专题 33 光的折射与全反射
考点 考情 命题方向
考点 1 光的折射定 2024 年高考广东卷 1.光的折射定律和全反射是高
律 2024 年高考江苏卷 考考查频率较高的知识，命题
2024 年高考甘肃卷 热点主要是：选择实际情景；
2024 年高考全国理综甲卷 单色光、复色光或平行光射入
2023 高考江苏学业水平选择性考试 三棱镜、正长体多面体、半圆
考点 2 光的反射 2024 年高考海南卷 柱，球体，空心球体或组合
2023 年 6 月高考浙江选考 体，液体，综合考查光的折
2022 高考辽宁物理 射定律、反射定律以及全反
2022 年高考广东物理 射。
2.高考对光的折射定律和全反
射的考查，难度中等，可能为
选图题(选择光路图、光从液
面射出面等)，可能给出光
路，判断其正确说法，也可能
为计算题，综合考查相关知识
点。
题型一 折射定律和折射率的理解及应用
1．折射定律
(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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．
sin θ1
(2)表达式： ＝n.
sin θ2
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．
2．折射率
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
sin θ1
(2)定义式：n＝ .
sin θ2
c
(3)计算公式：n＝ ，因为 vv
(4)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
角小于折射角．
3．折射率的理解
(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
(2)折射率与介质的密度没有关系，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越大，传播速度越小．
sin θ1
(4)公式 n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线sin θ2
间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．
[模型演练1] （2024 河南三模）如图所示，某材料的截面为等腰直角三角形，一束光与该材料表面
成 45°角入射，该材料折射率为 1.5，下列光路图中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：CD.光从真空入射到介质，是光从光疏介质到光密介质，不会发生全反射，折射角
应比入射角小，故 CD 错误；
AB.如图
45° 2
由折射率公式，有n = ，得sin 2 = ，由几何关系有 θ1＝45°，所以 θ3＝θ2，θ4＝90°﹣2 3
θ 7 23，所以sin 4 = ＞ ，所以在 3 处会发生全反射，故 A 正确，B 错误。3 2
故选：A。
[模型演练2] （2024 泰州模拟）某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻璃
砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为 R、外径为 2R。一束单色光在截面上的 A 点以 i＝
45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折
射率为（ ）
A．0.5 B． 2 C． 3 D．2
【解答】解：根据题意，作出光路图如图所示。
设光线在 A 点的折射角为 θ，根据几何关系可得：
1
sinθ = 2 = 2
玻璃砖对该单色光的折射率为：
n =
解得：n = 2，故 ACD 错误，B 正确。
故选：B。
[模型演练3] （2024 镇海区校级三模）截面如图所示的直角棱镜 ABC，其中 BC 边和 CA 边镀有全
反射膜。细束白光以入射角 θ＝60°从 AB 边入射，然后经过 BC、CA 反射，又从 AB 边射出。
已知三角形 AB 边的高为 h，真空光速为 c。对经过两次反射，并从 AB 边射出的光束，有（ ）
A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关
B．紫光在出射位置与入射位置间距最大
C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为 3
D 2 3 ．光在棱镜当中传播用时最短为
【解答】解：A、作出光路如图：
由几何关系可知 α＝r，β＝θ，则从 AB 边射出的光束与入射光线平行，与光的颜色无关，故 A 错
误；
B、根据题意可知折射率越大，出射位置与入射位置间距越小，紫光折射率最大，所以其出射位
置与入射位置间距最小，故 B 错误；
CD、由图和几何关系可知折射率越小，在棱镜中走过的路程越长，根据运动学公式可知光在棱镜
中的传播时间 t = 又 v = ，n =
结合几何关系可知当 r＝45° 时传播时间最短，此时的折射率
3
n = 2 3 = 2 = 2
2
结合几何关系可求出此时路程为
L＝OM+MN+NO′＝2 2h
则 t = = =
2 3
，故 C 错误，D 正确。
故选：D。
[模型演练4] （2024 青秀区校级二模）如图，一束由三种单色光组成的复合光以相同的入射角 θ 由
空气射到半圆形玻璃砖表面的 A 点，AB 为半圆的直径。光线进入玻璃后分为 AC、AD、AE 三
束，它们从 A 点到 C、D、E 三点的时间分别为 t1、t2、t3，则（ ）
A．t3＞t2＞t1 B．t1＞t2＞t3 C．t2＞t1＞t3 D．t1＝t2＝t3
【解答】解：对于任意一束光，设其折射角为 α，光在玻璃砖中通过的路程为 L，玻璃砖直径为
d，折射率为 n，光在真空中的速度为 c，光在玻璃中的速度为 v，则光从
A 点到达玻璃砖圆弧面的时间为t = =
又由折射定律有n =
联立解得：t =
则从 A 点到 C、D、E 三点的时间相等，即 t1＝t2＝t3，故 ABC 错误，D 正确。
故选：D。
[模型演练5] （2024 台州二模）如图甲所示，在水池中水平放置一条细灯带围成的直径为 d1＝0.6m
4
的圆环发光体，水的折射率n = 3，细灯带到水面的距离 h 可以调节，紧贴水面的上方水平放置
一光传感器。调节 h＝h1 时，传感器检测到有光强的区域恰好为一个完整的圆形。调节 h 为 2 =
7 时，传感器上光强随 x 轴位置变化如图乙所示，图中光强最强的区域对应传感器部分为直
4
径 d2 的圆形区域，检测到有光强的区域为直径 d3 的圆形区域。下列说法正确的是（ ）
= 7A．h1 B．d ＝0.9m5 2
C．d3＝1.5m D．h 越小，d3 越大
【解答】解：A.传感器检测到有光强的区域恰好为一个完整的圆形时，灯带上发出的光在 O 点恰
好发生全反射，如图 1
1
图 1 则 sinC =
1
由几何知识得 tanC = 2
1
7
解得 h1 = m10
故 A 错误；
B.h2 =
7 时，灯带上发出的光在传感器上光强最强的区域边缘发生全反射时，光强最强的区域
4
对应传感器部分为直径 d2 的圆形区域，如图 2
1
图 2 由 sinC =
2 1
tanC = 2 2
2
解得 d2＝0.9m
故 B 正确；
C. = 7h2 时，灯带上发出的光在水面恰好发生全反射，有光强的区域为直径 d3 的圆形区域，4
如图 3
1
图 3 由 sinC =
3 1
tanC = 2 2
2
解得 d3＝2.1m
故 C 错误；
3 1
D.由 tanC = 2 2 可知，h 越小，d 越小，故 D 错误。
32
故选：B。
题型二 全反射现象的理解和综合分析
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，折射光线将消失，只剩下反射
光线的现象．
2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．
3．临界角：折射角等于 90°时的入射角，若光从光密介质(折射率为 n)射向真空或空气时，发生全反
1
射的临界角为 C，则 sin C＝ .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
n
[模型演练6] （多选）（2024 重庆模拟）如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面
一侧是半径为 R 的四分之一圆弧，其余两侧为直面 AC 与 BC，且 AC＝BC＝R。该部件独特的
性能是放在 O 点的光源发出的光线，在圆弧 AB 上有三分之二最终不能从 AC、BC 面射出，光
速为 c。下列说法正确的是（ ）
A．该透明光学部件的全反射临界角为 30°
B 3．该透明光学部件的折射率为
2
C 2( 2 1) ．光线透过该部件最长时间为
D．该透明光学部件 AC 边不透光长度为 3
【解答】解：AB．若射到 E 点和 G 点的光线恰能发生全反射，可知射到 AE 之间和 GB 之间的
光线都能从透明光学部件中射出，由题意可知该两部分占圆弧的三分之二，可知
∠ADE＝C＝30°
1
折射率 n = = 2
故 A 正确，B 错误；
C．光线在该部件中的速度 v =
2
光线透过该部件最长时间为从 C 点射出的光线，则最长时间 t =
t = 2( 2 1) 解得
故 C 正确；
D．该透明光学部件 AC 边不透光长度为
3 3
EC＝R﹣Rtan30° = R
3
故 D 错误。
故选：AC。
[模型演练7] （2024 乐清市校级三模）如图所示，△ABC 为等腰直角三棱镜的截面图，AB = 2a，
P 为 AB 边上一点，Q 是 BC 边的中点。一束单色光自 BC 边上的 P 点射入棱镜，入射光线从垂
直 BC 方向缓慢调整至平行 BC 方向。当入射光线垂直于 AB 边时，BC 边恰好无光线射出；当
入射光线平行于 BC 边射入时，折射光线恰好经 Q 点反射后从 AC 边射出。已知光在真空中的
传播速度为 c，sin15° = 6 2，则（ ）
4
A PB = 6 2． 间的距离x
2
B．经 BC 面一次反射后从 AC 面出射的光线不可能与入射光平行
C．P 点入射角合适的情况下，经 BC 面一次反射后在 AC 面出射时可能发生全反射
D．缓慢调整入射方向的过程中，经 BC 面一次反射后从 AC 面出射的光线在玻璃中传播的最短
2
时间 t =
【解答】解：A．光线垂直于 AB 边射入棱镜后，光路图如图所示
1
在 BC 边恰好发生全反射，设光线在棱镜中发生全反射的临界角为 C，由几何关系可得n = =
2
光线自 P 点平行于 BC 边射入棱镜，光线恰好经过 Q 点的光路图如图所示
45°
由折射定律n = =
得可得折射角为 r＝30°
在△BPQ 由正弦定理可得 ∠ = ∠
有几何关系知，∠BQP＝15°，∠BPQ＝120°，BQ a 3 2 6＝ ，代入上式解得x = BP =
6
故 A 错误；
B．由对称性可知，光线自 P 点平行于 BC 边射入棱镜，光线恰好经过 Q 点全反射后经 AC 面射
出的光先与入射光线平行，故 B 错误；
C．若在 AC 面出射时发生全反射，则光线必须平行 BC 边入射到 AC 面，P 点入射的光线不可能
经 BC 面一次反射后在 AC 面出射时发生全反射，故 C 错误；
D．光线垂直于 AB 边射入棱镜后，路图如图所示，光线在棱镜中通过的路程最短，传播的时间
最短，为t = 2
n =
2
联立解得t =
故 D 正确。
故选：D。
[模型演练8] （2024 皇姑区校级模拟）光刻机是现代半导体工业的皇冠，我国研制的某型号光刻机
的光源辐射出某一频率紫外光，投影原理简化如图，等腰直角三角形 ABC 为三棱镜横截面，半
球形玻璃砖半径为 R，O'O 为玻璃砖对称轴。间距 2 的 a、b 两束平行紫外光从棱镜左侧垂直
AB 边射入，此角度射向半球形玻璃砖的光线已达到最强（光不能从三棱镜的 AC 边射出），反
射后进入玻璃砖，最后会聚于 O'O 延长线上的 M 点。半球形玻璃砖折射率为 2，来自棱镜的
6 2
反射光关于轴线 O'O 对称，光在真空中的传播速度为 c，下列正确的是(sin75° = )
4
（ ）
A．三棱镜折射率可能为 1.3
B．改变光线在 AB 面的入射角，可使光线在 AB 面上发生全反射
C 6 2．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为
D 6 2 2．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为
1
【解答】解：A．由题意可知，光在 AC 面发生全反射，所以有sin45° ≥ sinC =
可得三棱镜的折射率为n ≥ 2 ≈ 1.4
故 A 错误；
B．光由光密介质射入光疏介质才有可能发生全反射，所以即便改变光线在 AB 面的入射角，也
不会在 AB 面上发生全反射，故 B 错误；
CD．如图光在半球玻璃砖内传播过程
在△ODE 2中有sin∠DOE = = 2
则∠DOE＝45°
45°
所以光在射入玻璃砖时的入射角为 45°，紫外光进入玻璃砖时由折射定律得n = ∠
则∠FDO＝30°
在△DOF 中有 75° = 45°
解得DF = ( 3 ―1)
光在玻璃砖中的传播速度v =
6 2
光在玻璃砖中的传播时间t = =
故 C 正确，D 错误。
故选：C。
[模型演练9] （2024 中山区校级模拟）如图所示，直角梯形玻璃砖 ABCD，其中 BCDE 是正方形，
∠A＝30°。现有两束单色光组成的复合光从 AD 的中点 M 平行 AB 边射入，折射光线 a、b 分
别到 E 点和 B 点，则有（ ）
A．玻璃砖对 b 6光的折射率为
2
B．射到 E 点的光线不会发生全反射
C．射到 E 点的光线会发生全反射，且反射光过 BC 中点
D．在玻璃砖中 a 光速度大于 b 光速度
【解答】解：A.光线 a 在玻璃砖内的光路图如图所示：
由几何关系可知光线 b 在 AD 面上的折射角为 45°
60° 60° 6
折射率为：n = = 30° = 3；n = 45° = ，故 A 正确；2
B.光线 a 在玻璃砖内的光路图如图所示：
60°
由几何关系可知光线在 AD 面上的折射角为 30°，折射率为：n = = 30° = 3；
1 3
设临界角为 C，则 sinC = = ，在 AB 界面上，入射角为 60°大于临界角 C，故光线发生全3
反射，故 B 错误；
3
C.设光从 BC 界面上 N 点射出，由几何关系可知：BN = atan30° = ，故 C 错误；
3
D.由于 na＞nb，根据n = 可知在玻璃砖中 a 光速度小于 b 光速度，故 D 错误；
故选：A。
[模型演练10] （2024 五华区校级模拟）如图所示为一均匀透明介质棱镜的横截面，横截面为一斜边
长为 2L 的等腰直角三角形。一束紫光以 i＝60°，从斜边中点 A 入射，在 EF 边上的 P 点发生
反射后，射向 BE 边上 Q 点（P、Q 点均未标出），已知该介质对紫光的折射率为 3，紫光在真
空中的波长为 λ，光在真空中的光速为 c，sin15 = 6 2，则下列说法正确的是（ ）
4
A．该光束进入棱镜后波长变为 3λ
B．该光束在 P 点一定不发生全反射
C (2 3) 2 ．该光束在棱镜内的传播时间为
2 15°
D．若入射光为红光，光束在 A 点折射后会射到 PF 间某点
【解答】解：A．该光束进入棱镜后，光路如图所示
3
波长变为λ' = = 3
故 A 错误；
B．根据折射定律n =
可得 r＝30°
根据几何关系，光束在 P 处的入射角为，发生全反射的临界角
1
= = 3sinC ＞ 15° 3
故在 P 点一定不发生全反射，故 B 正确；
45° 75°
C．如图所示，在△AEP 中，由正弦定理得 =
= 2
解得AP
2 15°
光传播至 Q 点，则光在棱镜中的传播路程s = AP + 2APcos30° = (1 + 3)
光在棱镜中的传播速度为v =
(3 3) 2
传播时间为t = = 2 15°
故 C 错误；
D．若入射光为红光，在棱镜中的折射率小于紫光在该棱镜中的折射率，第一次折射后应射到 PE
段，故 D 错误。
故选：B。
题型三 光路控制问题分析
平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：
类别
平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
项目
玻璃砖上下表面是平
结构 横截面为三角形 横截面是圆
行的
圆界面的法线是过
对光线的作用
通过三棱镜的光线经 圆心的直线，经过通过平行玻璃砖的光
两次折射后向圆心
线不改变传播方向， 两次折射后，出射光
但要发生侧移 线向棱镜底边偏折
偏折
全反射棱镜，改变光
应用 测定玻璃的折射率 改变光的传播方向
的传播方向
特别提醒 不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的
临界角也不同．
[模型演练11] （2024 郫都区校级模拟）如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面 ABC 的单色光
从空气射向 E 点，并偏折到 F 点，已知入射方向与边 AB 的夹角为 θ＝30°，E、F 分别为边
AB、BC 的中点，则下列说法正确的是（ ）
A．光从空气进入棱镜，波长变长
B．光从空气进入棱镜，光速不变
C．该棱镜的折射率为 3
D．光在 F 点会发生全反射
【解答】解：AB．光从空气进入棱镜，光速减小，波长减小，故 AB 错误；
C．由几何关系可得入射光线在 AB 面上入射角为
i＝60°
折射角为
r＝30°
则棱镜的折射率为
3
n = =
2
1 3
2
故 C 正确；
D．光线在 F 点的入射角等于 AB 面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在 F 点不可能发生
全反射，故 D 错误。
故选：C。
[模型演练12] （2024 济宁三模）五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该
7
光源水平放置于湖水下方 m 处，该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。
10
4
已知水对红光的折射率为3，则亮环的宽度 d 为（ ）
A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m
【解答】解：水下的任意一个发光点发出的光，到达水面后能发生折射从水面出来的光形成一个
圆形，当圆形线状光源发出红光可在水面上观察到红色亮环时，恰好发生全反射的光的光路如图
1
由发生全反射的临界条件可知sinC =
又 = ；d＝2r
代入数据，联立可得：d＝0.6m
故 ABC 错误，D 正确。
故选：D。
[模型演练13] （2024 湖北三模）如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为 R，O 为球心，AB 为直
径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为 S＝2πR
（如图乙，其中 R 为球的半径， 为球冠的高），光在真空中传播的速度为 c，玻璃对红光的折
射率为 n＝1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（ ）
3
A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为4
1
B．整个半球面透光的面积为5
2
16
C．所有射入到半球底面的光，有25的会发生全反射
D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大
1
【解答】解：A．由光学知识有sinC = ，n =
解得 C＝53°
4
v = 5
由题意得从半球面射出的光中，最短路径时刚好发生全反射，最短路径 L＝0.6R
0.6 3
在玻璃内的传播时间最短为t = = 0.8 = 4
故 A 正确；
3 4
B．整个半球面透光的面积为S = 2πRh = 2πR(R ― 5 ) =
2
5
故 B 错误；
2 4
2 9
C ( )．发生全反射的光与射入到半球底面的光比例为 5 =
2 25
9
即所有射入到半球底面的光，有25的会发生全反射，故 C 错误；
D．若将入射光由红光换成紫光，折射率变大，临界角变小，则半球面透光的面积减小，故 D 错
误。
故选：A。
[模型演练14] （2024 香坊区校级模拟）如图所示，正方形 ABCD 为一个立方体冰块的截面，从空
气中的 Q 点射出一束单色光经 M 点射入冰面内，入射角为 θ，但具体角度无法测量，光线在
AB 边上的 N 点射出，QM 连线的延长线与 AB 边交于 P 点，已知 MP 和 MN 的长度，下列说
法正确的是（ ）
A．光线进入冰块后频率变大
B．光线进入冰块后传播速度变大
C．无法求出冰块的折射率
D．减少 θ 角，光线在 AB 边可能会发生全反射
【解答】解：A.光线频率是由光源本身决定的，从一种介质进入另一种介质中传播时频率不会发
生改变，故 A 错误；
B.光线进入冰块后，从光疏介质进入光密介质，折射率变大，根据公式 v = 可知，n 变大，v 减
小，故 B 错误；
C.如图
根据几何关系有 sinθ＝cosα = ，sinβ = ，则折射率 n = ，代入解得 n = ，故 C 错
误；
D.减少 θ 角，则 β 也减小，光线在 AB 面上入射时入射角会增大，只要入射角大于或等于临界角
C，又因为是从光密介质进入光疏介质，故可以发生全反射，故 D 正确。
故选：D。
[模型演练15] （2024 青羊区校级模拟）如图所示为某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的截面示意
图。由 a、b 两种单色光组成的细光束从空气垂直于 BC 边射入棱镜，经两次反射后光束垂直于
BC 边射出，反射点分别在 AB、AC 边的中点，且在反射点只有 b 光射出，光路图如图所示，
已知 AB＝AC＝2L，a 光的折射率为 n，真空中的光速为 c。下列说法错误的是（ ）
A．该三棱镜对 a 光的折射率 n ≥ 2
B．在三棱镜中 b 光的传播速度大于 a 光的传播速度
C a 2 2 ． 光在三棱镜中的传播时间为
D．分别用 a、b 两种单色光做双缝干涉实验，a 光相邻的干涉条纹间距更大
【解答】解：A、因 a 光在 AB、AC 边均无光线射出，故发生的全反射，则临界角 C≤45°，由
折射定律可知，n = 2，可得：n ≥ 2，故 A 正确；
B、由以上现象可知，a 光的折射率大，由 n = 可知，可知 b 光在三棱镜中的传播速度大于 a 光
在三棱镜中的传播速度，故 B 正确；
C、由几何关系可知，a 光在玻璃砖中传播路程：s＝2×Lcos45° + 45° = 2 2L，若 a 光的折
2 2
射率为 n，则 a 光在玻璃中的速度 v = ，所以 a
2 2
光在玻璃中的时间：t = = = ，故
C 正确；
D、由于 a 光的折射率大于 b 光，a 光的频率大，波长短。用 a、b 两种单色光做双缝干涉实验，
根据双缝干涉条纹间距公式Δx = ，a 光相邻的干涉条纹间距更小，故 D 错误。
本题选择错误的，
故选：D。专题 33 光的折射与全反射
考点 考情 命题方向
考点 1 光的折射定 2024 年高考广东卷 1.光的折射定律和全反射是高
律 2024 年高考江苏卷 考考查频率较高的知识，命题
2024 年高考甘肃卷 热点主要是：选择实际情景；
2024 年高考全国理综甲卷 单色光、复色光或平行光射入
2023 高考江苏学业水平选择性考试 三棱镜、正长体多面体、半圆
考点 2 光的反射 2024 年高考海南卷 柱，球体，空心球体或组合
2023 年 6 月高考浙江选考 体，液体，综合考查光的折
2022 高考辽宁物理 射定律、反射定律以及全反
2022 年高考广东物理 射。
2.高考对光的折射定律和全反
射的考查，难度中等，可能为
选图题(选择光路图、光从液
面射出面等)，可能给出光
路，判断其正确说法，也可能
为计算题，综合考查相关知识
点。
题型一 折射定律和折射率的理解及应用
1．折射定律
(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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．
sin θ1
(2)表达式： ＝n.
sin θ2
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．
2．折射率
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
sin θ1
(2)定义式：n＝ .
sin θ2
c
(3)计算公式：n＝ ，因为 vv
(4)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
角小于折射角．
3．折射率的理解
(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
(2)折射率与介质的密度没有关系，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越大，传播速度越小．
sin θ1
(4)公式 n＝ 中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线sin θ2
间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．
[模型演练1] （2024 河南三模）如图所示，某材料的截面为等腰直角三角形，一束光与该材料表面
成 45°角入射，该材料折射率为 1.5，下列光路图中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
[模型演练2] （2024 泰州模拟）某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻璃
砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为 R、外径为 2R。一束单色光在截面上的 A 点以 i＝
45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折
射率为（ ）
A．0.5 B． 2 C． 3 D．2
[模型演练3] （2024 镇海区校级三模）截面如图所示的直角棱镜 ABC，其中 BC 边和 CA 边镀有全
反射膜。细束白光以入射角 θ＝60°从 AB 边入射，然后经过 BC、CA 反射，又从 AB 边射出。
已知三角形 AB 边的高为 h，真空光速为 c。对经过两次反射，并从 AB 边射出的光束，有（ ）
A．出射方向相对于入射方向的转角大小与光的颜色有关
B．紫光在出射位置与入射位置间距最大
C．光在棱镜中用时最短的光的折射率为 3
D 2 3 ．光在棱镜当中传播用时最短为
[模型演练4] （2024 青秀区校级二模）如图，一束由三种单色光组成的复合光以相同的入射角 θ 由
空气射到半圆形玻璃砖表面的 A 点，AB 为半圆的直径。光线进入玻璃后分为 AC、AD、AE 三
束，它们从 A 点到 C、D、E 三点的时间分别为 t1、t2、t3，则（ ）
A．t3＞t2＞t1 B．t1＞t2＞t3 C．t2＞t1＞t3 D．t1＝t2＝t3
[模型演练5] （2024 台州二模）如图甲所示，在水池中水平放置一条细灯带围成的直径为 d1＝0.6m
4
的圆环发光体，水的折射率n = 3，细灯带到水面的距离 h 可以调节，紧贴水面的上方水平放置
一光传感器。调节 h＝h1 时，传感器检测到有光强的区域恰好为一个完整的圆形。调节 h 为 2 =
7 时，传感器上光强随 x 轴位置变化如图乙所示，图中光强最强的区域对应传感器部分为直
4
径 d2 的圆形区域，检测到有光强的区域为直径 d3 的圆形区域。下列说法正确的是（ ）
= 7A．h1 B．d2＝0.9m5
C．d3＝1.5m D．h 越小，d3 越大
题型二 全反射现象的理解和综合分析
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，折射光线将消失，只剩下反射
光线的现象．
2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．
3．临界角：折射角等于 90°时的入射角，若光从光密介质(折射率为 n)射向真空或空气时，发生全反
1
射的临界角为 C，则 sin C＝ .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
n
[模型演练6] （多选）（2024 重庆模拟）如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面
一侧是半径为 R 的四分之一圆弧，其余两侧为直面 AC 与 BC，且 AC＝BC＝R。该部件独特的
性能是放在 O 点的光源发出的光线，在圆弧 AB 上有三分之二最终不能从 AC、BC 面射出，光
速为 c。下列说法正确的是（ ）
A．该透明光学部件的全反射临界角为 30°
B 3．该透明光学部件的折射率为
2
C 2( 2 1) ．光线透过该部件最长时间为
D．该透明光学部件 AC 边不透光长度为 3
[模型演练7] （2024 乐清市校级三模）如图所示，△ABC 为等腰直角三棱镜的截面图，AB = 2a，
P 为 AB 边上一点，Q 是 BC 边的中点。一束单色光自 BC 边上的 P 点射入棱镜，入射光线从垂
直 BC 方向缓慢调整至平行 BC 方向。当入射光线垂直于 AB 边时，BC 边恰好无光线射出；当
入射光线平行于 BC 边射入时，折射光线恰好经 Q 点反射后从 AC 边射出。已知光在真空中的
6 2
传播速度为 c，sin15° = ，则（ ）
4
A PB = 6 2． 间的距离x
2
B．经 BC 面一次反射后从 AC 面出射的光线不可能与入射光平行
C．P 点入射角合适的情况下，经 BC 面一次反射后在 AC 面出射时可能发生全反射
D．缓慢调整入射方向的过程中，经 BC 面一次反射后从 AC 面出射的光线在玻璃中传播的最短
2
时间 t =
[模型演练8] （2024 皇姑区校级模拟）光刻机是现代半导体工业的皇冠，我国研制的某型号光刻机
的光源辐射出某一频率紫外光，投影原理简化如图，等腰直角三角形 ABC 为三棱镜横截面，半
球形玻璃砖半径为 R，O'O 为玻璃砖对称轴。间距 2 的 a、b 两束平行紫外光从棱镜左侧垂直
AB 边射入，此角度射向半球形玻璃砖的光线已达到最强（光不能从三棱镜的 AC 边射出），反
射后进入玻璃砖，最后会聚于 O'O 延长线上的 M 点。半球形玻璃砖折射率为 2，来自棱镜的
6 2
反射光关于轴线 O'O 对称，光在真空中的传播速度为 c，下列正确的是(sin75° = )
4
（ ）
A．三棱镜折射率可能为 1.3
B．改变光线在 AB 面的入射角，可使光线在 AB 面上发生全反射
C 6 2．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为
D 6 2 2．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为
[模型演练9] （2024 中山区校级模拟）如图所示，直角梯形玻璃砖 ABCD，其中 BCDE 是正方形，
∠A＝30°。现有两束单色光组成的复合光从 AD 的中点 M 平行 AB 边射入，折射光线 a、b 分
别到 E 点和 B 点，则有（ ）
A 6．玻璃砖对 b 光的折射率为
2
B．射到 E 点的光线不会发生全反射
C．射到 E 点的光线会发生全反射，且反射光过 BC 中点
D．在玻璃砖中 a 光速度大于 b 光速度
[模型演练10] （2024 五华区校级模拟）如图所示为一均匀透明介质棱镜的横截面，横截面为一斜边
长为 2L 的等腰直角三角形。一束紫光以 i＝60°，从斜边中点 A 入射，在 EF 边上的 P 点发生
反射后，射向 BE 边上 Q 点（P、Q 点均未标出），已知该介质对紫光的折射率为 3，紫光在真
λ c sin15 = 6 2空中的波长为 ，光在真空中的光速为 ， ，则下列说法正确的是（ ）
4
A．该光束进入棱镜后波长变为 3λ
B．该光束在 P 点一定不发生全反射
C (2 3) 2 ．该光束在棱镜内的传播时间为
2 15°
D．若入射光为红光，光束在 A 点折射后会射到 PF 间某点
题型三 光路控制问题分析
平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：
类别
平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
项目
玻璃砖上下表面是平
结构 横截面为三角形 横截面是圆
行的
圆界面的法线是过
对光线的作用
通过平行玻璃砖的光 通过三棱镜的光线经
圆心的直线，经过
两次折射后向圆心
线不改变传播方向， 两次折射后，出射光
偏折
但要发生侧移 线向棱镜底边偏折
全反射棱镜，改变光
应用 测定玻璃的折射率 改变光的传播方向
的传播方向
特别提醒 不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的
临界角也不同．
[模型演练11] （2024 郫都区校级模拟）如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面 ABC 的单色光
从空气射向 E 点，并偏折到 F 点，已知入射方向与边 AB 的夹角为 θ＝30°，E、F 分别为边
AB、BC 的中点，则下列说法正确的是（ ）
A．光从空气进入棱镜，波长变长
B．光从空气进入棱镜，光速不变
C．该棱镜的折射率为 3
D．光在 F 点会发生全反射
[模型演练12] （2024 济宁三模）五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该
7
光源水平放置于湖水下方 m 处，该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。
10
4
已知水对红光的折射率为3，则亮环的宽度 d 为（ ）
A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m
[模型演练13] （2024 湖北三模）如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为 R，O 为球心，AB 为直
径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为 S＝2πR
（如图乙，其中 R 为球的半径， 为球冠的高），光在真空中传播的速度为 c，玻璃对红光的折
射率为 n＝1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（ ）
3
A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为4
1
B．整个半球面透光的面积为 25
16
C．所有射入到半球底面的光，有25的会发生全反射
D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大
[模型演练14] （2024 香坊区校级模拟）如图所示，正方形 ABCD 为一个立方体冰块的截面，从空
气中的 Q 点射出一束单色光经 M 点射入冰面内，入射角为 θ，但具体角度无法测量，光线在
AB 边上的 N 点射出，QM 连线的延长线与 AB 边交于 P 点，已知 MP 和 MN 的长度，下列说
法正确的是（ ）
A．光线进入冰块后频率变大
B．光线进入冰块后传播速度变大
C．无法求出冰块的折射率
D．减少 θ 角，光线在 AB 边可能会发生全反射
[模型演练15] （2024 青羊区校级模拟）如图所示为某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的截面示意
图。由 a、b 两种单色光组成的细光束从空气垂直于 BC 边射入棱镜，经两次反射后光束垂直于
BC 边射出，反射点分别在 AB、AC 边的中点，且在反射点只有 b 光射出，光路图如图所示，
已知 AB＝AC＝2L，a 光的折射率为 n，真空中的光速为 c。下列说法错误的是（ ）
A．该三棱镜对 a 光的折射率 n ≥ 2
B．在三棱镜中 b 光的传播速度大于 a 光的传播速度
C．a 2 2 光在三棱镜中的传播时间为
D．分别用 a、b 两种单色光做双缝干涉实验，a 光相邻的干涉条纹间距更大
