A．由題意可知，光在 AC 面發生全反射，所以有sin45° ≥ sinC =
可得三棱鏡的折射率為n ≥ 2 ≈ 1.4
故 A 錯誤；
B．光由光密介質射入光疏介質才有可能發生全反射，所以即便改變光線在 AB 面的入射角，也
不會在 AB 面上發生全反射，故 B 錯誤；
CD．如圖光在半球玻璃磚內傳播過程

在△ODE 2中有sin∠DOE = = 2
則∠DOE＝45°
45°
所以光在射入玻璃磚時的入射角為 45°，紫外光進入玻璃磚時由折射定律得n = ∠
則∠FDO＝30°

在△DOF 中有 75° = 45°
解得DF = ( 3 ―1)

光在玻璃磚中的傳播速度v =
6 2
光在玻璃磚中的傳播時間t = =
故 C 正確，D 錯誤。
故選：C。
[模型演練9] （2024 中山區校級模擬）如圖所示，直角梯形玻璃磚 ABCD，其中 BCDE 是正方形，
∠A＝30°。現有兩束單色光組成的復合光從 AD 的中點 M 平行 AB 邊射入，折射光線 a、b 分
別到 E 點和 B 點，則有（　　）
A．玻璃磚對 b 6光的折射率為
2
B．射到 E 點的光線不會發生全反射
C．射到 E 點的光線會發生全反射，且反射光過 BC 中點
D．在玻璃磚中 a 光速度大于 b 光速度
【解答】解：A.光線 a 在玻璃磚內的光路圖如圖所示：
由幾何關系可知光線 b 在 AD 面上的折射角為 45°
60° 60° 6
折射率為：n = = 30° = 3；n = 45° = ，故 A 正確；2
B.光線 a 在玻璃磚內的光路圖如圖所示：
60°
由幾何關系可知光線在 AD 面上的折射角為 30°，折射率為：n = = 30° = 3；
1 3
設臨界角為 C，則 sinC = = ，在 AB 界面上，入射角為 60°大于臨界角 C，故光線發生全3
反射，故 B 錯誤；
3
C.設光從 BC 界面上 N 點射出，由幾何關系可知：BN = atan30° = ，故 C 錯誤；
3

D.由于 na＞nb，根據n = 可知在玻璃磚中 a 光速度小于 b 光速度，故 D 錯誤；
故選：A。
[模型演練10] （2024 五華區校級模擬）如圖所示為一均勻透明介質棱鏡的橫截面，橫截面為一斜邊
長為 2L 的等腰直角三角形。一束紫光以 i＝60°，從斜邊中點 A 入射，在 EF 邊上的 P 點發生
反射后，射向 BE 邊上 Q 點（P、Q 點均未標出），已知該介質對紫光的折射率為 3，紫光在真
空中的波長為 λ，光在真空中的光速為 c，sin15 = 6 2，則下列說法正確的是（　　）
4
A．該光束進入棱鏡后波長變為 3λ
B．該光束在 P 點一定不發生全反射
C (2 3) 2 ．該光束在棱鏡內的傳播時間為
2 15°
D．若入射光為紅光，光束在 A 點折射后會射到 PF 間某點
【解答】解：A．該光束進入棱鏡后，光路如圖所示
3
波長變為λ' = = 3
故 A 錯誤；

B．根據折射定律n =
可得 r＝30°
根據幾何關系，光束在 P 處的入射角為，發生全反射的臨界角
1
= = 3sinC ＞ 15° 3
故在 P 點一定不發生全反射，故 B 正確；
45° 75°
C．如圖所示，在△AEP 中，由正弦定理得 =
= 2

解得AP
2 15°
光傳播至 Q 點，則光在棱鏡中的傳播路程s = AP + 2APcos30° = (1 + 3)

光在棱鏡中的傳播速度為v =
(3 3) 2
傳播時間為t = = 2 15°
故 C 錯誤；
D．若入射光為紅光，在棱鏡中的折射率小于紫光在該棱鏡中的折射率，第一次折射后應射到 PE
段，故 D 錯誤。
故選：B。
題型三 光路控制問題分析
平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制：
類別
平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球)
項目 　
玻璃磚上下表面是平
結構 橫截面為三角形 橫截面是圓
行的
圓界面的法線是過
對光線的作用
通過三棱鏡的光線經 圓心的直線，經過通過平行玻璃磚的光
兩次折射后向圓心
線不改變傳播方向， 兩次折射后，出射光
但要發生側移 線向棱鏡底邊偏折
偏折
全反射棱鏡，改變光
應用 測定玻璃的折射率 改變光的傳播方向
的傳播方向
特別提醒　不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質中的折射率、光速也不同，發生全反射現象的
臨界角也不同．
[模型演練11] （2024 郫都區校級模擬）如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡橫截面 ABC 的單色光
從空氣射向 E 點，并偏折到 F 點，已知入射方向與邊 AB 的夾角為 θ＝30°，E、F 分別為邊
AB、BC 的中點，則下列說法正確的是（　　）
A．光從空氣進入棱鏡，波長變長
B．光從空氣進入棱鏡，光速不變
C．該棱鏡的折射率為 3
D．光在 F 點會發生全反射
【解答】解：AB．光從空氣進入棱鏡，光速減小，波長減小，故 AB 錯誤；
C．由幾何關系可得入射光線在 AB 面上入射角為
i＝60°
折射角為
r＝30°
則棱鏡的折射率為
3
n = =
2
1 3
2
故 C 正確；
D．光線在 F 點的入射角等于 AB 面上的折射角，根據光路可逆性原理知，光在 F 點不可能發生
全反射，故 D 錯誤。
故選：C。
[模型演練12] （2024 濟寧三模）五一假期濟寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該
7
光源水平放置于湖水下方 m 處，該光源發出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環，如圖所示。
10
4
已知水對紅光的折射率為3，則亮環的寬度 d 為（　　）
A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m
【解答】解：水下的任意一個發光點發出的光，到達水面后能發生折射從水面出來的光形成一個
圓形，當圓形線狀光源發出紅光可在水面上觀察到紅色亮環時，恰好發生全反射的光的光路如圖
1
由發生全反射的臨界條件可知sinC =

又 = ；d＝2r
代入數據，聯立可得：d＝0.6m
故 ABC 錯誤，D 正確。
故選：D。
[模型演練13] （2024 湖北三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為 R，O 為球心，AB 為直
徑，現有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為 S＝2πR
（如圖乙，其中 R 為球的半徑， 為球冠的高），光在真空中傳播的速度為 c，玻璃對紅光的折
射率為 n＝1.25，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（　　）
3
A．從半球面射出的光中，在玻璃內的傳播時間最短為4
1
B．整個半球面透光的面積為5
2
16
C．所有射入到半球底面的光，有25的會發生全反射
D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大
1
【解答】解：A．由光學知識有sinC = ，n =
解得 C＝53°
4
v = 5
由題意得從半球面射出的光中，最短路徑時剛好發生全反射，最短路徑 L＝0.6R
0.6 3
在玻璃內的傳播時間最短為t = = 0.8 = 4
故 A 正確；
3 4
B．整個半球面透光的面積為S = 2πRh = 2πR(R ― 5 ) =
2
5
故 B 錯誤；
2 4
2 9
C ( )．發生全反射的光與射入到半球底面的光比例為 5 =
2 25
9
即所有射入到半球底面的光，有25的會發生全反射，故 C 錯誤；
D．若將入射光由紅光換成紫光，折射率變大，臨界角變小，則半球面透光的面積減小，故 D 錯
誤。
故選：A。
[模型演練14] （2024 香坊區校級模擬）如圖所示，正方形 ABCD 為一個立方體冰塊的截面，從空
氣中的 Q 點射出一束單色光經 M 點射入冰面內，入射角為 θ，但具體角度無法測量，光線在
AB 邊上的 N 點射出，QM 連線的延長線與 AB 邊交于 P 點，已知 MP 和 MN 的長度，下列說
法正確的是（　　）
A．光線進入冰塊后頻率變大
B．光線進入冰塊后傳播速度變大
C．無法求出冰塊的折射率
D．減少 θ 角，光線在 AB 邊可能會發生全反射
【解答】解：A.光線頻率是由光源本身決定的，從一種介質進入另一種介質中傳播時頻率不會發
生改變，故 A 錯誤；

B.光線進入冰塊后，從光疏介質進入光密介質，折射率變大，根據公式 v = 可知，n 變大，v 減
小，故 B 錯誤；
C.如圖

根據幾何關系有 sinθ＝cosα = ，sinβ = ，則折射率 n = ，代入解得 n = ，故 C 錯
誤；
D.減少 θ 角，則 β 也減小，光線在 AB 面上入射時入射角會增大，只要入射角大于或等于臨界角
C，又因為是從光密介質進入光疏介質，故可以發生全反射，故 D 正確。
故選：D。
[模型演練15] （2024 青羊區校級模擬）如圖所示為某種透明介質做成的等腰直角三棱鏡的截面示意
圖。由 a、b 兩種單色光組成的細光束從空氣垂直于 BC 邊射入棱鏡，經兩次反射后光束垂直于
BC 邊射出，反射點分別在 AB、AC 邊的中點，且在反射點只有 b 光射出，光路圖如圖所示，
已知 AB＝AC＝2L，a 光的折射率為 n，真空中的光速為 c。下列說法錯誤的是（　　）
A．該三棱鏡對 a 光的折射率 n ≥ 2
B．在三棱鏡中 b 光的傳播速度大于 a 光的傳播速度
C a 2 2 ． 光在三棱鏡中的傳播時間為

D．分別用 a、b 兩種單色光做雙縫干涉實驗，a 光相鄰的干涉條紋間距更大
【解答】解：A、因 a 光在 AB、AC 邊均無光線射出，故發生的全反射，則臨界角 C≤45°，由

折射定律可知，n = 2，可得：n ≥ 2，故 A 正確；


B、由以上現象可知，a 光的折射率大，由 n = 可知，可知 b 光在三棱鏡中的傳播速度大于 a 光
在三棱鏡中的傳播速度，故 B 正確；

C、由幾何關系可知，a 光在玻璃磚中傳播路程：s＝2×Lcos45° + 45° = 2 2L，若 a 光的折
2 2
射率為 n，則 a 光在玻璃中的速度 v = ，所以 a
2 2
光在玻璃中的時間：t = = = ，故

C 正確；
D、由于 a 光的折射率大于 b 光，a 光的頻率大，波長短。用 a、b 兩種單色光做雙縫干涉實驗，

根據雙縫干涉條紋間距公式Δx = ，a 光相鄰的干涉條紋間距更小，故 D 錯誤。
本題選擇錯誤的，
故選：D。專題 33 光的折射與全反射
考點 考情 命題方向
考點 1 光的折射定 2024 年高考廣東卷 1.光的折射定律和全反射是高
律 2024 年高考江蘇卷 考考查頻率較高的知識，命題
2024 年高考甘肅卷 熱點主要是：選擇實際情景；
2024 年高考全國理綜甲卷 單色光、復色光或平行光射入
2023 高考江蘇學業水平選擇性考試 三棱鏡、正長體多面體、半圓
考點 2 光的反射 2024 年高考海南卷 柱，球體，空心球體或組合
2023 年 6 月高考浙江選考 體，液體，綜合考查光的折
2022 高考遼寧物理 射定律、反射定律以及全反
2022 年高考廣東物理 射。
2.高考對光的折射定律和全反
射的考查，難度中等，可能為
選圖題(選擇光路圖、光從液
面射出面等)，可能給出光
路，判斷其正確說法，也可能
為計算題，綜合考查相關知識
點。
題型一 折射定律和折射率的理解及應用
1．折射定律
(1)內容：如圖所示，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．
sin θ1
(2)表達式： ＝n.
sin θ2
(3)在光的折射現象中，光路是可逆的．
2．折射率
(1)折射率是一個反映介質的光學性質的物理量．
sin θ1
(2)定義式：n＝ .
sin θ2
c
(3)計算公式：n＝ ，因為 vv
(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質時，入射角大于折射角；當光由介質射入真空(或空氣)時，入射
角小于折射角．
3．折射率的理解
(1)折射率由介質本身性質決定，與入射角的大小無關．
(2)折射率與介質的密度沒有關系，光密介質不是指密度大的介質．
(3)同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小．
sin θ1
(4)公式 n＝ 中，不論是光從真空射入介質，還是從介質射入真空，θ1 總是真空中的光線與法線sin θ2
間的夾角，θ2總是介質中的光線與法線間的夾角．
[模型演練1] （2024 河南三模）如圖所示，某材料的截面為等腰直角三角形，一束光與該材料表面
成 45°角入射，該材料折射率為 1.5，下列光路圖中可能正確的是（　　）
A． B．
C． D．
[模型演練2] （2024 泰州模擬）某同學在觀看太空水球光學實驗后，找到一塊橫截面為環形的玻璃
磚模擬光的傳播，如圖所示，玻璃磚的內徑為 R、外徑為 2R。一束單色光在截面上的 A 點以 i＝
45°的入射角射入玻璃磚，經一次折射后，恰好與玻璃磚內壁相切，則玻璃磚對該單色光的折
射率為（　　）
A．0.5 B． 2 C． 3 D．2
[模型演練3] （2024 鎮海區校級三模）截面如圖所示的直角棱鏡 ABC，其中 BC 邊和 CA 邊鍍有全
反射膜。細束白光以入射角 θ＝60°從 AB 邊入射，然后經過 BC、CA 反射，又從 AB 邊射出。
已知三角形 AB 邊的高為 h，真空光速為 c。對經過兩次反射，并從 AB 邊射出的光束，有（　　）
A．出射方向相對于入射方向的轉角大小與光的顏色有關
B．紫光在出射位置與入射位置間距最大
C．光在棱鏡中用時最短的光的折射率為 3
D 2 3 ．光在棱鏡當中傳播用時最短為

[模型演練4] （2024 青秀區校級二模）如圖，一束由三種單色光組成的復合光以相同的入射角 θ 由
空氣射到半圓形玻璃磚表面的 A 點，AB 為半圓的直徑。光線進入玻璃后分為 AC、AD、AE 三
束，它們從 A 點到 C、D、E 三點的時間分別為 t1、t2、t3，則（　　）
A．t3＞t2＞t1 B．t1＞t2＞t3 C．t2＞t1＞t3 D．t1＝t2＝t3
[模型演練5] （2024 臺州二模）如圖甲所示，在水池中水平放置一條細燈帶圍成的直徑為 d1＝0.6m
4
的圓環發光體，水的折射率n = 3，細燈帶到水面的距離 h 可以調節，緊貼水面的上方水平放置
一光傳感器。調節 h＝h1 時，傳感器檢測到有光強的區域恰好為一個完整的圓形。調節 h 為 2 =
7 時，傳感器上光強隨 x 軸位置變化如圖乙所示，圖中光強最強的區域對應傳感器部分為直
4
徑 d2 的圓形區域，檢測到有光強的區域為直徑 d3 的圓形區域。下列說法正確的是（　　）
= 7A．h1 B．d2＝0.9m5
C．d3＝1.5m D．h 越小，d3 越大
題型二 全反射現象的理解和綜合分析
1．定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將消失，只剩下反射
光線的現象．
2．條件：(1)光從光密介質射入光疏介質．(2)入射角大于或等于臨界角．
3．臨界角：折射角等于 90°時的入射角，若光從光密介質(折射率為 n)射向真空或空氣時，發生全反
1
射的臨界角為 C，則 sin C＝ .介質的折射率越大，發生全反射的臨界角越小．
n
[模型演練6] （多選）（2024 重慶模擬）如圖為我國航天領域某透明光學部件截面示意圖，其截面
一側是半徑為 R 的四分之一圓弧，其余兩側為直面 AC 與 BC，且 AC＝BC＝R。該部件獨特的
性能是放在 O 點的光源發出的光線，在圓弧 AB 上有三分之二最終不能從 AC、BC 面射出，光
速為 c。下列說法正確的是（　　）
A．該透明光學部件的全反射臨界角為 30°
B 3．該透明光學部件的折射率為
2
C 2( 2 1) ．光線透過該部件最長時間為

D．該透明光學部件 AC 邊不透光長度為 3
[模型演練7] （2024 樂清市校級三模）如圖所示，△ABC 為等腰直角三棱鏡的截面圖，AB = 2a，
P 為 AB 邊上一點，Q 是 BC 邊的中點。一束單色光自 BC 邊上的 P 點射入棱鏡，入射光線從垂
直 BC 方向緩慢調整至平行 BC 方向。當入射光線垂直于 AB 邊時，BC 邊恰好無光線射出；當
入射光線平行于 BC 邊射入時，折射光線恰好經 Q 點反射后從 AC 邊射出。已知光在真空中的
6 2
傳播速度為 c，sin15° = ，則（　　）
4
A PB = 6 2． 間的距離x
2
B．經 BC 面一次反射后從 AC 面出射的光線不可能與入射光平行
C．P 點入射角合適的情況下，經 BC 面一次反射后在 AC 面出射時可能發生全反射
D．緩慢調整入射方向的過程中，經 BC 面一次反射后從 AC 面出射的光線在玻璃中傳播的最短
2
時間 t =
[模型演練8] （2024 皇姑區校級模擬）光刻機是現代半導體工業的皇冠，我國研制的某型號光刻機
的光源輻射出某一頻率紫外光，投影原理簡化如圖，等腰直角三角形 ABC 為三棱鏡橫截面，半
球形玻璃磚半徑為 R，O'O 為玻璃磚對稱軸。間距 2 的 a、b 兩束平行紫外光從棱鏡左側垂直
AB 邊射入，此角度射向半球形玻璃磚的光線已達到最強（光不能從三棱鏡的 AC 邊射出），反
射后進入玻璃磚，最后會聚于 O'O 延長線上的 M 點。半球形玻璃磚折射率為 2，來自棱鏡的
6 2
反射光關于軸線 O'O 對稱，光在真空中的傳播速度為 c，下列正確的是(sin75° = )
4
（　　）
A．三棱鏡折射率可能為 1.3
B．改變光線在 AB 面的入射角，可使光線在 AB 面上發生全反射
C 6 2．進入半球形玻璃磚到第一次折射出玻璃磚的時間為

D 6 2 2．進入半球形玻璃磚到第一次折射出玻璃磚的時間為

[模型演練9] （2024 中山區校級模擬）如圖所示，直角梯形玻璃磚 ABCD，其中 BCDE 是正方形，
∠A＝30°。現有兩束單色光組成的復合光從 AD 的中點 M 平行 AB 邊射入，折射光線 a、b 分
別到 E 點和 B 點，則有（　　）
A 6．玻璃磚對 b 光的折射率為
2
B．射到 E 點的光線不會發生全反射
C．射到 E 點的光線會發生全反射，且反射光過 BC 中點
D．在玻璃磚中 a 光速度大于 b 光速度
[模型演練10] （2024 五華區校級模擬）如圖所示為一均勻透明介質棱鏡的橫截面，橫截面為一斜邊
長為 2L 的等腰直角三角形。一束紫光以 i＝60°，從斜邊中點 A 入射，在 EF 邊上的 P 點發生
反射后，射向 BE 邊上 Q 點（P、Q 點均未標出），已知該介質對紫光的折射率為 3，紫光在真
λ c sin15 = 6 2空中的波長為 ，光在真空中的光速為 ， ，則下列說法正確的是（　　）
4
A．該光束進入棱鏡后波長變為 3λ
B．該光束在 P 點一定不發生全反射
C (2 3) 2 ．該光束在棱鏡內的傳播時間為
2 15°
D．若入射光為紅光，光束在 A 點折射后會射到 PF 間某點
題型三 光路控制問題分析
平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制：
類別
平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球)
項目 　
玻璃磚上下表面是平
結構 橫截面為三角形 橫截面是圓
行的
圓界面的法線是過
對光線的作用
通過平行玻璃磚的光 通過三棱鏡的光線經
圓心的直線，經過
兩次折射后向圓心
線不改變傳播方向， 兩次折射后，出射光
偏折
但要發生側移 線向棱鏡底邊偏折
全反射棱鏡，改變光
應用 測定玻璃的折射率 改變光的傳播方向
的傳播方向
特別提醒　不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質中的折射率、光速也不同，發生全反射現象的
臨界角也不同．
[模型演練11] （2024 郫都區校級模擬）如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡橫截面 ABC 的單色光
從空氣射向 E 點，并偏折到 F 點，已知入射方向與邊 AB 的夾角為 θ＝30°，E、F 分別為邊
AB、BC 的中點，則下列說法正確的是（　　）
A．光從空氣進入棱鏡，波長變長
B．光從空氣進入棱鏡，光速不變
C．該棱鏡的折射率為 3
D．光在 F 點會發生全反射
[模型演練12] （2024 濟寧三模）五一假期濟寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該
7
光源水平放置于湖水下方 m 處，該光源發出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環，如圖所示。
10
4
已知水對紅光的折射率為3，則亮環的寬度 d 為（　　）
A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m
[模型演練13] （2024 湖北三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為 R，O 為球心，AB 為直
徑，現有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為 S＝2πR
（如圖乙，其中 R 為球的半徑， 為球冠的高），光在真空中傳播的速度為 c，玻璃對紅光的折
射率為 n＝1.25，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（　　）
3
A．從半球面射出的光中，在玻璃內的傳播時間最短為4
1
B．整個半球面透光的面積為 25
16
C．所有射入到半球底面的光，有25的會發生全反射
D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大
[模型演練14] （2024 香坊區校級模擬）如圖所示，正方形 ABCD 為一個立方體冰塊的截面，從空
氣中的 Q 點射出一束單色光經 M 點射入冰面內，入射角為 θ，但具體角度無法測量，光線在
AB 邊上的 N 點射出，QM 連線的延長線與 AB 邊交于 P 點，已知 MP 和 MN 的長度，下列說
法正確的是（　　）
A．光線進入冰塊后頻率變大
B．光線進入冰塊后傳播速度變大
C．無法求出冰塊的折射率
D．減少 θ 角，光線在 AB 邊可能會發生全反射
[模型演練15] （2024 青羊區校級模擬）如圖所示為某種透明介質做成的等腰直角三棱鏡的截面示意
圖。由 a、b 兩種單色光組成的細光束從空氣垂直于 BC 邊射入棱鏡，經兩次反射后光束垂直于
BC 邊射出，反射點分別在 AB、AC 邊的中點，且在反射點只有 b 光射出，光路圖如圖所示，
已知 AB＝AC＝2L，a 光的折射率為 n，真空中的光速為 c。下列說法錯誤的是（　　）
A．該三棱鏡對 a 光的折射率 n ≥ 2
B．在三棱鏡中 b 光的傳播速度大于 a 光的傳播速度
C．a 2 2 光在三棱鏡中的傳播時間為

D．分別用 a、b 兩種單色光做雙縫干涉實驗，a 光相鄰的干涉條紋間距更大

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