07 光的折射、全反射 讲义-2025-2026学年高二物理下学期期末复习专题

2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题 07光的折射、全反射 知识梳理 温故知新 一、光的折射定律 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①_  _  _  _  _  _  _  _  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：。 （3）在光的折射现象中，光路是②_  _  的。 2．折射率 （1）折射率是一个反映介质的③_  _  _  _  _  _  _  _  的物理量。折射率大,说明光从真空射入该介质时④_  _  _  _  _  _  ,反之偏折小。 （2）计算公式：，因为，所以任何介质的折射率都⑤_  _  _  _  。 （3）当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角⑥_  _  折射角。 3．折射率的理解 （1）折射率由⑦_  _  _  _  _  _  _  _  性质决定，与入射角的大小无关。 （2）折射率与介质的⑧_  _  没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率⑨_  _  ，传播速度⑩_  _  。同一种介质对紫光的折射率最大,红光最小。 二、全反射 1．全反射 （1）定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光将⑪_  _  _  _  _  _  _  _  ，只剩下反射光的现象。 （2）条件：.光从光密介质射向光疏介质；.入射角⑫_  _  _  _  _  _  _  _  临界角。 （3）临界角：折射角等于 时的入射角。若光从光密介质（折射率为）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为，则⑬_  _  _  _  _  _  。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 2.光导纤维 光导纤维的工作原理是光的全反射。 三、光的色散 1．光的色散:白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光的光束。由七色光组成的光带称为⑭_  _  。这种现象叫光的色散。 2.不同色光的比较 颜色 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 频率 低高 同一介质的折射率 小大 同一介质中的速度 大小 波长 大小 同一介质的临界角 大小 题型速练 一题一思，查漏补缺 一、单选题 1．将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中，从水平方向拍摄的照片如图所示，看上去浸在水中的这段筷子产生了侧移。下列说法正确的是（　　） A．筷子侧移是光的反射现象 B．筷子侧移是光的折射现象 C．筷子侧移，说明光路是不可逆的 D．若将杯中的水部分移出，则无法观察到筷子侧移现象 2．假设地球表面没有大气层，则人们观察到的日出时刻将（　　） A．提前 B．延后 C．不变 D．某些地区提前，某些地区落后 3．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的a、b间形成一条彩色光带。下列说法中正确的是（　　） A．a侧是红光，b侧是紫光 B．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率 C．在三棱镜和光屏之间两种色光的传播速度不同 D．在三棱镜中a侧光的速率比b侧光大 4．关于折射率，下列说法正确的是（　　） A．在光发生折射时，折射角一定小于入射角 B．折射率跟折射角的正弦成反比 C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小 D．光以同一入射角从真空斜射入不同介质，折射率越大的介质中折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小 5．如图，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是（　　）    A．光是从真空射向介质 B．介质的折射率约为1.73 C．光在介质中的传播速度约为 D．反射光线与折射光线成60°角 6．光从某种介质射入空气中，入射角θ1从零开始增大时，始终有光射入空气中，折射角θ2也随之增大，下列说法正确的是（　　） ①比值不变 ②比值不变 ③比值是一个大于1的常数 ④比值是一个小于1的常数 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 7．夏天，海面上的下层空气的温度比上层低。我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射。人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．海面上上层空气的折射率与下层空气的折射率相等 B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 8．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．光从真空射入介质后，传播速度不变 B．此介质的折射率等于 C．入射角大于时可能发生全反射现象 D．入射角小于时可能发生全反射现象 9．某研究小组的同学为探究光的性质，用一束由红光和紫光组成的复色光沿AO方向从空气中射入横截面为半圆形的玻璃砖中（O是半圆直径上的中点）。紫光和红光的光路如图所示，入射光线与法线的夹角为θ，其中∠BOC为α，∠DOE为β。已知光在空气中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）    A．紫光的折射率为 B．红光在玻璃砖中的折射率比紫光的大 C．红光在玻璃砖中的传播速度为 D．红光与紫光在玻璃砖中的折射率相等 10．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（　　） A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D．内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 11．光导纤维的结构如图甲所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图乙所示。以下关于光导纤维的说法正确的是（　　） A．图甲中光导纤维的内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．图甲中光导纤维的内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 C．图乙中a光的折射率小，发生全反射的临界角大 D．图乙中b光的折射率大，发生全反射的临界角大 12．如图所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一平行玻璃砖后，变为、两束单色光，并从玻璃砖下表面、点射出。则下列说法正确的是（　　） A．在真空中，光的波长大于光 B．光的频率小于光 C．在玻璃砖中，光的传播速度小于光 D．若增大入射角，则单色光可能会在界面发生全反射 13．如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为弧AC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．入射角θ小于 B．由B点出射的光线与在A点入射的光线不平行 C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射 D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射 14．a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示。关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（　　） A．该种玻璃对a光的折射率较大 B．b光在该玻璃中传播时的速度较大 C．a光的频率较小 D．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 二、解答题 15．如图是截面为等腰直角三角形的全反射棱镜，腰长为d。垂直于底边射入的光线，恰好在腰上发生全反射。已知真空中的光速为c，求： (1)棱镜的折射率； (2)此光线在棱镜中传播的时间。（不考虑在底边的反射） 16．中国空间站上有一个水球处于微重力环境下，如果向水球中心注入空气，并形成球形气泡，使得水球内外两球面球心均在点，如图所示。一束单色光从外球面上的点以与连线成角度射入球中。已知水的折射率为，内球面半径为，外球面半径为，光在空气中的速度为。求： (1)光在水中的传播速度； (2)能使光在内球表面上刚好发生全反射时的入射角？ 试卷第2页，共7页 试卷第1页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题 07光的折射、全反射 知识梳理 温故知新 一、光的折射定律 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①_  _  _  _  _  _  _  _  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：。 （3）在光的折射现象中，光路是②_  _  的。 【答案】同一平面； 可逆 2．折射率 （1）折射率是一个反映介质的③_  _  _  _  _  _  _  _  的物理量。折射率大,说明光从真空射入该介质时④_  _  _  _  _  _  ,反之偏折小。 （2）计算公式：，因为，所以任何介质的折射率都⑤_  _  _  _  。 （3）当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角⑥_  _  折射角。 【答案】光学性质； 偏折大； 大于1； 小于 3．折射率的理解 （1）折射率由⑦_  _  _  _  _  _  _  _  性质决定，与入射角的大小无关。 （2）折射率与介质的⑧_  _  没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率⑨_  _  ，传播速度⑩_  _  。同一种介质对紫光的折射率最大,红光最小。 【答案】介质本身； 密度； 越大； 越小 二、全反射 1．全反射 （1）定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光将⑪_  _  _  _  _  _  _  _  ，只剩下反射光的现象。 （2）条件：.光从光密介质射向光疏介质；.入射角⑫_  _  _  _  _  _  _  _  临界角。 （3）临界角：折射角等于 时的入射角。若光从光密介质（折射率为）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为，则⑬_  _  _  _  _  _  。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 【答案】完全消失； 大于或等于； 2.光导纤维 光导纤维的工作原理是光的全反射。 三、光的色散 1．光的色散:白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光的光束。由七色光组成的光带称为⑭_  _  。这种现象叫光的色散。 【答案】光谱 2.不同色光的比较 颜色 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 频率 低高 同一介质的折射率 小大 同一介质中的速度 大小 波长 大小 同一介质的临界角 大小 题型速练 一题一思，查漏补缺 一、单选题 1．将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中，从水平方向拍摄的照片如图所示，看上去浸在水中的这段筷子产生了侧移。下列说法正确的是（　　） A．筷子侧移是光的反射现象 B．筷子侧移是光的折射现象 C．筷子侧移，说明光路是不可逆的 D．若将杯中的水部分移出，则无法观察到筷子侧移现象 【答案】B 【详解】AB．根据题意可知，筷子侧移是光的折射现象，故A错误，B正确； C．筷子侧移是光的折射现象，折射现象的光路是可逆的，故C错误； D．若将杯中的水部分移出，仍能看到侧移现象，发生侧移的位置下降了，故D错误。 故选B。 2．假设地球表面没有大气层，则人们观察到的日出时刻将（　　） A．提前 B．延后 C．不变 D．某些地区提前，某些地区落后 【答案】B 【详解】若地球表面不存在大气层，太阳光将在真空中沿直线传播，由于地球是圆形的，所以只有太阳升到某一位置时才能观察到；而正因为地球表面上有大气层，太阳光射入大气层时会发生折射现象，能够提前观察到；所以如果地球表面不存在大气层，那么观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相比将延后。 故选B。 3．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的a、b间形成一条彩色光带。下列说法中正确的是（　　） A．a侧是红光，b侧是紫光 B．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率 C．在三棱镜和光屏之间两种色光的传播速度不同 D．在三棱镜中a侧光的速率比b侧光大 【答案】B 【详解】AB．由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的最小，可以得a侧为紫光，b侧为红光，故A错误，B正确； C．在真空中a侧光的传播速率等于b侧光的传播速率，三棱镜和光屏之间可近似看作真空，可知两种色光的传播速度相同，故C错误； D．根据可知折射率越大，传播速率越小，可知a侧光的速率比b侧光小，故D错误。 故选B。 4．关于折射率，下列说法正确的是（　　） A．在光发生折射时，折射角一定小于入射角 B．折射率跟折射角的正弦成反比 C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小 D．光以同一入射角从真空斜射入不同介质，折射率越大的介质中折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越小 【答案】C 【详解】A．在光发生折射时，折射角不一定小于入射角。例如，当光从光密介质（如玻璃）射向光疏介质（如空气）时，折射角大于入射角（可能发生全反射）。故A错误； B．折射率是介质的固有属性，与折射角无关。故B错误。 C．由折射率定义（为真空中光速，为介质中光速），折射率越大，光在介质中的传播速度越小。故C正确。 D．当光以同一入射角从真空斜射入不同介质时，由折射定律，可知折射率越大，折射角越小，表示光线偏折程度越大（偏折作用越大），而非越小。故D错误。 故选C。 5．如图，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是（　　）    A．光是从真空射向介质 B．介质的折射率约为1.73 C．光在介质中的传播速度约为 D．反射光线与折射光线成60°角 【答案】B 【详解】A．由图可知，光线的入射角为30°，折射角为60°，则光线从介质进入真空，故A错误； B．根据折射定律得 故B正确； C．光在介质中的传播速度为 故C错误； D．反射角等于入射角，则反射角30°，根据几何关系得，反射光线与折射光线的夹角为90°，故D错误。 故选B。 6．光从某种介质射入空气中，入射角θ1从零开始增大时，始终有光射入空气中，折射角θ2也随之增大，下列说法正确的是（　　） ①比值不变 ②比值不变 ③比值是一个大于1的常数 ④比值是一个小于1的常数 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】D 【详解】设介质的折射率为n，当光由介质射入空气中时，根据光路的可逆性和介质折射率的定义得，故①错误，②正确；因n>1，可知比值为小于1的常数，故③错误，④正确。 故选D。 7．夏天，海面上的下层空气的温度比上层低。我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射。人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．海面上上层空气的折射率与下层空气的折射率相等 B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 【答案】C 【详解】AB．由题意，夏天海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的水分子相对含量比上层大，折射率也比上层大，故AB错误； CD．我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的景物发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“海市蜃楼”现象。可见，题图中A是全反射形成的蜃景，B是景物，故C正确，D错误。 故选C。 8．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．光从真空射入介质后，传播速度不变 B．此介质的折射率等于 C．入射角大于时可能发生全反射现象 D．入射角小于时可能发生全反射现象 【答案】B 【详解】A．光从一种真空射入介质后，由可得，传播速度一定改变，故A错误； B．由折射定律可得 B正确； CD．发生全反射的临界角满足 解得，临界角为 只有当光线从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象，CD错误。 故选B。 9．某研究小组的同学为探究光的性质，用一束由红光和紫光组成的复色光沿AO方向从空气中射入横截面为半圆形的玻璃砖中（O是半圆直径上的中点）。紫光和红光的光路如图所示，入射光线与法线的夹角为θ，其中∠BOC为α，∠DOE为β。已知光在空气中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）    A．紫光的折射率为 B．红光在玻璃砖中的折射率比紫光的大 C．红光在玻璃砖中的传播速度为 D．红光与紫光在玻璃砖中的折射率相等 【答案】C 【详解】A．紫光的折射率为 故A错误； BD．由图可知，红光的折射角大于紫光的折射角，而入射角相同，根据折射定律 可知红光的折射率小于紫光的折射率，故BD错误； C．红光的折射率为 红光在玻璃中的传播速度为 故C正确。 故选C。 10．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（　　） A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D．内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 【答案】A 【详解】发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大，且光传播在内芯与外套的界面上发生全反射。 故选A。 11．光导纤维的结构如图甲所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图乙所示。以下关于光导纤维的说法正确的是（　　） A．图甲中光导纤维的内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．图甲中光导纤维的内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 C．图乙中a光的折射率小，发生全反射的临界角大 D．图乙中b光的折射率大，发生全反射的临界角大 【答案】C 【详解】A．光导纤维利用全反射原理传输光，发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，所以内芯的折射率应比外套的大，故A错误； B．光在内芯与外套的界面上发生的是全反射，不是折射，故B错误； CD．由图乙可知，a光的折射程度比b光小，根据折射率的相关知识，折射程度小的光折射率小。又根据全反射临界角公式（C为临界角，n为折射率） 可知折射率小的光，发生全反射的临界角大，所以a光折射率小，临界角大，故C正确，D错误。 故选C。 12．如图所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一平行玻璃砖后，变为、两束单色光，并从玻璃砖下表面、点射出。则下列说法正确的是（　　） A．在真空中，光的波长大于光 B．光的频率小于光 C．在玻璃砖中，光的传播速度小于光 D．若增大入射角，则单色光可能会在界面发生全反射 【答案】C 【详解】AB．由图可知，光和光的入射角相同，光的折射角小于光的折射角，根据折射定律有 可知 故光的频率大于光，即； 在真空中，根据 可知，故AB错误； C．在玻璃砖中，根据 因，可知光的传播速度小于光，故C正确； D．发生全反射需要两个条件：① 光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于等于全反射临界角，而单色光a在MN界面是由光疏介质射向光密介质，因此不可能发生全反射，故D错误。 故选C。 13．如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为弧AC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．入射角θ小于 B．由B点出射的光线与在A点入射的光线不平行 C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射 D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射 【答案】D 【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有 则有， 可得入射角θ大于；根据图中几何关系可知，光线在B点出射时的入射角为45°，则折射角为θ，所以由B点出射的光线与在A点入射的光线平行，故AB错误； C．根据题意，由 可知 即 增大入射角，光路图如图所示 由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误； D．减小入射角，光路图如图所示 由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。 故选D。 14．a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示。关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（　　） A．该种玻璃对a光的折射率较大 B．b光在该玻璃中传播时的速度较大 C．a光的频率较小 D．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 【答案】C 【详解】A．由题图看出b光的折射角小于a光的折射角，b光的偏折程度大，根据折射定律得知玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，A错误； B．由可知，在该玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度，B错误； D．由临界角公式得知，折射率越大，临界角越小，则可知a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角，D错误； C．玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，则b光的频率大于a光的频率，C正确。 故选C。 二、解答题 15．如图是截面为等腰直角三角形的全反射棱镜，腰长为d。垂直于底边射入的光线，恰好在腰上发生全反射。已知真空中的光速为c，求： (1)棱镜的折射率； (2)此光线在棱镜中传播的时间。（不考虑在底边的反射） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光线垂直底边入射后，方向不变，到达腰时，由等腰直角三角形几何关系可知，入射角等于。光线恰好在腰上发生全反射，因此入射角等于全反射临界角，即 根据全反射临界角公式 代入​​，解得 （2）光线垂直于底边射入，由几何关系可知，总路程等于等腰直角三角形斜边的长度，则总路程 光在棱镜中的传播速度 传播时间 16．中国空间站上有一个水球处于微重力环境下，如果向水球中心注入空气，并形成球形气泡，使得水球内外两球面球心均在点，如图所示。一束单色光从外球面上的点以与连线成角度射入球中。已知水的折射率为，内球面半径为，外球面半径为，光在空气中的速度为。求： (1)光在水中的传播速度； (2)能使光在内球表面上刚好发生全反射时的入射角？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据公式 可得 （2）光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示 因为 所以 对，由正弦定理可得 解得 光在外球面折射有 所以 解得 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共14页 学科网（北京）股份有限公司 $