第1讲 光的折射 全反射-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

想 第十三章光学 场帆起航 第1讲 光的折射 全反射 考向 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律：2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件 定位 进行相关计算. 知识储备 夯基 如阁所示，折射光线与入射光 N 线、法线处在 [思考判断] 内，折 内容 射光线与入射光线分别位于 空气 (1)在光的折射现象中，光 的两侧：人射角的正弦与折 折射定伴 射角的正弦城比 B 路是可逆的， ain =m2 (2)光由介质射入空气，折 表达式 sin 2 射角小于入射角.( 逆性一 在光的折射现象中，光路是的 (3)由”=二可知任何介质 物理意义反映介质的 的物理量 的折射率都大于1.() 射率 定义式 sin sin (4)若光从空气中射入水 计算公式 n=号，因为<，所以任何介质的折射*都 中，它的传播速度一定 光从光密介质射人光疏介质，当人射角增 减小. () 定义 大到某·角度时，折射光线将全部 ,只 (5)密度大的介质一定是光 剩下 光线的现象 密介质 ( (1)光从介质射人 介质 全反 条件 全 射 (2)人射角 或等于临界角 反射 折射角等于时的入射角。若光从光密 3. 临界 介质（折射率为）射向其空或空气时，发生 光导纤维 角 全反射的临界角为C,则inC=p介质的 折射率越大，发生全反射的临界角越 光导 纤维 光导纤维的原與足利用光的 如图所示 286 第十三章光学 核心考点 研磨 考点一折射定律 折射率 [方法指导] 1.对折射率的理解 解决光的折射问题的思路 1)公式n= in中，不论光是从真空射人介 (1)根据题意画出正确的光路图 sin 02 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关 质，还是从介质射入真空，日1总是真空中的光 系，要注意入射角、折射角均以法线为标准， 线与法线间的夹角，02总是介质中的光线与法 (3)利用折射定律求解. 线间的夹角. (4)注意折射现象中光路的可逆性 (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的 大小无关 [对点训练] (3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质 1.(2025·山东模拟)由透明介质制成的半径为 不是指密度大的介质。 R的半球形的横截面如图所示，O为球心，A (4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与 为截面内的最高点，一细光束在截面内从S点 光的频率有关.同一种介质中，频率越大的色 沿平行AO方向射入介质，该光束经两次折射 光折射率越大，传播速度越小. 后从界面MN沿平行OS方向射出介质.已知 (5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长 不同，但频率相同. S到A0的距离为R,真空中的光速为6，忽 (6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本 略反射光.则透明介质的折射率和光在介质中 领，也反映了光在介质中传播速度的大小， 的传播时间分别为 v=C n 2.光路的可逆性 在光的折射现象中，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. [例1]夜晚平静的湖面上停一艘长8m的船 (船体近似漂浮在水面，不计船身厚度船正中 A唇 B./3,3R 间有一根长3m的桅杆.如图所示，在船正下 方4m深处有一个点光源（向各个方向照射）， C. D.v2,②R 当船缓慢前行（向左）7m时，桅杆顶部刚好被 照亮到.（取sin53°=0.8，cos53°=0.6）求： 2.(2025·太原期末)一束光线射到玻璃球过球 (1)该水域的折射率； 心O的截面上，入射角为60°.光线的传播路径 (2)俯视水面被光源照亮区域半径. 如图，出射光线恰好与AO平行，则该光线在 玻璃中的折射率为 609 A.√3 C.2 D.1.5 287 金榜题名创新高考总复习物理 考点二全反射 [对点训练] 1.解答全反射问题的技巧 3.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的， (1)解答全反射问题时，要抓住发生全反射的 光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的 两个条件： 折射率为n1,外层材料的折射率为n2,如图所 ①光必须从光密介质射入光疏介质。 示.关于两折射率的关系，下列说法正确的是 ( ②入射角大于或等于临界角. (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断 出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且 在作光路图时尽量与实际相符. 2.全反射规律的应用 A.1=2 (1)全反射棱镜 B.1<n2 C.弯曲的光导纤维也能导光 截面是等腰直角三角形的棱镜（通常是玻璃做 D.光导纤维能够传输图像，但不能传输声音 成的)叫全反射棱镜.它的特殊作用一般有如 考点三光的折射和全反射的综合问题 图所示的四种情况， [例3](2025·海口期未)如图所示，圆心为O 半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上 OP=R.光线从P点垂直界面入射后，恰好 在玻璃砖圆形表面发生全反射，已知真空中的 (2)光导纤维 光速为c,求： 光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃 (1)玻璃砖的折射率n; 丝（直径在几微米到一百微米之间），由内芯和 (2)光在玻璃砖中传播的速度大小： 外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。 (3)已知该光在玻璃内只发生一次反射，求光 [例2](2023·湖北高考)如图所示，楔形玻璃 在玻璃砖内的传播时间. 的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光 源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光 线SN在OQ边的折射角为45°.不考虑多次 反射，OQ边上有光射出部分的长度为() 450 Q N 030 A 多 C.d D.2d [听课记录] 288 第十三章光学 [方法指导] 点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点 求解光的折射和全反射问题的思路 之间的距离， (1)确定研究的光线 609 该光线一般是入射光线，还有可能是反射 光线或折射光线；若研究的光线不明确，根据题 意分析、寻找，如临界光线、边界光线等. (2)画光路图 找入射点，确认界面，并画出法线，根据反 射定律、折射定律作出光路图，结合几何关系， 具体求解」 (3)注意两点 从光疏→光密：一定有反射、折射光线 从光密>光疏：如果入射角大于或等于临 界角，一定发生全反射。 [对点训练] 4.(2022·全国甲卷)如图，边长为a的正方形 ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中 点.在截面所在的平面，一光线自M点射入 棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的V 点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P 请完成提分集训（七十四） 第2讲 光的波动性 相对论 考向 1.知道双缝干涉和薄膜干涉，知道形成明暗条纹的条件：2.知道光的衍射、偏振现象；3.知 定位 道相对论的两个基本假设和两个时空观的结论， 知识储备 夯基 一、光的干涉 三、光的偏振 1.定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互 1.自然光：包含着在垂直于传播方向上沿 加强，出现 条纹，某些区域相互减 振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强 弱，出现 条纹，且加强区域和减弱区 度都相同. 域相互间隔的现象， 2.偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只 2.条件：两束光的频率 相位差恒定 沿着某个 的方向振动的光 3.偏振光的形成 3.双缝干涉 (1)让自然光通过 形成偏振光. (1)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明 (2)让自然光在两种介质的界面发生反射和 暗相间的等间距的干涉条纹：白光照射时，中 ,反射光和折射光可以成为部分偏振 央为 条纹，其余为 条纹. 光或完全偏振光 (2)条纹间距：△x ,其中！是双缝到 4.光的偏振现象说明光是一种 波. 屏的距离，d是双缝间的距离。 四、相对论 二、光的衍射 1.狭义相对论的两个基本假设 发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中， 寸 的时候，衍射现象十分明显。 一切物理规律都是 的 289实验十七利用传感器制作简单的自动 考点二 [例2]【解析】(1)为满足实验要求，控刺电路的连接情况如图 控制装置 核心考点研磨 所示 考点一 衔铁 [例1门【解析】(1)由题意可知，热敏电祖阻值约为几十千欧，远 远大于电流表的内阻，因此使用电流表内接，滑动变阻器阻值与 热敏电阻的阻值相比均比较小，从操作角度考虑，使用分压接 法，故选B: 若使月F,对千路的电流约为1一景-号A-0,6A<1A没有 超过滑动变阻器的额定电流，所以，为了便于调节，应逸用阻值 范围较小的F: 电源电动势为12V,电压表量程迹择15V合理，故选D: 当热敏电阻与电流表两端电压为12V时，通过热敏电阻的电流 (2)天亮时照度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大 小于1mA,因此电流表选择B. 磁场增强，吸引衔铁向下与C接通，灯熄灭，故灯泡应接在A、B (2)温度越低，热敏电阻的阻值越大，图丙中控制系统与热敏电 之间.故选A 阻并联，测通过控制系统的电流越大，故应速图雨： (3)要求天色渐暗照度降低至15【x时点亮路灯，此时光敏电阻 由图甲可知，当温度为15℃时，热敏电阻的阻值为R=32k0. 的电但值约为5,6kQ,由闭合电路欧姆定律可知，光时的滑动吏 阻器的阻值约为1.5kQ,故滑动变阻器应选择R2, 控制系统可视为阻值为R拉=48k,根据闭合电路欧解定律可 (4)使用过程中发现天色比较暗了，路灯还朱开启，说明此时控 得(R整+DR+Re=E共中I=0.2mA 制电路的电流较大，总电阻较小，所以为使路灯亮得更及时，应 适当地增大滑动变阻器的电阻， 代入数据，解得R=0.8kQ=8002. (5)车灯照到光教电阻上时，光放电阻的阻值诚小，拉制电路部 若将R调大，要想蜂持控制系统两端的电压不变，则R,应变大， 分的电流增大，此时电动机启动，故将开门电动机连接在BC接 线柱上满足题， 温度降纸，故加热系统的开启温度降低于15℃. 【答案】 【答案】(1)①B②FDB(2)图丙800低于 (1)见解析图(2)A(3)R,(4)增大(5)BC 对点训练 对点训练 1.解析：(1)由于温度传感器RT在常温下阻值釣为几千欧婚，则变 2.解析：(1)③若环境中光亮度校高，光敏电祖的电但较小，电磁继 阻箱应该选用R, 电器中的线图电流校大，两个触点与铁片分离， (2)闭合开关前，为了保证电表安全，将变阻器R,的滑片往b (2)环境越亮的时候光敏电的阻值越小，要求灯越暗，则光敏 电组与灯泡并联，补充电路图如图 端滑， (3)根据表格数据描出剩余点，并作出R的阻值随温度变化的 图线如图所示 ⑧ 9 答案：(1)较小较大分离(2)见解析图 第十三章光学 第1讲光的折射 全反射 知识储备夯基 1.同一平面法线正可逆光学性质大于1 2.消失反射光密光蔬大于90°上小全反射 0 思考判断(1)/(2)×(3)/(4)√(5)× 20 406080100/℃ 核心考点研磨 (4)采用量程为300红A内阻为90的电流表，将其改装成3mA 考点一 和5aA的量程，国有-+定经-3 [例1]【解析】(1)当施杆顶部刚好 被照亮到时的光路图如图 1,=1+生R+R)=15mA, 桅杆顶部刚好被照亮到，则 R。 联立解得R。=2n,R。=8Q. 一4m x12 当开关S1接到c时，改装的电流表量程为15mA,电流表的内阻 由儿何关系可知tana= R(R+R=1.96a 3,解 为RNR+R,十R 得a=53°. 当开关S,接到d时，改装的电流表量程为3mA,电流表的内阻 由几何关系可知an日-骨，共中十-7m,解得B一37” (R。+R)R=9n. 为Rxe=R+R,+R 根据折射定律可如日一品景解得川一青 4 当温度为100℃时，Rr=0.2kn,若将开美S接到c,则有 (2)俯视水面被光源服亮区拔临界位置知图】 U 3 h=RT十R200千1.96≈15mA=L. 根据sinC=1=3 若将开关S接到d,则有 由几何关系可知tanC一百： ” U 3 1:R千R-200+9≈14.4mA>4=3mA 解得=12 7 -m. 可知将开关S,接到c测温量程为0一100℃. 答案：(1)R3(2)h(3)见解析(4)2c 【答案】m=号(2r=12m 591 对点训练 对点训练 1.选A由题述作出光路图，如图 4,解析：设光线在AB面的折射角为0，则有 所示。 sin60°=nsin0, 由几何关系得s血=，则 由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射 i=60°， 则有inC=日C=90-0,联立解得m0=号=号根器儿 又从MN射出的出射光线与(OS 0 何关系有tan0 MB 平行，别3-60°. 票苏解得NC=a一BN=a一后 由折射定律得n一nrsn@ sin i sin 秀由m0-瓷解得P心= PC r=a,r+a+30°=180°-90°. 则r=a=30°，n=√3. 答案号 3-1 在等联三角形OBS中，有2.8C0s30°=R,可得阳= R 第2讲 光的波动性相对论 知识储备夯基 光在介质中的传播逃度为口=￡= 一1.亮暗2.相同3.(1)白色亮彩色(2) 光在介质中的传指时间为1一盟一尽，故选A 二，足够小 三，1.一切方向2.特定3.(1)偏振片(2)折射4.横 2.选A做出光路图如图. 设在A点入射后折射角为F,因为 60 四、1.(1)相同(2)相同2.(1) △r A △AOB是茅腰三角形，所以 W1-() ∠OBA=r,由光路可逆知，在B点 出射光线的出射角为60°，由几何关 24V-(2) 系知 思考判断 2r=60°，得r=30° (1)/(2)/(3)×(4)√(5)×(6)/(7)/(8)× 由折射定律有n=sin60°=sm60 核心考点研磨 sin r sin 30 考点一 =.故选A. 考点二 [例1] 【解析】由双建干涉条这同距公式山=行A可知， [例2]【解析】设光线在(OQ界面N点的入射角为a,折射角为 B.由元行头系可知。=3，由新特完非得-盟反，无我从 一吧当改用流长为600m的先实验时，则有P明=2 3 联立以上两式得n=2,即P处将呈现第2条亮条纹，A正响. OQ界面射出的格界条件为恰好发生全反射，光路图如图，其中 【答案】A 对点训练 ,光线在AB两点龄好发生全反射，由mC 1.选B光的双缝千涉条纹中，相邻亮（暗）条纹之间的距离为 得A、B两处的临界角为45°，A,B之间有光线射出，由几何关系 △r= 7,式中【为双缝到光屏的距离，d为双缝的间距，入为光 可知AB=2AC=2CS=05=d,故C正确. 的效长，根搭题图可如d2=2Arl与X相同，则d6=号d B正确，A、C,D错误 [例2]【解析】竖直放置的肥皂液膜，来自前后两个面的反射光 发生干涉，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以千涉后 能产生水平的明暗条纹，故A错误：眼相机的镜头表面常常镀一 30m 层透光膜，从薄膜前后两表而反射的光发生千涉使镜头看起来 【答案】C 有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的子，故B错误：利用光的干 对点训练 涉检查平整度，用单色光从上面盟射，空气膜的上下两个表面反 3,逸CAB,光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射 射的两列光泼发生干涉，根据条纹弯曲的方向，说明此处是凹下 率n1大于外层的折射率2，故AB错误：C,光在光纤中传格主 的，故C正确：把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从 要是依据全反射原理，光线垂直光线端面射入，并与光纤轴心线 上方射入，从上往下看凸透镜，由于凸透镜下表面是曲面，所以 重合时，光线沿轴心线向前传播：若弯曲度过大，就会造成部分 空气膜厚度越往外越厚，所以看到的明暗相间的圆环状条纹越 往外越密，故D错误， 光无法正常通过，其他光线还是可以正常通过，故C正确：D.光 【答案】C 导纤维可以传输声音、图像和文字等信息，故D错误.故选C 对点训练 考点三 2.选A由题知，C的膨胀系数小于G的膨张系数，当温度升高时， [例3]【解析】(1)由几何关系可知sin G增加的高度大于C增加的高度，所以标准平面石英板被顶起， 劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，期条 1 C=R= 纹向左移动，故A正确。 考点二 则C=30°，玻璃砖的折射率 [例3]【解析】题图乙中间部分为等间距条致，所以题图乙是光 =sin C-2. 的双缝干涉图样，当光通过秩缝时，同时也发生行射，故八正确： 狭缝越小，衡射范围越大，衍射条纹越宽，遮往一条狭缝，另一秩 (2)光在玻璃砖中传播的速度大小=片=2 缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条饺宽度减小，故B Reos C+Reos C 错误：报据条议同距公式4一子：可知黑铅两条秩缝时，增加 (3)光在玻稿砖内的传播时间1= cos 2C33R L,其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正 确：服射两条陕缝时，若光从快缝S、S到屏上P点的路程差为 【答案】(1)2(2)0.5c(3)38R 半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确， 【答案】ACD 592