第14章 第1讲 光的折射 全反射（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

该高中物理高考复习讲义聚焦光的折射、全反射、干涉衍射等核心考点，按几何光学与物理光学的内在逻辑架构知识体系，通过考点梳理（折射定律、临界角公式等）、方法指导（光路图法、三角函数法等）、真题训练（近三年各省高考题）等环节，帮助学生系统构建光学知识网络，突破综合应用难点。 讲义突出科学思维与模型建构，如在全反射教学中，结合光路图分析临界角条件，通过山东卷、全国甲卷真题演练培养科学推理能力。设置分层练习（基础例题到综合应用题），配合即时反馈，保障复习效率，助力学生提升应考能力，为教师精准把控复习节奏提供有力支持。

考情概览 2024 2023 2022 光的折射、全反射 重庆卷T5；浙江6月卷T3 江苏卷T6；福建卷T10 海南卷T4 重庆卷T5；浙江6月卷 T13；全国乙卷T34(2) 浙江1月卷T13 湖北卷T14；浙江1月卷T11 江苏卷T12 光的折射和全 反射的综合应用 山东卷T15；甘肃卷T10 广东卷T6；全国甲卷T34(2) 山东卷T16；湖北卷T6 湖南卷T7 全国甲卷T34(2)；全国乙 卷T34(2)；辽宁卷T5 河北卷T16(2)；广东卷T16(2) 重庆卷T16(2)；山东卷T7 浙江6月卷T8 光的干涉和衍射 广西卷T9；山东卷T4 湖南卷T9；辽宁卷T4 江苏卷T6；北京卷T2 山东卷T5；辽宁卷T8 浙江6月卷T4；山东卷T10 几何光学和物理 光学的综合应用 新课标卷T4 浙江1月卷T12 全国甲卷T34(1) — 实验：测量玻璃的 折射率 安徽卷T11；湖北卷T11 北京卷T15(1) 广东卷T11；海南卷T14 — 实验：用双缝干涉 测量光的波长 河北卷T11；江西卷T9 广东卷T11(3) — — 备考指南 知道光的折射和全反射现象，理解折射定律，熟悉几种典型光学器件的光学特点，能熟练应用折射率公式、临界角公式等解决几何光学综合问题；知道光的干涉、衍射、偏振等现象，理解光的干涉条件及明、暗干涉条纹的分布特点。本章涉及的科学思维方法有光路图法、三角函数法、光路可逆原理等。 第1讲　光的折射　全反射 【备考目标】　1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。 考点一　折射定律　折射率 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：＝n12(n12为比例常数)。 (3)可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．折射率 (1)定义：光从真空进入介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的折射率，它是反映介质的光学性质的物理量。 (2)定义式：n＝ 。 (3)折射率与速度的关系式：n＝ 。因为v< c，所以任何介质的折射率都大于1。 ①公式n＝中的n是指介质相对于真空的折射率，即绝对折射率。 ②折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，光的频率越大，折射率越大，传播速度越小。 ③同一种色光，在不同介质中传播时，频率不变，波速和波长改变。 [辨析明理] 1．判断下列说法的正误 (1)光由介质射入空气时，折射角要小于入射角。(×) (2)若光从空气射入水中后，它的传播速度一定增大。(×) (3)介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小。(√) 2．如图所示，水面上方一只小鸟正沿水平路线从左向右飞行，水中一定深度处有一条静止的鱼，点O是鱼正上方与小鸟飞行轨迹的交点。则小鸟飞向O点时，看到的鱼比实际位置深了还是浅了？若水的折射率为n，鱼的实际深度为H，则小鸟在O点时看到鱼的深度(视深)是多少？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：小鸟靠近O点时的光路如图所示，小鸟看到的鱼(虚像)比实际的位置浅。 设光线的入射角为i，折射角为r，鱼的实际深度为H，视深为h，法线与鱼的水平距离为d，由几何关系可得＝tan r，当r→0时，tan r≈sin r，即＝sin r，同理有＝tan i≈sin i，由折射率定义有n＝ ，联立可得h＝。 核心突破 解决光的折射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。 (3)利用折射定律、折射率公式求解。 【例1】(2024·山东潍坊模拟)水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球,半径为a,过球心的截面如图乙所示,PQ为直径,一单色细光束从P 点射入球内，折射光线与PQ的夹角为37℃,再经一次折射后的出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c,sin 37°=0. 6,cos 37°=0.8，则( ) A．光束在P点的入射角为53° B．“水晶球”的折射率为1.6 C．光在“水晶球”中的传播速度为c D．光在“水晶球”中的传播时间为 解析：选B。 光路图如图所示，由几何关系可知，光线射出时的折射角r为2θ，则折射率n＝＝2cos θ＝1.6，故B正确；光束在P点的入射角为β＝r＝2θ＝74°，故A错误；光在“水晶球”中的传播速度为v＝故C错误；光在“水晶球”中传播的距离l＝2a cos θ，时间t＝，代入数据解得t＝，故D错误。 [思维延伸]在“例1”中，从P点射入球内的细光束经一次反射，再经一次折射后的出射光线与入射光线有怎样的位置关系？ 提示：根据反射特点、折射定律和几何关系可知，出射光线与入射光线平行。 【例2】 如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的(　　) A．① B．② C．③ D．④ 解析：选C。激光从上表面射入时，根据折射率公式有n＝，且n>1，所以i1>r1，所以折射光线向右偏折；激光从下表面射出时，同理有n＝，根据几何关系可知r1＝r2，解得i1＝i2，所以出射光线与入射光线平行，故C正确。 [规律方法] 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)的光学特点 项目 对光线的作用 平行 玻璃砖 通过平行玻璃砖后光线不改变传播方向，但要发生侧移 三棱镜 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆柱 体(球) 圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折 考点二　全反射 1．光密介质与光疏介质 介质 光密介质 光疏介质 折射率 大 小 光速 小 大 相对性 若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质 若n甲＜n乙，则甲相对乙是光疏介质 2．全反射 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。 (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，由n＝，得sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 3．全反射的应用 (1)全反射棱镜 (2)光导纤维：内芯相对于外套为光密介质，内芯的折射率大于外套的折射率。 [辨析明理] 1．判断下列说法的正误 (1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。(√) (2)只要入射角足够大，在两种介质的界面处就能发生全反射。(×) (3)对同一介质来说，折射率越大的光越容易发生全反射现象。(√) 【例3】 半径为R的透明玻璃球切去底面半径r＝R的球冠成为一个大球冠，如图所示，玻璃的折射率n＝2，一束半径r＝R的光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知光在真空中的传播速度为c，且球冠不含底面的表面积公式为S＝2πRh，R为球的半径，h为球冠的高度。不考虑光在球冠内的反射，求： (1)发光球面的面积； (2)光束正中间的光线通过大球冠的时间。 解析：(1)根据题意，设光发生全反射的临界角为C，由sin C＝解得C＝30° 画出光路图如图所示， 光线①恰好发生全反射，发光区域是一个小的球冠，设小球冠高为h，由几何关系有 cos 30°＝ 解得h＝R 发光球面面积 S＝2πRh＝πR2。 (2)如图，大球冠底面所对的圆心角为120°，光束正中间的光线②直接穿过大球冠，通过大球冠的路程为 x＝R＋R cos 60°＝R 光在玻璃球内的传播速度v＝，所以该光束正中间的光线通过大球冠的时间为 t＝。 答案：(1)πR2　(2) 【例4】 (2024·广西河池模拟)如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6 m。一束光线从圆柱形棒的一个底面圆心垂直射入，经2.5×10-8 s从另一底面圆心射出。保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在材料内部恰好发生全反射(光在真空中的速度为3×108 m/s)，则光线通过透明材料的时间为(　　) A．2.5×10-8 s B．3.3×10-8 s C．3.125×10-8 s D．4.95×10-8 s 解析：选C。设光在该材料中传播速度为v，由L＝vt，解得v＝＝2.4×108 m/s，由n＝，可知n＝1.25，设此光线发生全反射临界角为C，则sin C＝＝0.8，光线刚好发生全反射时在透明材料中的路程为s＝＝7.5 m，则t′＝故C正确。 考点三　光的折射和全反射的综合应用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 核心突破 求解光的折射和全反射问题的关键 (1)根据题意画出正确的光路图。注意临界光线、边界光线的寻找，当光从光密介质进入光疏介质时，还需要考虑是否发生全反射。 (2)注重数理结合综合分析。在用好折射率公式和临界角公式的同时，注意挖掘隐含在光路图中的边角关系，用好相关的数学知识。 【例5】 (2024·全国甲卷)一玻璃柱的折射率n＝，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。 解析：根据题意可画出入射光线与AB边的距离为h时的光路图，如图所示， 则由折射定律有n＝ 由全反射临界角公式有sin C′＝ 由几何关系有i＝r＋C′，h＝R sin i 联立解得。 答案： 学科网（北京）股份有限公司 $