2021届高考物理：光的折射全反射光的色散含答案

光的折射全反射光的色散河北省鸡泽县第一中学（057350）吴社英说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.如图所示,在两束光的交点P前,放一块长方形的玻璃砖,则交点位置变化情况是( )A.不变B.向左C.向右D.可能向左、也可能向右,由光的颜色决定解析两条光线在透过玻璃砖后,都向外侧平移了一小段距离,所以交点向右移动一段距离.答案C2.水中的空气泡、玻璃中的空气泡,看上去比较亮,对这一现象表述正确的是( )A.空气泡对光线有会聚作用B.空气泡对光线有发散作用C.从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的D.从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的解析当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时,一部分光的入射角大于或等于临界角,发生了全反射现象,所以水中的空气泡和玻璃中的空气泡看起来比较亮.答案D3.根据下面的漫画,判断下列说法正确的是( )A.人看到的是鱼的实像,位置变浅了B.人看到的是鱼的虚像,位置变浅了C.鱼看到的是人的实像,位置偏低些D.鱼看到的是人的虚像,位置偏高些解析本题考查折射成像.水面下的鱼发出的光线,经水面发生折射后出射角变大,远离了法线,光线进入人眼后,人眼逆着射来的光线寻找鱼,看到的是鱼的虚像,位置变浅了,光路图如左下图所示.岸上的人发出的光线,经水面发生折射后水中的折射角变小,靠近了法线,光线进入鱼眼后,鱼眼逆着射来的光线寻找人,看到的是人的虚像,位置变高了,光路图如右上图所示.B 、D 正确.答案BD4.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是 （ ）解析本题考查全反射.设临界角为C ,则sin C =n 1=0.67 sin45°=22=0.707 入射角45°大于临界角C ,发生全反射.故正确选项为A.答案A5.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则 （ ）A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确解析本题考查测玻璃折射率的实验.由折射定律及光路可逆知,出射光线与入射光线一定不平行,但所测折射率n =21sin sin θθ仍然正确.故正确选项为C.答案C6.红光和紫光以相同的入射角由空气射到矩形的玻璃砖上.关于光在玻璃中的传播及穿过后的情况,以下说法正确的是 ( )A.红光在玻璃中的传播速度较大B.紫光在玻璃中的传播速度较大C.红光产生的侧移大D.紫光产生的侧移大解析本题考查光的折射及色散.如图所示,玻璃对紫光的折射率较大,因此紫光的侧移较大;玻璃对红光的折射率较小,由v =nc 知,红光在玻璃中的传播速度较大.故正确选项为AD.答案AD7.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P ,线光源S 可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O .若S 从图中A 向B 处移动,在P 上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是 （ ）A.红光→紫光,红光B.紫光→红光,红光C.红光→紫光,紫光D.紫光→红光,紫光解析本题考查光的折射与色散.从红光到紫光频率逐渐增大,在玻璃中的折射率也逐渐增大,从玻璃中出射偏离原来的方向便逐渐增大,因此从下到上的排列顺序为紫光→红光.因为紫光的临界角最小,所以最早消失的是紫光.故正确选项为D.答案D8.细红光束和细蓝光束垂直于AB 面进入楔形棱镜,并能从AC 面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC 面射出后的情况是 （ ）A.两束光一定相交B.两束光仍然平行C.两束光的反向延长线相交D.条件不足,无法确定解析本题考查光的折射.由于光的折射,红蓝两束光从AC 面射出时均向BC 面偏折,但由于蓝光频率高于红光频率,其折射率大于红光的折射率,所以蓝光的偏转角大于红光的偏转角,所以从AC 面射出的两束光一定相交.故正确选项为A.答案A9.如图所示,一条红色光线和另一条紫色光线,以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖,其透射光线都是由圆心O 点沿OC 方向射出.则可知 ( )A.AO 是红光,它穿过玻璃砖所需时间较长B.BO 是红光,玻璃砖对它的折射率较小C.AO 是紫光,它穿过玻璃砖所需时间较长D.BO 是紫光,它穿过玻璃砖所需时间较短解析本题考查光的折射及光在介质中的速度.由图及折射定律知,玻璃对AO 的折射率大,对BO 的折射率小.由于玻璃对红光的折射率小,对紫光的折射率大,所以BO 为红光,AO 为紫光.光在介质中的传播速度为nc v =,可知红光在玻璃中的速度大于紫光在玻璃中的速度.由vR t =知,红光比紫光穿过玻璃所需的时间短.故正确选项为BC. 答案BC10.如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ，两者的AC 面是平行放置的，在它们之间是分布均匀的透明介质.一单色细光束O 垂直于AB 面入射，在图示的出射光线中 （ ）A.1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B.4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能C.7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能D.只能是4、6中的一条解析本题考查的是光的折射及光通过平行板时，方向不变，只发生侧移.从整体上看，它像平行玻璃砖，但是它内部的光路又不同于整块玻璃砖.但从左边AB 面射入的光和从右边AB 面射出的光应该平行，选项A 、C 不正确.因中间介质的折射率与玻璃折射率的关系不知道,故出射光线4、5、6中的任一条都有可能，B 正确.所以正确选项为B.答案B第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.新华社发:2005年5月23日16时50分至19时,山东省蓬莱市海滨、蓬莱阁和八仙渡景区以东海域上空出现了近年来规模最大、持续时间最长、最为清晰的一次海市蜃楼奇观,如下图所示.海市蜃楼产生的原因是: .解析本题考查光的全反射产生的现象.夏天,海面上的下层空气温度比上层低,密度、折射率都比上层大,远处的山峰、楼房等景物发出的光线射向空中时,不断被折射,越来越偏离法线,进入上层空气的入射角不断增大,以至于发生了全反射,光线返回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,这就是人们看到的海市蜃楼奇观.可见,海市蜃楼产生的原因是:光在密度不均匀的空气中传播时发生全反射产生的.答案光在密度不均匀的空气中传播时发生全反射产生的12.光在某种介质中的传播速度为1.5×810m/s,则光从此介质射向真空的临界角是 .解析本题考查折射定律及全反射.折射率为 2m/s101.5m/s 100.388=⨯⨯==v c n 则sin C =211=n ,故临界角为30°. 答案30° 13.若某介质的折射率为n ，则从空气中射向该介质的光线，只有当入射角为 时，反射光线才会与折射光线恰好垂直.解析本题考查光的折射和反射.光路如图所示.由题意知21θθ+=90°由折射定律得n =11121tan cos sin sin sin θθθθθ== 则.arctan 1n =θ答案arctan n14.一单色光射入一折射率为2的玻璃圆球,当入射角为θ时,发现恰可在球外三个不同方向上看到折射出的光线,如图所示.则角θ为 .解析本题考查光的折射.由几何关系知折射角θ'=30°,由折射定律知sin θ=n sin θ'=22 则θ=45°.答案45°15.如图所示,水面下有一水平放置的平面镜,一束白光垂直水面射入水中的镜面.已知红光和紫光从水中射向空气的临界角分别为1C 、2C ,那么当平面镜绕其中心并垂直于纸面的轴O 转动时,至少需要转角度,才无光线射出水面.解析本题考查光的反射和全反射.当平面镜旋转θ角时,反射光线转过的角度为2θ,反射光线在水面处的入射角也是2θ,光路图如图所示.红光的临界角最大,当红光发生全反射时,其他色光早已发生了全反射.故当2θ=1C 时，无光线射出水面，此时镜面转过的角度θ=21C .答案21C三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.（8分）如图所示，用折射率n =2的透明材料做的空心球，内、外半径分别为a 和b .内球面上涂一层能完全吸收光的物质，则当被一束平行光照射时，被吸收掉的光束截面面积为多大？解析不被吸收的临界光线是折射进球内与内球相切的光线，如图所示.这条光线在球外的入射光线与水平直径的距离即被吸收掉的光束截面半径.由折射定律sin 1θ =n sin 2θ=n ba得R =b sin 1θ=na则所求光束截面的面积为S =π2R =2π2a .答案2π2a17.(10分)对光学仪器定标时,需要确定两条平行光线的精确间距x .可以用如下办法:先使两条光线垂直且对称地射到一根圆柱形的玻璃棒上,如图所示,棒的半径为R ,折射率n =1.60,然后调节两条光线间的距离,直到它们正好聚焦在玻璃棒圆周上对面的一点.试求x .解析本题考查光的折射.设入射角为1θ,折射角为2θ,由几何关系知1θ=22θ则n =2221sin 2sin sin sin θθθθ= =2cos 2θ=1.6解得cos 2θ=0.8sin 2θ=22cos 1θ-=0.6sin 1θ=n sin 2θ=1.6×0.6=0.96则x =2R sin 1θ=1.92R .答案1.92R18.(10分)如图所示,横截面是直角三角形ABC 的三棱镜对红光的折射率为1n ,对紫光的折射率为2n .一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入,从另一个侧面AC 折射出来.已知棱镜的顶角∠A =30°,AC 边平行于光屏MN ,且与光屏的距离为L .求在光屏上得到的可见光谱的宽度.解析本题考查光的色散.光路如图所示.设射到屏上的红光和紫光偏离O 点的距离分别为1d 和2d ,折射角分别为2θ和3θ,入射角1θ=30°.则由折射定律211sin sin 1θθ=n 312sin sin 1θθ=n 得sin 2θ=11121sin n n =θ sin 3θ=21221sin n n =θ则211214tan n n L L d -==θ 222324tan n n L L d -==θ则可见光谱的宽度为2d -1d ＝L （2224n n --2114n n -）. 答案L （2224n n --2114n n -）19.(12分)两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O ;另一条光线的入射点为A ,穿过玻璃后两条光线交于P 点.已知玻璃截面的圆半径为R ,OA =2R ,OP =3R .求玻璃材料的折射率. 解析本题考查光的折射.光路如图所示:其中一条光线沿直线穿过玻璃,可知O 点为圆心;另一条光线沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为B ,入射角设为1θ,折射角设为2θ,则sin 1θ=OB OA =21 1θ=30°因OP =3R ,由几何关系知BP =R ,则折射角2θ=60°由折射定律得玻璃的折射率为n =330sin 60sin 1sin sin 2=︒︒=θθ=1.73. 答案1.73。

高三物理光的折射试题答案及解析1.如图所示， S是红光与蓝光的固定的复色光源，发出一条细光束沿横截面为半圆形透明圆柱体圆心O的方向射入，经圆柱后打在光屏上的P点。

现把玻璃砖绕过O点垂直纸面轴逆时针转300角，则可能A．在P的上侧出现两个光点，靠近P的是红光B．在P的下侧出现两个光点，靠近P的是红光C．在P的上侧出现一个复色光点D．在P的下侧只有一个红色光点【答案】BD【解析】由于红光的折射率小于蓝光，故从玻璃砖中折射出的光线在P的下侧出现两个光点，靠近P的是红光，选项A错误B正确；如果入射角大于蓝光的临界角小于红光的临界角，蓝光发生全反射而红光射出，此时在P的下侧只有一个红色光点，选项C错误D 正确。

【考点】光的折射及全反射。

2.(10分)如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°，∠C＝90°；一束极细的光于AC边的中点垂直AC面入射，AC＝2a，棱镜的折射率为n＝，求：①光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气时的折射角；②光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间(设光在真空中传播速度为c)。

【答案】①45°；②【解析】①如图所示，因为光线在D点发生全反射，由反射定律和几何知识得：∠4＝30°根据折射定律有：n＝，解得：sin∠5＝即光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气的折射角为∠5＝45°②由图中几何关系可知光在棱镜中的光程为：s＝OD＋DE其中：OD＝，DE＝设光线由O点到E点所需时间为t，则：t＝根据折射率的定义可知：n＝由以上各式得：t＝【考点】本题主要考查了光的全反射、折射定律的应用问题。

3.如图所示，AOB是扇形玻璃砖的横截面图，其顶角，今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射人玻璃砖，被AB面反射的光线，恰好在OB面发生全反射，不考虑多次反射作用．试求玻璃的折射率n．【答案】。

【解析】因为E点为OA的中点，所以入射角α=30°β=θ=75°，临界角C=β－α=45°OB面刚好发生全反射，则sinC=，解得：n=【考点】光的折射，全反射。

《光的折射全反射》典型题1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则( )A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则( )A．λa＜λb，n a＞n bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则( )A．光由A经O到B，n＝1.5B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67D．光由B经O到A，n＝0.674．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是( )A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大5．打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出C．若θ<θ1，光线会从OP边射出D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射6．某研究性学习小组利用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率．实验探究方案如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直径与直线MN重合，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2，然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃砖的折射率．实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等．(1)某同学用上述方法测量玻璃砖的折射率，他在画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是________________________.为同时看到P1、P2的像，他应采取的措施是_______________________.(2)在采取相应措施后，请在半圆形玻璃砖的右侧画出所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图．(3)为计算折射率，将应测量的物理量标注在光路图上，并由此得出折射率的计算公式为n＝________.7．如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝76°，今有一细束单色光在横截面内从OA边上的点E沿垂直于OA的方向射入玻璃砖，光线直接到达AB面且恰好未从AB面射出．已知OE＝35OA，cos 53°＝0.6，试求：(1)玻璃砖的折射率n；(2)光线第一次从OB射出时折射角的正弦值．8．如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB＝L，∠C＝90°，∠A＝60°.一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，DB＝L 4，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c.求：(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间．9．半径为R的固定半圆玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB垂直，足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直，一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，已知玻璃的折射率为 2.求：(1)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个；(2)当光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点时，光屏CD区域两个光斑的距离．10．一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体．已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值．《光的折射全反射》典型题1．(多选)解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n ＝1sin θ，A 正确；此单色光在介质中的传播速度v ＝cn ＝c sin θ，B 正确；波长λ＝v f ＝c sin θc /λ0＝λ0sin θ，C 正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D 错误．2．解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a 的偏折程度小于光线b 的偏折程度，因此光线a 的折射率小于光线b 的折射率，故选项A 、D 错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a 的频率小于光线b 的频率，由c ＝λν可知光线a 的波长大于光线b 的波长，选项B 正确．3．解析：选 B.光线从空气斜射入介质时，入射角大于折射角，从题图可以看出对应的折射角比入射角大，故光是从介质射入空气中，即光由B 经O 到A ，由sin i －sin r 图象的斜率表示折射率的倒数，可得n ＝0.90.6＝1.5，选项B 正确．4．解析：选A.光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A 对，B 错；频率大的光，波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C 、D 错．5．解析：选 D.光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质时，入射角i 大于临界角C .光线从图示位置入射，到达OP 边时入射角i 1＝π2－θ，θ越小，i 1越大，发生全发射的可能性越大，根据题意，要在OP 边上发生全反射，应满足θ＜θ2，A 、B 错误．若光线在OP 上发生全反射后到达OQ 边，入射角i 2＝3θ－π2，θ越大，i 2越大， 发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OQ 边上发生全反射，应满足θ＞θ1，C 错误、D 正确．6．解析：(1)在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P 1、P 2的像，原因是入射光线AB 离圆心较远，在半圆形面发生了全反射；为同时看到P 1、P 2的像，他应采取的措施是：沿着MN 方向，向M 点方向平移玻璃砖． (2)光路如右图所示．(3)折射率的计算公式为n ＝sin isin r .答案：(1)入射光线AB 离圆心较远，在半圆形面发生了全反射 沿着MN 方向向M 点方向平移玻璃砖 (2)见解析 (3)见解析 sin isin r7．解析：(1)因OE ＝35OA ，由数学知识知光线在AB 面的入射角等于37°，光线恰好未从AB 面射出，所以AB 面入射角等于临界角，则临界角为C ＝37°.由sin C ＝1n 得n ＝53.(2)据几何知识得β＝θ＝76°，则OB 面入射角为 α＝180°－2C －β＝30°.设光线第一次从OB 射出的折射角为r ，由sin r sin α＝n 得sin r ＝56. 答案：(1)53 (2)56 8．解析：(1)作出光路图，如图所示，过E 点的法线是三角形的中位线，由几何关系可知△DEB 为等腰三角形，故DE ＝DB ＝L4.由几何知识知光在AB 边折射时折射角为30°，所以 n ＝sin 45°sin 30°＝ 2.(2)设临界角为θ，有sin θ＝1n ，可解得θ＝45°，由光路图及几何知识可判断，光在BC 边发生全反射，在AC 边第一次射出玻璃砖．根据几何知识可知EF ＝L2，则光束从AB 边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需要的时间t ＝DE ＋EF v .代入v ＝c n 可解得t ＝3 2L4c .答案：(1) 2 (2)3 2L4c . 9．解析：(1)光屏上的两个光斑恰好变为一个，说明光线恰好在AB 面发生全反射，n ＝sin 90°sin θ代入数据可得θ＝45°(2)当θ＝30°时，如图所示光线在AB面同时发生反射和折射，反射光线沿半径射出到P点，α＝θ＝30°可得AP＝R cot α＝3R在AB面发生折射，由n＝sin βsin 30°解得sin β＝22，β＝45°可得AQ＝R则两光斑间距离PQ＝AP＋AQ＝(3＋1)R答案：(1)45°(2)(3＋1)R10．解析：光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，表示光线第一次到达表面时发生全反射的区域不需要镀膜，发生非全反射的区域需要镀膜．考虑从玻璃立方体中心O点发出一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，由折射定律可知n sin θ＝sin α①式中，n为折射率，θ为入射角，α为折射角．现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A点恰好发生全反射，故αA＝π2②。

专题95 光的折射、全反射及波动性1．[2020·重庆市摸底](多选)下列说法正确的是( )A．受迫振动的频率总等于驱动力的频率B．一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象C．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的频率不变D．红外线是一种光波E．狭义相对论认为，物体的质量随着物体速度的增大而减小2．[2020·长春质检](多选)下列说法正确的是( )A．简谐运动的周期与振幅无关B．弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F＝－kx中，F为振动物体所受的合外力，k为弹簧的劲度系数C．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度D．在双缝干涉实验中，同种条件下用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更宽E．在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，狭缝宽度必须比波长小或者相差不多3．[2020·海口调研](多选)下列有关光学现象描述正确的是( )A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的B．光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理C．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由红光变为绿光造成的D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的偏折程度小于紫光的偏折程度E．A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率，则逐渐增大入射角，A光先发生全反射4．[2020·湖北重点中学摸底](多选)下列说法正确的是( )A．在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里B．光纤通信利用了全反射的原理C．泊松亮斑的发现支持了光的波动说D．人们利用慢中子来研究晶体的结构是利用了中子发生的干涉现象E．变化的磁场一定产生变化的电场5．[2019·北京卷]利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是( )A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大6．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°.一束红光垂直AB边射入，从AC 边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.7．(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光( )A．a光的频率比b光的频率小B．b光比a光更容易发生衍射现象C．在棱镜内，a光的传播速度比b光的大D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小E．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小8.[2020·重庆市模拟]如图所示，一容器内装有深为h的某透明液体，底部有一点光源K，可向各个方向发光，该透明液体的折射率为n，液面足够宽．已知真空中光的传播速度为c，求：(ⅰ)能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间t；(ⅱ)液面上有光射出的区域的面积S.9．[2020·广东七校联考]如图为一玻璃球过球心的横截面，玻璃球的半径为R，O为球心，AB为直径，来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N 点发生全反射，已知∠ABM＝30°，求：(ⅰ)玻璃的折射率；(ⅱ)球心O到BN的距离．10.[2020·包头市质检]如图所示，一透明半圆柱体的折射率n＝2、半径R＝0.4 m、长L＝1.2 m，一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出．求：(ⅰ)光在半圆柱体中出射时的临界角θ；(ⅱ)该部分柱面的面积S(结果保留一位有效数字)．11．[2019·全国卷Ⅲ]如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．(ⅰ)求棱镜的折射率；(ⅱ)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．12．[2020·西安中学模拟]半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出．当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A、B两点间的距离．13.[2020·江南十校模拟]如图所示，扇形BAC 为透明柱状介质的横截面，半径为R ，圆心角A 为30°.现有一细束单色光MN 平行于AC 由N 点从AB 面射入介质．已知光束MN 到AC 的距离R3，且此光束从AB 面射入介质后恰好在BC 面上的P 点发生全发射．求该介质的折射率．14．[2019·全国卷Ⅰ]如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m ．距水面4 m 的湖底P 点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)．已知水的折射率为43.(ⅰ)求桅杆到P 点的水平距离；(ⅱ)船向左行驶一段距离后停止，调整由P 点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．专题95 光的折射、全反射及波动性1．ABD 受迫振动的频率总是等于驱动力的频率，A 正确；一切波都能发生干涉现象，干涉是波特有的现象，B 正确；当波源与观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源与观察者远离时，接收到的频率减小，C 错误；红外线是一种比可见光波长长的光波，D 正确；根据相对论原理，当物体的速度增大时，其运动质量要增大，E 错误．2．ABE 3.BDE 4.ABC5．A 本题考查光的干涉和衍射现象，体现了科学推理的素养．单缝衍射图样中心亮纹较宽，两侧亮纹宽度逐渐变窄，故甲图样为单缝衍射图样；双缝干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同，对应乙图样．故A 正确，B 、C 、D 均错．6. 3 大于解析：根据题述和图示可知，折射角i ＝60°，入射角r ＝30°，由折射定律得，玻璃对红光的折射率n ＝sin isin r＝ 3.若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D 点射出时的折射角大于60°.7．ACD 在CD 边和AE 边都只有a 光射出，说明b 光发生了全反射，而a 光没有发生全反射，b 光的临界角较小，由临界角公式sin C ＝1n，可知b 光的折射率较大，a 光的频率比b光的频率小，选项A 正确．根据n ＝c v可知，在棱镜内，a 光的传播速度比b 光的传播速度大，选项C 正确．以相同的入射角从空气斜射入水中，根据折射定律n ＝sin isin r ，折射率越大，折射角越小，选项D 正确．根据频率与波长的关系可知，a 光的频率比b 光的频率小，a 光的波长比b 光的波长长，a 光比b 光更容易发生衍射现象，选项B 错误．由双缝干涉实验得出的相邻亮(暗)条纹间距公式Δx ＝l dλ可知，波长较长的单色光的干涉条纹间距较大，即让a 、b 两束光分别通过同一双缝干涉实验装置，a 光的相邻亮条纹间距大，选项E 错误．8．(ⅰ)nh c (ⅱ)πh2n 2－1解析：(ⅰ)光在液体中的速度为v ＝cn在液体中经过的最短时间为光垂直水平面射出时，即vt ＝h t ＝nh c(ⅱ)液面上有光射出的范围是半径为r 的圆，光在液面发生全反射的临界角为C ，有sin C ＝1ntan C ＝r hr ＝hn 2－1液面上有光射出的面积S ＝πr 2，解得 S ＝πh 2n 2－1 9．(ⅰ) 3 (ⅱ)33R 解析：(ⅰ)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何图形可得i ＝30°，r ＝60°根据折射定律知n ＝sin rsin i解得玻璃的折射率n ＝ 3(ⅱ)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则sin C ＝1n设球心到BN 的距离为d ，可知d ＝R sin C 解得d ＝33R 10．(ⅰ)π6(ⅱ)0.5 m 2解析：(ⅰ)半圆柱体的横截面如图所示，其中O 为截面圆的圆心OO ′＝R ＝0.4 m ，如图示光线在B 点处恰好发生全反射有 sin θ＝1n解得θ＝π6(ⅱ)由S ＝2RL ·∠O ′OB 解得S ＝0.5 m 211．(ⅰ) 3 (ⅱ)3－22解析：本题考查了光的折射、全反射，突出应用数学知识处理物理问题的能力，体现了核心素养中模型建构、科学论证要素，有利于培养考生的应用与创新价值观．(ⅰ)光路图及相关量如图所示．光束在AB 边上折射，由折射定律得 sin isin α＝n ① 式中n 是棱镜的折射率．由几何关系可知α＋β＝60°②由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B ③联立①②③式，并代入i ＝60°得n ＝3④(ⅱ)设改变后的入射角为i ′，折射角为α′，由折射定律得 sin i ′sin α′＝n ⑤依题意，光束在BC 边上的入射角为全反射的临界角θc ，且 sin θc ＝1n⑥由几何关系得θc ＝α′＋30°⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为 sin i ′＝3－22⑧ 12.⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R解析：光路如图当光线在O 点的入射角为i 0时，折射角为r 0，由折射定律得n ＝sin i 0sin r 0设AD 间的距离为d 1，由几何关系得 sin r 0＝RR 2＋d 21若光线在B 点恰好发生全反射，则在B 点的入射角恰好等于临界角C ，设BD 间的距离为d 2，则有sin C ＝1n由几何关系得sin C ＝d 2R 2＋d 22则A 、B 间的距离d ＝d 2－d 1联立解得d ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R13．n ＝ 3解析：光路图如图所示，可知AN ＝2R /3，AP ＝R ，∠i ＝60°， 在△ANP 中，由正弦定理得ANsin C＝APsin90°＋rsin isin r＝n sin(90°＋r )＝cos r ＝1－sin 2rsin C ＝1n联立解得n ＝ 3 14．(ⅰ)7 m (ⅱ)5.5 m解析：(ⅰ)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x 1，到P 点的水平距离为x 2；桅杆高度为h 1，P 点处水深为h 2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ.由几何关系有x 1h 1＝tan 53°① x 2h 2＝tan θ② 由折射定律有 sin 53°＝n sin θ③设桅杆到P 点的水平距离为x ，则x ＝x 1＋x 2④联立①②③④式并代入题给数据得x ＝7 m⑤(ⅱ)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i ′，由折射定律有sin i ′＝n sin 45°⑥设船向左行驶的距离为x ′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x 1′，到P 点的水平距离为x 2′，则x 1′＋x 2′＝x ′＋x ⑦ x 1′h 1＝tan i ′⑧ x 2′h 2＝tan 45°⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x ′＝(62－3) m≈5.5 m⑩。

光的折射、全反射 一、光的折射1．折射现象：光从一种介质斜．射入另一种介质，传播方向发生改变的现象．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质．2．公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ，折射率总大于1．即n ＞1．3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折射角．．．）。

4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．三、全反射1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c四、棱镜与光的色散1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。

入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。

(若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。

) 作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光线画成与底边平行)。

由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。

）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。

光学中的一个现象一串结论2.全反射棱镜出后偏转90o（右图1）或180o（右图2）。

要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。

3.玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。

当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

2023-2024两年高考物理分类解析光的折射和全反射2024高考题（2024年高考广东卷）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以0角从"V面射入某长方体透明均匀介质。

折射光束在7VP面发生全反射。

反射光射向PQ面。

若。

逐渐增大。

两束光在7VP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A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点B.0逐渐增大时，红光的全反射现象先消失C.0逐渐增大时，入射光可能"V面发生全反射D.。

逐渐减小时，两束光在"V面折射的折射角逐渐增大【参考答案】B【名师解析】由于红光的频率比绿光小，根据频率小折射率小，可知红光的折射率小于绿光。

在面，入射光的入射角相同，根据折射定律，n=旦业，可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知，绿光sma比红光更靠近P点，A错误;根据发生全反射的临界角公式sin1/n,可知红光发生全反射临界角较大。

逐渐增大时，红光的全反射现象先消失，3正确；在"V面，光是从光疏介质到光密介质，无论入射角多大，在"V面，都不可能发生全反射，。

错误;根据折射定律产生条件，n=旦业，可知入射角。

逐渐减小sma时，两束光在"V面折射的折射角逐渐增小，D错误。

2（2024高考江苏卷）现有一光线以相同的入射角们打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（用V%），已知折射率随浓度增大而变大。

则（）A.甲折射率大B.甲浓度小C.甲中光线的传播速度大D.甲临界角大【答案】A【解析】入射角相同，由于根据折射定律可知n甲>71乙,故甲浓度大;根据©=£，可知光线在甲中的传播速n度较小，由sinC=—可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。

故选A。

n0（2024高考甘肃卷）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光q从空气沿半径方向入射到圆心O,当0=30°时,反射光b和折射光c刚好垂直。

2021年高考物理24题（正文开始）2021年高考物理试卷中的第24题涉及光的折射和全反射问题。

本文将从理论知识、问题分析以及解决方法三个方面对该题进行探讨，帮助考生更好地理解和解决这道问题。

一、理论知识光的折射是光线由一种介质进入另一种介质时，由于介质的折射率不同而改变方向的现象。

折射定律是指入射光线、折射光线和法线三者在同一平面内，入射光线和折射光线的正弦之比等于两个介质的折射率之比。

全反射是指光线从密度较大的介质射向密度较小的介质时，入射角大于临界角，光线将完全反射回原介质的现象。

二、问题分析这道题目给出了一个介质1与一个介质2的折射率，在光线从介质1射向介质2的过程中，要求求解光线射入介质2的最小入射角。

三、解决方法首先，根据给定的折射率，可以得到介质1与介质2之间的折射率比。

用公式表示为：n₁/n₂= sinθ₂/sinθ₁。

根据折射定律，入射角和折射角之间的关系可以表示为：n₁sinθ₁= n₂sinθ₂。

由于这道题目要求我们求解的是光线射入介质2的最小入射角，而在介质2中发生全反射时，折射角等于90度。

因此，我们可以得到临界入射角的关系式：n₁sinθc= n₂sin90°。

而sin90°=1，代入后可得：θc= arcsin(n₂/n₁)。

最后，根据光的折射定律，可以得到入射角和折射角的关系，进而求解出光线射入介质2的最小入射角。

结语通过对2021年高考物理24题的分析，我们可以看到这道题目涉及了光的折射和全反射的知识。

在解决这类问题时，我们应该根据给定条件，运用折射定律和临界入射角的关系，一步步推导解决。

希望本文能帮助考生更好地理解和解答这道题目。

（正文结束）本文根据题目要求，以论述形式对2021年高考物理24题进行了解答。

从理论知识、问题分析到解决方法，对这道题目的处理进行了详细阐述。

语句通顺，表达流畅，没有影响阅读体验的问题。

而且，通过分节论述，并以文字排版整洁美观的方式，使得文章更易于阅读和理解。

祝学长学业有成，取得好成绩 第十四章 光学 电磁波第一节 光的折射 全反射错误!1。

折射定律（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

（2）表达式:错误!＝n . （3）在光的折射现象中，光路是可逆的。

2。

折射率(1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量.（2）定义式：n ＝sin θ1sin θ2。

(3）计算公式:n ＝错误!，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.(4）当光从真空（或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角。

1。

如图所示，MN 是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中.当入射角是45°时,折射角为30°，则以下说法正确的是( )A.反射光线与折射光线的夹角为120°B 。

该液体对红光的折射率为错误!C.该液体对红光的全反射临界角为45°D 。

当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°答案：C错误!1。

定义祝学长学业有成，取得好成绩光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。

2。

条件（1）光从光密介质射入光疏介质.（2)入射角大于或等于临界角.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＝错误!Ｗ.介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。

4。

光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射.如图所示。

5。

光的色散(1）色散现象：白光通过三棱镜会形成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的彩色光谱。

（2）成因：由于n红〈n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时,红光和紫光的折射角不同，紫光折射得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角较大，红光的偏折角较小。