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【试题评析】四川省2025年高考试题评析第9题
【题目】某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行（）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则（ ）
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃，可以设定为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
【答案】CD
【预估难度】0.4
【解析】因为 ，选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据 可知 ，即 。根据几何知识，光线第一次发生全反射时的入射角为 ，故选用折射率为1.4的光学玻璃时不会发生全反射，A错误。当 时，第一次入射角为 。选用折射率为1.6的光学玻璃时，临界角 ，故 。此时入射角 ，不发生全反射，B错误。选用折射率为2的光学玻璃时，临界角 ，即 。此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于 ，即第一次全反射的入射光线与反射光线的夹角一定大于 。根据几何关系，该夹角等于第二次全反射的入射角，故第二次入射角可能为 ，C正确。若入射光线向左移动，第一次全反射的反射光线向左移动，第二次全反射的反射光线向左移动，同理第三次全反射的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，D正确。
【试题情境】
本题以国产手机潜望式摄像头模组为背景，采用文字+示意图形式创设科技应用类学习探索情境。情境素材来源于手机摄像模组中的全反射棱镜原理，将现代科技产品与光学全反射规律相结合，属于情境嵌入型。试题情境与光的全反射条件、折射率、临界角、几何光学深度融合，需通过几何关系与临界角比较判断各选项，属于中等复杂情境，突出应用性与综合性，同时渗透科技前沿与国家自主创新成果。
【必备知识】
本题考查选择性必修1中II级考点：光的全反射、临界角公式、折射率；必修1中I级考点：几何关系。全反射条件（光从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角）、临界角公式 属于陈述性知识；根据折射率计算临界角并与入射角比较、根据几何关系推导连续三次全反射的入射角变化属于程序性知识；将潜望式模组的光路抽象为多次全反射的几何模型，并判断入射光平移引起的出射光平移规律属于策略性知识。
【课标要求】
选择性必修1：1.3.2通过实验，认识全反射现象，理解发生全反射的条件，知道临界角。能用全反射解释生产生活中的有关现象。
选择性必修1：1.3.2通过实验，了解光导纤维的工作原理，体会科学技术与社会发展的关系。
【素养等级】
(1) 本题考查物理观念中的物质观念与相互作用观念，能应用全反射条件与临界角公式分析光在玻璃棱镜中的传播，理解折射率对全反射的制约，达到学业质量水平3要求。
(2) 本题考查科学思维中的模型建构与科学推理，能将潜望式模组的光路抽象为三次全反射的几何模型，并结合临界角与几何关系逐项进行定性推理与定量判断，达到学业质量水平3要求。
【能力要求】
本题围绕潜望式模组的全反射条件与光路分析展开考查，着重考查模型建构能力、信息加工能力、逻辑推理能力。
(1) 模型建构能力：能将三次全反射的光路抽象为棱镜内的折返几何模型，并依据几何关系确定各次反射的入射角变化规律。
(2) 信息加工能力：从题干中提取"""三次全反射后平行出射"等约束条件，将各选项的折射率与角度设定转化为临界角与入射角的定量比较。
(3) 逻辑推理能力：能根据折射率计算临界角，与入射角比较判断能否全反射；能依据几何关系推导连续反射间的入射角关联；能依据光路平移的对称性推断出射光的平移方向。
【问题复杂性分析】
【试题难度】
【命题综述】
【基于高考评价体系的多维命题细目表】
【拓展延伸】
拓展1：若将本题中光学玻璃的折射率设定为 ，则要实现三次全反射， 应满足什么条件？
解析：当 时，临界角 ，即 。第一次全反射的入射角为 ，要发生全反射须 。但题设限定 ，因此 无法满足全反射条件，该玻璃不可用。
拓展2：本题中，若将三次全反射改为两次全反射，仍要求出射光平行于入射光，且模组几何结构可自由设计，那么两次反射能否实现平行出射？请结合反射定律说明。
解析：平面镜两次反射要使出射光平行于入射光，两反射面需相互垂直（相当于两面镜夹角为 ）。但本题中的潜望式结构依赖棱镜内壁的多次全反射，若只进行两次反射，光路设计需要调整反射面之间的夹角关系。只要合理设计两面反射镜的相对位置，使其夹角为 ，即可实现两次反射后的平行出射。
拓展3：本题中，若入射光保持垂直入射但向下平移（仍垂直于上表面），则三次全反射后的出射光相对于原位置如何移动？
解析：垂直入射光向下平移，则每次全反射的反射光线均向下平移。由于模组几何结构固定，反射点位置随之平移，但出射光方向不变（仍平行于入射光）。因此出射光将向下（即向挡光板方向）平移，平移量与入射光的平移量存在确定的比例关系，具体由模组的几何尺寸决定。
