第十四章 第1讲 光的折射 全反射-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考物理大一轮复习全新方案基础版

第十四章 光 课程标准 备考策略 1.通过实验，理解光的折射定律。 1.掌握光的折射、全反射、干涉、衍射现象及规律，形成正 2.知道光的全反射现象及其产生的条件。初步 确的物理观念。 了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中 2.能正确构建光的折射、全反射物理模型，应用恰当的数 的应用。 学方法分析几何关系，构建物理模型，提升科学思维 3观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现 素养。 象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。 3.几何光学要重视光路图的构建。正确作图是基础，应结 知道光是横波。 合规律和几何关系分析解决实际问题；正确理解产生光 4.通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光 学现象的原因和条件，能熟练运用光学规律解决实际问 技术在生产生活中的应用。 题，重视科学思维素养的提升。 ®实验十七：测定玻璃的折射率。 4.掌握测定玻璃折射率、用双缝干涉实验测量光的波长的 @实验十八：用双缝干涉实验测量光的波长 方法，重视科学研究素养的提升 第 第1讲 光的折射 全反射 章 考点一 折射定律和折射率 整合》>必备知识 ③计算公式：n=C,因为u<c,所以任何介质的 1.光的折射定律折射率 折射率都 (1)折射定律 ④当光从真空（或空气）斜射入某种介质时，折 ①内容：如图所示，折射光线A N 射角 入射角：当光由介质斜射入真空 与入射光线、法线处在 01 0 空气 (或空气)时，折射角 入射角。 内，折射光线与入射光 水 2.光的色散 线分别位于法线的两侧；入 (1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成 射角的正弦与折射角的正弦 B 七种色光组成的彩色光带。 成 比。 ②表达式：sn0 sin 02 ③在光的折射现象中，光路是 的。 B 普通玻璃棱镜 光线通过棱镜的光路 (2)折射率 (2)成因：棱镜对不同色光的折射率 ,对 ①折射率是一个反映介质的 的物 红光的折射率最 ,红光通过棱镜后的偏 理量。 折程度最 ,对紫光的折射率最 sin 0 ②定义式：n= sin 02 紫光通过棱镜后的偏折程度最 ,从而 产生色散现象。 246 红对构·讲与练·高三物理·基础版 ○高考情境辨析 角度2光的色散 (2024·贵州卷改编)一 液体 【例2】（多选）如图所示，从点 种测量液体折射率的V形容 光源S发出的一细束白光 器，由两块材质相同的直角 棱镜 以一定的角度人射到三棱 棱镜粘合，并封闭其前后两 棱镜 镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现 端制作而成。容器中盛有某 象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下列 种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体 说法正确的是 后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和 A.a侧是红光，b侧是紫光 液体的折射率分别为n0、n,光在棱镜和液体中的 B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长 传播速度分别为0、)。 C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的 判断下列说法的正误： 折射率 1.无论是光的折射还是反射，光路都是可逆的。 D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小 ( 幻听课记录： 2.棱镜折射率n。小于液体的折射率n。( 3.光从棱镜射入液体中，它的传播速度一定增大。 角度3折射现象的分析和计算 4.根据n=二可知，介质的折射率与光在该介质中 【例3】(2022·湖北卷)如 图所示，水族馆训练员 2 第 的传播速度成反比。 在训练海豚时，将一发 光线 水面 四 研析>核心考点 光小球高举在水面上方 B 章 的A位置，海豚的眼睛 角度1折射定律及折射率的定量计算 在B位置，A位置和B位置的水平距离为d, 【例1】(2024·重庆卷)某同学 设计了一种测量液体折射率 A位置离水面的高度为号4。训练员将小球向 的方案。容器过中心轴线的 左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水 剖面图如图所示，其宽度为 前瞬间速度方向与水面夹角为0。小球在A 16cm,让单色光在此剖面内 16 cm 位置发出的一束光线经水面折射后到达B位 从空气入射到液体表面的中心。调整入射角， 置，折射光线与水平方向的夹角也为0。已知 当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的 反射光点与液体表面的距离h,就能得到液体 水的折射率=青求： 的折射率。忽略器壁厚度，由该方案可知 (1)tan0的值； (2)B位置到水面的距离H。 A.若h=4cm,则n=√3 4 B.若h=6cm,则n=3 C若n=子则A=10cm D.若n=2则h=5cm 3 幻听课记录： 第十四章光247 ,归纳总结 应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出 比较完整的光路图。 (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的 联系，根据折射定律求解相关的物理量：入射角、折 射角、折射率等。 (3)注意在折射现象中，光路是可逆的。 考点二 全反射 光导纤维 整合》必备知识 ○高考情境辨析 1.光密介质与光疏介质的比较 (2023·湖南卷改编)一位潜水爱好者在水下 活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信 项目 光密介质 光疏介质 号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他 折射率 较大 较小 发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到 他发出的激光光束。 光在介质中的 小 大 岸上救援人员 传播速度 若n甲>n乙，则甲是 介质 第 相对性 水面 若n甲<n2,则甲是 介质 2.全反射 章 (1)定义：光从 介质射入 尔 潜水爱好者激光器 质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全 判断下列说法的正误： 部 ,只剩下反射光线的现象。 1.水相对于空气是光疏介质。 (2)条件 2.该激光在水中发生全反射的临界角为41°。 ①光从光密介质射入光疏介质。 ②入射角 临界角。 1 3.水对该激光的折射率为 (3)临界角：折射角等于90°时的入射角。若光 in49°o 从光密介质（折射率为n)射向真空或空气时，发 4.当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人 员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°。 生全反射的临界角为C,则sinC=1。介质的 ( n 折射率越大，发生全反射的临界角越 研析>核心考点 3.全反射的应用 (1)全反射棱镜（如图所示） 角度1对全反射现象的理解 【例4】(2024·江苏卷)现有一束光以相同的入 射角0，打在不同浓度的NaCI溶液甲、乙中，折 C A∠ 射光线如图所示(B1<B,),已知NaCl溶液的 方向改变90° 方向改变180° 方向不变，发生侧移 甲 丙 折射率随NaCl浓度的增大而增大。则( ) (2)光导纤维（如图所示） 少少外套 乙内芯 甲 248红对构·讲与练·高三物理·基础版 A.甲溶液折射率较大 听课记录： B.甲溶液NaCI浓度较小 C.光在甲溶液中的传播速度较大 D.光在甲中发生全反射的临界角较大 角度4光的折射、全反射的综合应用 听课记录： 【例7】（多选）(2024·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a从空气沿半径方 角度2全反射的应用 向入射到圆心O,当0=30° 时，反射光b和折射光c刚 【例5】（2024·海南卷)一正 好垂直。下列说法正确的是 三角形OPQ玻璃砖，某束 A.该材料对红光的折射率为√3 光线垂直于OP射入，恰好 B.若0=45°，光线c消失 在PQ界面发生全反射，如 0 C.若人射光a变为白光，光线b为白光 图所示，则该玻璃砖的折射率为 D.若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 A.2 B.3 幻听课记录 2 D.2 第 听课记录： + 归纳总结 分析折射和全反射综合问题的思路 章 角度3光导纤维 (1)首先判断光线是从光疏介质进入光密介质还是 【例6】(2024·山东威 从光密介质进入光疏介质。 海二模)光导纤维（可 (2)光从光密介质进入光疏介质时，判断入射角是否 简化为长玻璃丝)示 大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象（或 意图如图所示，其折 B 求出全反射临界角，画出临界光线)。 射率为n,AB代表端面，为使光能从玻璃丝的 (3)然后画出反射、折射或全反射的光路图（必要时 AB端面传播到另一端面，光在端面AB上的 还可应用光路的可逆原理画出光路图)，再由光学规 律结合几何知识推断和求解相关问题。 人射角0应满足的条件是 A.sin0>√n2-1 B.sin 0<n2-1 )温馨提示 C.sin onT D.sin 0<vn-T 学习至此，请完成训练64 n 第2讲 光的波动性 考点一 光的干涉现象 整合>必备知识 (2)条件：两束光的频率 、相位差恒定。 (3)双缝干涉 1.光的干涉 ①单色光：形成 的条纹，中央为亮 (1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互 条纹 加强，出现 某些区域相互减弱，出现 ②白光：光屏上出现 条纹，且中央亮条 ,且加强区域和减弱区域相互 纹是 (填写颜色)。 的现象。(2)根据R。的阻值，结合题图丁可知 (1)中的光照度为1.01x。 (3)根据题图丁可知，此光敏电阻的阻 值随光照强度的减小而增大。 (4)将线圈与光敏电阻并联，然后与滑 动变阻器以及电源串联，这样当光照 强度减小时，光敏电阻的阻值增大，并 联部分的分压变大，线圈中的电流增 大，螺线管的磁性变强，将衔铁吸下， 路灯接通：当光照强度增大时，光敏电 阻阻值变小，并联部分分压变小，线圈 中的电流减小，螺线管的磁性变弱，衔 铁弹起，路灯熄灭。 学科素养：等效电阻法分析 变压器问题 例1B变压器和R的等效电阻为 R'=R,当等效电阻R'与r相等时， n R消耗的功率最大，即”R=,解得 ni n2=1.5n1=1500匝，故B正确。 例2BD把变压器和R等效为一个电 阻R',则R'=”R,设原线图电流为 ni U。 I,根据1一R。中R知将R阻值调小 的过程中I1增大，再由U。=I1R。十 U U,I1增大，可知U1减小，根 知U,减小，故A错误，B正确：起变 n2 压器和R等效为一个电阻R',R。当作 电源内阻，当内外电阻相等即R。=R' 时，电源输出功率最大，根据R′ ni R。=R,解得R= (）R,故C错 误，D正确。 例3BD设变压器原、副线圈的电压分 别为U1U2,电流分别为I、I2,设家 庭电路用户端电阻为R,正弦式交流 电源的输出电压为U。=I1R1十U1,由 U1_n,L=2,副 理想变压器可得一，’工，n 线圈根据闭合电路的欧姆定律有U,= I2(R2十R),以上四式联立可得U。= 1R,十(2）(R十R)],当用户端 2 用电器增多时，家庭电路用户端电阻 R减小，则原线圈电流I1增大，从而副 线圈电流I,增大，即电流表示数「变 大，由于电阻R,上分压增大，正弦式 交流电源输出电压的有效值U。恒定， 则原线圈电压U1减小，副线圈电压U2 也减小，即电压表示数U变小，故 小，故选BD。 例4A如图为等效电路图，设降压变 压器的原、副线圈匝数比为k：1,则输 电线上的电流为I=R。十R,P IR。,转子在磁场中转动时产生的电 动势为e=NBSosin ot。 ------------ R 当转子角速度增加一倍时，升压变压 器原、副线圈两端电压都增加一倍，输 电线上的电流变为I=2I。,故R。上 消耗的电功率变为原来的4倍，故A 正确；升压变压器副线圈匝数增加一 倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线 上的电流增加一倍，故R。上消耗的电 功率变为原来的4倍，故C错误；若R。 阻值增加一倍，输电线路上的电流 I2R。十RR,消耗的功率P, I·2R。≠4P,故B错误；若在用户端 并联一个完全相同的电阻R,用户端 电阻减为原来的一半，输电线上的电 流为I=U 2U2 R+R2R,十FR。消 2 耗的功率P,=IgR。≠6P,故D错误。 第十四章光 第1讲光的折射全反射 考点一折射定律和折射率 …》整合·必备知识《… 1.(1)①同一平面正③可逆 (2)①光学性质③大于1④小于 大于 2.(1)由红到紫(2)不同小小大 大 高考情境辨析 1./2.×3./ 4./ 》研析·核心考点《 例1B根据几何 关系画出光路图， 01h 如图所示，标注入 -8cm 射角日1，折射角 日2，根据折射定律 可得n=sin日 sin 0, 号=8cm。若h=4cm,则n=2,故A 4 错误：若h=6cm,则n=3,故B正 确；若n= 年，则h二 5 32 5 cm,故C错 3 16 误：若n=2,则h=3cm,故D 错误。 例2BCD由题图可以看出，a侧光偏 折程度较大，三棱镜对a侧光的折射 率较大，所以a侧光是紫光，波长较 短，b侧光是红光，波长较长，A错误， B、C正确；又口=C,所以在三棱镜中 α侧光的传播速率小于b侧光的传播 速率，D正确。 13片e号 解析：(1)从小球抛出至与水面接触的 过程中，设小球抛出时的水平速度大 小为vo,运动时间为t,由平抛运动的 想律可知d=t,了1 之gt2,tan0= ，解得tan0=3 4 Vo (2)由an8=3可知日=53，设从A 点射到水面的光线的入射角为《，折射 角为90°一日=37°，则由折射定律可知 n sin37,解得a=53, sin a 由几何关系可知Han3+ 3dtan53°= d,解得H=27 Ad 考点二全反射光导纤维 …》整合·必备知识《… 1.光密光疏 2.(1)光密光疏消失(2)②大于或 等于(3)小 高考情境辨析 1.×2.X3./4./ …》研析·核心考点《… 例4A入射角相同，由于B1<32,根据 折射定律可知n甲>n2,故甲浓度大， 故A正确，B错误；根据U=C,可知光 线在甲中的传播速度较小，故C错误； 由sinC= 上可知折射率越大临界角 越小，所以光在甲中发生全反射的临 界角小，故D错误。 例5C如图所示， 根据几何关系可知 光线在PQ界面的 入射角为C=60°， 根据全反射的临界 P 条件可得sinC= 是部得0 2√3 3 故选C。 例6B为使光能从玻璃丝的AB端面 传播到另一端面，则光在光导纤雏内 发生全反射，光路图如图所示，根据折 sin 0 1 射定律有n=n,n=snC,C+r= 90°，联立可得sin0=√n-1,入射角 日越小，则在光导纤雏内越容易发生全 反射，所以应该满足sinB<√n-1, 故选B。 A B 例7ABC根据几何关系可知从材料 内发生折射时折射角为60°，故折射率 参考答案493 为n=sin60 sin30° =√3，故A正确：设临界 角为C,得sinC=1=1<1 ,故 元=< C<45°，故若日=45°，会发生全反射， 光线c消失，故B正确：由于光线b为 反射光线，反射角等于入射角，故当入 射光a变为白光，光线b为白光，故C 正确；对同种介质，紫光的折射率比红 光大，故若入射光a变为紫光，折射角 将变大，光线b和c不会垂直，故D 错误。 第2讲光的波动性 考点一光的干涉现象 …》整合·必备知识《… 1.(1)亮条纹暗条纹间隔(2)相同 (3)①明暗相间②彩色白色 2.(1)反射(2)厚度 高考情境辨析 1.×2./3./4.× 》研析·核心考点《… 、例1A由干涉条纹间距公式Ax=入， 可知换用更粗的头发丝，双缝间距d 变大，则相邻两条亮纹中央间距△x变 小，故A正确；换用红色激光照射双 缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间 距△x变大，故B错误；增大纸板与墙 面的距离！，则相邻两条亮纹中央间距 △x变大，故C错误；减小光源与纸板 的距离，不会影响相邻两条亮纹中央 间距△x,故D错误。 例2C单色平行光垂直照射平板玻 璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻 璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光 程差为两块玻璃距离的两倍，根据光 的干涉知识可知，同一条干涉条纹位 置处光的波程差相等，即滚珠a的直径 与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格， 不同的干涉条纹位置处光的波程差不 同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不 相等，即滚珠c不合格，故选C。 例3C为了减少进入眼睛的紫外线， 应使入射光分别从该膜的前后两个表 面反射的光叠加后加强，则光程差 2d=n入(n=1,2,3,…),而紫外线在 膜中的波长X=无·=2X101m, nf 膜的厚度至少是膜中波长的)，即为 1.0×10-7m,故选C。 考点二光的衍射和偏振现象 …》整合·必备知识《… 1.(1)足够小 2.(1)一切方向相同(2)垂直特定 (3)①偏振片②折射(5)横 基础概念辨析 1.X2./3./4.X 494红对闪·讲与练·高三物理· …》研析·核心考点《… 例4C根据单缝衍射实验规律可知， 单缝的宽度越小，衍射现象越明显，光 屏上中央亮条纹越宽；通过单缝的光 越少，光屏上光强越弱。因此在单缝 衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光 屏上条纹变宽，光强减弱，C正确。 例5ACD双缝干涉条纹是均匀的，所 以题图乙是双缝干涉条纹，但也发生 了衍射现象，A正确；遮住一条狭缝， 就只能观察到单缝衍射现象，狭缝宽 度增大时，衍射现象减弱，题图丙中亮 条纹宽度减小，B错误；照射两狭缝时， 发生双缝干涉现象，根据△x= 可 d 知，当增大L时，题图乙中相邻暗条纹 的中心间距增大，C正确；通过双缝的 两束光的相位相同，根据相干条件可 知，当S,P-SP=(2m十1)，(m月 0,1,2,…)时，P点一定是暗条纹， D正确。 例6D立体影院的特殊眼镜是利用了 光的偏振，其镜片为偏振片，用立体影 院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕， 左镜片明亮，右镜片暗，说明立体眼镜 的左、右两镜片透振方向相互垂直，且 手机液晶屏幕发出的光的振动方向与 左镜片的透振方向一致，可知将手机 屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片 变亮，故选D。 考点三几何光学与 物理光学的综合应用 …》研析·核心考点《 例7AD根据光的反射对称性可知光 源S与平面镜中的虚像距离为2a,根 据条纹间距公式可知△x=石入=2a 故A正确，B错误；若将整套装置完全 浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的 频率不变，根据c=f,0=入1f=元： 其中c为真空中的光速，则入=，故 C错误；若将整套装置完全浸入某种透 明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的 中心间距为△x,根据条纹间距公式有 4x=二入2可得，=，结合C选 项的分析可知，=2aA=入，所以 n=2a△入，故D正确。 例8D根据相邻两条亮条纹的间距计 算公式△T三入，可知入。<A6,故A 错误根新粉定律n-册a、6光 以相同的入射角由水斜射入空气，光 的折射角比b光的大，则n。>n6,根据 光在介质中的传播速度与折射率的关 系n=C,可知在水中传播时，a光的 基础版 速度比b光的小，故B错误；在水中传 播时，a光的折射率比b光的大，所以 a光的频率比b光的大，故C错误；根 1 据临界角与折射率的关系sinC= 可知在水中传播时，a光的全反射临界 角比b光的小，故D正确。 第3讲实验十七：测定玻璃的 折射率实验十八：用双缝千涉 实验测量光的波长 考点一实验十七：测定玻璃的 折射率 …》研析·核心考点《… 例1(1)B(2)大(3)> 解析：(1)在白纸上画出一条直线a作 为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上， 使它的一个长边与a对齐。用直尺或 者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边， 按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取 下，画出直线a'代表玻璃砖的另一边， 而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边 和下边分别画出直线a和a',故A错 误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P,, 眼晴在另一侧透过玻璃砖看两个大头 针，使P,把P1挡住，这样就可以确定 入射光线和入射点O1；在眼晴这一侧， 插上大头针P3,使它把P1、P2的像都 挡住，再插上大头针P,使它把P、 P2的像及P?都挡住，这样就可以确 定出射光线和出射点O,故B正确； 实验时入射角日，应尽量大一些，但也 不能太大（接近90），以减小实验误 差，故C错误。 (2)由题图乙可知，入射角相同，绿光 的折射角小于红光的折射角，根据光 的折射定律n=n9 sinc可知绿光的折射 率大于红光的折射率，又因为绿光的 频率大于红光的频率，所以频率大，折 射率大。 (3)根据折射定律可知，玻璃的折射率 sin,该介质的折射率为 sin a2 sina1,其中a2<a,所以 sin a3 n玻璃>n分度。 例2(1)B(2)1.59(1.57~1.60均可) (3)不变 解析：(1)入射角适当即可，不能太小， 入射角太小，导致折射角更小，测量的 误差会变大，故A错误；激光的平行度 好，比用插针法测量更有利于减小误 差，故B正确；相同的材料在各，点的折 射效果都一样，故C错误。 (2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R,根 据几何关系可得入射角的正弦值为 sini=京，折射角的正弦值为sinr= 后折射奉n==兰，可知y- sin r x