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14.1 光的折射 全反射
考点一 光的折射................................................................................................................................................................... 1
题组1：折射现象与折射率.........................................................................................................................................1
题组2：折射定律的应用..............................................................................................................................................2
题组3：不同色光的比较..............................................................................................................................................3
考点二 光的全反射...............................................................................................................................................................4
题组1：全反射的条件..................................................................................................................................................5
题组2：全反射的应用..................................................................................................................................................6
考点三 光的色散、光路控制............................................................................................................................................ 7
题组1：光的色散........................................................................................................................................................... 7
题组2：光路控制........................................................................................................................................................... 8
14.1 光的折射 全反射
考点一 光的折射
题组1：折射现象与折射率
1. （单选）某同学利用盐水溶液进行光学实验，当底层浓盐水向上扩散时，其折射率随高度增加而逐渐减
小.此时，下列四个选项中，单色光在盐水中的光路图可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2. （单选）一束频率为ν的单色光从空气射入水中，光路如图所示，其中光在空气中的速度为c，则( )
A. 水的折射率为θ1
θ2
B. 光在水中的速度为c
1
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C. 光在水中的波长为c
ν
D. 光在水中的频率为ν
3.如图，某透明玻璃砖的截面为直角三角形ABC，∠A =30
∘，AB边长为a，一束单色激光从A点正上方
的D点与AB边平行射向AC的中点E进入玻璃砖，恰好从B点射出，已知真空中的光速大小为c。求：
(1)该玻璃砖对激光的折射率n;
(2)激光从D点到B点所用的时间t。
题组2：折射定律的应用
4. （多选）如图所示，公园修建了一个截面为等腰梯形的水池，水池坡面的倾角为α，在注满水的情况下，
一束平行光照射到水面，折射光线与反射光线恰好垂直，该平行光与水面的夹角θ =37
∘，sin37
∘=0.6，则
( )
A. 水对该光的折射率为5
3
B. 若改变入射角，使cosθ = 2
3，A点入射的光恰好能够照到水池底角B点，则水池坡面的倾角α =60
∘
C. 减小θ角大小使得入射角达到临界角时，由于全反射，光将照不进水中
D. 若水池深√7m，将一点光源放入池底中央，水面足够宽，不考虑多次反射，则点光源照亮水面的面积
为S =9 π m
2
5.如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2 R的圆柱体，
圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6 R .已
知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。
2
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6.如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖固定在水平桌面上方，直径AB水平，O为其圆心，Q为玻璃砖的最
低点，平行细光束①②以60
∘的入射角分别由O点和P点射入玻璃砖，细光束②恰好由Q点射出玻璃砖，
细光束①②透过玻璃砖射出后恰好交于桌面上的同一点N (图中未画出)，已知OP = √3
3 R，真空中的光速
为c，求：
(1)玻璃砖的折射率n；
(2)细光束①②由射入玻璃砖到会聚到桌面上的时间差。
题组3：不同色光的比较
7. （单选）在适宜的条件下，水结成的冰晶呈六角形的晶体结构，一束太阳光照射在冰晶上，其中红光a
和紫光b在冰晶中的折射光路可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8. （单选）某钻石的剖面简化如图，一束复合光斜射到AB面上，经折射后分成a、b两束单色光照射在
CO面上，下列说法正确的是( )
3
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A. a光的频率比b光的大
B. 钻石对a光的折射率比b光的大
C. 钻石中a光的传播速度比b光的大
D. 让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光的干涉图样中相邻亮条纹间距更大
9. （单选）如图所示，半球形均匀玻璃砖过球心O的截面为MPN，PO与底面垂直。由红、蓝两种单色
光组成的一束细光束从P点入射，入射角为45°，折射光线分别打在直径MN的a、b点。下列说法正确的
是
A. 打到a点的光为蓝光
B. 打到a点的光在底面可能发生全反射
C. 若两束光能从a、b射出底面，出射光线不平行
D. 光由P到a传播的时间比由P到b传播的时间短
考点二 光的全反射
题组1：全反射的条件
1. （单选）沙漠蜃景和海市蜃景主要是由于大气层不同高度空气的温度不同造成的，已知空气的折射率随
温度升高而减小。下列图中能正确描述蜃景现象的是( )
A.
B.
C.
D.
2. （多选）如图甲所示，在医学领域的内窥镜检查中，常利用光导纤维将光传输到人体内部进行照明，并
通过另一细管中的微型摄像机来进行观察。如图乙所示，某内窥镜所用光导纤维由折射率为n1的内芯和折
射率为n2的外套组成。一束光从空气以入射角θ射向平直的光导纤维内芯的左端面并在内芯与外套的界面
发生全反射。已知光导纤维长度为L，真空中光速为c。下列说法正确的是( )
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A. n1>n2
B. n1<n2
C. 光在光导纤维中传播的时间为
Ln1
2
c√n1
2−sin
2θ
D. 光在光导纤维中传播的时间为
Ln1
2
c⋅sinθ
3. （多选）如图所示，某种透明介质的截面图由圆心为O，半径为R的四分之一圆弧BC和直角三角形
AOC组成，其中∠A =60
∘。一束单色光从D点垂直AB面射入透明介质中，射到圆弧BC上时恰好发生全
反射，已知D点与O点之间的距离为R
√2，光在真空中的传播速度为c，以下说法不正确的是( )
A. 单色光在介质中的传播速度为√2
2 c
B. 单色光射到AC面发生全反射，可能没有光线射出
C. 单色光第一次射出介质时折射角45°
D. 单色光第一次射出介质时折射角30°
题组2：全反射的应用
4. （单选）光导纤维作为光传导工具，已广泛应用于通信、互联网等领域。一段光导纤维由折射率不同的
内芯和包层构成，如图所示，AB和CD为光导纤维横截面的直径，AB与CD平行，AD和BC长度均为d，
一束单色光经AB的中点与过AB的横截面成45
∘角从空气入射到光导纤维中，折射光线与AD的夹角为30
∘，
光在真空中传播的速度大小为c，则下列说法中正确的是( )
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A. 光导纤维对该单色光的折射率为√6
2
B. 光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率
C. 如果增大入射光线与AB横截面的夹角，光线可能在AB的横截面上发生全反射
D. 若外部包层的折射率与空气的折射率相同，则光从AB传播到CD所用的最长时间为2d
c
5.取一块截面半径R =6cm、高度h=16cm的圆柱体冰块，用烧红的细铁条将冰块穿上小孔，在冰块的中
心O安装一个发黄色光的LED就做成了一个冰灯。用遮光罩罩住冰灯的侧面，将冰灯提到下表面距地
h' =30cm高处，此时冰灯的下表面全面发光，且在地面形成的光斑半径R' = 46cm。不考虑光的多次反射。
(1)求该冰块对黄光的折射率。
(2)取下遮光布，仅改变冰灯的高度可实现其外表面全面发光，求冰灯的最大高度。( LED位于冰灯中心)
6. （单选）如图所示，某足够大容器中盛有透明液体，液体深度为H。在容器底部固定一点光源P，测得
点光源发出的光传播到液面的最短时间为4 H
3c 。已知光在真空中的传播速度为c，求：
(1)透明液体的折射率n;
(2)从液面上方观察到液面发亮区域的面积。
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7.直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面积如图所示，图中∠C =90°，∠A =30° .截面内一细束与BC边平
行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。
(i)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；
(ii)不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
考点三 光的色散、光路控制
题组1：光的色散
1. （单选）冰晶是一种结晶体，由水分子组成，在适宜的湿度和温度条件下，冰晶会形成六角形的晶体结
构。一束太阳光射到六角形冰晶上，其中a、b两种单色光的光路图如图所示。比较a、b两种单色光，下
列说法正确的是( )
A. 在空气中，a光的波长较小
B. 冰晶对a光的折射率较大
C. b光在冰晶中的传播速度较大
D. 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻亮条纹的间距较大
2. （多选）某小组使用玻璃球模拟彩虹的产生原理，该玻璃球对红光和紫光的折射率分别为√6
2 和√3，一
束白光入射到玻璃球表面，入射角为π
3 ，红光和紫光从玻璃球内部照射到表面时形成出射点，当两出射点
在球面上连线的弧长至少为l时，肉眼可分辨并观测到彩色条纹，下列说法正确的是( )
A. 红光和紫光在玻璃球中的传播速度的比值为√2
B. 红光和紫光在玻璃球中的传播速度的比值为√3
C. 白光进入玻璃球发生一次反射后从玻璃球表面射出，若能观测到彩色条纹，玻璃球的半径至少为6l
π
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D. 白光进入玻璃球发生一次反射后从玻璃球表面射出，若能观测到彩色条纹，玻璃球的半径至少为3l
π
题组2：光路控制
3. （单选）物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖
(玻璃较厚)折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是( )
A. 若增大入射角i，则a光可能先消失
B. 进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距
C. a光的频率比b光的频率大
D. 若a光照射到某金属上恰能发生光电效应，则b光也一定能使该金属发生光电效应
4. （多选）投影仪中常用的图像翻转棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，高为a，上底AB边
长为√2a。一单色光沿如图所示的方向射入棱镜，且能到达AD边的中点，已知棱镜对该单色光的折射率
n=√2，光在真空中传播的速度为c，有折射时，不考虑反射。下列说法正确的是( )
A. 光在AD边发生全反射
B. 光在BC边发生折射，折射角为30°
C. 光在棱镜中的传播时间为(√2+2)a
c
D. 光在棱镜中的传播时间为(2√2+2)a
c
5.打磨成多面体的钻石能闪闪发光，是射到钻石背面的光全部被反射回来的缘故。如图所示，某同学想把
玻璃砖加工成“玻璃钻石”。该“玻璃钻石”左右对称，折射率n=2，OA边和OD边与轴线的夹角均为θ。一
束光从BC边垂直入射，已知cos75
°=0.26。
(1)若θ =75°，求这束光在OA边折射时折射角的正弦值；
(2)若θ =50°，通过计算判断这束光经OA边第一次反射，到达OD边时能否发生全反射。
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6.一玻璃柱的折射率n=√3，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与
AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边
恰好发生全反射。求此时h与R的比值。
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