高考物理一轮复习： 光的折射
一、选择题
1．（2024高三下·蚌埠模拟） 如图所示，在“测定玻璃的折射率”实验中，将平行玻璃砖放在白纸上，、分别是玻璃砖与空气的两个界面，在玻璃砖的上方依次插上两枚大头针和，用“＋”表示大头针的位置，然后在下方透过玻璃砖观察，再依次插上大头针和，就可以确定从玻璃砖射出的光线。以上操作中（ ）
A．只挡住的像 B．只挡住的像
C．同时挡住、的像 D．只挡住和的像
【答案】C
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】“测定玻璃的折射率”的实验中，大头针均应在同一传播光路上，即同时挡住、的像，挡住及、的像，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据实验原理分析操作步骤。
2．（2024高三下·广西模拟）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示。对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（ ）
A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，P1和P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当取大一些
C．若P1、P2的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D．若P1、P2连线与法线NN'夹角过大，有可能在bb'面上发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像。
【答案】A
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】A、折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针之间的距离太小，引起的误差会较大，所以为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些，故A正确；
B、为减小测量误差，入射角应当要尽量大一些，这样折射角也会大一些，折射现象更明显，P1和P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当取小一些，故B错误；
C、根据光路可逆可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射反射，则即使P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖仍可以看到P1、P2的像，故C错误；
D、若P1、P2连线与法线NN'间夹角较大时，由光路可逆性，在bb'一侧一定能看到P1、P2的像，故D错误。
故答案为：A。
【分析】熟练掌握测定玻璃折射率的实验的操作步骤及注意事项，明确实验中各操作对实验结果的影响。熟练掌握光路的可逆性及折射定律在数据处理和误差分析上的应用。
3．（2024高二下·西山月考）如图所示，一束复色可见光入射到置于空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃后从下表面射出a、b两束单色光，则下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率较大
B．玻璃对b光的折射率较小
C．若增大面上的入射角，b光可能在面上发生全反射
D．a、b两束单色光的出射方向一定平行
【答案】D
【知识点】光的反射；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．因为b光的偏折程度大，则b光的折射率较大，折射率大的光，频率高，故b光的频率高，故AB错误；
CD．光线通过玻璃砖发生两次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根据光路可逆，光不可能在面上发生全反射，一定能从下表面射出玻璃砖，根据光路可逆，出射光线与入射光线平行，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】 折射率，光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。
4．（2024高二下·赣州月考） 光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图甲是光纤导光后的效果。现让由、两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以45°入射角射入，第一次折射后光路如图乙所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是（ ）
A．光在光纤中的传播时间比光长
B．光在光纤中的传播速度比光大
C．光在光纤中的全反射临界角比光大
D．光在光纤中的折射率比光小
【答案】A
【知识点】光的反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由图乙可知，复合光进入光纤中a光的偏转程度小于b光的偏转程度，则b光在光纤中的折射率比a光大；根据
可知b光在光纤中的传播速度比a光小；根据
可知b光在光纤中的全反射临界角比a光小；设光纤的长度为L，复合光入射时的入射角为i，折射角为r，则光在光纤中的传播路程为
光在光纤中的传播时间为
又
联立可得
由于i=45°，则r<45°；由于b光的折射角小于a光的折射角，则b光在光纤中的传播时间比a光长。
故答案为：A。
【分析】根据两束单色光在入射点的偏折情况，确定两束光的折射率大小。偏折程度越大，折射率越大。再结合折射定律及全反射条件进行分析。熟练掌握光在介质中传播时间的计算方法。
5．（2024·贵州） 一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】因为光从一种介质射入另一种介质时，在光疏介质中光线与法线所成夹角要大于在光密介质中光线与法线所成夹角，所以结合所给图像可知
根据折射率的表达式
可得
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光从棱镜射入液体时的入射角和折射角的大小关系，判定棱镜和液体的折射率关系，再由折射率公式，分析光在两种介质中传播速度的大小关系。
6．（2024·重庆） 某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（ ）
A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则
C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm
【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】根据几何关系画出光路图，如图所示
标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得
A．若h=4cm，则n=2，故A错误；
B．若h=6cm，则，故B正确；
C．若，则 ，故C错误；
D．若，则，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据光路图确定光线在液面的入射角及折射角，再根据折射定律及几何关系确定折射率与高度h的关系，再将各选项数据代入进行解答。
7．（2024高二下·益阳期末）如图所示，、两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心，已知光刚好发生全反射，光的折射光线（反射光线未画出）刚好与光的反射光线重叠，且，则判断（ ）
A．若将光沿光的光路射向点，光也能发生全反射
B．用、单色光分别检查同一光学平面的平整度时，光呈现的明暗相间的条纹要窄些
C．在玻璃砖中，光的波速比光大
D．用、单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，光发生的侧移大
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；薄膜干涉
【解析】【解答】A．光刚好发生全反射，根据全反射的临界角公式，有
对于b光，根据折射定律可知
解得
即b光的全反射临界角大于a光的全反射临界角，若将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，故A错误；
B．因为折射率大的光频率大，波长小，则b波长大于a，所以用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些，故B错误；
C．由
可知，b光折射率小，则波速大些，故C错误；
D．由于a光折射率大，则用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光向侧后方偏折大些，出射时发生的侧移大，故D正确。
故选：D。
【分析】全反射发生的条件：光从“光密”介质进入“光疏”介质，且入射角大于等于临界角。临界角是折射角为90°的入射角。已知a光刚好发生全反射，则光的入射角β是临界角，a光的折射角为90°；b光的入射角为，折射角为β。根据光的折射定律即可求其折射率；折射率大的光，频率大、波速小；据此分析各项。
8．（2024·海南） 一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直火OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（ ）
A． B． C． D．2
【答案】C
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】根据题意画出光路图，如下
由几何关系可知，光线在PQ界面的入射角为C=60°，根据全反射的临界条件
解得
故ABD错误，C正确；
故选：C。
【分析】根据题意画出光路图，由几何关系、折射定律以及全反射临界角公式解得玻璃砖的折射率。
9．（2024高二下·益阳期末）如图所示，一长方体的透明介质，高度为，上下两个面为边长为的正方形，底面中心有一单色点光源，可向各个方向发出光线，该介质对光的折射率为，则介质的上表面被光照亮区域的面积为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】由介质对光的折射率可知，临界角为
解得
由几何关系可得，当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为，小于边长2.5的一半，所以光线在上表面能被光照亮的区域是半径为的圆，因此面积为。
故选：B。
【分析】已知该介质的折射率，根据全反射的临界角公式可求出临界角；再根据几何关系求得该介质的上表面被光照亮区域的面积。
10．（2024高二下·沙坪坝期末）如图所示ABC部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，已知这部分光照射圆弧AC的弧长为，则（ ）
A．该材料的折射率为
B．该材料的临界角为45°
C．光在该材料中传播速度为c
D．点光源发出的光射到AB面上的最长时间为
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB.根据几何知识，全反射的临界角为
根据折射定律，
解得
选项AB错误；
C．光在材料中传播速度
选项C错误；
D．由几何关系可知光从光源到面的传播距离为，材料中的传播距离为
点光源发出的光射到面上的最长时间为
故D正确。
故选D。
【分析】圆弧所对的圆心角为30度，沿方向到达面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长。
11．（2024高二下·芜湖期末）如图是物理知识在生活中的一些实际应用，其中有关原理说法错误的是（ ）
A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应
B．乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的干涉现象
C．丙图中，灯焰在肥皂膜上所成的像出现了明暗相间的条纹，这是由于光的干涉造成的
D．丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片
【答案】B
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应，根据频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，A正确；
B．光导纤维导光的原理是应用了光的全反射现象，B错误；
C．丙图中，灯焰照射在肥皂薄膜上，这是薄膜干涉现象，是由于光的干涉造成的，C正确；
D．要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片，D正确；
本题选择错误的，故选B。
【分析】当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。
12．（2024高二下·朝阳期末）如图所示，由甲、乙两种单色光组成的一束光，从一根长直的光纤端面以射入，两种单色光均在侧面发生全反射，则可以准确判断出（ ）
A．光纤对甲光的折射率大于对乙光的折射率
B．在光纤中甲光的速度大于乙光的速度
C．甲光和乙光同时从光纤的另一端面射出
D．用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的小
【答案】B
【知识点】光导纤维及其应用；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】AB．由图可知，甲、乙两光的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，则根据折射定律
可知光纤对甲光的折射率小于对乙光的折射率，即
则根据
可知在光纤中甲光的速度大于乙光的速度，故A错误，B正确；
C．设光纤的长度为，光进入光纤的折射角为，根据几何关系可知，光在光纤中传播的距离为
又有
，
所以光在光纤中传播的时间为
由题意知
因为乙光的折射角小于甲光的折射角，所以有
即得乙光在光纤中传播时间比甲光长，故C错误；
D．根据
由于光纤对甲光的折射率小于对乙光的折射率，则甲光的频率小于乙光的频率，甲光的波长大于乙光的波长，则用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的大，故D错误。
故选：B。
【分析】根据折射率的定义分析光纤对两种光的折射率大小关系；根据分析在光纤中两种光的速度大小关系；先根据几何关系得到光在光纤中传播的距离，然后即可比较时间长短；根据分析即可。
二、多项选择题
13．（2024高二下·衡阳期末）a、b两种单色光组成的光束从玻璃进入空气时，其折射光束如图所示，则关于a、b两束光的说法正确的是( )
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．增大入射角时，a光首先发生全反射
C．a光的频率大于b光的频率
D．在真空中a光的波长大于b光的波长
【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，根据全反射临界角求解公式，增大入射角，b光首先发生全反射，选项A正确，B错误；
C．折射率大，波长越短，频率大，所以a光的频率小于b光的频率，选项C错误；
D．根据
c＝λf
知，a光的频率小，波长大，选项D正确。
故选AD。
【分析】玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，根据折射定律以及波长波速频率关系进行分析。
14．（2024高二下·济南月考）光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图是光纤导光后的效果。由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以角射入，第一次折射后的光路如图所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是( )
A．光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小
B．乙光在光纤中全反射的临界角比甲光大
C．乙光在光纤中传播时间比甲光长
D．乙光在光纤中传播速度比甲光大
【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【解答】A.光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，光才会在界面上发生全反射，光导纤维利用光的全反射现象，所以外套的折射率应比内芯的小，A符合题意；
B.由图可知，甲、乙两光第一次折射的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据折射率公式
可知，甲光的折射率小于乙光的折射率，即有
根据全反射临界角公式
可知乙光在光纤中全反射临界角比甲光小，B不符合题意；
C.设光纤的长度为L，光进入光纤的折射角为r，由
，
可得，光在光纤中的传播速度
可得光在光纤中传播的时间为
由题意可知
由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有
甲可知乙光在光纤中传播时间比甲光长，C符合题意；
D.根据
可知乙光在光纤中传播速度比甲光小，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据发生全反射的条件，分析光导纤维外套与内芯的折射率关系；折射率公式和，分析甲、乙两光在光纤中全反射临界角的大小关系；根据折射率公式和推导光在光纤中传播的速度，得出传播时间的表达式，再结合几何关系，判断两光在光纤中传播时间的关系；根据判断两光在光纤中传播速度的关系。
15．（2024高三下·内江月考）频率不同的两束单色光a和b以相同的入射角从同一点射入某玻璃棱镜后，光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜对a光的折射率较b光的大
B．a光在该玻璃中的传播速度较b光的大
C．a光的频率较b光的大
D．a光和b光从该玻璃以相同的入射角射到玻璃和空气的界面上，a光没能进入空气，则b光也一定不能进入空气
【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AC．由图中光路图可知，a光的偏折程度比b光的偏折程度大，所以该棱镜对a光的折射率比b光的大，a光的频率比b光的频率大，故AC正确；
B．由于该棱镜对a光的折射率比b光的大，所以根据可知，a光在该玻璃中的传播速度比b光的小，故B错误；
D．由于该棱镜对a光的折射率比b光的大，所以根据临界角公式可知，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角；当a光和b光从该玻璃以相同的入射角射到玻璃和空气的界面上，a光没能进入空气，说明入射角大于a光的临界角，但不一定大于b光的临界角，所以b光不一定不能进入空气，故D错误。
故选AC。
【分析】根据偏折程度判断折射率的大小，由公式分析光在玻璃中传播速度的大小；由折射率越大，波长越小，确定波长关系，根据判断光的频率，根据全发射条件判断a、b光折射情况。
16．（2024高三上·湖南月考）某同学测量一块上、下表面平行的玻璃砖的折射率，在玻璃砖一侧插上大头针、，在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使被挡住，在另一侧插上大头针、，透过玻璃砖使四枚大头针看起来在一条直线上，画出玻璃砖的轮廓，测得直线与玻璃砖上表面的夹角为，直线与玻璃砖上表面的夹角为，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．实验时应尽量大一些 B．大头针、应尽量靠近一些
C．直线与直线平行 D．玻璃砖的折射率为
【答案】C,D
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】AB．实验时应尽量小一些，大头针、应尽量远一些，以减小实验误差，故AB错误；
C．由于玻璃砖上、下表面平行，根据对称性可知，直线与直线平行，故C正确；
D．根据折射定律，由图可知，玻璃砖的折射率为
故D正确。
故选CD。
【分析】根据测定玻璃折射率实验分析：
1.掌握实验原理和实验步骤，知道如何减小实验误差。
2.准确画出光路图，清楚入射角和折射角，根据折射率公式计算玻璃的折射率。
17．（2024·广西） 如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则该液体的折射率为
【答案】A,D
【知识点】波长、波速与频率的关系；光的干涉；光的反射
【解析】【解答】AB.根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知
，故A正确，B错误；
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据
其中c为在真空中的光速，则，故C错误；
D.若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，根据条纹间距公式有
可得
结合C选项的分析可知
所以
故D正确
故选AD
【分析】 AB.本实验的原理相当于双缝干涉，根据双缝干涉条纹间距公式求解作答；
C.根据折射率公式求解光进入蔗糖溶液的传播速度，光从空气中进入蔗糖溶液，光的频率不变，根据波长、频率和波速的关系求波长；
D.根据折射率公式求解光进入某种透明溶液的传播速度，根据波长、频率和波速的关系求波长；根据双缝干涉条纹间距公式求折射率。
三、非选择题
18．（2024高三下·内江月考）在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是 ；
A.若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B.为减少测量误差，、连线与法线的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
D.若、的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到、的像
（2）增大入射光线入射角时，出射光线相对入射光线的偏移量将 （填“增大”或“减小”）；
（3）如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
（4）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是 （结果保留两位有效数字）。
（5）某同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则该同学测得的折射率测量值 真实值（选填“大于、小于、等于”）。
【答案】C；增大；大；1.5；偏小
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】 （1） A．光在界面上的折射角与界面上的入射角相等，由于光路可逆，则光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内发生全反射，即、的距离较大，通过玻璃砖也会看到、的像，故A错误；
B．入射角应适当大一些，可以减小误差，所以、的连线与法线的夹角应适当大些，故B错误；
C．为了便于作出光路，减小作图误差，所以和的距离应适当取大些，故C正确；
D．由几何关系可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内下表面发生全反射，故D错误。
故选C。
（2）作出光路图如下：
设玻璃砖厚度为，根据几何关系可得，出射光线相对入射光线的偏移量为
根据折射定律可得
可得
联立可得
增大入射光线入射角（增大）时，增大，由于玻璃砖厚度，折射率均不变，可知出射光线相对入射光线的偏移量越大。
（3）根据（1）（2）可知，玻璃板的厚度越大，光线通过玻璃板的侧移量越大，测量误差越小，故如果有几块宽度大小不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差应选宽度大的玻璃砖来测量。
（4）根据折射率公式有
则有
结合图像有
解得
（5）该同学测定折射率时，作出的折射光线如下图虚线所示：
实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小。
故答案为：（1）C；（2）增大；（3）大；（4）1.5；（5）偏小.
【分析】(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；(2)理解入射光线侧移量与入射角的关系；
(3)根据实验原理选择可减小实验误差的玻璃砖进行测量；
(4)根据折射率的定义结合题目中的数据完成分析；
(5)根据光路图的特点分析出折射率的测量值和真实值的大小关系。
19．（2024·浙江）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为4和 B、顶大小为）的折射率。
①在白纸上画一条直线 ab，并画出其垂线 cd，交于0点；
②将侧面A沿 ab 放置，并确定侧面 B 的位置ef
③在cd 上坚直插上大头针 P1 和 P2，从侧面 B 透过玻璃砖观察P和P1 和 P2，插上大头针P3要求P3能挡住 （选填“P1，”“P2”，或“P1”、和“P2”）的虚像；
④确定出射光线的位置 （选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为 a，则玻璃砖折射率 n= 。
【答案】P1和P2；不需要；
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1）为了要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要能挡住P1和P2的虚像；
（2）cd与ab垂直，则过P1和P2的光线与an垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定初射光线，故不需要插第四枚大头针；
（3）由几何关系可知，入射角为，折射角为，则折射率为。
【分析】根据实验原理，结合光路的几何关系，利用折射率的表达式可得出结论。
20．（2024高二下·西城期末）如图所示，为空气与某介质的界面，直线垂直于界面。已知，该介质的折射率，光在空气中的传播速度约为。求：
（1）光以入射角由空气射入该介质时的折射角；
（2）光在该介质中的传播速度；
（3）光由该介质射向空气，发生全反射的临界角。
【答案】解：（1）根据题意，由折射定律有
解得
则折射角
（2）根据题意，由公式可得，光在该介质中的传播速度
（3）根据题意，由公式
可得
解得全反射的临界角
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）由折射定律有结合入射角求解折射角；
（2）根据折射定律定义式求解光在该介质中的传播速度；
（3）根据折射定律求解发生全反射的临界角。
21．（2024高二下·顺德月考） 如图甲所示，一横截面为正方形的玻璃棒，其长度为，横截面边长为，折射率为。已知光在真空中的传播速度为。
（1）求垂直面射入的单色光从面射出所需要的时间；
（2）若将同种材质的玻璃棒制成如图乙所示的半圆形状，其内径为，圆心为，为保证垂直面入射的光全部从面射出，求的最小值。
【答案】（1）解：光在玻璃中传播速度为
则垂直A面射入的单色光从B面射出需要的时间为
（2）解：沿内侧垂直A面射入的光在外表面的入射角最小，如刚好发生全反射，则所有光都能全部从B面射出，设此时入射角为，则
解得
则最小值为
【知识点】光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【分析】本题考查光的全反射，难度不大，根据求出光在玻璃棒中 的传播速度，结合求出光在玻璃棒中的运动时间； 为保证垂直面入射的光全部从面射出， 说明所有光线在弯曲玻璃棒中产生全反射，根据公式，结合几何关系求出的最小值。
22．（2024高三下·内江月考）如图所示，一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC，，一条光线以45°的入射角从AC边上的D点射入棱镜，光线垂直BC边射出。
（1）画出光在玻璃棱镜中的传播路线；
（2）求玻璃的折射率；
（3）AD长L，光在真空中速度为c，则光由D点传到AB边的时间t。
【答案】解：（1）由题意可作出光由AC面射入，从BC面射出的传播路线如图所示
（2）由题意知由几何关系可知，光线进入AC面的折射角为
由折射定律可知玻璃的折射率
（3）设玻璃中光速为v，由，得
由几何关系得，光由D点传到AB边的路程s为
所以则光由D点传到AB边的时间
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）结合题意，光线在AC边上发生以折射，在AB边发生了全反射，从而作出完整的光路图；
（2）由几何知识确定出光线从D点入射光的折射角和折射角，再根据折射率公式求解玻璃的折射率；
（3）根据可知玻璃中光速；有几何关系知光由D点传到AB边的路程，根据速度公式即可求出光由D点传到AB边的时间。
23．（2021高三上·唐山开学考）半径为R的半球形透明介质截面如图所示，底面AOB与EOF夹角为 ，D为OB的中点。一束平行光垂直底面AOB射入介质，由D点入射的光线沿着与EOF平行的方向射出介质。现将一不透光的圆形挡板贴在底面AOB上，使所有光线都不能由球面射出。求：
（1）透明介质的折射率；
（2）不透光圆形挡板的最小面积。
【答案】（1）解：光路如图所示：
由几何知识可知
由折射定律
可得
（2）解：刚好发生全反射时
挡板的半径
挡板的面积
【知识点】光的全反射；光的反射；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据光路图得出折射角和入射角的大小，结合折射定律求出该介质的折射率；
（2）根据全发射和几何关系求出 不透光圆形挡板的最小面积。
24．（2024高二下·佛山期末）某同学为了测量苯和纯净水的折射率，设计了如图所示实验装置：在水平桌面上放置一个长方体水槽，水槽底部上表面镀有反射银镜，槽中倒入厚度均为d的纯净水和苯，激光束从紧贴水槽左壁，苯和水的分界面P点处射向空气分界面，当激光射向分界面Q点时刚好发生全反射，此时由水槽底部镜面第一次反射的激光束经水和苯折射后射向空气分界面处的M点，测得M、Q两点到水槽左边缘的距离分别为b和a．已知苯的折射率比纯净水大，空气折射率近似等于1，光由折射率为的介质（入射角）射向折射率为的介质（折射角）满足。求：
（1）苯的折射率；
（2）水的折射率。
【答案】（1）；（2）
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】（1）激光束从紧贴水槽左壁，苯和水的分界面P点处射向空气分界面，当激光射向分界面Q点时刚好发生全反射，设发生全反射的临界角为C，则
则苯的折射率
（2）由图中几何关系可知，光由苯射向水的入射角
由光路可逆可知，从Q点到M点的光线是对称的，则光由苯射向水的折射角的正弦值满足
由于
则水的折射率
【分析】（1）当激光射向分界面Q点时刚好发生全反射，求出发生全反射的临界角为C，结合临界角求解折射率；
（2）求解折射角和入射角的正弦，根据折射定律求解折射率。
25．（2024高二下·清远期末）光纤通信具有通信容量大、传输距离远等优点．现有一长为，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤左端沿光纤方向射入，经过在光纤右端接收到该光束．已知光在真空中传播的速度，求：
（1）光纤的折射率n；
（2）若改变平行光的入射方向使从左端射入的光能够传送到右端（无损失），求光在光导纤维内传输的最长时间；
（3）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值．
【答案】解：（1）光在长直光纤中传输
光纤的折射率
（2）当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为
又
则最长时间
（3）如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射
由几何关系可知
解得
【知识点】光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【分析】（1）根据速度公式和即可求出光纤的折射率；
（2）由几何关系求出光传播的路程，再由临界角公式以及速度公式求出最长时间；
（3）根据题意画出光路图，结合几何关系求出圆柱体半径R的最小值。
1 / 1高考物理一轮复习： 光的折射
一、选择题
1．（2024高三下·蚌埠模拟） 如图所示，在“测定玻璃的折射率”实验中，将平行玻璃砖放在白纸上，、分别是玻璃砖与空气的两个界面，在玻璃砖的上方依次插上两枚大头针和，用“＋”表示大头针的位置，然后在下方透过玻璃砖观察，再依次插上大头针和，就可以确定从玻璃砖射出的光线。以上操作中（ ）
A．只挡住的像 B．只挡住的像
C．同时挡住、的像 D．只挡住和的像
2．（2024高三下·广西模拟）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示。对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（ ）
A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，P1和P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当取大一些
C．若P1、P2的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D．若P1、P2连线与法线NN'夹角过大，有可能在bb'面上发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像。
3．（2024高二下·西山月考）如图所示，一束复色可见光入射到置于空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃后从下表面射出a、b两束单色光，则下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率较大
B．玻璃对b光的折射率较小
C．若增大面上的入射角，b光可能在面上发生全反射
D．a、b两束单色光的出射方向一定平行
4．（2024高二下·赣州月考） 光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图甲是光纤导光后的效果。现让由、两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以45°入射角射入，第一次折射后光路如图乙所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是（ ）
A．光在光纤中的传播时间比光长
B．光在光纤中的传播速度比光大
C．光在光纤中的全反射临界角比光大
D．光在光纤中的折射率比光小
5．（2024·贵州） 一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（ ）
A． B． C． D．
6．（2024·重庆） 某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（ ）
A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则
C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm
7．（2024高二下·益阳期末）如图所示，、两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心，已知光刚好发生全反射，光的折射光线（反射光线未画出）刚好与光的反射光线重叠，且，则判断（ ）
A．若将光沿光的光路射向点，光也能发生全反射
B．用、单色光分别检查同一光学平面的平整度时，光呈现的明暗相间的条纹要窄些
C．在玻璃砖中，光的波速比光大
D．用、单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，光发生的侧移大
8．（2024·海南） 一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直火OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（ ）
A． B． C． D．2
9．（2024高二下·益阳期末）如图所示，一长方体的透明介质，高度为，上下两个面为边长为的正方形，底面中心有一单色点光源，可向各个方向发出光线，该介质对光的折射率为，则介质的上表面被光照亮区域的面积为（ ）
A． B． C． D．
10．（2024高二下·沙坪坝期末）如图所示ABC部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，已知这部分光照射圆弧AC的弧长为，则（ ）
A．该材料的折射率为
B．该材料的临界角为45°
C．光在该材料中传播速度为c
D．点光源发出的光射到AB面上的最长时间为
11．（2024高二下·芜湖期末）如图是物理知识在生活中的一些实际应用，其中有关原理说法错误的是（ ）
A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应
B．乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的干涉现象
C．丙图中，灯焰在肥皂膜上所成的像出现了明暗相间的条纹，这是由于光的干涉造成的
D．丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片
12．（2024高二下·朝阳期末）如图所示，由甲、乙两种单色光组成的一束光，从一根长直的光纤端面以射入，两种单色光均在侧面发生全反射，则可以准确判断出（ ）
A．光纤对甲光的折射率大于对乙光的折射率
B．在光纤中甲光的速度大于乙光的速度
C．甲光和乙光同时从光纤的另一端面射出
D．用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的小
二、多项选择题
13．（2024高二下·衡阳期末）a、b两种单色光组成的光束从玻璃进入空气时，其折射光束如图所示，则关于a、b两束光的说法正确的是( )
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．增大入射角时，a光首先发生全反射
C．a光的频率大于b光的频率
D．在真空中a光的波长大于b光的波长
14．（2024高二下·济南月考）光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图是光纤导光后的效果。由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以角射入，第一次折射后的光路如图所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是( )
A．光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小
B．乙光在光纤中全反射的临界角比甲光大
C．乙光在光纤中传播时间比甲光长
D．乙光在光纤中传播速度比甲光大
15．（2024高三下·内江月考）频率不同的两束单色光a和b以相同的入射角从同一点射入某玻璃棱镜后，光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜对a光的折射率较b光的大
B．a光在该玻璃中的传播速度较b光的大
C．a光的频率较b光的大
D．a光和b光从该玻璃以相同的入射角射到玻璃和空气的界面上，a光没能进入空气，则b光也一定不能进入空气
16．（2024高三上·湖南月考）某同学测量一块上、下表面平行的玻璃砖的折射率，在玻璃砖一侧插上大头针、，在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使被挡住，在另一侧插上大头针、，透过玻璃砖使四枚大头针看起来在一条直线上，画出玻璃砖的轮廓，测得直线与玻璃砖上表面的夹角为，直线与玻璃砖上表面的夹角为，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．实验时应尽量大一些 B．大头针、应尽量靠近一些
C．直线与直线平行 D．玻璃砖的折射率为
17．（2024·广西） 如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则该液体的折射率为
三、非选择题
18．（2024高三下·内江月考）在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是 ；
A.若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B.为减少测量误差，、连线与法线的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
D.若、的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到、的像
（2）增大入射光线入射角时，出射光线相对入射光线的偏移量将 （填“增大”或“减小”）；
（3）如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
（4）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是 （结果保留两位有效数字）。
（5）某同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则该同学测得的折射率测量值 真实值（选填“大于、小于、等于”）。
19．（2024·浙江）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为4和 B、顶大小为）的折射率。
①在白纸上画一条直线 ab，并画出其垂线 cd，交于0点；
②将侧面A沿 ab 放置，并确定侧面 B 的位置ef
③在cd 上坚直插上大头针 P1 和 P2，从侧面 B 透过玻璃砖观察P和P1 和 P2，插上大头针P3要求P3能挡住 （选填“P1，”“P2”，或“P1”、和“P2”）的虚像；
④确定出射光线的位置 （选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为 a，则玻璃砖折射率 n= 。
20．（2024高二下·西城期末）如图所示，为空气与某介质的界面，直线垂直于界面。已知，该介质的折射率，光在空气中的传播速度约为。求：
（1）光以入射角由空气射入该介质时的折射角；
（2）光在该介质中的传播速度；
（3）光由该介质射向空气，发生全反射的临界角。
21．（2024高二下·顺德月考） 如图甲所示，一横截面为正方形的玻璃棒，其长度为，横截面边长为，折射率为。已知光在真空中的传播速度为。
（1）求垂直面射入的单色光从面射出所需要的时间；
（2）若将同种材质的玻璃棒制成如图乙所示的半圆形状，其内径为，圆心为，为保证垂直面入射的光全部从面射出，求的最小值。
22．（2024高三下·内江月考）如图所示，一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC，，一条光线以45°的入射角从AC边上的D点射入棱镜，光线垂直BC边射出。
（1）画出光在玻璃棱镜中的传播路线；
（2）求玻璃的折射率；
（3）AD长L，光在真空中速度为c，则光由D点传到AB边的时间t。
23．（2021高三上·唐山开学考）半径为R的半球形透明介质截面如图所示，底面AOB与EOF夹角为 ，D为OB的中点。一束平行光垂直底面AOB射入介质，由D点入射的光线沿着与EOF平行的方向射出介质。现将一不透光的圆形挡板贴在底面AOB上，使所有光线都不能由球面射出。求：
（1）透明介质的折射率；
（2）不透光圆形挡板的最小面积。
24．（2024高二下·佛山期末）某同学为了测量苯和纯净水的折射率，设计了如图所示实验装置：在水平桌面上放置一个长方体水槽，水槽底部上表面镀有反射银镜，槽中倒入厚度均为d的纯净水和苯，激光束从紧贴水槽左壁，苯和水的分界面P点处射向空气分界面，当激光射向分界面Q点时刚好发生全反射，此时由水槽底部镜面第一次反射的激光束经水和苯折射后射向空气分界面处的M点，测得M、Q两点到水槽左边缘的距离分别为b和a．已知苯的折射率比纯净水大，空气折射率近似等于1，光由折射率为的介质（入射角）射向折射率为的介质（折射角）满足。求：
（1）苯的折射率；
（2）水的折射率。
25．（2024高二下·清远期末）光纤通信具有通信容量大、传输距离远等优点．现有一长为，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤左端沿光纤方向射入，经过在光纤右端接收到该光束．已知光在真空中传播的速度，求：
（1）光纤的折射率n；
（2）若改变平行光的入射方向使从左端射入的光能够传送到右端（无损失），求光在光导纤维内传输的最长时间；
（3）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值．
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】“测定玻璃的折射率”的实验中，大头针均应在同一传播光路上，即同时挡住、的像，挡住及、的像，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据实验原理分析操作步骤。
2．【答案】A
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】A、折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针之间的距离太小，引起的误差会较大，所以为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些，故A正确；
B、为减小测量误差，入射角应当要尽量大一些，这样折射角也会大一些，折射现象更明显，P1和P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当取小一些，故B错误；
C、根据光路可逆可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射反射，则即使P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖仍可以看到P1、P2的像，故C错误；
D、若P1、P2连线与法线NN'间夹角较大时，由光路可逆性，在bb'一侧一定能看到P1、P2的像，故D错误。
故答案为：A。
【分析】熟练掌握测定玻璃折射率的实验的操作步骤及注意事项，明确实验中各操作对实验结果的影响。熟练掌握光路的可逆性及折射定律在数据处理和误差分析上的应用。
3．【答案】D
【知识点】光的反射；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．因为b光的偏折程度大，则b光的折射率较大，折射率大的光，频率高，故b光的频率高，故AB错误；
CD．光线通过玻璃砖发生两次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根据光路可逆，光不可能在面上发生全反射，一定能从下表面射出玻璃砖，根据光路可逆，出射光线与入射光线平行，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】 折射率，光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。
4．【答案】A
【知识点】光的反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由图乙可知，复合光进入光纤中a光的偏转程度小于b光的偏转程度，则b光在光纤中的折射率比a光大；根据
可知b光在光纤中的传播速度比a光小；根据
可知b光在光纤中的全反射临界角比a光小；设光纤的长度为L，复合光入射时的入射角为i，折射角为r，则光在光纤中的传播路程为
光在光纤中的传播时间为
又
联立可得
由于i=45°，则r<45°；由于b光的折射角小于a光的折射角，则b光在光纤中的传播时间比a光长。
故答案为：A。
【分析】根据两束单色光在入射点的偏折情况，确定两束光的折射率大小。偏折程度越大，折射率越大。再结合折射定律及全反射条件进行分析。熟练掌握光在介质中传播时间的计算方法。
5．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】因为光从一种介质射入另一种介质时，在光疏介质中光线与法线所成夹角要大于在光密介质中光线与法线所成夹角，所以结合所给图像可知
根据折射率的表达式
可得
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光从棱镜射入液体时的入射角和折射角的大小关系，判定棱镜和液体的折射率关系，再由折射率公式，分析光在两种介质中传播速度的大小关系。
6．【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】根据几何关系画出光路图，如图所示
标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得
A．若h=4cm，则n=2，故A错误；
B．若h=6cm，则，故B正确；
C．若，则 ，故C错误；
D．若，则，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据光路图确定光线在液面的入射角及折射角，再根据折射定律及几何关系确定折射率与高度h的关系，再将各选项数据代入进行解答。
7．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；薄膜干涉
【解析】【解答】A．光刚好发生全反射，根据全反射的临界角公式，有
对于b光，根据折射定律可知
解得
即b光的全反射临界角大于a光的全反射临界角，若将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，故A错误；
B．因为折射率大的光频率大，波长小，则b波长大于a，所以用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些，故B错误；
C．由
可知，b光折射率小，则波速大些，故C错误；
D．由于a光折射率大，则用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光向侧后方偏折大些，出射时发生的侧移大，故D正确。
故选：D。
【分析】全反射发生的条件：光从“光密”介质进入“光疏”介质，且入射角大于等于临界角。临界角是折射角为90°的入射角。已知a光刚好发生全反射，则光的入射角β是临界角，a光的折射角为90°；b光的入射角为，折射角为β。根据光的折射定律即可求其折射率；折射率大的光，频率大、波速小；据此分析各项。
8．【答案】C
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】根据题意画出光路图，如下
由几何关系可知，光线在PQ界面的入射角为C=60°，根据全反射的临界条件
解得
故ABD错误，C正确；
故选：C。
【分析】根据题意画出光路图，由几何关系、折射定律以及全反射临界角公式解得玻璃砖的折射率。
9．【答案】B
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】由介质对光的折射率可知，临界角为
解得
由几何关系可得，当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为，小于边长2.5的一半，所以光线在上表面能被光照亮的区域是半径为的圆，因此面积为。
故选：B。
【分析】已知该介质的折射率，根据全反射的临界角公式可求出临界角；再根据几何关系求得该介质的上表面被光照亮区域的面积。
10．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB.根据几何知识，全反射的临界角为
根据折射定律，
解得
选项AB错误；
C．光在材料中传播速度
选项C错误；
D．由几何关系可知光从光源到面的传播距离为，材料中的传播距离为
点光源发出的光射到面上的最长时间为
故D正确。
故选D。
【分析】圆弧所对的圆心角为30度，沿方向到达面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长。
11．【答案】B
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应，根据频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，A正确；
B．光导纤维导光的原理是应用了光的全反射现象，B错误；
C．丙图中，灯焰照射在肥皂薄膜上，这是薄膜干涉现象，是由于光的干涉造成的，C正确；
D．要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片，D正确；
本题选择错误的，故选B。
【分析】当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。
12．【答案】B
【知识点】光导纤维及其应用；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】AB．由图可知，甲、乙两光的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，则根据折射定律
可知光纤对甲光的折射率小于对乙光的折射率，即
则根据
可知在光纤中甲光的速度大于乙光的速度，故A错误，B正确；
C．设光纤的长度为，光进入光纤的折射角为，根据几何关系可知，光在光纤中传播的距离为
又有
，
所以光在光纤中传播的时间为
由题意知
因为乙光的折射角小于甲光的折射角，所以有
即得乙光在光纤中传播时间比甲光长，故C错误；
D．根据
由于光纤对甲光的折射率小于对乙光的折射率，则甲光的频率小于乙光的频率，甲光的波长大于乙光的波长，则用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的大，故D错误。
故选：B。
【分析】根据折射率的定义分析光纤对两种光的折射率大小关系；根据分析在光纤中两种光的速度大小关系；先根据几何关系得到光在光纤中传播的距离，然后即可比较时间长短；根据分析即可。
13．【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，根据全反射临界角求解公式，增大入射角，b光首先发生全反射，选项A正确，B错误；
C．折射率大，波长越短，频率大，所以a光的频率小于b光的频率，选项C错误；
D．根据
c＝λf
知，a光的频率小，波长大，选项D正确。
故选AD。
【分析】玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，根据折射定律以及波长波速频率关系进行分析。
14．【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【解答】A.光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，光才会在界面上发生全反射，光导纤维利用光的全反射现象，所以外套的折射率应比内芯的小，A符合题意；
B.由图可知，甲、乙两光第一次折射的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据折射率公式
可知，甲光的折射率小于乙光的折射率，即有
根据全反射临界角公式
可知乙光在光纤中全反射临界角比甲光小，B不符合题意；
C.设光纤的长度为L，光进入光纤的折射角为r，由
，
可得，光在光纤中的传播速度
可得光在光纤中传播的时间为
由题意可知
由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有
甲可知乙光在光纤中传播时间比甲光长，C符合题意；
D.根据
可知乙光在光纤中传播速度比甲光小，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据发生全反射的条件，分析光导纤维外套与内芯的折射率关系；折射率公式和，分析甲、乙两光在光纤中全反射临界角的大小关系；根据折射率公式和推导光在光纤中传播的速度，得出传播时间的表达式，再结合几何关系，判断两光在光纤中传播时间的关系；根据判断两光在光纤中传播速度的关系。
15．【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AC．由图中光路图可知，a光的偏折程度比b光的偏折程度大，所以该棱镜对a光的折射率比b光的大，a光的频率比b光的频率大，故AC正确；
B．由于该棱镜对a光的折射率比b光的大，所以根据可知，a光在该玻璃中的传播速度比b光的小，故B错误；
D．由于该棱镜对a光的折射率比b光的大，所以根据临界角公式可知，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角；当a光和b光从该玻璃以相同的入射角射到玻璃和空气的界面上，a光没能进入空气，说明入射角大于a光的临界角，但不一定大于b光的临界角，所以b光不一定不能进入空气，故D错误。
故选AC。
【分析】根据偏折程度判断折射率的大小，由公式分析光在玻璃中传播速度的大小；由折射率越大，波长越小，确定波长关系，根据判断光的频率，根据全发射条件判断a、b光折射情况。
16．【答案】C,D
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】AB．实验时应尽量小一些，大头针、应尽量远一些，以减小实验误差，故AB错误；
C．由于玻璃砖上、下表面平行，根据对称性可知，直线与直线平行，故C正确；
D．根据折射定律，由图可知，玻璃砖的折射率为
故D正确。
故选CD。
【分析】根据测定玻璃折射率实验分析：
1.掌握实验原理和实验步骤，知道如何减小实验误差。
2.准确画出光路图，清楚入射角和折射角，根据折射率公式计算玻璃的折射率。
17．【答案】A,D
【知识点】波长、波速与频率的关系；光的干涉；光的反射
【解析】【解答】AB.根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知
，故A正确，B错误；
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据
其中c为在真空中的光速，则，故C错误；
D.若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，根据条纹间距公式有
可得
结合C选项的分析可知
所以
故D正确
故选AD
【分析】 AB.本实验的原理相当于双缝干涉，根据双缝干涉条纹间距公式求解作答；
C.根据折射率公式求解光进入蔗糖溶液的传播速度，光从空气中进入蔗糖溶液，光的频率不变，根据波长、频率和波速的关系求波长；
D.根据折射率公式求解光进入某种透明溶液的传播速度，根据波长、频率和波速的关系求波长；根据双缝干涉条纹间距公式求折射率。
18．【答案】C；增大；大；1.5；偏小
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】 （1） A．光在界面上的折射角与界面上的入射角相等，由于光路可逆，则光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内发生全反射，即、的距离较大，通过玻璃砖也会看到、的像，故A错误；
B．入射角应适当大一些，可以减小误差，所以、的连线与法线的夹角应适当大些，故B错误；
C．为了便于作出光路，减小作图误差，所以和的距离应适当取大些，故C正确；
D．由几何关系可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内下表面发生全反射，故D错误。
故选C。
（2）作出光路图如下：
设玻璃砖厚度为，根据几何关系可得，出射光线相对入射光线的偏移量为
根据折射定律可得
可得
联立可得
增大入射光线入射角（增大）时，增大，由于玻璃砖厚度，折射率均不变，可知出射光线相对入射光线的偏移量越大。
（3）根据（1）（2）可知，玻璃板的厚度越大，光线通过玻璃板的侧移量越大，测量误差越小，故如果有几块宽度大小不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差应选宽度大的玻璃砖来测量。
（4）根据折射率公式有
则有
结合图像有
解得
（5）该同学测定折射率时，作出的折射光线如下图虚线所示：
实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小。
故答案为：（1）C；（2）增大；（3）大；（4）1.5；（5）偏小.
【分析】(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；(2)理解入射光线侧移量与入射角的关系；
(3)根据实验原理选择可减小实验误差的玻璃砖进行测量；
(4)根据折射率的定义结合题目中的数据完成分析；
(5)根据光路图的特点分析出折射率的测量值和真实值的大小关系。
19．【答案】P1和P2；不需要；
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1）为了要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要能挡住P1和P2的虚像；
（2）cd与ab垂直，则过P1和P2的光线与an垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定初射光线，故不需要插第四枚大头针；
（3）由几何关系可知，入射角为，折射角为，则折射率为。
【分析】根据实验原理，结合光路的几何关系，利用折射率的表达式可得出结论。
20．【答案】解：（1）根据题意，由折射定律有
解得
则折射角
（2）根据题意，由公式可得，光在该介质中的传播速度
（3）根据题意，由公式
可得
解得全反射的临界角
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）由折射定律有结合入射角求解折射角；
（2）根据折射定律定义式求解光在该介质中的传播速度；
（3）根据折射定律求解发生全反射的临界角。
21．【答案】（1）解：光在玻璃中传播速度为
则垂直A面射入的单色光从B面射出需要的时间为
（2）解：沿内侧垂直A面射入的光在外表面的入射角最小，如刚好发生全反射，则所有光都能全部从B面射出，设此时入射角为，则
解得
则最小值为
【知识点】光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【分析】本题考查光的全反射，难度不大，根据求出光在玻璃棒中 的传播速度，结合求出光在玻璃棒中的运动时间； 为保证垂直面入射的光全部从面射出， 说明所有光线在弯曲玻璃棒中产生全反射，根据公式，结合几何关系求出的最小值。
22．【答案】解：（1）由题意可作出光由AC面射入，从BC面射出的传播路线如图所示
（2）由题意知由几何关系可知，光线进入AC面的折射角为
由折射定律可知玻璃的折射率
（3）设玻璃中光速为v，由，得
由几何关系得，光由D点传到AB边的路程s为
所以则光由D点传到AB边的时间
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）结合题意，光线在AC边上发生以折射，在AB边发生了全反射，从而作出完整的光路图；
（2）由几何知识确定出光线从D点入射光的折射角和折射角，再根据折射率公式求解玻璃的折射率；
（3）根据可知玻璃中光速；有几何关系知光由D点传到AB边的路程，根据速度公式即可求出光由D点传到AB边的时间。
23．【答案】（1）解：光路如图所示：
由几何知识可知
由折射定律
可得
（2）解：刚好发生全反射时
挡板的半径
挡板的面积
【知识点】光的全反射；光的反射；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据光路图得出折射角和入射角的大小，结合折射定律求出该介质的折射率；
（2）根据全发射和几何关系求出 不透光圆形挡板的最小面积。
24．【答案】（1）；（2）
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】（1）激光束从紧贴水槽左壁，苯和水的分界面P点处射向空气分界面，当激光射向分界面Q点时刚好发生全反射，设发生全反射的临界角为C，则
则苯的折射率
（2）由图中几何关系可知，光由苯射向水的入射角
由光路可逆可知，从Q点到M点的光线是对称的，则光由苯射向水的折射角的正弦值满足
由于
则水的折射率
【分析】（1）当激光射向分界面Q点时刚好发生全反射，求出发生全反射的临界角为C，结合临界角求解折射率；
（2）求解折射角和入射角的正弦，根据折射定律求解折射率。
25．【答案】解：（1）光在长直光纤中传输
光纤的折射率
（2）当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为
又
则最长时间
（3）如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射
由几何关系可知
解得
【知识点】光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【分析】（1）根据速度公式和即可求出光纤的折射率；
（2）由几何关系求出光传播的路程，再由临界角公式以及速度公式求出最长时间；
（3）根据题意画出光路图，结合几何关系求出圆柱体半径R的最小值。
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