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第60 讲 光的折射 全反射
目录
01 考情解码·命题预警...............................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视...............................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚...............................................................................................................................4
考点一 光的折射定律及折射率 ..................................................................................................4
知识点1 折射定律和折射率.....................................................................................................4
知识点2 应用光的折射定律解题的一般思路..............................................................................5
考向1 折射率的计算...................................................................................................................5
考向2 折射定律的理解及应用................................................................................................7
考点二 光的全反射 ....................................................................................................................9
知识点1 全反射及条件...............................................................................................................9
知识点2 全反射的现象及应用...................................................................................................10
考向1 全反射的理解及应用......................................................................................................10
考向2 折射与全发射的综合应用..........................................................................................11
考点三 光学元件对光路的控制及光的色散现象 .......................................................................13
知识点1 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制.........................................................13
知识点2 光的色散....................................................................................................................14
考向 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)的光路..........................................................................14
04 真题溯源·考向感知.............................................................................................................................16
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考点
要求
考频
2025 年
2024 年
2023 年
（1）折射定律
（2）全反射
理解
高频
2025•湖南T3
2023•湖南T7
考情分析：
1.命题形式：单选题非选择题
2.命题分析：湖南高考对光的折射 全反射的考查很频繁，大多以选择题中出现，题目难度要求中等。
3.备考建议：本讲内容备考时候，注意理解和掌握折射定律、全反射及应用，对折射率公式、全反射临界
角的理解要求深入到位且能熟练应用。
4.命题情境：
①生活实践类：水中物体“变浅”/筷子“弯折”，水面反光与水下视野，彩虹的形成，宝石（钻
石）的“闪耀；
②学习探究类：光纤通信，内窥镜（医疗/工业），折射率测定仪（如阿贝折射仪）。
5.常用方法：作图法
复习目标：
1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。
2.掌握
生全反射的条件并会用全反射的条件
行相关
算
发
计
进
2
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3
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考点一 光的折射定律及折射率
知识点1 折射定律和折射率
1．光的反射现象与折射现象
一般来说，光从第1 种介质射到该介质与第2 种介质的分界面时，一部分光会返回到第1 种介质，这个现
象叫作光的反射；另一部分光会进入第2 种介质，这个现象叫作光的折射。
2．折射定律
(1)内容：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： ＝n12，式中n12 是比例常数。
(3)在光的折射现象中，光路是可逆的。
3．折射率
(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对
折射率，简称折射率，用符号n 表示。
(2)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光线以相同入射角从真空斜射入该介质时偏
折的角度大，反之偏折的角度小。
(3)定义式：n＝，不能说n 与sinθ1 成正比、与sinθ2 成反比，对于确定的某种介质而言，入射角的正
弦与折射角的正弦成正比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
(4)光在不同介质中的传播速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 与光在这种介质
中的传播速度v 之比，即n＝。由于c>v，故任何介质的折射率都大于1。
4．光密介质与光疏介质
(1)光密介质：折射率较大的介质。
(2)光疏介质：折射率较小的介质。
(3)光密介质与光疏介质是相对的。某种介质相对其他不同介质可能是光密介质，也可能是光疏介质。
知识点2 应用光的折射定律解题的一般思路
(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。
(2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、
4
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折射率等。
(3)注意在折射现象中，光路是可逆的。
考向1 折射率的计算
例1 2025 届湖南省娄底市高三下学期二模在美丽的夏日雨后，我们通常能看见的彩虹是红色在外、紫色
在内，这被称为“虹”，有时还能看见一组相对“虹”而言颜色较淡的彩色圆弧，这被称为“霓”，图甲
和图乙为霓虹产生的原理图，图中用虚线或实线代表红光或紫光，下列说法正确的是（ ）
A. “霓”颜色较淡的主要原因是水滴距离人眼更远
B. “霓”与“虹”顺序刚好相反，是红色在内、紫色在外
C. 图甲表示“虹”的产生原理，其中虚线代表紫光
D. 图乙表示“霓”的产生原理，其中虚线代表紫光
变载体】．（2025·湖南省邵阳市高三下学期第二次联考）每年夏季随着温度升高，天山和昆仑山上的冰川
开始融化，塔里木河里的水便会溢出河道流向河边低洼处，同时河水带来了大量的鱼、虾等生物。当地村
民掌握了这样的自然规律，世代居住在这里以捕鱼为生。现有一村民在距离水面高为2m 的观察点，看到
与水面成
角的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方
处。已知水的折射率为
。下列说
法正确的是（ ）
A. 光射入水中后波长变长
B. 鱼与村民的实际水平距离为2m
C. 鱼的实际深度比村民观察到的要深
D. 鱼在水中看到岸上所有的景物都会出现在一个顶角为
的倒立圆锥里
考向2 折射定律的理解及应用
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例2 （2025·湖南长沙田家炳实验中学·一模）“B 超”可用于探测人体内脏的病变状况．下图是超声波从
肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律
与光的折射规律类似，可表述为
（式中
是入射角，
是折射角，
、
分别为超声波在肝
外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知
，
入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深
度h 为（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式训练·变考法】（2025·湖南省郴州市高三第三次教学质量监测）如图所示，等腰棱镜ABC 放在水平
桌面上，棱镜的底角
，一束光线垂直于AB 边从D 点入射，经过棱镜后，刚好垂直射到水平桌面
上，已知光在真空中的传播速度为c，AD 的长度为L，则（ ）
A. 该棱镜的折射率为
B. 第一次从AC 面射出的光线在棱镜中的传播时间为
C. 经AC 面反射的光线可以直接从AB 面射出
D. 棱镜中光线第一次射到AB 面的时间为
考点二 光的全反射
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知识点1 全反射及条件
(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质；
②入射角等于或大于临界角。
(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角。光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C 与介质的折
射率n 的关系是sinC＝。
知识点2 全反射的现象和应用
1．全反射的有关现象
海水浪花呈白色、玻璃或水中的气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、海市蜃楼、钻石的光彩夺目、水下的灯不
能照亮整个水面等。
2．全反射的应用
(1)全反射棱镜：用来改变光的方向。
(2)光导纤维(简称光纤)
①结构：是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射
率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。
②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内芯和外套的界面上时，入射角都大于临界角，从而发生全反
射。
考向1 全反射的理解及应用
例1 （2025·湖南省岳阳市高三二模）如图为水流导光实验，将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，
水就从小孔流出。将红光水平射向塑料瓶小孔，观察到红光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水
流内，出现了“水流导光”现象。已知某时刻出水口中心到接水桶水面
高度为
，水在接水桶中水
面的落点中心到出水口的水平距离为
，出水口横截面积为
，水的密度为
，重力加速度
取
。假设水落到水面上后瞬间竖直速度减为0，水平速度大小不变，
不计空气阻力及水的发散效应，则（ ）
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A. “水流导光”是一种光的衍射现象
B. 此时改用紫光以同样的方向照射一定能发生“水流导光”现象
C. 空中水柱（出水口至水面落点间的水柱）的体积为
D. 落水对水面的冲击力大小为
【变式训练】（2025·湖南长沙湖师附属·一模）为模拟光在光导纤维中的传播原理，取一圆柱形长直玻璃
丝进行实验。如图所示，纸面内有一束激光由空气中以
的入射角射向玻璃丝的
端面圆心
，恰
好在玻璃丝的内侧面发生全反射，此时内侧面入射角为
。下列说法正确的是（ ）
A．
B．玻璃丝只能传播该频率的光
C．激光由空气中进入玻璃丝后，其波长变短
D．减小入射角
，激光在玻璃丝中仍能发生全反射
考向2 折射与全发射的综合应用
例2（2025·湖南长沙田家炳实验中学·一模）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克顶部开了一个圆形
小孔。假定坦克壁厚
，圆形小孔的直径为12cm。孔内安装一圆柱形玻璃，厚度与坦克壁厚相同，
为玻璃的直径所在的截面，如图甲所示。
（1）如图乙所示，为了测定玻璃砖的折射率，让一束激光从玻璃砖侧面的圆心垂直入射，逐渐增大其入
射角，当入射角为
时，刚好可以观测到有光从玻璃砖圆柱面射出，求玻璃砖的折射率（结果用根号表
示）；
（2）在玻璃圆柱侧面涂上吸光材料，并装入圆形小孔，士兵通过小孔观察敌方无人机，若无人机的飞行
高度为300 米，求能够发现无人机的位置离坦克的最远距离。（忽略坦克大小（1）（2）问中玻璃材质相
同）
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【变式训练】（2025·湖
考
三
学
南省长沙市邵阳市等多校联
高
下
期5
三
月
模）如图1、2 所示为同一种透
明材料制成的两个三棱柱的横截面，两横截面均为直角三角形，∠CAB=45°，∠EDF=30°，两束频率相
同的平行于底边的光分别射到BC 边与EF 边。已知射到三角形ABC 的光，在AC 边恰好发生全反射，射到
三角形DEF 的光第一次到达DF 边的H 点（图中未标出），H 点到D 点的距离为d，真空中的光速为c，
求：
（1）该透明材料的折射率；
（2）光从H 点到DE 边传播的时间。
考点三 光的色散现象
知识点1 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)
结构
玻璃砖上下表面是平行的
横截面为三角形的三棱镜
横截面是圆
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，出射光线向棱镜底面偏折
圆界面的法线
是过圆心的直
线，光线经过
两次折射后向
圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
改变光的传播
方向
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全反射棱镜，改变光的传播方向
知识点2 光的色散
(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小；对
紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。
(3)各种色光的比较分析
颜色
红橙黄绿青蓝紫
频率ν
低→高
同一介质中的折射率
小→大
同一介质中的速度
大→小
同一介质中的波长
大→小
通过同一棱镜的偏折角
小→大
同一介质中的临界角
大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距
大→小
考向 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)的光路
例1 （2025·湖南邵阳·一模）测糖仪的原理是溶液的折射率与含糖率成正比，通过测量溶液相对标准透明
介质的折射率，即可得到待测溶液的含糖率。如图所示为某种测糖仪内部核心结构的原理图，截面为半圆
形的透明容器中装有待测溶液，容器右侧有一截面为长方形的标准透明介质，介质右侧面贴有一屏幕，可
用来记录光线出射的位置。一束光沿半径方向射向半圆形圆心，射出后分为
、
两束光，光路图如图所
示，其中
，忽略容器壁的厚度，下列说法正确的是（ ）
A．
、
光在溶液中的传播速度比在透明介质中的小
B．若稍微提高溶液的含糖率，光线打在屏幕上的位置均将向下移动
C．若逐渐提高溶液的含糖率，
光先不能射出容器
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D．稍水平向左移动透明介质，光线打在屏幕上的位置均将向下移动
【变式训练1】（2025 湖南省长沙市雅礼中学高三下学期一模）光屏竖直放置，直线OO1与光屏垂直，用
激光笔沿与OO1方向成45
∘角的AB 方向照射光屏，光屏上C 处有激光亮点。此时在光屏前竖直放置厚度
为d 折射率为√10
2 的平板玻璃，激光亮点从光屏上的C 点移动到D 点(未画出)，则CD 间距为( )
A. √5
5 d
B. 1
2 d
C. √10
2 d
D. 1
4 d
【变式训练2】高压汞灯，UV 光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、436nm、546nm 和579nm
五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h 线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞灯辐射的光通过图中的三
棱镜分离后形成a、b、c、d、e 五束，其中适合UV 光刻机的是（ ）
A．a
B．b
C．d
D．e
1. （2025·湖南·高考真题）如图，ABC 为半圆柱体透明介质的横截面，AC 为直径，B 为ABC 的中点。真
空中一束单色光从AC 边射入介质，入射点为A 点，折射光直接由B 点出射。不考虑光的多次反射，下列
说法正确的是（ ）
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A. 入射角θ 小于45°
B. 该介质折射率大于
C. 增大入射角，该单色光在BC 上可能发生全反射
D. 减小入射角，该单色光在AB 上可能发生全反射
2．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为
的玻
璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为
，该折射率为（ ）
A．
B．
C．
D．
3.（2025·四川·高考真题）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（θ<45°）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，θ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
4.（2025·广西·高考真题）如图扇形的材料，折射率大于√2，现有两条光线1 和2，从扇形材料的A 点传播，
光线1 传到圆弧（1
4 圆）AC 的中点B．光线2 传播到C 点偏上，则两光线发生下列哪种情况（ ）
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A．1 不全反射，2 全反射
B．都不全反射
C．都全反射
D．1 全反射，2 不全反射
5．（2025·甘肃·高考真题）已知一圆台容器，高
，上口径
，容器底部中
心有一质点，未装入水时，人眼从容器边缘无法观测到该质点，装入某种液体后，恰好可以
看到，此时液面高度
，人眼观测角度
满足
，人眼到入射处距离为
。
光在真空中的传播速度
，求：
(1)该液体的折射率；
(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。
6．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。
盖玻片底部中心位置O 点的样品等效为点光源，为避免O 点发出的光在盖玻片上方界面发生
全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射
率均为1.5，盖玻片厚度
，盖玻片与物镜的间距
，不考虑光在盖玻片
中的多次反射，取真空中光速
。
(1)求未滴油时，O 点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2 位有效数字）；
(2)滴油前后，光从O 点传播到物镜的最短时间分别为
，求
（结果保留2 位有效数
字）。
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7．（2024·重庆·高考真题）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
8．（2024·浙江·高考真题）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（ ）
A．激光在水和空气中速度相同
B．激光在水流中有全反射现象
C．水在空中做匀速率曲线运动
D．水在水平方向做匀加速运动
9.（2023·湖南·高考真题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设
激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α 大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光
光束，下列说法正确的是（ ）
A. 水的折射率为
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B. 水的折射率为
C. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
10．（2023·全国·高考真题）如图，一折射率为
的棱镜的横截面为等腰直角三角形
，
，BC 边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC 方向经AB 边上的M 点射入棱镜，
若这束光被BC 边反射后恰好射向顶点A，求M 点到A 点的距离。
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