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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
律
2024 年高考广东卷
2024 年高考江苏卷
2024 年高考甘肃卷
2024 年高考全国理综甲卷
2023 高考江苏学业水平选择性考试
1.光的折射定律和全反射是高
考考查频率较高的知识，命题
热点主要是：选择实际情景；
单色光、复色光或平行光射入
三棱镜、正长体多面体、半圆
柱，球体，空心球体或组合
体，液体，综合考查光的折
射定律、反射定律以及全反
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。
考点2 光的反射
2024 年高考海南卷
2023 年6 月高考浙江选考
2022 高考辽宁物理
2022 年高考广东物理
1
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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．
(2)表达式：＝n.
(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．
(2)定义式：n＝.
(3)计算公式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.
(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．
(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．
2
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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．光在棱镜当中传播用时最短为2√3h
c
[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（ ）
3
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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 的圆环发光体，水的折射率n= 4
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h2= √7
4 m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（ ）
A．h1= √7
5 m
B．d2＝0.9m
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．
4
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[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．该透明光学部件的折射率为√3
2
C．光线透过该部件最长时间为2(√2-1)R
c
D．该透明光学部件AC 边不透光长度为√3 R
[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
4
，则（ ）
A．PB 间的距离x = √6-√2
2
a
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
时间t= 2a
c
5
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[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 R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° = √6+√2
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．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为√6-√2
c
R
D．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为√6-2√2
c
R
[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（ ）
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A．玻璃砖对b 光的折射率为√6
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，
紫光在真空中的波长为λ，光在真空中的光速为c，sin15= √6-√2
4
，则下列说法正确的是（
）
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．该光束在棱镜内的传播时间为(2+√3)√2nL
2ccos15°
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
项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
结构
玻璃砖上下表面是平
行的
横截面为三角形
横截面是圆
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对光线的作用
通过平行玻璃砖的光
线不改变传播方向，
但要发生侧移
通过三棱镜的光线经
两次折射后，出射光
线向棱镜底边偏折
圆界面的法线是过
圆心的直线，经过
两次折射后向圆心
偏折
应用
测定玻璃的折射率
全反射棱镜，改变光
的传播方向
改变光的传播方向
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，将该光源水平放置于湖水下方√7
10
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。已知水对红光的折射率为4
3
，则亮环的宽度d 为（ ）
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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＝2πRℎ（如图乙，其中R 为球的半径，ℎ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（ ）
A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为3 R
4 c
B．整个半球面透光的面积为1
5 π R
2
C．所有射入到半球底面的光，有16
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
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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 光在三棱镜中的传播时间为2√2nL
c
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
10
