内容正文:
第14讲 探究光的折射规律 (
学科素养
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科学思维
科学态度与责任
1.利用知识迁移法习折射光线、折射角概念,通过实验探究得出光的折射规律。
2.用比较法辨析折射规律和反射规律;尝试利用定向思维、归纳推理来解决问题。
3.运用光的折射规律进行简单作图去分析解释折射现象,了解光的全反射。
分析解释折射现象,能够发现光世界的奇妙。通过虚像的形成,认识到在生活中不能完全相信自己的“眼睛”,要有安全意识,认识到学科学、学物理的重要性。
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知识精讲
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知识点01 光的折射
1.光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象,叫做____________。
2.如图所示,将一块厚玻璃放在一支铅笔上,斜着看上去铅笔似乎被折成了三段,这种“一笔三折”的现象,是由于光的______造成的。
【即学即练1】今年三月份全国多地出现日晕现象(如图所示),该现象是由太阳照射在由冰晶构成的卷层云后,阳光被分解成了红、黄、绿、紫等多种颜色,这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环。据此推测“日晕”现象的原理与下列光学现象相同的是( )
A.平面镜成像 B.海市蜃楼
C.雨后彩虹 D.日食形成
知识点02 光的折射规律
1.光的折射规律:光折射时,折射光线、入射光线、法线三者在______内;折射光线和入射光线分别位于______两侧。光从空气斜向射到水或玻璃表面时,折射光线向法线偏折,折射角______(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。入射角增大时,折射角也______。光垂直射到水或玻璃的表面时,在水或玻璃中的传播方向______。
2.如图所示,光在空气和水的分界面上发生反射和折射现象,其中______是法线,______是界面,______是入射光线,______是反射光线,______是折射光线,______是入射角,______是折射角,______是水。
3.如图,正确表示了光从空气进入玻璃中的光路图是( )
【即学即练2】探究“光的折射规律”时,使用如下器材:两支能发绿光的激光笔(带有固定吸盘)、有机玻璃球壳制成的透明容器(上部正中央开有一孔)、牛奶、适量的水和圆形底座转盘组装为如图所示的实验装置,并将该装置于水平桌面上。请回答下列问题:
(1)实验时将水注入容器中,再滴入牛奶并搅拌均匀,目的是激光照射到水中时能够呈现出 ______。接着打开位于圆球正中央的激光笔并使绿光垂直照射到O点,该束绿光充当法线。但此时无法看见液面上方的光束,为了解决这一问题,你将采取的办法是______。
(2)接着再打开右侧的激光笔,此时可以观察到光从空气斜射入水中的过程中,光在两种介质的______上发生折射。随后再沿圆球的外表面向下移动右侧激光笔可以观察到折射光逐渐远离法线,由此可以得出的结论是 ______。
(3)慢慢转动底座转盘,直至观察到______的现象时,即可说明光在发生折射时折射光线、入射光线和法线在同一平面内。
知识点03 生活中和自然界中的折射现象
1.如图所示,为了捉到一条鱼,猩猩用矛拼命地刺向水里却没有成功,这主要是由于光的折射现象,猩猩看到水中的鱼比实际位置要______(选填“深”或“浅”)一些。
2.天文学上观察到的太阳跟它的实际位置有一定的偏差,这是由于地球周围大气层的密度不均匀,光线发生了______的缘故。海市蜃楼也是由于空气的分布不均匀,从而导致______射而产生的现象。
【即学即练3】成都天府音乐广场的喷泉池内装有射灯,人们从岸上看到的射灯的像在射灯实际位置的___________(选填“上方”或“下方”);如图所示,射灯发出的一束单色光照射到水与空气的交界面,发生了反射和折射(反射光线和折射光线未画出),当入射光线与界面夹角成时,折射光线与反射光线刚好垂直,此时折射角为___________度。
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能力拓展
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考法01 光的折射和光的反射的综合考查
【典例1】有关光现象,下列现象和形成原因对应正确的是( )
A.海市蜃楼——光的折射 B.彩虹——光的反射
C.水中倒影——光的折射 D.日食——光的反射
考法02 光的全反射
【典例2】小龙同学在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆形玻璃砖射向空气时,折射光消失(折射角达到90°),而反射光却变得更亮,老师告诉他这是光的全反射现象,课后,小龙查到光从玻璃射向空气时的一些数据如表。
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角γ
15.2°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
反射能量
5%
7%
26%
43%
77%
84%
100%
100%
(1)根据光的折射定律:补充上面第