易错点34 光的折射 全反射（原卷版）-备战2023年高考物理考试易错题

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易错点 34 光的折射 全反射
例题 1. 如图甲所示，在平静的水面下深 h处有一个点光源 s，它发出两种不同颜色的 a光
和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由 a、b两种单色光
所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为 a光的颜色(如图乙)．设 b光的折射率为
nb，则下列说法正确的是(　　)
A．在水中，a光的波长比 b光小
B．水对 a光的折射率比 b光大
C．在水中，a光的传播速度比 b光小
D．复色光圆形区域的面积为 S＝
例题 2. (2021·浙江 6月选考·12)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图
所示．入射点 O和两出射点 P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光
束分别为入射光束 a、反射光束 b、出射光束 c和d、已知光束 a和b间的夹角为 90°，则(
)
A．光盘材料的折射率 n＝2
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束 b、c和d的强度之和等于光束 a的强度
D．光束 c的强度小于 O点处折射光束 OP 的强度
一、反射定律和折射定律
1.光的传播方向：当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变；斜射时，传播
方向改变.
2.光的传播速度：光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化.
当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但光传播的速度发生变化.
3.光的折射中入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质
时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折
射角.
4.反射定律和折射定律应用的步骤
(1)根据题意画出光路图.
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与
法线的夹角.
(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解.
二、折射率
1.对折射率的理解
(1)折射率
n＝，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而 θ2为介质中的光线与法线的夹
角，也不一定为折射角.
(2)折射率 n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与
入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系.
2.折射率与光速的关系：n＝
(1)光在介质中的传播速度 v跟介质的折射率 n有关，由于光在真空中的传播速度 c大于光
在任何其他介质中的传播速度 v，所以任何介质的折射率 n都大于 1.
(2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小.
三、全反射
1.全反射现象
(1)全反射的条件：
① 光由光密介质射入光疏介质.
② 入射角大于或等于临界角.
(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反
射定律.② 全反射的临界角 C和折射率 n的关系：sin C＝.
(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角
也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到
临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.
2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大
的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的
临界角越小，越易发生全反射.
四、全反射棱镜改变光路的几种情况
入射方式
项目 方式一 方式二 方式三
光路图
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光线方向改变角度 90° 180° 0°(发生侧移)
易混点：
1．对折射率的理解
(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小
v＝.
(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．
① 同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小．
② 同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．
2．光路的可逆性
在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就
会逆着原来的入射光线发生折射．
3．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点
平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
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
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
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
4.分析综合问题的基本思路
(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质．
(2)判断入射角是否大于或等于临界角，明确是否会发生全反射现象．
(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后
结合几何知识推断和求解相关问题．
1. (2020·全国卷Ⅲ·34(2))如图，一折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形
ABC，∠A＝90°，∠B＝30°.一束平行光平行于 BC 边从 AB 边射入棱镜，不计光线在棱镜内
的多次反射，求 AC 边与 BC 边上有光出射区域的长度的比值．
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