专题16 光的折射、全反射—备战2022年高考物理母题题源解密（全国通用）

专题16 光的折射、全反射 【母题来源一】2021年高考浙江卷 【母题题文】（2021·浙江高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，则（　　） A．光盘材料的折射率 B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二 C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度 D．光束c的强度小于O点处折射光束的强度 【答案】 D 【解析】 A．如图所示由几何关系可得入射角为 折射角为 根据折射定律有 所以A错误； B．根据 所以B错误； C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误； D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确； 故选D。 【母题来源二】2021年高考全国卷 【母题题文】（2021·全国高考真题）如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为___________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是___________s≤t<___________s（不考虑反射）。 【答案】 【解析】 该单色光在玻璃板内传播的速度为 当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间 当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知 最长时间 【母题来源三】2021年高考广东卷 【母题题文】（2021·山东高考真题）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，。 （1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围； （2）若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差（保留3位有效数字）。 【答案】 （1）（或）；（2） 【解析】 （1）由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧斜面上的入射角等于，要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则需要比两种频率光线的全反射角都小，设C是全反射的临界角，根据折射定律得 ① 折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得 ② 所以顶角的范围为 （或）③ （2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为和，由折射定律得 ④ ⑤ 设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为和，则 ⑥ ⑦ ⑧ 联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据得 ⑨ 【命题意图】考查光的折射和全反射现象，需要考生正确做出光路图，然后根据光的传播规律和几何关系解题，意在考查考生对光的折射和全反射现象的理解能力和运用几何知识解题的能力。 【考试方向】光的折射和全反射，一直是高考考查的重点，主要是以计算题的形式考查，需要考生具备一定的作图能力和掌握基本的几何知识。 【得分要点】对光学计算题，一般要正确作出光路图，利用几何知识和光学相关公式解题。对于光的折射和全反射，考生还需要理解以下方面： 1．各种色光性质比较：在可见光中，红光的折射率n最小，频率υ最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，波长λ最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角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）。 2．发生全反射的条件：（1）光从光密介质入射到光疏介质 对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，亦即绝对折射率较大的介质，叫光密介质；而光在其中传播速度较大的介质，亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质。光密介质和光疏介质是相对的。 （2）入射角等于或者大于临界角 临界角C是指恰好发生全反射时入射角的大小，此时折射角等于90°。 全反射和临界角是光学部分考查的重点内容，处理问题的关键是：依据发生全反射的条件，画出恰好发生全反射的边界光线，利用几何关系和临界角公式求解。 一、单选题 1．（2021·浙江高三月考）佛教经典《仁王经》中提到:“一弹指六十刹那，一刹那九百生灭”。其实“刹那”是微观物理学中的一种时间单位，一刹那等于10-8s，下列说法正确的是（　　） A．“一刹那”指的是某一时刻 B．“刹那”属于单位制中长度的单位 C．“一刹那”时间内光走过的路程为1m D．1s所含的“刹那数”比1年所含的“秒数”多 【答案】 D 【解析】 A．“一