对山东省2020年普通高中学业水平等级考试物理卷第9题的质疑与分析

1 引言

近日，微主在网上看到了山东省2020年普通高中学业水平等级考试物理卷，发现其中的第9题是一道光学题，涉及到对折射和全反射的知识点的考察，但是试题设置的条件导致试题门槛过低，而且与通常的思维习惯不一致，值得探讨。

2 试题回放

3 试题赏析

就本题而言，由于折射率为1.414，可得其临界角为45度，所以直射光线只能在AC边的中点和C点之间有光线射出，在AC边的中点和A点之间发生全反射，所以AC边只有一半的区域有光线射出。

如果光的频率减小，折射率会减小，临界角会增大，AC边上的出射区域会增大。

综上所述，该题的答案为AC。

4 质疑与分析

一般情况下，我们分析光线的出射区域时，只考虑直射光线，忽略二次或多次反射导致的光线出射；因为在通常情况下，光线每经过界面反射时，会同时发生折射和反射，反射光线能量较弱的缘故。

如果光线发生了全反射，则光线二次反射再出射时的强度与光线直接出射的强度是一样的，这种情况下，二次反射不能则被忽略。

5 光路模拟

微主忙中偷闲，在几何画板中对该题进行了光路模拟，图中D、E、F分别为所在边的中点，G是AE的中点。

光路绘制完成后发现，由D点发出的入射光线除了在EC段直接折射出来以外，光线在AF段发生了全反射，反射光线在AG段折射出来；所以光线在AC边上的出射区域长度为AC边长的3/4。

其中EC段的出射区域是光线直接折射出来的，AG段的出射区域是光线经AF段全反射后从AG段折射出来的，两个区域都非常明亮。

如果考虑到光线在AF段的全反射，该题对光的反射、折射和全反射的考察会更加全面和深入。

6 技术培训

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