专题21 光的折射与全反射问题（原卷版）-2023年高考物理计算题专项突破

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专题 21 光的折射与全反射问题

① 折射定律：；

② 折射率：；

③ 全反射：；

在解光的折射与全反射问题时，首先要画出光路图：①确定介质的几何图形；②正确画出光路图。

其次要确定光线的入射角、反射角以及折射角，再由几何关系求出光线的出射角以及偏转角。

最后，进一步挖掘临界隐含条件，运用反射定律、折射定律以及临界角公式列方程；根据公式计算

光在介质中的传播速度。

1.求解光的折射、全反射类的问题时的注意事项：

(1)发生全反射的条件是光必须从光密介质入射到光疏介质，且入射角要大于或等于临界角；

(2)光的反射和全反射现象，都遵循反射定律，光路都是可逆的；

(3)当光照射到两种介质的界面上时，一般情况下反射和折射是同时发生的，只有在符合全反射条件下，才

不发生折射现象。

2.常见的计算光的传播时间问题的方法

(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即；

(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图中的几何关系进行确定；

(3)利用求解光的传播时间。

3.常考的折射模型及应用

（1）平行玻璃砖：

结构：玻璃砖上下表面平行

对光线的作用：通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移。

应用：测定玻璃的折射率

（2）三棱镜：

结构：横截面为三角形

对光线的作用：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。

应用：改变光的传播方向

（3）圆柱体（球）：

结构：横截面为圆

对光线的作用：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。

应用：改变光的传播方向

（4）不规则图形：

结构：上下两表面不平行

对光线的作用：通过上表面折射后，在下表面可能发生全反射，也可能不发生全反射。

应用：改变光的传播方向

典例 1：（2022·江苏·高考真题）如图所示，两条距离为 D的平行光线，以入射角 θ从空气射入平静水面，

反射光线与折射光线垂直，求：

（1）水的折射率 n；

（2）两条折射光线之间的距离 d。

典例 2：（2022·河北·高考真题）如图，一个半径为 R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源 S发出

的一束光在 A点射出，出射光线 AB 与球直径 SC 平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为 c。求：

（i）玻璃的折射率；

（ii）从 S发出的光线经多次全反射回到 S点的最短时间。

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