高中物理 选修3-4 光的反射、折射和全反射 知识点复习总结 题型复习总结 方法

高中物理 选修3-4 光的反射、折射和全反射 知识点复习总结 题型复习总结 方法复习总结 同步巩固练习 高考复习专练

1 / 23 高中物理 选修3-4

光的反射、折射和全反射

题型1（光的反射定律）

光的反射定律：

（1）三线共面

反射光线在入射光线和法线所决定的平面内；（因果关系要注意）

（2）法线居中

反射光线跟入射光线分别位于法线的两侧；

（3）两角相等

反射角等于入射角（因果关系）

1、保持入射光线方向不变，将平面镜绕着过入射点且垂直于入射光线和法线决定的平面的轴旋转 角，则（ B ）

A. 反射光线也转过 角

B. 反射光线转过 角

C. 入射角增大 角

D. 反射光线与入射光线的夹角增大 角

2、如图所示，点光源S到平面镜M的距离为d。光屏AB与平面镜的初始位置平行。当平面镜M绕垂直于纸面过中心O的转轴以 的角速度逆时针匀速转过30°时，垂直射向平面镜的光线SO在光屏上的光斑P的即时速度大小为 8 d 。

3、2018年1月31日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全食历时近5小时。嘴精彩之处是在发生月全食阶段月亮呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是（ ADE ）

A. 当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象

B. 当月亮处于太阳和地球中间时才会出现月食现象

C. 月食可能是太阳光经月亮反射到地球大气层时发生全反射形成的

D. 出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中

E. “红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的

4、如图所示，用激光控制液面高度仪器的原理是：一束激光AO以固定的入射角i照射到液面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光电管将光信号转变成电信号，电信号输入控制系统就可以控制液面的高度。如果发现光屏上的光点在屏上由B点向左移动了 的距离到 点，则可判定（ C ）

A. 液面上升，上升的距离为

B. 液面下降，下降的距离为

C. 液面上升，上升的距离为

D. 液面下降，下降的距离为

5、如图所示，a、b、c三条光线会聚于S点，若在S点前任意位置放一平面镜，则（ C ） 高中物理 选修3-4 光的反射、折射和全反射 知识点复习总结 题型复习总结 方法复习总结 同步巩固练习 高考复习专练

2 / 23 A. 三条反射光线可能交于一点，也可能不交于一点

B. 三条反射光线一定不会交于一点

C. 三条反射光线一定会交于镜前一点

D. 三条反射光线的反向延长线一定交于镜后一点

6、两平面镜M1与M2互成 角，如图所示，入射光线AB射到M1上后发生第一次反射，在M2上发生第二次反射。若保持 角不变，使平面镜M1和M2一起以B为轴沿纸面转过一个小角 ，则下面说法中正确的是（ D ）

A. 第一次反射的光线偏转 角，第二次反射的光线偏转2 角

B. 第一次反射的光线偏转2 角，第二次反射的光线偏转4 角

C. 第一次反射的光线偏转2 角，第二次反射的光线偏转 角

D. 第一次反射的光线偏转2 角，第二次反射的光线方向不变

7、平面镜通常是在一定厚度的透明玻璃后表面镀银制成，从点光源S发出的光线经过玻璃前表面和镀银面多次反射，会生成关于S的多个像点。如图所示，PQ、MN分别是前表面和镀银面与纸面交线， 是垂直于PQ和MN的直线， 和AB分别是SA的反射光线和折射光线，BC是AB的反射光线， （图中未画出）是BC的折射光线，下列判断正确的是（ CD ）

A. 的反向延长线与 的交点为最亮的像点

B. BC的反向延长线与 的交点为最亮的像点

C. 的反向延长线与 的交点为最亮的像点

D. 与 一定平行

题型2（光的折射定律）

1、光的折射定律

折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居在法线的两侧，入射角i的正弦值与折射角γ的正弦成正比，即

，如图所示，式中n为比例常数，其大小反映了媒质Ⅱ对来自于媒质Ⅰ的入射光折射的厉害程度。这就是光的折射定律，也叫斯涅尔定律。

学习时，要能正确理解入射角、反射角、折射角的概念，它们分别是入射光线、反射光线、折射光线与法线的夹角。抓住定律的核心，了解它反映的是入射光线、反射光线、折射光线和法线的空间关系。

理解时，应注意以下几个方面：

（1）折射现象发生在光线从一种媒质进入另一种媒质时，传播方向的改变却不是一定发生，如入射角为0°时，传播方向不发生改变。

（2）注意光线骗着的方向：如果光线从折射率（n）小的媒质射向折射率（n）大的媒质，折射光线向靠近法线的方向偏折，故常乘近法线折射。发生法线折射时入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小），如下左图所示。如果光束从折射率大的媒质射向折射率小的

媒质，折射光线向远离法线方向偏折，故常称远法线折射，发生远法线折射时入射角小于折射角，并且随着入射角的高中物理 选修3-4 光的反射、折射和全反射 知识点复习总结 题型复习总结 方法复习总结 同步巩固练习 高考复习专练

3 / 23 增大（减小）折射角也会增大（减小），如上右图所示。即光线的偏折情况与媒质的性质有关。

（3）折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射，定律中的公式就变为

，式中γ、i分别为此时的入射角和折射角。

应用折射定律时，知道入射光线、折射光线、法线中的任意两条，根据折射定律，就可以确定另一条的空间位置。但在这里一般只是粗略定性地确定。

2、折射定律的推论

推论1：如图1所示，光从真空射入折射率为n的介质，当入射角 时，反射光和折射光相互垂直；如果反射光和其折射光相互垂直，则入射角满足 ；并且只有当入射角 时，才有反射光和折射光相互垂直。

图1 图2 图3

推论2：如图2所示，光从折射率为n的介质射入真空中，当入射角 时，反射线和折射线相互垂直；并且只有当入射角 时，才会有反射光线和折射光线相互垂直；如果反射光和其折射光相互垂直，则入射角满足 。

推论3：平行光束从真空射向平行玻璃砖再射入真空，则出射光必为平行光束，且玻璃越厚、侧移越大，玻璃的折射率越大、侧移越大。

推论4：如图3所示，光从空气（真空）射入介质（折射率为n，且n>1），入射光线转过θ角（入射角增大或减小θ），则折射光线转过的角度必小于θ角（折射角增大或减小的角度必小于θ）。

3、相对折射率

光从介质I（折射率为 、光在此介质中速率为 ）斜射入介质II（折射率为 、光在此介质中的速率为 ）发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做II介质相对I介质的相对折射率。用 表示。

II介质相对I介质的相对折射率又等于II介质的折射率 跟I介质的折射率 之比，即

。由以上两式，可得到光的折射定律的一般表达式是： 或 。

1、如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为 ，经折射后出a、b两束光线。则（ ABD ）

A. 在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B. 在真空中，a光的波长小于b光的波长

C. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

D. 若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，则折射光线a首先消失

2、如图所示，一束由红光和紫光组成的复色光沿PO方向垂直于AB边射入某材料三棱镜后，在界面AC上的 处分成两束光线沿 和 方向射出，则下列说法可能正确的是（ D ）

A. 为紫光， 为红光

B. 为红光， 为紫光

C. 为紫光， 为紫光 高中物理 选修3-4 光的反射、折射和全反射 知识点复习总结 题型复习总结 方法复习总结 同步巩固练习 高考复习专练

4 / 23 D. 为红光， 为红紫复色光

3、如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（ D ）

A. 红光

B. 黄光

C. 绿光

D. 紫光

4、如图所示，空气中有一折射率为 的玻璃柱体，其横截面的圆心角为90°，半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45°入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上的光，则圆弧AB上有光透出的部分的弧长为（ B ）

A.

B.

C.

D.

5、如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带。若入射电由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（ C ）

A. 减弱，紫光 B. 减弱，红光 C. 增强，紫光 D. 增强，红光

6、以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角 依然满足

，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率n=-1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ B ）

7、如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。则以下说法中正确的是（ C ）

A. a光的频率比b光大

B. 水对a光的折射率比b光大

C. a光在水中的传播速度比b光大

D. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄

8、a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示。用a、b两束光（ C ）

A. 先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横波

B. 先后照射某金属，a光照射时恰能逸出光电子，b光照射时也能逸出光电子

C. 从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光也不能进入空气

D. 从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a光的反射角比b光的反射角大