内容正文:
第三节 光的折射
素养目标
1. 理解光的折射规律,用光的折射规律解释海市蜃楼、池水变浅、硬币升高等现象。(物理观念)
2. 学会使用模型法和归纳法得出光的折射规律。(科学思维)
3. 经历科学实验探究光的折射规律,归纳总结光的折射规律。(科学探究)
4. 学会利用光的折射规律正确解释生活现象和自然现象,养成科学探究和善于观察的良好习惯。(科学态度与责任)
一、光的折射
1. 定义:光从一种物质斜射入 另一种物质 时,传播方向通常会发生 偏折 ,这种现象叫做光的折射。
2. 光的折射现象中的“一点”“三线”“两角”
一点
入射点 O :入射光线与界面的交点
三线
①入射光线 AO ;
②折射光线 OB ;
③法线 NN′ :通过入射点与界面垂直的直线
两角
①入射角 ∠α :入射光线与法线的夹角;
②折射角 ∠β :折射光线与法线的夹角
二、光的折射规律
3. 光折射时,折射光线、入射光线与法线在 同一平面内 ;折射光线和入射光线分别位于 法线 的两侧,折射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小。
4. 光从空气射到水或玻璃等透明物质时,折射光线向法线偏折,折射角 小于 入射角。入射角增大时,折射角也 增大 。光垂直射到水或玻璃的表面时,传播方向 不变 。
5. 因为在折射现象中,光路也是 可逆 的。所以,当光从水或玻璃等透明物质斜射入空气中时,折射角 大于 入射角。
三、生活中和自然中的折射现象
6. 因为 光的折射 ,在池塘边上看水的深度,总是要比实际的水浅些,好像池底升高了。
7. 我们看到的“太阳”和真实的太阳有一定的偏差,还有“海市蜃楼”现象都是因为大气层不均匀,从而导致光线 折射 造成的。
【填一填】
1. 从水面看上去,斜插在水中的筷子变弯了,这是光的 折射 现象。
【判一判】
2. 光从一种介质斜射入另一种介质时光的传播方向一定会发生偏折。 ( × )
3. 光在同种物质里面一定不会发生折射。 ( × )
4. 从岸上看水中的物体,看上去物体的位置变浅了。 ( √ )
5. 从岸上看水中的鱼,看到的是鱼的实像。 ( × )
6. 从水中看岸上的物体,看上去物体变低了。 ( × )
探究光的折射规律
通过学习小明知道了光的折射,当光从一种介质斜射入另一种介质时,光线会发生偏折。如图所示为光的折射的实验探究装置,请思考并回答下列问题。
实验中如何显示光的传播路径?
答案:使用粗糙的光屏,让光在光屏的表面发生漫反射。
实验中如何探究入射光线、折射光线和法线的位置关系?
答案:使用可折转的光屏可以探究得出折射光线和入射光线分别位于法线的两侧,三条线在同一平面内。
如何探究折射角和入射角的大小关系?
答案:让光从空气斜射入水中,利用量角器分别测量出折射角和入射角然后进行比较。为了避免偶然性要多次改变入射角进行实验。光从水进入空气,可以利用光路可逆进行分析得出折射角和入射角的大小关系。
小明同学为探究光的折射规律设计了如图所示的实验装置,在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成,其竖直方向的直径NOM为两半圆的分界线,其中光屏F可绕直径NOM在水平面内前后折转。
(1)实验时,先让光屏E、F位于同一平面内,一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中,在光屏F上可以看到折射后的光束。小明将光屏F向后折转一定角度后,则在光屏F上 不能 (选填“能”或“不能”)看到折射光,这说明折射光和入射光 在 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
(2)保持入射点O不变,多次改变入射光AO与ON的夹角进行实验,他测量记录了如下表所示的数据。分析这些数据得出的结论是 折射角随入射角的增大而增大 。(写出一条即可)
入射角α
30°
45°
60°
折射角β
22°
32°
41°
(3)小明将光屏F调至与光屏E在同一平面内,然后在玻璃水槽底部用另一只激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时,可看到折射光沿OA方向射出,这说明在光的折射现象中光路是 可逆的 。
利用可折转的光屏可以判断出折射光线、入射光线和法线的位置关系。根据实验数据可以得出折射角随入射角变化的情况。根据折射光线和入射光线的位置互换进行实验,观察折射光线与原来入射光线的关系得出光路的可逆性。
1. 画出图中入射光线AO对应的大致的反射光线和折射光线。
答案:如图所示。
光现象的识别与应用
小明在河边游玩时看到了非常优美的画面,河中成群的金鱼在“树枝”中间穿梭,他看到的金鱼和树枝是不是真正的金鱼和树枝呢?如果不是,它们又是怎样形成的?请思考回答以下问题。
小明看到的鱼和树枝是不是真正的鱼和树枝?
答案:小明看到的鱼是由光的折射形成的虚像,树枝是由光的反射形成的虚像。
举例说明自然界和生活中常见的与光学有关的实例分别属于哪