2026届高考物理二轮复习讲义:光的折射和全反射
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平行玻璃砖问题 | 2025年:云南T13 山东T15 湖北T13 安徽T13 四川T9 浙江1月T10 湖南T3 内蒙古T3 河南T2 广东T4 2024年:全国甲T16 山东T15 重庆T5 广东T6 江苏T6 甘肃T10 海南T4 北京T15 2023年:全国乙T16 浙江1月T13 浙江6月T13 山东T16 湖北T6 | 本专题主要涉及光的折射定律,全反射条件,临界角等知识点,往往结合几何关系进行综合考查。解决这类问题的关键:应围绕折射率,联系几何量和物理量列相关方程。 | 物理观念: 理解折射定律和全反射条件等规律及其相互关系。
科学思维: 能对综合性的光路问题进行分析和推理,获得正确结论并作出解释。 |
三角形玻璃砖问题 | |||
圆形或半圆形玻璃砖问题 |
考题示例1 [生产生活类]
(2025·四川·历年真题)(多选)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示,模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射,经过三次全反射后平行于入射光射出。则( )
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃,θ可以设定为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃,第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动,则出射光线也向左移动
答案:CD
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解析:A.因为1.4<,故当选用折射率为1.4的光学玻璃时,根据sin C=
可知sin C>,即C>45°
根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为θ<45°<C,故选用折射率为1.4的光学玻璃时此时不会发生全反射,故A错误;
B.当θ=30°时, 此时入射角为30°, 选用折射率为1.6的光学玻璃时, 此时的临界角为sin C==0.625>0.5=sin 30°,故C>30°,故此时不会发生全反射,故B错误;
C.若选用折射率为2的光学玻璃,此时临界角为sin C=,即C=30°,此时光线第一次要发生全反射,入射角一定大于30°,即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于60°,根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角,故可能为70°,故C正确;
D.若入射光线向左移动,可知第一次全反射时的反射光线向左移动,第二次全反射时的反射光线向左移动,同理,第三次全反射时的反射光线向左移动,即出射光线向左移动,故D正确。
故选CD。
跟踪训练1 [生产生活类]
(2025·云南·历年真题)用光学显微镜观察样品时,显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源,为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射,可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充,如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5,盖玻片厚度d=2.0 mm,盖玻片与物镜的间距h=0.20 mm,不考虑光在盖玻片中的多次反射,取真空中光速c=3.0×108 m/s,π=3.14。
(1)求未滴油时,O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字);
(2)滴油前后,光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2,求t2-t1(结果保留2位有效数字)。
答案:解:(1)恰好发生全反射时,sin C=,解得sin C=
,
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由几何关系可知,透光部分为圆形,透光半径r=dtan C,又tan C==
,
解得r=×10-3 m
透光面积S=πr2=1.0×10-5 m2
(2)根据n=,解得光在盖玻片和油中传播速度v=2×108 m/s
未滴油时,光在盖玻片中传播的最短路程为d,在空气中传播的最短路程为h,即t1=滴油后,光在盖玻片中传播的最短路程为d,在油中传播的最短路程为h,即t2=
带入数据,解得t2-t1=3.3×10-13 s
平行玻璃砖问题的解题方法:
1.通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移。可以充分利用入射光线的入射角和出射光线的出射角相等的条件来解题;
2.充分利用(i>α)、
、
三个公式;
注意:只有光密到光疏并且入射角大于或等于临界角才会发生全反射。
考题示例2
(2025·湖北·历年真题)如图所示,三角形ABC是三棱镜的横截面,AC=BC,∠C=30°,三棱镜放在平面镜上,AC边紧贴镜面。在纸面内,一光线入射到镜面O点,入射角为α,O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为。
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