内容正文:
第四章.光的现象
第4节 探究光的折射规律
方法指导-----利用图形记忆、理解、分析
考点1:光的折射
1.定义:光从一种介质斜射进入另一种介质, 发生改变的现象叫光的折射。
2.相关概念:如图
(1)一点:入射点
(2)三线: 、 、
(3)两角:入射角: 与 之间的夹角
折射角: 与 之间的夹角
考点2:探究光的折射规律
1.三线位置关系:
(1)三线共面: 、 、 三者在
(2)两线分居: 、 分别位于 两侧
2.两角关系:
(1)光从空气斜射入水或其他介质中时,折射光线向法线 ,折射角 入射角
(2)光从水或其他介质斜射入空气中时,折射光线远离法线 ,折射角 入射角
总概论:光发生折射时,无论何种情况,空气中的角总是不论是入射角和折射角都大角
2.角度变化规律:入射角增大,折射角也
3.光垂直射向介质表面时,传播方向 ,且入射角和折射角都是 度,如下图所示
4.在折射现象中,光路是
考点3.利用光的折射规律作图
例题1:完成光路图
2.如图所示,光线从水中射入空气,请画出折射光线的大致方向,并标出折射角r。
3.如图,一束光从空气斜射入水中,请画出反射光线和折射光线。
4.如图所示,OC为折射光线,根据折射光线作出相应的入射光线和反射光线
3题图
3题图
4题图
2题图
考点4:生活和自然界中的折射现象
1. 从岸上看水中的物体:
①是因为光从 到 发生 ,
②虚像总是在物体的 方,比实际位置都 的 像。
③如:池水变浅、水中筷子向 弯折
图甲池水变浅是光从____中斜射到____中时发生偏折造成的;
图乙有经验的渔民应该用鱼叉瞄准鱼的 (填“上方”“下方”或“正前方”)位置,
才能将鱼叉到;
图丙人眼看到的硬币比真实的硬币位置要 .
2.从水中看岸上的物体:
①是因为光从 到 发生 ,
②虚像总是在物体的 方,比实际位置都 的 像。
③如:潜水员在水中看岸上的物体
3.海市蜃楼、透镜应用
分类练习
类型一:探究光的折射规律
(多选)1.当光从一种介质射向另一种介质时,下列说法中不正确的是( )
A.一定会发生偏折
B.发生折射时,折射角一定小于入射角
C.反射和折射不会同时发生
D.光从空气射入水中发生折射时,速度就一定改变
2.小聪在探究光的折射规律实验中,让光从空气分别射入水和玻璃中,测出相应的入射角、折射角,记录在表格中,分析数据,可以得出:
空气中的入射角i/°
0
30
45
60
水中的折射角r/°
0
22
32
40
玻璃中的折射角o/°
0
19
28
35
(1)光从一种介质垂直射入另一种介质时,传播方向 ;
(2)光从空气斜射入其他介质时,折射角随入射角的增大而 ;
(3)光以28°的入射角从玻璃射向空气时,折射角大小为 °;
(4)分析表中数据猜想,光从水中射入空气中,逐渐增大入射角, (选填“入射角”或“折射角”)先达到90°;
(5)小芳对实验进行拓展,如图所示,保证入射光传播方向不变,把容器的右侧略微抬高,折射角 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.小强同学利用如图所示的实验装置探究“光的折射规律”。在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的,NOM为两半圆的分界线,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。实验测量数据如表所示:
空气中的入射角α
0°
30°
45°
60°
水中的折射角β
0°
22°
32°
41°
(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,这说明折射光线和入射光线位于法线 ;小强将光屏F向后折转一定角度后,在光屏F上不能看到折射光,此时 (选填“有”或“没有”)折射光,说明折射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
(2)当光从空气垂直射入水中时,光的传播方向 (填“改变”或“不改变”)。
(3)由表中数据可知,光从空气斜射入水中时,折射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角,且折射角随着入射角的增大而 。
(4)实验过程中,小强发现在水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的 现象。
(5)若将光沿着如图所示BO方向射向空气时,光在空气中沿OA方向射出,若保持入射点位置不变,不断增大入射角的度数,折射光线 (选填“会”或“不会”)消失。
4.如图所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。
(1)使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角γ (填写变化规律),且折射角总是大于相应的入射角;
(2)当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是 ;
(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有 光线,而只存在 光线。
5题图
4题图
5. 如图所示是光在空气和玻璃之间发生折射的光路图。由图中信息可知,
空气在界面的 (选填“左”或“右”)侧。此过程中还有部分光
发生了反射,若反射光线垂直于折射光线,则反射角的大小是 ,
折射角的大小是 。
6.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
类型二:光的反射和折射综合
7.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 (用字母表示),折射角为 度,
界面的 方(上/下/左/右)是空气。
8.如图所示,光在玻璃和空气的界面CD同时发生了反射和折射,
以下说法正确的是( )
A.入射角为60°,界面右侧是空气
B.入射角为30°,界面左侧是空气
C.折射角为45°,界面左侧是玻璃
D.折射角为45°,界面右侧是玻璃
9.如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,
下列说法正确的是( )
A. 入射角等于30°
B.折射角等于50°
C.NN′是界面
D.MM′的右边是玻璃
类型三:利用光的折射规律作图
10.如图中OA'是入射光线AO的折射光线。请在图中画出入射光线AO的反射光线;并大致画出入射光线BO的折射光线。
10题图
11题图
11.如图,有一束光线射向空气和水分界面的O点,OA为反射光线,请作出OA的入射光线和大致的折射光线,并标出入射角的度数。
12.如图,一名潜水员潜水时看到水面上有一只小鸟S,S′是其像点。请画出水下E处的潜水员
看到小鸟S的光路图。
13题图
12题图
13.如图所示,某清澈池塘底部有一物体A,站在岸边的小明(假设小明的眼睛在C处)看到物体在B处,请画出小明看到物体A的光路图。
14. 如图,光线h经P点从空气射向水面,经水面反射、折射的光线分别经过A、B点,
画出:光线h及其反射、折射光线。
15.如图所示,一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖,画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
14题图
15题图
16.如图所示,表示一光线从空气斜射入水中时发生的反射和折射现象的光路图,其中正确的是( )
A. B. C. D.
类型四:生活中的折射现象
17.观察水边风景照片,总会发现倒影部分比景物本身要暗一些,这是由于( )
A.入射水面的光线有一部分折射入水中 B.眼睛的一种习惯性感觉
C.光线被反射掉一部分 D.冲洗照片质量有问题
18.《梦溪笔谈》是北宋一部涉及中国古代自然科学、工艺技术及社会历史现象的综合性笔记体著作,该书被评价为“中国科学史上的里程碑”。作者沈括在书中记载了日食、月食、海市蜃楼等自然奇观,海市蜃楼是由于光的 而形成的 像(选填“实”或“虚”)。
19. 如图所示,弟弟在A处看不到硬币。小明向杯中缓缓注水后,弟弟能看到硬币了,
这是由于光从 斜射到 中时发生折射造成的,此时折射角
(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。
20.有经验的渔民叉鱼时总是叉向鱼的下方,能说明这一现象的光路图是( )
A.B. C. D.
21.标有乙点的筷子放在空碗中如图所示,向碗中加水至虚线处,观察到水中筷子
向上折的场景,此时从碗口上方看筷子上的乙点,光的传播路径正确的图是( )
A.B. C.D.
22.在平静的湖面能看到“鱼在白云中穿梭,鸟在水草中翱翔”的美丽奇观。在下列光路图中,
能正确描述人看见水中的“鱼”或“鸟”的光路图的是( )
A. B.
C. D.
23.潜入水中工作的潜水员看见岸上树梢位置变高了。如图所示的四幅光路图中,
哪一幅图能正确说明产生这一现象的原因( )
A.B. C. D.
24.在一次军事演习中,潜水艇和飞机的位置如图所示,战士从潜水艇的观察口看到了天空中的飞机。
下列表示战士看到飞机的光路图是( )
A. B.
C. D.
25.“大漠孤烟直,长河落日圆”的诗句中,诗人观察到的落日并非太阳的实际位置,而是光线经过不均匀大气时发生 而形成的像。如图所示,站在A点的人恰好看到地平线上的太阳,
他所看到的太阳的实际位置应是图中的 位置(选填“甲”或“乙”)。
26题图
25题图
26.如图,一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点,形成一个光斑。现向水槽中匀速
注入适量水后,则水槽底部光斑移到O点的 (选填“左”或“右”)侧。继续沿水槽壁匀速注水,
则折射角的变化情况是 ,若水面上升速度为v水,光斑移动速度为v光斑,
则两者的大小关系是v水 v光斑。
26. 有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,
如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
28.如图所示,学校新建成一个喷水池,在池底的中央安装了一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光线照在池壁上,在S点形成一个亮斑,如图所示,现往池内注水,水面升至a位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在P点,P点应在S点的 (选填“上”或“下”)方,如果水面上升至b位置时,那么射灯发出的光照在 (选填“S点上方”、“S点”或“S点下方”)。
29.如图所示,B'是人眼在A处透过水面看见的河底的一块白色鹅卵石所成的虚像。若在A处用激光灯对准虚像B'照射,则激光灯发出的光 (选填“能”或“不能”)照射到河底的那块鹅卵石上,这个现象说明光折射时,光路是 。
30. 如图所示,人眼在A点看见河里B点有一条小鱼,若从A点射出一束激光,
要使激光能照射到小鱼,该激光应射向( )
A.B点
B.B点上方
C.B点下方
D.B点左方或右方
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$$第四章.光的现象
第4节 探究光的折射规律
方法指导-----利用图形记忆、理解、分析
考点1:光的折射
1.定义:光从一种介质斜射进入另一种介质, 传播方向 发生改变的现象叫光的折射。
2.相关概念:如图
(1)一点:入射点
(2)三线: 入射光线 、 反射光线 、 法线
(3)两角:入射角: 入射光线 与 法线 之间的夹角
折射角: 反射光线 与 法线 之间的夹角
考点2:探究光的折射规律
1.三线位置关系:
(1)三线共面: 折射光线 、 入射光线 、 法线 三者在 同一平面
(2)两线分居: 折射光线 、 入射光线 分别位于 法线 两侧
2.两角关系:
(1)光从空气斜射入水或其他介质中时,折射光线向法线 偏折 ,折射角 小于 入射角
(2)光从水或其他介质斜射入空气中时,折射光线远离法线 偏折 ,折射角 大于 入射角
总概论:光发生折射时,无论何种情况,空气中的角总是不论是入射角和折射角都大角
2.角度变化规律:入射角增大,折射角也 增大
3.光垂直射向介质表面时,传播方向 不改变 ,且入射角和折射角都是 0 度,如下图所示
4.在折射现象中,光路是 可逆
考点3.利用光的折射规律作图
例题1:完成光路图
2.如图所示,光线从水中射入空气,请画出折射光线的大致方向,并标出折射角r。
3.如图,一束光从空气斜射入水中,请画出反射光线和折射光线。
4.如图所示,OC为折射光线,根据折射光线作出相应的入射光线和反射光线
3题图
3题图
4题图
2题图
考点4:生活和自然界中的折射现象
1. 从岸上看水中的物体:
①是因为光从 水 到 空气 发生 折射 ,
②虚像总是在物体的 上 方,比实际位置都 高 的 虚 像。
③如:池水变浅、水中筷子向 上 弯折
图甲池水变浅是光从_水__中斜射到__空气__中时发生偏折造成的;
图乙有经验的渔民应该用鱼叉瞄准鱼的 下方 (填“上方”“下方”或“正前方”)位置,
才能将鱼叉到;
图丙人眼看到的硬币比真实的硬币位置要 低 .
2.从水中看岸上的物体:
①是因为光从 空气 到 水 发生 折射 ,
②虚像总是在物体的 上 方,比实际位置都 高 的 虚 像。
③如:潜水员在水中看岸上的物体
3.海市蜃楼、透镜应用
分类练习
类型一:探究光的折射规律
(多选)1.当光从一种介质射向另一种介质时,下列说法中不正确的是( ABC )
A.一定会发生偏折
B.发生折射时,折射角一定小于入射角
C.反射和折射不会同时发生
D.光从空气射入水中发生折射时,速度就一定改变
解:
A、光从一种介质垂直射向另一种透明介质时,其传播方向不变,此时光没有发生偏折,故A项说法错误;
B、光从空气斜射入水或玻璃时,折射角小于入射角;光从水或玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角,故B项说法错误;
C、光从一种介质射向另一种透明介质时,反射和折射是同时发生的,故C项说法错误;
D、光在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,所以光从空气射入到水中时,速度一定改变,且速度变小,故D项说法正确。
故选:ABC。
2.小聪在探究光的折射规律实验中,让光从空气分别射入水和玻璃中,测出相应的入射角、折射角,记录在表格中,分析数据,可以得出:
空气中的入射角i/°
0
30
45
60
水中的折射角r/°
0
22
32
40
玻璃中的折射角o/°
0
19
28
35
(1)光从一种介质垂直射入另一种介质时,传播方向 不变 ;
(2)光从空气斜射入其他介质时,折射角随入射角的增大而 增大 ;
(3)光以28°的入射角从玻璃射向空气时,折射角大小为 45 °;
(4)分析表中数据猜想,光从水中射入空气中,逐渐增大入射角, 折射角 (选填“入射角”或“折射角”)先达到90°;
(5)小芳对实验进行拓展,如图所示,保证入射光传播方向不变,把容器的右侧略微抬高,折射角 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
解:(1)当空气中的入射角为0°时,水中的折射角r和玻璃中的折射角都为0°,故当光从一种介质垂直射入到另一种介质时,传播方向不变;
(2)由表格中的数据可知:当空气中的入射角逐渐增大时,折射角也随之增大;
(3)光的折射中,光路是可逆的,由表格可知,当光线以28°入射角从玻璃中射向空气时,则折射角是45°;
(4)由表中数据可知,光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,逐渐增大入射角,则折射角先达到90°;
(5)当把容器的右端垫高些时,水面仍然是水平的,即法线方向仍然是竖直方向,故入射角不变,所以反射角和折射角也不变化。
故答案为:(1)不变;(2)增大;(3)45;(4)折射角;(5)不变。
3.小强同学利用如图所示的实验装置探究“光的折射规律”。在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的,NOM为两半圆的分界线,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。实验测量数据如表所示:
空气中的入射角α
0°
30°
45°
60°
水中的折射角β
0°
22°
32°
41°
(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,这说明折射光线和入射光线位于法线 两侧 ;小强将光屏F向后折转一定角度后,在光屏F上不能看到折射光,此时 有 (选填“有”或“没有”)折射光,说明折射光线和入射光线 在 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
(2)当光从空气垂直射入水中时,光的传播方向 不改变 (填“改变”或“不改变”)。
(3)由表中数据可知,光从空气斜射入水中时,折射角 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角,且折射角随着入射角的增大而 增大 。
(4)实验过程中,小强发现在水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的 反射 现象。
(5)若将光沿着如图所示BO方向射向空气时,光在空气中沿OA方向射出,若保持入射点位置不变,不断增大入射角的度数,折射光线 会 (选填“会”或“不会”)消失。
解:(1)在光屏F上可以看到折射后的光束,折射光线和入射光线位于法线的两侧;当F板向后折转一定的角度后,则呈现折射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,所以在F板上不能看到折射光;这说明折射光和入射光在同一平面内;
(2)当光从空气垂直射入水中时,光的传播方向不会改变;
(3)由表中数据可知,光从空气斜射入水中时,折射角始终小于入射角,且折射角随着入射角的增大而增大;
(4)光从空气斜射到水面时,水面会反射光线,将同时发生反射和折射现象;
(5)如果光线沿着BO方向射向空气,在界面处发生折射,同时也会发生反射;若不断增大光在水中的入射角,增大到一定程度,看不到折射光线,产生了全发射;所以折射光线会消失,一定发生反射现象。
故答案为:(1)两侧;有;在;(2)不改变;(3)小于;增大;(4)反射;(5)会。
4.如图所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。
(1)使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角γ 由小变大 (填写变化规律),且折射角总是大于相应的入射角;
(2)当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是 90° ;
(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有 折射 光线,而只存在 反射 光线。
5题图
4题图
解:(1)由光的折射规律可知,使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角γ也由小变大,且折射角总是大于相应的入射角;
(2)当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是90°;
(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有折射光线,而只存在反射光线。
故答案为:(1)由小变大; (2)90°; (3)折射;反射。
5. 如图所示是光在空气和玻璃之间发生折射的光路图。由图中信息可知,空气在界面的 左 (选填“左”或“右”)侧。此过程中还有部分光发生了反射,若反射光线垂直于折射光线,则反射角的大小是 30° ,折射角的大小是 60° 。
解:由图知:
光线从右侧射向左侧,所以右侧光线是入射光线,左侧光线是折射光线;
已知折射光线与界面的夹角是30°,折射角为90°﹣30°=60°,
已知反射光线垂直于折射光线,则反射光线与界面的夹角为90°﹣30°=60°,
所以反射角为90°﹣60°=30°.根据反射角等于入射角知,入射角也是30°;
过入射点做法线(如下图),可以看出,折射角大于入射角,所以这是光从玻璃斜射入空气的过程,即左侧是空气,右侧是玻璃。
故答案为:左;30°;60°。
6.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( B )
A. M点 B.N点
C.P点 D.Q点
解: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。
故选:B。
类型二:光的反射和折射综合
7. 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 OC (用字母表示),折射角为 60 度,界面的 左 方(上/下/左/右)是空气。
解:由图可知,∠AOG=60°,所以∠GOF=90°﹣60°=30°,而∠EOF=30°,根据反射角等于入射角,所以BF为法线,AD为界面,而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OC一定为折射光线,GO为入射光线,OE为反射光线;则入射角为∠AOG=30°;反射角也为30°;
由图可知,折射角为:∠COB=90°﹣30°=60°.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,即左面为空气。
故答案为:OC;60;左。
8.如图所示,光在玻璃和空气的界面CD同时发生了反射和折射,
以下说法正确的是( C )
A.入射角为60°,界面右侧是空气
B.入射角为30°,界面左侧是空气
C.折射角为45°,界面左侧是玻璃
D.折射角为45°,界面右侧是玻璃
解:(1)已知CD是界面,则由图可知,∠AOC=60°,则∠BOD=60°,所以入射角为90°﹣60°=30°,
而∠COE=45°,则折射角为90°﹣45°=45°,因折射角大于入射角,所以CD的右边是空气,左边是玻璃。
(2)根据折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OE一定为折射光线,BO为入射光线,OA为反射光线,
综上所述,故只有选项C正确。
故选:C。
9.如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,
下列说法正确的是( D )
A. 入射角等于30°
B.折射角等于50°
C.NN′是界面
D.MM′的右边是玻璃
解:
(1)根据光的反射定律,入射光线与法线的夹角为入射角,反射光线与法线的夹角为反射角,并且反射角等于入射角;如图所示:由∠BOM=30°,可知,∠BON=90°﹣30°=60°,而图中已知∠AON=60°.所以NN′为法线,则MM′为界面
(2)因为是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,当光线是从空气斜射入玻璃中的时候,折射角小于入射角,则∠CON′=90°﹣50°=40°,为折射角;
所以由图可知,AO是入射光线,BO是反射光线,OC为折射光线,∠AON为入射角,等于60°.∠CON′为折射角。则MM′的右边是玻璃,故该图反映出的是光从空气射入玻璃。
综上分析,只有选项D正确。
故选:D。
类型三:利用光的折射规律作图
10.如图中OA'是入射光线AO的折射光线。请在图中画出入射光线AO的反射光线;并大致画出入射光线BO的折射光线。
10题图
11题图
解:入射光线AO和BO,BO入射角小,所以BO的折射光线OB′的折射角也较小,OB′应画在OA′和法线之间;
根据反射角等于入射角,过O作出AO的反射光线OE,如图所示:
11.如图,有一束光线射向空气和水分界面的O点,OA为反射光线,请作出OA的入射光线和大致的折射光线,并标出入射角的度数。
解:根据反射光线OA与水面的夹角可知,反射角为90°﹣30°=60°,过入射点做出法线,根据反射角等于入射角,在法线的左侧做出入射光线;
光由空气斜射入水中,折射角小于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,由此可以做出折射光线,如下图所示:
故答案为:见解答图。
12.如图,一名潜水员潜水时看到水面上有一只小鸟S,S′是其像点。请画出水下E处的潜水员
看到小鸟S的光路图。
13题图
12题图
13. 如图所示,某清澈池塘底部有一物体A,站在岸边的小明(假设小明的眼睛在C处)看到物体在B处,请画出小明看到物体A的光路图。
12题解:根据光的折射规律可知,潜水员在水下E处逆着光的传播方向看到小鸟的像会比小鸟本身偏高一点,所以S′是小鸟的虚像点,则连接ES′,ES′与界面的交点即为入射点O,OE就是折射光线,连接SO即为入射光线,如图所示:
13题解:来自A的光线斜射向水面时会发生光的折射,折射角大于入射角,人逆着折射光线看到的是A的虚像,即B点;连接眼睛C点和B点,与水面的交点即为入射点O;则AO为入射光线,OC为折射光线,如图所示:
14. 如图,光线h经P点从空气射向水面,经水面反射、折射的光线分别经过A、B点,
画出:光线h及其反射、折射光线。
15.如图所示,一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖,画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
14题图
15题图
14题解:根据平面镜成像的规律,作出点P在平面镜中成的像P′,由于反射光线的反向延长线要过像点P′,连接AP′,其与水面的交点就是入射点O;
分别连接PO、OA、OB,可以确定入射光线、反射光线、折射光线,如下图所示:
解:
先画出法线,当光从空气斜射入玻璃时,折射光线和入射光线分居法线的两侧,折射角小于入射角。
当光从玻璃斜射入空气时,折射光线和入射光线分居法线的两侧,折射角大于入射角。
据此作出两条折射光线,如下图所示:
16.如图所示,表示一光线从空气斜射入水中时发生的反射和折射现象的光路图,其中正确的是( C )
A. B. C. D.
解:当光从空气斜射入水中时,在发生光的折射的同时,在水面处会发生光的反射。
在发生光的反射时,反射角等于入射角,所以D错误。
在发生光的折射时,折射光线与入射光线分居法线两侧,所以A错误;
光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,所以B错误,C正确。
故选:C。
类型四:生活中的折射现象
17.观察水边风景照片,总会发现倒影部分比景物本身要暗一些,这是由于( A )
A.入射水面的光线有一部分折射入水中 B.眼睛的一种习惯性感觉
C.光线被反射掉一部分 D.冲洗照片质量有问题
解:在观察水边风景照片,总发现景物的“倒影”比本身暗一些,是因为光一部分反射到空气中,一部分折射入水中。所以选项A正确,选项BCD错误。
故选:A。
18.《梦溪笔谈》是北宋一部涉及中国古代自然科学、工艺技术及社会历史现象的综合性笔记体著作,该书被评价为“中国科学史上的里程碑”。作者沈括在书中记载了日食、月食、海市蜃楼等自然奇观,海市蜃楼是由于光的 折射 而形成的 虚 像(选填“实”或“虚”)。
解:海市蜃楼是由于大气层不均匀,光在不均匀的大气中传播时发生折射而形成的虚像。
故答案为:折射;虚。
19. 如图所示,弟弟在A处看不到硬币。小明向杯中缓缓注水后,弟弟能看到硬币了,这是由于光从 水中 斜射到 空气 中时发生折射造成的,此时折射角 大于 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。20.有经验的渔民叉鱼时总是叉向鱼的下方,能说明这一现象的光路图是( )
A.B. C. D.
解:硬币在水中,我们看到硬币的像是因为硬币反射其他的光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线就看到了像。
故答案为:水中;空气;大于。
21.标有乙点的筷子放在空碗中如图所示,向碗中加水至虚线处,观察到水中筷子
向上折的场景,此时从碗口上方看筷子上的乙点,光的传播路径正确的图是( A )
A.B. C.D.
解:筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线远离法线,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来筷子向上弯折,图BD方向错误,而C折射角小于入射角,只有A正确。
故选:A。
22.在平静的湖面能看到“鱼在白云中穿梭,鸟在水草中翱翔”的美丽奇观。在下列光路图中,
能正确描述人看见水中的“鱼”或“鸟”的光路图的是( D )
A. B.
C. D.
解:AB、水中鱼反射出的光,在水面处发生了折射,折射角大于入射角,人认为光是沿直线传播的,所以逆着折射光线看上去,看到的是变浅的鱼的虚像;
A选项中折射角小于入射角,B选项中光的传播方向错误,故AB错误;
C、人看见水中的“鸟”是由于光的反射,不是光的折射,故C错误;
D、鸟反射出的光,在水面处发生了反射,反射角等于入射角,逆着反射光线看上去,看到的是鸟在水中的虚像,如图所示,故D正确。
故选:D。
23.潜入水中工作的潜水员看见岸上树梢位置变高了。如图所示的四幅光路图中,
哪一幅图能正确说明产生这一现象的原因( C )
A.B. C. D.
解:潜水员看岸上的树梢,所以入射光线应该来自岸上,故B、D不符合题意;
根据光的折射规律,光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,故A不符合题意,C符合题意;
故选:C。
24.在一次军事演习中,潜水艇和飞机的位置如图所示,战士从潜水艇的观察口看到了天空中的飞机。
下列表示战士看到飞机的光路图是( A )
A. B.
C. D.
解:战士从潜水艇的观察口看到了天空中的飞机,是因为飞机“发出”的光射向水面,发生折射,再进入战士的眼睛中,因此光的传播路线是由空气→水中;
根据光的折射规律可知,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,所以A正确。
故选:A。
25.“大漠孤烟直,长河落日圆”的诗句中,诗人观察到的落日并非太阳的实际位置,而是光线经过不均匀大气时发生 折射 而形成的像。如图所示,站在A点的人恰好看到地平线上的太阳,
他所看到的太阳的实际位置应是图中的 乙 位置(选填“甲”或“乙”)。
26题图
25题图
26. 如图,一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点,形成一个光斑。现向水槽中匀速注入适量水后,则水槽底部光斑移到O点的 左 (选填“左”或“右”)侧。继续沿水槽壁匀速注水,则折射角的变化情况是 不变 ,若水面上升速度为v水,光斑移动速度为v光斑,则两者的大小关系是v水 > v光斑。
25题解:太阳升起时,太阳实际位置在地平线下面,但光线经过不均匀大气时发生折射,所以我们看见了太阳,
但现在太阳落山了。地球另一边太阳升起了,但他也是看的在下面的虚像,所以站在A点的人恰好看到地平线上的太阳,他所看到的太阳的实际位置应是图中的乙位置。
故答案为:折射;乙。
解:水槽内没有注水时,光沿直线传播,照射到O点;当向水槽内注入适量的水后,光从空气斜射入水中发生折射,折射角小于入射角,因此光线移动到O点左侧;
激光与水平方向成45°角,此时的入射角为90°﹣45°=45°;由于发生了折射,折射光线靠近法线,所以在相同时间内水槽底部光斑运动的距离小于水位上升的距离,如图所示,即AB>OO′,由v=知,v水>v光斑:
。
故答案为:左;不变;>。
27. 有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,
如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是( C )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
解:A、保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角增大,激光束远离法线时,折射角随之变大,光斑会向右移动,故A错误;
B、保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故B错误;
CD、保持激光射入角度不变,使水面上升,如下图所示:
入射点向左移动,则光斑向左移动;同理使水面下降,入射点向右移动,则光斑向右移动,故C正确,D错误。
故选:C。
28.如图所示,学校新建成一个喷水池,在池底的中央安装了一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光线照在池壁上,在S点形成一个亮斑,如图所示,现往池内注水,水面升至a位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在P点,P点应在S点的 下 (选填“上”或“下”)方,如果水面上升至b位置时,那么射灯发出的光照在 S点上方 (选填“S点上方”、“S点”或“S点下方”)。
解:(1)往池内注水,水面升至a位置时,发生折射,根据折射定律,光从水斜射入空气中时,入射光线、折射光线以及法线在同一平面内,折射角大于入射角,P点如下图所示:
。
(2)水面上升至b位置时,光线先在水中沿直线传播,射到S点,然后在水池侧壁发生反射,反射角等于入射角,反射光线再从水中斜射入空气里发生折射,折射角大于入射角;Q点是折射光线的延长线在池壁的交点。Q点如下图所示:
。
通过画图可知:P点在S点的下方,Q点在S点的上方。
答案:下;S点上方。
29.如图所示,B'是人眼在A处透过水面看见的河底的一块白色鹅卵石所成的虚像。若在A处用激光灯对准虚像B'照射,则激光灯发出的光 能 (选填“能”或“不能”)照射到河底的那块鹅卵石上,这个现象说明光折射时,光路是 可逆的 。
解:根据折射定律可得,看到水中的鹅卵石是光的折射现象;根据光路的可逆性,A处的激光灯发出的光能射到河底的鹅卵石上。
故答案为:能;可逆的。
30. 如图所示,人眼在A点看见河里B点有一条小鱼,若从A点射出一束激光,
要使激光能照射到小鱼,该激光应射向( A )
A.B点
B.B点上方
C.B点下方
D.B点左方或右方
解:连接AB,过折射点做法线,根据光从空气斜射入水中,折射角小于入射角画出折射光线的位置,虽然人看到的B点是鱼的虚像,鱼的实际位置在B点的正下方,因为激光在进入水的时候也会发生折射,所以照着B点,激光也就刚好落在鱼上了。如图所示:
故选:A。
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