4.1 光的折射 --2023-2024学年苏科版物理八年级上学期

学员姓名： 年 级： 辅导科目： 物理八年级上 课程主题：4.1 光的折射 教学内容 学习目标 重点解读 1．了解光的折射现象。 2．了解光的折射特点。 3．了解光从空气射入水中或其它介质中时的偏折规律。 1、充分理解光的折射现象。 2、熟知光的折射的特点并能解决简单的物理问题。 3、掌握光从空气射入水中或其它介质中时的偏折规律。 知识点一、光的折射 【知识梳理】 (1) 定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。 (2) 折射图示 ：两角三线 (3) 折射特点： ①折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面）。 ②折射光线和入射光线分别位于法线两侧；（两线分居）。 ③入射角增大（或减小）时，折射角也随着增大（或减小）。 ④光垂直照射时，折射角等于零。 ⑤光的折射看到的是物体的虚像。 (4)生活中的折射现象：①筷子在碗中“弯折”；②池水变浅；③海市蜃楼 【例题精讲】 岸上人看到清澈湖底游动的鱼，下列有关“游动的鱼”的说法正确的是（　　） A．是光的折射形成的虚像 B．是光的反射形成的虚像 C．是平面镜所成的实像 D．要叉“游动的鱼”应向鱼的斜上方叉 答案　A 解析　岸上人看到清澈湖底游动的鱼，是因为鱼反射的光线从水中斜射入空气发生折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线进入人眼，人凭着光沿直线传播的感觉，认为鱼在折射光线的反向延长线上，由实际光线的反向延长线会聚而成的像是虚像，人看到的是鱼的虚像，像的位置比鱼的实际位置要高，叉鱼时应向看到的“鱼”的下方叉，故A正确，BCD错误。 故选A。 【强化练习】 1. （2019•临沂）下列光现象，由于光的折射形成的是（　　） A．小孔成像 B．鹦鹉照镜子 C．手影游戏 D．放大镜 【答案】D。 【解析】A、小孔成像是由光沿直线传播形成的，故A错误；B、鹦鹉照镜子属于平面镜成像，是由光反射形成的，故B错误；C、手影游戏是由于光的直线传播造成的。故C错误；D、放大镜成像，属于凸透镜成像，利用了光的折射，故D正确； 知识点二、光的折射定律 【知识梳理】 (1) 本质：光在两种不同的介质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化。 (2) ①光从空气斜射入水等介质中时，折射光线偏向法线方向，折射角小于入射角。 ②光从水等介质斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向，折射角大于入射角。 ③无论是折射角还是入射角，在空气中的角总是较大的。 (3) 光从一种介质垂直射入另一种介质时，光的传播方向不改变，此时，入射角为0°，折射角为0°，这是折射现象的一种特殊情况。 光路的可逆性：在折射现象中，光路是可逆的。 【例题精讲】 在南美原始森林的河流里有一种射水鱼，它在水中看到水面上方的昆虫等猎物后，便向猎物射水。关于这个情景，请你在图中找出正确的光路图表示猎物反射的光线是如何进入鱼的眼睛的（　　） A． B． C． D． 答案 D 解析 射水鱼在水中看到水面上方留的昆虫等猎物，是因为水面上方的昆虫等猎物反射的光射向水面，发生折射，再进入射水鱼的眼睛中，因此光的传播路线是由空气到水中。 AB．根据光的折射定律可知，光从水中斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角，故AB不符合题意； CD．光从空气中斜射入水中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 【强化练习】 如图所示，一束激光AO由空气斜射入玻璃砖，折射后从另一侧面射出，其出射点可能是图中的(　　) A．M点 B．N点 C． P点 D．Q点 【答案】B 【解析】光线从O点斜射入玻璃中发生折射现象，折射光线向靠近法线方向偏折，折射角小于入射角，如图所示，所以从玻璃砖再射出，射出点可能是图中的N点。 考法01 考察对光的折射现象的理解 【典例1】北京故宫建成于1420年，是世界上现存规模最大、保存最完整的木质结构的古建筑之一，被誉为“世界五大宫殿之首”。下列描述中与光的折射有关的是（　　） A．故宫午门雁翅楼在水中形成的倒影 B．故宫中日晷晷针形成的影子 C．故宫东华门在汽车后视镜中形成的像 D．游客看到的故宫护城河中的水草 答案　D 解析　A．故宫午门雁翅楼在水中形成的倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故A不符合题意； B．故宫中日晷晷针形成的影子，是由光的直线传播形成的，故B不符合题意； C．故宫东华门在汽车后视镜里形成的像，属于凸面镜成像，是由光的反射形成的，故C不符合题意； D．游客看到的故宫护城河中的水草，是河里水草反射的光在水面发生折射射到人眼，人的眼睛沿着折射光反向看向水面形成的水草的虚像，故D符合题意。 故选D。 考法02 考察不同介质入射角、反射角、折射角的计算 【典例2】一束光线从一种透明介质斜射到另一种透明介质的表面时，同时发生了反射和折射。若光线与界面夹角是40°时，反射光线与折射光线夹角为120°，则反射角和折射角度数分别为（　　） A．40°  40° B．50°  40° C．40°  10° D．50°  10° 答案 D 解析 光线与界面的夹角为40°，入射角是入射光线与法线的夹角，法线与界面垂直，所以入射角为 根据光的反射定律，反射角等于入射角等于50°，反射光线与界面的夹角为 反射角为反射光线与法线的夹角，反射光线与折射光线的夹角为120°，所以折射光线与界面的夹角为 折射角是折射光线与法线的夹角，则折射角为 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 考法03 根据光的折射判断物体的位置 【典例3】如图所示，水池墙壁的射灯射出一束光线射到水池底部，在P处形成一光斑，在向水池里逐渐加满水的过程中，光斑将（　　） A．一直向左移动 B．先向左移动再回到P点 C．先向右移动再回到P点 D．一直向右移动 答案 B 解析 当容器内加水时，由光的折射规律可知，光将发生折射现象，折射光线靠近法线，即向下偏折，也就是在容器底的光斑向左移动。当水加满后，光在水中传播，光沿直线传播，光斑移回到P点，所以光斑先向左移动再回到P点，故ACD错误，B正确。 故选B。 考法04 光的折射规律的应用 【典例4】起初茶碗看起来是空的，如图甲。但当你慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币，如图乙。观察者眼睛所在的位置一定在图丙中的（　　） A．范围①或范围⑦ B．范围②或范围⑥ C．范围③或范围⑤ D．范围④ 答案 B 解析 物体发出的光或反射与折射的光能进入人眼时，人就能看到物体。起初硬币位于茶碗底部，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，硬币反射的光被碗的上边缘挡住，不能传播到人眼，观察者没有看见这枚硬币，觉得茶碗是空的；加水后，水面升高到一定程度时，硬币反射的光在水面处发生折射，由于光从水中斜射入空气中时折射角大于入射角，折射光线偏离法线从而进入人眼，这时观察者就看见碗中的硬币了。综上可知，起初光线没有进入人眼，经水面折射后能进入人眼，说明观察者眼睛所在的位置一定在图丙中的范围②或范围⑥，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 1. 面对清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去，因为人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同，下面四幅图能正确解释此现象的是( ) 【答案】C 【解析】人们看到的池水深度和它的实际深度先比变“浅”了，这是因为光线从空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折的结果，即C图所示。选C。 2. 如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是(　　) A．山在水中形成“倒影” B．景物在观后镜中成像 C．月食现象的形成 D．钢勺好像在水面处“折断” 【答案】D． 【解析】判断光的折射现象，要对折射的定义理解清楚，光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时，传播方向一般会发生改变，这是光的折射，生活中光在不均匀介质中不沿直线传播的现象也是光的折射． A．平静的水面相当于平面镜，倒影是平面镜成的像，这是利用光的反射原理，故A错误． B．观后镜是凸面镜，属于光的反射，故B错误；C．发生月食时，太阳、月球、地球三者都在同一直线上，都可以用光沿直线传播来解释，故C错误．D．从水中钢勺上反射的光从水中斜射入空气中时，发生折射，折射光线远离法线，当人逆着折射光线的方向看时，看到的是钢勺的虚像，比实际位置偏高，所以感觉折断了，故D正确． 3. 在南美原始森林的河流里有一种射水鱼，它在水中看到水面上方的昆虫等猎物后，便向猎物射水．关于这个情景，请你在图中找出正确的光路图表示猎物反射的光线是如何进入鱼的眼睛的 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】射水鱼在水中看到水面上方留的昆虫等猎物，是因为水面上方的昆虫等猎物“发出”的光射向水面，发生折射，再进入射水鱼的眼睛中，因此光的传播路线是由空气→水中． AB、根据光的折射定律可知，光从空气中斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角．故A错误、C正确； BD、两图中光的传播路线是由水中→空气，故BD错误． 故选C． 4. 光从空气斜射入玻璃里，若入射光线与玻璃表面的夹角为60°，则折射角 (　　) A．等于60° B．大于60° C．小于30° D．大于30° 【答案】C 【解析】 光从空气斜射入玻璃里，入射光线与玻璃表面的夹角为60°，则入射角为30°，由光的折射规律知，光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角，故折射角小于30°，C正确． 5. （2019•烟台）小明将一枚硬币放在碗的底部，眼睛在A处恰好看不到它（如图）。小明看不到硬币，这是因为　 　；将平面镜放到碗边适当的位置，小明在A处通过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的　 　；沿碗壁缓缓向碗中加水，小明在A处也能看到硬币的虚像，这是利用了光的　 　。 【答案】光在均匀介质中沿直线传播；反射；折射。 【解析】（1）小明看不到硬币，是由于碗的边缘部分挡住了来自硬币的光线，光线进入不到眼镜，所以眼镜看不到硬币，这说明了光在均匀介质中是沿直线传播的； （2）来自硬币的光经过平面镜会发生反射，反射光线进入人眼，人眼逆着反射光线看去，感觉光线好像是从镜子的后面射来的，这便是硬币的虚像（虚像是反射光线反向延长线的交点），所以小明通过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的反射； （3）当沿碗壁缓缓向碗中加水时，来自硬币的光线会从水中斜射入空气中从而发生折射，当折射光线进入人眼时，人眼逆着折射光线看去，看到的便是由于光的折射而形成的虚像（虚像的位置比物体的实际位置偏高），所以小明在A处也能看到硬币的虚像，这是利用了光的折射。 6. (2020·山东枣庄)诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷．其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置(如图所示)，而是太阳光经过不均匀的大气层发生了_____所成的像，太阳实际在图中_____(选填“甲”或“乙”)的位置． 【答案】折射 乙 【解析】太阳落山时，太阳的实际位置在地平线下面，但太阳光经过不均匀的大气层时发生了折射，通过折射我们看见了太阳的虚像(即观察到的落日)，此时，太阳的实际位置在图中的乙位置． 7. 如图(1)所示，在南美原始森林的河流里有一种射水鱼，它在水中看到水面上方的树枝上停留的昆虫等猎物后，便向猎物射水，使猎物落在水面上后进行捕杀，喷射出的水在空中呈抛物线形状。关于这个情景，请你在图(2)中作出光路图表示：猎物P反射的光线是如何进入鱼的眼睛E的。 【答案】在水面上取一点O，过O点垂直水面作出法线，连接PO为入射光线，OE为折射光线，注意折射角小于入射角，如图所示： 8. 如图是一条经水面折射后的光线，在图中画出入射光线的大致方向并标出入射角i． 【答案】 【解析】光由空气斜射进入水中时，折射光线向靠近法线方向偏折，根据折射角小于入射角画出入射光线，如图所示： 9. 插入水中的筷子，在水中的部分看起来向上弯折，如图所示，人眼在C点处看到筷子B点的像在位置B′点。请画出B点的一条光线经水面折射后过C点的光路图。 【答案】 【解析】在图中B′点是B点的像，光由B点发出，经水面射入空气中时发生折射，折射角大于入射角，射入C点。B′就在折射光线的反向延长线上。答案如图： 10. 某同学做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据： 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 反射角β 0° 15° 30° 45° 60° 折射角γ 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° (1)分析表中数据，可得出结论： ①光从空气斜射到水面时，将同时发生______和______现象； ②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：____________________，且折射角_________(大于/等于/小于)入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点． (2)请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．是否存在不足？答：______(是/否)；请简要说明理由：___________________________________． 【答案】(1)①反射；折射；②折射角随入射角的增大而增大；小于；(2)是；五次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验． 【解析】(1)①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．(2)评价：存在不足，应该换用其他透明介质再做此实验，这样得出的结论将更具有普遍性． 1. 列观察中不属于光的折射现象的是(　　) A．夜空中星星”眨”眼眼睛 B．池水中映着一轮明月 C．海市蜃楼 D．池水变浅 【答案】B 【解析】A、夜空中星星”眨”眼睛是由于空气的不均匀，光的传播方向一直发生改变的缘故，因此属于折射现象；B、池水中映着一轮明月是由于光的反射现象形成的水面成像现象；C、海市蜃楼是由于介质的不均匀使光路发生改变的缘故，因此属于光的折射现象；D、池底的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得池底变浅了，故选B。 2. 一束与液面成50°夹角的光线从空气斜射入某液体中时，折射角为30°，当入射光向法线靠拢10°时，则折射角为(　　) A．大于30°小于40° B．大于40° C．大于20°小于30° D．30° 【答案】C 【解析】根据题意可知，当入射角等于40°时，折射角等于30°；当入射光线向法线靠拢10°时，入射角等于30°；根据光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角可知，折射角小于30°；由于折射角随入射角的增大而增大，因此当光从空气斜射入其它介质时，折射角的变化量小于入射角的变化量，即折射角大于20°。 3. 一束平行光从水中射入空气，OP是其中的一条反射光线，如图所示。能正确反映光线OP的光路图是(　　) 【答案】B 【解析】由题知：OP是一 束平行光从水中射入空气时的一条反射光线，所以入射光线应在法线右侧的水中，因为反射角等于入射角，所以入射光线和反射光线与水平面的夹角也相等(均为60°)；折射光线应在法线左侧的空气中，且折射角大于入射角；由以上分析可知，B图正确。 A图中折射角小于入射角，A错。 C图中折射光线与入射光线在法线的同侧，C错。 D图中反射角与入射角不相等，D错。选B。 4. 将筷子竖直插入装水的玻璃杯内，从俯视图中的P点沿水平方向看到的应该是如图所示哪个图中的情形（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【解析】图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图，A处为筷子，ABP表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁B射向观察者P处的一条光线。ON为过B点沿半径方向的直线，即在B处和空气的分界面的法线，上述光线则相当于在B处由水中射入空气中，图中的角i和角r分别为此光线的入射角和折射角，根据光的折射规律可知，应有r＞i．所以观察者在P处看到的筷子A的像A′的位置不是在A的实际位置，而是由其实际位置偏离杯中心的方向向杯壁靠拢一些，据此可知。以筷子竖直插入玻璃杯中时，其侧视图应该是图中的C图才与实际情况相符。同时，玻璃杯此时相当于一个凸透镜，对筷子起到了放大的作用，因此，观察到的筷子比实际粗些。 故选：C。 5. 用厚度不计的玻璃制成一空气三棱镜，放置于水中，如图所示，一束平行底边ab的单色光线射向侧面ac，并从bc侧面射出，此时，光线将向（　　） A．向底边偏折 B．向顶角偏折 C．不发生偏折 D．与入射光线平行，但不共线 【答案】B 【解析】首先光从水斜射向空气时，折射角大于入射角；随后光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，如下图所示： 由图可见，折射光线将向顶角偏折。 故选：B。 6. 如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射，其中折射光线是　 　，反射角　 °，玻璃在界面的　 　侧。 【答案】 【解析】由图可知，∠BOE＝60°，所以∠COE＝90°﹣60°＝30°，而∠COF＝30°， 根据反射角等于入射角，所以CD为法线，AB为界面， 而折射光线和入射光线分别位于法线两侧， 则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线。 由图可知，折射角为：∠GOD＝45°．因当光线从其它介质斜射入空气时，折射角大于入射角。 所以这束光线是由玻璃进入空气。 根据光由其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角，可知，AB左侧是玻璃。 故答案为：OG；30；由玻璃进入空气。 7. 如图所示，一容器的底面有一平面镜，容器中盛有水，一束光线与水面的夹角为，画出进入水中，经平面镜反射又射入空气中的光线传播路线。                                         【答案】 【解析】过入射点做法线，根据光的折射定律，光从空气斜射入水中时，向靠近法线的方向偏折；光照到水底的平面镜上发生反射，根据光的反射定律，反射角等于入射角，可以做反射光线；当反射光线照到水面上时，光从水中斜射入空气，折射光线向靠近法线的方向偏折。 【解析】先过反射点O垂直水面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线左侧的空气中画出入射光线，然后再根据折射角小于入射角在水中画出折射光线，如图所示。 8. 如图所示的是光从玻璃斜射入空气时入射光的光路情况，请在图中画出该入射光线的折射光线的大致位置。 【答案】 【解析】入射光线在玻璃中，所以反射光线在空气中。由折射规律可知：当光线由其它介质射入空气中时，折射角大于入射角，所以折射光线向界面偏折，如图所示。 9. 光在水中的传播速度为空气中传播速度的，光在玻璃中的传播速度为空气中传播速度的，当光从空气中斜射入水中时，折射光线偏向法线；当光线从空气中斜射入玻璃中时，折射光线也偏向法线。你认为，当光线从水中斜射入玻璃中时，折射光线会　 　（选填“偏离”或“偏向”）法线。你猜想的理由是　 　。 【答案】 【解析】光在水中的传播速度为空气中传播速度的3/4，光在玻璃中的传播速度为空气中传播速度的2/3，当光从空气中斜射入水中时，折射光线偏向法线；当光线从空气中斜射入玻璃中时，折射光线也偏向法线。 所以光由传播速度大的介质斜射进入传播速度小的介质时，折射光线向法线偏折，即由传播速度大的水中斜射进入传播速度小的玻璃中时折射光线偏向法线。 故答案为：偏向、当光由传播速度大的介质斜射向传播速度小的介质时折射光线偏向法线。 10. 当光从空气中 入另一种介质中时，传播方向发生 ，这种现象叫做 ，光从空气中射入水中或其它介质中时，折射光线向 偏折，此时折射角 入射角；当光从其它物质斜射入空气中时，折射角 入射角。当光线垂直入射到两种介质的分界面上时，折射角与入射角 ，且等于 度。 【答案】斜射；偏折；光的折射；法线；小于；大于；相等；0 【解析】光的折射规律是：光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线与入射光线和法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角；因光路是可逆的，当光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，当光线垂直入射到两种介质的分界面上时，入射角为0度。 11. (2021贵州贵阳三模)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点，如图甲所示。 (1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线)，你认为出现光线OC是因为________所致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是________________。 (2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，他将光屏竖直放入水槽中，(使线段MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平，入射光线应该从A点向O点射入，这是为了保证_______________，其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。 (3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(OE为水中的折射光线)，通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。 (4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则________射出的折射光线更远离法线。 【答案】(1)有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播；AO和OB；(2)入射光线重合；入射角；(3)玻璃；(4)玻璃。 【解析】(1)光线AO到OC，光的传播路线没有改变，说明光在同一种均匀介质中传播，所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播。本实验探究光的折射规律，要记录光的折射光线和入射光线，所以要记录的两条光线是AO和OB。(2)探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光线相同，入射角相同，观察折射光线和折射角的变化情况，所以入射光线应从A点向O点射入，这是为了保证入射光线重合，入射角相同。 (3)如乙丙图，当光在空气中传播时AO入射，OC传播；当光线从空气斜射入水中，AO入射，OE传播；当光线从空气斜射入玻璃中，AO入射，OB传播，比较OB偏离OC更多，所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。 (4)光路是可逆的，光从空气斜射入玻璃偏折能力强，当光从玻璃斜射入空气中偏折能力也强，所以远离法线。 5 学科网（北京）股份有限公司 $$