易错点34 光的折射 全反射（解析版）-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＝
【答案】　D
【解析】
a光的照射面积大，知 a光的临界角较大，根据 sin C＝知 a光的折射率较小，所以 a光的
频率较小，波长较大；根据 v＝知，在水中，a光的传播速度比 b光大，同一种色光在真空
中和在水中频率相同，由 v＝λf 可知，在水中，a光的波长比 b光大，选项 A、B、C错误；
设复色光圆形区域半径为 r，复色光圆形区域边缘，b光恰好发生全反射，依据 sin C＝，
结合几何关系，可知 sin C＝，而复色光圆形区域的面积 S＝πr2，联立解得 S＝，D正确．
【误选警示】
误选 ABC 的原因：没能将临界角、折射率、频率、波长等知识点有机结合起来分析判断。
频率越高，在同一种介质中，折射率越大。
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
【答案】　D
【解析】
　如图所示，由几何关系可得入射角为 i＝45°，
折射角为 r＝30°
根据折射定律有 n＝＝＝
所以 A错误；
根据 v＝＝c，所以 B错误；
因为在 Q处光还有反射光线，光束 b、c和d的强度之和小于光束 a的强度，所以 C错误；
光束 c的强度与反射光束 PQ 强度之和等于折射光束 OP 的强度，所以 D正确．
【误选警示】
误选 A的原因：没能根据折射定律，结合光路图求出光的折射率。
误选 B的原因：没能结合光在某种介质的传播速度和光在真空中传播速度的关系求解。
误选 C的原因：没能根据能量守恒定律判断光强的关系。
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
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