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1、光线通过玻璃传几何光学部分，在新课标高考中大部分省市已纳入选做部分。这部分考查主要的知识内容是光的反射、折射和全反射。围绕着这部分内容，高考的考题常以截面为各种不同形状的玻璃砖为载体来进行考查，为 了全面了解光线通过玻璃砖的问题，现将近几年来的全国高考题按玻璃砖的截面形状进行归类例析，供大 家参考。、矩形玻璃砖光线射向矩形玻璃砖（或平行玻璃板），经两次折射后其出射光线方向不变，仍与原来的方向相同（平行），但产生了一定距离的侧移。例1. （ 2008年高考全国卷I ） 一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角。射入，穿过玻璃砖自下表面射出。已知该玻璃对红光的折射率为1.5。设
2、红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为ti和t2,则在。从0。逐渐增大至90。过程中A. ti始终大于t2B. ti始终小于t2C. t 1先大于后小于t 2D . t 1先小于后大于t 2解析：如图1所示，为红、蓝两单色光经过平板玻璃砖的光路图。设玻璃砖的厚度为d,某单色光的折射率为n,折射角为丫，穿过玻璃砖所用的时间为 t,则sin 8用二一t = t = -f血， v , vcosy o联立以上三式可得八一沏口 6由于红光的折射率 巾小于蓝光的折射率nt,则红光穿过玻璃砖所用的时间ti小于蓝光穿过玻璃砖所用的时间t2,故正确的选项为 Bo、三角形玻璃砖单色光从三角形玻璃砖的一个侧面入射向另
3、一个侧面射出时，光线将向棱镜的底面偏折，折射率越大,偏折作用越显著。复色光通过三棱镜，发生色散现象，形式一条彩色光带，其红光通过三棱镜时偏折角最 小，紫光通过三棱镜时偏折角最大。C例2. （2009高考全国新课标卷） 如图2所示，一棱镜的截面为直角三角形 ABC /A=30,斜边AB刃。 棱镜材料的折射率为 刘二，行。在此截面所在的平面内，一条光线以 45的入射角从AC边的中点M射入棱 镜，求射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。解析：设入射角为i ,折射角为r,由折射定律得sin i-=n sin y由已知条件及式得： y=30如果入射光线在法线的右侧，光路图如图3所示。设出射点为
4、F,由几何关系可得:即出射点在 AB边上离A点如果入射光线在法线的左侧,8的位置。C光路图如图4所示。设折射光线与 AB的交点为D。由几何关系可知,在d点的入射角：9- 600设全发射的临界角为9c,则:sin Qc -由和已知条件得；：；二因此，光在D点全反射。设此光线的出射点为 E,由几何关系得:/ deb= 9QP, BD =52AFBE = BD sin 30BE 联立式得：二即出射点在BC边上离B点 的位置。变式：梯形玻璃砖三角形玻璃砖截去顶端一部分，就是梯形玻璃砖例3. （2008高考山东卷）图5表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到 ACb从玻璃砖中首次出射界
5、面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线 的光路图。并标出出射光线与界面法线夹角的度数。sin 30,则发生解析：由光线a在玻璃AC界面上的折射情况可知玻璃砖的折射率为C- arcsin - = 450全反射的临界角为：光线b与a平行，在玻璃AC界面上的折射角为300,再射到C阱面上，其入射角为75,发生全反射, 射向BD界面上，其入射角为 30,则折射角为450,光路如图6所示。三、圆形玻璃砖单色光入射到圆形（或圆弧）玻璃砖，其入射点的法线沿半径方向。若入射光线沿半径方向，单色光 在圆形玻璃砖中传播方向不变。其截面按实心有整圆形、半圆形、四分之一圆形和六分之一
6、圆形；截面按 空心的有圆环形、半圆环形和四分之一圆环形。例4. （2008年高考四川卷）如图7所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为A.解析：由题意可知，单色光在玻璃内发生了全反射，如图8所示，为光线在玻璃球内的光路图，A、C为折射点，B为反射点，由于出射光线与入射光线平行，由图可知AB=BC而OB为/ABC勺角平分线，所sin 60。以OB与入射光线和出射光线平行，则/ AOB1200, /OAB300,因此玻璃的折射率为，二U故正确的选项为C2 .半圆形例5. （2009年高考海南卷）如图9所示，一
7、透明半圆柱体折射率为 抬二2 ,半径为R长为L。平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积一 . 一 . . 、 、 解析：半圆柱体的横截面如图 10所小，OO为半圆的半径。设从A点入射的光线在 B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有：；S.8 1式中，。为全反射临界角。由几何关系得：/ O OB=9S=2BL 6OBS = -RL由式代入数据可得：3图103 .四分之一圆形例6. （2008年高考宁夏卷）一半径为 R的1/4玻璃球体放置在水平桌面上，球体由折射率为n玻时，向上侧移；若nn玻 时，向下侧移），但至少可以确定方向没变，仍然与棱镜的AB面垂直。这
8、样光线由右边三棱镜 AB面射出棱镜时，不改变方向，应为 4、5、6中的任意一条，故正确的选项为 Bo六、半圆形玻璃砖与平面镜组合形例13. (2011年高考全国新课标卷)一半圆柱形透明物体横截面如图23所示，地面AO瞰银，。表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从 M点入射，经过AB面反射后从N点射出。已知光线在M点的入 射角为 30。/ MOA=60l , / NOB=30l。求图万图24(i)光线在M点的折射角(ii )透明物体的折射率MPN。M点相对于底面 EF对称，Q P和N解析：(i )如图24所示，透明物体内部的光路为折线 三点共线。设在M点处，光的入射角为i ,折射角为r , / OMQ = , / PNF=0 。根据题意有a =30由几何关系得，/ PNOM PQO=,于是：声+r= 600且：口+二/由式得：r=l5（J（ii）根据折射率公式有：sini = Ksmr 76+4n =由式得得：2解答有关几何光学问题，关键是首先要正确地画出光路图，建立起几何图形，然后利用几何知识和三 角函数知识求出相应的角，再应用折射定律、临界角公式将所需要的求解出来。