专题强化7 光的折射与全反射的两类典型问题-【成才之路·学案】2026-2027学年高中物理选择性必修1同步新课程学习指导（人教版）

●123 专题强化7光的折射与全反射的两类典型问题 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)加深对光的折射和全反射的理解。 物理观念 (2)知道不同色光在折射现象和全反射现象中的区别与 (1)不同色光的折射和全 联系。 反射问题 (2)折射和全反射的综合 能够熟练作出光路图，用几何关系找出边角的关系，并根 问题 科学思维 据光的反射定律、折射定律解决有关问题。 提升点1不同色光的折射和全反射问题 ●要点归纳 1.光的色散 (1)光的颜色由光的频率决定。 [思考] (2)白光是复色光，白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成。 如图所示，某小区喷 (3)光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。 水池底部装有不同颜 2.折射时的色散 色的LED灯（可视为 (1)棱镜对光的作用 点光源)，可在水面形 光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折，如图所 成不同颜色的光斑。 示的0为光的偏向角，光的偏向角越大，说明棱镜对光的偏 若水池底部水平，水 折程度越大。 面平静，红光与紫光 (2)白光通过棱镜时的色散规律 在水面形成的光斑面 实验表明，白光发生色散时，红光的偏向角最小，紫光白光 红 的偏向角最大，如图所示。这说明介质对不同色光的折射 紫 积哪个更大？ 空气 率是不同的，波长入越小，折射率越大。由”=。可知不同颜色的光在相同 n 的介质中光速不同。 3.不同色光的比较 提示：相同的介质 可见光中，由于不同颜色光的频率并不相同，它们在发生折射和全反射 中，对不同颜色的光 时也有许多不同，如下表： 的折射奉是不同的， 项目 红橙黄绿蓝靛紫 对红光折射奉小，对 频率 低→高 紫光折射奉大，由公 波长 大→小 式simC=1知红光的 同一介质中的折射率 小大 临界角大，紫光的临 界角小，故红光在水 同一介质中的速度 大→小 面形成的光斑面积 临界角 大→小 更大。 通过棱镜的偏折角 小→大 >[思考] 124 类型一：折射时的色散 例1：如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分成α、b两束单色光，下列说法正确的 是 A.有可能单色光a是紫光，单色光b是黄光 B.玻璃砖对单色光a的折射率大于对单色光b的折射率 C.从玻璃砖中出射时，单色光α的出射角大于单色光b的出射角 D.单色光α在玻璃砖中的传播速度大于单色光b在玻璃砖中的传播速度 跟踪训练1：虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出 白光 射形成的，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃 白光 球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所 M NP O 示。M、N、P、Q点的颜色分别为 A紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红 类型二：不同色光的折射和全反射 例2：如图所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向 EP 从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色 光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带完全消失之前，反射光的 强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 A.减弱，紫光 B.减弱，红光 C.增强，紫光 D.增强，红光 提升点2光的折射与全反射的综合分析 ●要点归纳 光的折射和全反射分别遵循光的折射定律和反射定律，这部分知识主要集中在以下几点：折射 折射率n8,临界角公式smC三一光学元件（如平行玻璃砖，全反射校镜、半圆形班 等)的光学性质等。 ●125 类型一：光的折射与全反射的综合分析 例3：如图所示，直角三棱镜ABC的斜边AB长为L,米出隆界角 由h=2可以 ∠C=90°，∠A=日（未知），一束单色光从斜=30 ◇ 边上某点（非中点）垂直入射到棱镜中，已知棱了 镜折射率为=2，单色光在真空中的传播速度为c。 B (1)求日在什么范围内，人射光能够经过两次 光发生2次全反射，也 就是光在AC界面和BC 全反射又从斜边射出； 界面各发生一次全反射， (2)若0=45°，该单色光从斜边某处垂直入射到 知下图，在C界面发生 棱镜中，通过棱镜后出射光与入射光的距离为子， 全反射0≥C,在BC界 面发生全反射应满足 空中的速度：可以求出T日>C,由此可以求 求此单色光通过三棱镜的时间。由=2和光在真 求出光在三棱镜内传播的光在介质中的传播速度 出日角的范围 路程利用t=号可以求时间 B [规律方法] (1)分析光传播的过 D[规律方法] 程。光照射到两种透 明介质的界面时会发 生反射和折射现象， 如果光是从光密介质 跟踪训练2：(2022·全国甲卷)如图，边长为a的正 进入光疏介质，要根 方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在A M 据入射角和临界角的 截面所在的平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为 关系判断是否发生全 60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光 反射。 线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C (2)画出正确的光路 两点之间的距离。 图。利用光路图中的 临界光线，判断出是 否发生全反射或画出 符合题意的折射光路 图是解题的关键。 类型二：全反射中光线范围的确定 例4：(2025·南京市高一期末)如图所示，空气中有一折射 率为√2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为 R的扇形OAB,一束平行光平行于横截面，以45°入射 角射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧A AB上的光，则AB上没有光透出的部分的弧长为 B.1 R C.gwR D 夯基提能作亚 请同学们认真完成练案[27]素养能力提升 例4：B海面上，下层空气的温度比上层低，则下层空气的密度 比上层要大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大， A正确；由于人眼认为光是沿直线传播的，故A是蜃景，B是 景物，C正确：太阳照到沙面上，接近沙面的热空气层比上层 空气的密度小，折射率也小，即上层空气的折射率大，B错误； 从远处物体射向沙面的光线，进入折射率小的热空气层时被 折射，人射角逐渐增大；会发生全反射，人们逆着反射光线看 去，就会看到远处物体的倒景，故C是蜃景，D是景物，D 正确。 专题强化7光的折射与全反射的两类典型问题 提升点1不同色光的折射和全反射问题 例1：D光束进入玻璃砖时，b光的偏折程度大于a光的偏折程 度，即玻璃砖对单色光b的折射率大于对单色光a的折射率， 紫光的折射率大于黄光的折射率，可知若单色光a是紫光时， 单色光b不可能是黄光，A、B错误；玻璃砖光学面平行，因此， 从玻璃砖中出射时，两单色光的出射光线都与人射光线平行， 即单色光a的出射角等于单色光b的出射角，C错误：根据v =分分析可知，单色光α在玻璃砖中的传播速度大于单色光 b在玻璃砖中的传播速度，D正确。 跟踪训练1：A玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最 大，由折射定律和反射定律可知，M点为紫色、N点为红色、P 点为红色、Q点为紫色，故A正确。 例2：C因n红<n装，再由sinC=可得，C红>C装，因此当增大 人射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光的入 射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐 增强。故选C。 提升点2光的折射与全反射的综合分析 例3：(1)30°≤0≤60°(2)2L 解析：(1)光的传播方向如图所示，欲 使入射光在左侧直角边发生全反射， 须满足sin0≥ n A0 解得0≥30°，又在光反射至右侧直角 边时，入射角为90°-0，欲使入射光在该边发生全反射，须满 足sin(90°-0)≥1 解得0≤60°，所以0的范围为30°≤0≤60° (2)当0=45°时，由几何关系可知光在三棱镜中通过的距离 8=L, 光在棱镜中的传播速度=C n 则单色光通过三棱镜的时间=三=2弘 U C o 跟踪训练2：5斗 解析：光线在M点发生折射有sin60°=nsin0,由题知，光线 经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则smC=,C= 90°-0，联立有am0=,n=气，根据儿何关系有an0= 2,ns MB BN -高都得G=a-8N=a后得由a0=瓷部得PC 5-1 20。 -23 sin么，可得 例4：B根据折射定律有2=s45° '45e 45 15°5 光进人玻璃后光线与竖直方向夹角为02 =30°，如图，过O点的光线垂直人射到ABD 45 界面上的C点射出，C到B之间没有光线 射出，圆弧AB上越接近A的光线入射角 B 越大，全反射的可能性越大，根据临界角公式snC=可得 临界角为C=45°，如果AB界面上临界点为D,此光线在A0 界面上的点E人射，在三角形DOE中可求得D0与水平方向 夹角为180°-(120°+45)=15°，所以没有光线射出的圆弧 对应圆心角为30°+15°=45°，所以AB上没有光透出的部分 弧长为子mR,故选B。 3.光的干涉 探究点1光的双缝干涉 要点归纳 2.(1)平行的单色光干涉(3)波 3.(1)频率振动恒定(2)干涉 4.（1)整数偶数(2)奇数 判断正误 (1)×(2)V(3)×(4)V 例1：见解析 解析：频率为f的单色光波长 .3×108 A=斤-50X0m=0.6x106m=06m 频率为方的单色光波长 3×108 万7.5x10m=0.4×106m=0.4um 入2= 3 可见△1=入1，△=2入2 故用频率为f的单色光照射时，P处应出现亮条纹，且为第 条亮纹；用频率为)的单色光照射时，P处应出现暗条纹，且 为第二条暗纹。 例2：A光的干涉条件与光的强度无关，进入双缝的光强度不 同，光屏上仍可能出现干涉条纹，故A正确：红光和紫光频率 不同，不能相互干涉，故B错误；某种颜色的滤光片只能让该 色光通过，不同频率的光不能相互干涉，故C错误：白光的干 涉图样中不同频率的光在不同的位置加强，不同频率的光不 能相互干涉，故D错误。 探究点2干涉条纹和光的波长之间的关系 要点归纳 合A 2.(2)正比大大小 判断正误 (1)V(2)× 侧3：B频率越低，波长越大，根据4=子入知在十涉图样中相 邻两暗纹间的距离越大，故选B。 跟踪训练：B光的双缝干涉条纹中，相邻亮（暗）条纹之间的距 离为△x=入，式中1为双缝到光屏的距离，d为双缝的间距， 入为光的波长；根据题图可知4△xm=2△x乙，l与入相同，则 1 dz=2dm,B正确，A,CD错误。 5