专题3.1 光的折射-【新教材】2024-2025学年八年级物理上册举一反三系列(苏科版2024)
2024-10-09
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2份
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64页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版八年级上册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 一、光的折射 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 光的折射 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.97 MB |
| 发布时间 | 2024-10-09 |
| 更新时间 | 2024-10-09 |
| 作者 | 秒懂物理杨老师 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2024-10-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/47828468.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专题3.1 光的折射
【苏科版2025】
知识汇编
专题01 光的折射 1
专题02 从水面看向水中 3
专题03 从水面看向水中 5
专题04 从水中看向水面 7
专题05 大气对日光的折射 9
专题06 光的折射画图 10
专题07 光的折射实验 14
专题08 区分光的折射和光的反射 18
专题09 水底光斑的变化 20
巩固练习 23
提优练习 32
题型梳理
光的折射
01
【典例】下列光现象是由光的折射形成的是( )
A.国家大剧院的倒影 B.水中月
C.日环食 D.海市蜃楼
【答案】D
【详解】AB.倒影、水中月都属于平面镜成像,都是由光的反射形成的,故AB不符合题意;
C.日环食是由于光的直线传播形成的,故C不符合题意;
D.海市蜃楼是由于光在不均匀的大气中传播发生折射而形成的虚像,属于光的折射,故D符合题意。
故选D。
【变式1】(2024·云南楚雄·模拟预测)如图所示的光现象中,由光的折射形成的是( )
A.用潜望镜观察物体 B.树林中的光柱
C.玉龙雪山荷塘中荷花的倒影 D.空中彩虹
【答案】D
【详解】A.用潜望镜观察物体是利用了光的反射,故A不符合题意;
B.树林中的光柱是光的直线传播形成的,故B不符合题意;
C.玉龙雪山荷塘中荷花的倒影是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.雨后空中的彩虹是光的折射形成的,故D符合题意。
故选D。
【变式2】(2023·广东清远·一模)下列现象属于光的直线传播的是 ,属于光的反射现象的是 ,属于光的折射现象的是 ;
①月亮在水中的倒影;②野外烧烤时会看到对面的人在晃动;③阳光下树木会出现影子;④潜水员在海底看到鱼在游动;⑤把筷子放入水中看到筷子变折;⑥游泳运动员在岸上看到池底变浅。
【答案】 ③④ ① ②⑤⑥
【详解】[1][2][3]①月亮在水中的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的;②野外烧烤时会看到对面的人在晃动,是由于空气密度不均匀,光发生折射现象形成的;③阳光下的树会出现影子是由光的直线传播形成的;④潜水员在海底看到鱼儿在漫游,人和鱼在同种介质中,是由光的直线传播形成的;⑤水中的筷子变折,是由于来自筷子的光从水中进入空气中发生了折射,折射光线进入人眼,人眼逆着光线看去,所看到的是筷子的虚像,像比物体位置高,属于光的折射;⑥池塘看起来比实际的要浅,是由于来自池底的光从水中进入空气中发生了折射,折射光线进入人眼,人眼逆着光线看去,所看到的是池底的虚像,像比池底位置高,所以升高变浅,属于光的折射。所以,属于光的直线传播的是③④,属于光的反射现象的是①,属于光的折射现象的是②⑤⑥。
光的折射条件
02
【典例】(22-23八年级上·四川遂宁·期末)一束光从空气中斜射向平静的水面,当光与水面的夹角是30°时,折射角可能为( )
A.0° B.40° C.60° D.70°
【答案】B
【详解】A.当光垂直入射时,光沿直线传播进入水中,折射角等于0°,故A不符合题意;
BCD.一束光从空气中斜射向平静的水面,当光线与水面的夹角是30°时,则入射角是60°,从空气斜射入水,折射角小于入射角,故B符合题意;CD不符合题意;
故选B。
【变式1】当光线从一种透明物质进入另一种透明物质时,下列说法中正确的是( )
A.光线的传播方向一定发生改变
B.光线的传播方向有时不发生改变
C.当光线从水斜射入空气时,折射角小于入射角
D.当光线从玻璃斜射入空气时,入射角大于折射角
【答案】B
【详解】AB.当光线从一种透明物体垂直进入另一种介质时,其传播方向不变,故A错误,B正确;
C.根据光的折射定律可知,当光从水斜射入进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角,故C错误;
D.根据光的折射定律可知,当光从玻璃斜射入进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角,故D错误。
故选B。
【变式2】(23-24八年级上·河北邢台·期末)如图所示,一支固定好的激光笔向盛有水的水槽发射一束激光照射到水面上的O点,光线经过折射在水槽底部形成一个光斑,此时折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;打开水槽底部的水龙头缓慢放水,能观察到水槽底部光斑向 (填“左”或“右”)移动,请在图中画出折射光线的大致位置。
【答案】 小于 右
【详解】[1]光从空气斜射入水中发生折射,折射角小于入射角,折射光线偏向法线。
[2]打开水槽底部水龙头缓慢放水,水面下降,折射点向右移动,因此,折射光线逐渐向右移动。
[3]过入射点垂直于界面作出法线,光从空气斜射向水中时,折射角小于入射角,据此在法线右侧的水中画出折射光线的大概位置,如图所示:
从水面看向水中
03
【典例】(23-24八年级上·山西大同·阶段练习)如图所示,小梦在一只空碗中放一枚硬币,后退到某处时眼睛刚好看不到它。此时另一位同学沿碗壁慢慢向碗中倒入一定量的水,小梦再次看到硬币,可以解释小梦再次看到硬币的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】当我们用眼睛看到水中的硬币,是因为硬币反射的光进入到了我们的眼睛的缘故,光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式1】(22-23八年级上·湖北武汉·阶段练习)如图所示,水池底部有一个小射灯,当池中无水时,岸上的人观察到池壁上的点S被照亮,当池中水面达到a时,人眼观察到池壁上点P点被照亮;当池中注满水(即水面升高到b时),人眼观察到池壁上点Q点被照亮,则( )
A.点P在点S上方
B.点S与点Q是同一个点
C.点S在点Q下方,且在点P上方
D.点P与点Q是同一个点
【答案】C
【详解】无水时,射灯发出的光沿直线传播,光照在池壁上的点S位置;往池内注水,水面升至a位置时,根据折射角大于入射角画出折射光线,可知P点在S点下方,如图所示
水面上升至b位置时,光在水中沿直线传播,仍照射点S位置,在光线从水中斜射向空气中时,折射角大于入射角,折射光线远离法线,如图所示
通过上图可知:我们在上方看起来,光斑的虚像在Q点。
故选C。
【变式2】(2023·广东清远·一模)图甲是岸上的人看到水中的物体A变 了,图乙是水下的人看岸上的物体B变 了。(选填“高”或“浅”)。请你把入射光线和折射光线的大致位置画出来 。
【答案】 浅 高
【详解】[1]岸上的人之所以能看到水中的物体A,是水中的物体A反射的光线斜射入空气中时,发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,眼睛逆着折射光线看上去,人看到的“水中的物体A”比水中的物体A的实际位置偏高,即岸上的人看到水中的物体A变浅了。
[2]水面以上的物体射出的光斜射到水面上,会发生折射现象,当光进入水中后靠近法线,射入水下的人的眼睛,而水下的人由于错觉,认为光始终沿直线传播,逆着光的方向看上去而形成的虚像,所以看到的岸上的物体B比实际位置高,即变高了。
[3]根据以上分析可得,甲、乙两图的入射光线和折射光线的大致位置如图所示:
从水中看向水面
04
【典例】(2024·广东汕头·二模)小明在岸边看鱼,选项中能正确反映他看到水中“鱼”的光路图是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】小明在岸边看水中的鱼,是水中的鱼反射的光由水斜射入空气中,要发生折射,并且折射角大于入射角,然后小明逆着折射光线看到水中的鱼的虚像,位置偏高,故D正确,ABC错误。
故选D。
【变式1】(23-24九年级下·山东泰安·开学考试)如图所示,岸上的人能看到水中的鱼,鱼也能看到人。关于图中的光路表示及像的性质,说法正确的是( )
A.人看鱼的情景,看到的是鱼的实像
B.人看鱼的情景,看到的是鱼的虚像
C.鱼看人的情景,看到的是人的实像
D.鱼看人的情景,看到的是人的虚像
【答案】B
【详解】AB.岸上的人之所以能看到水中的鱼,是鱼反射的光线从水中斜射入空气中时,发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,眼睛逆着折射光线看上去,人看到的“鱼”比鱼的实际位置偏高,看到的是鱼的虚像。故A错误,B正确;
CD.由于光路是可逆的,岸上的人看到水中鱼的同时鱼也看到了人,看到的是人的虚像,跟图中光路图的方向相反,故CD错误。
故选B。
【变式2】(24-25八年级上·全国·假期作业)如下图所示是一条鱼跃出水面,咬食荷花的情景,鱼在水中看到荷花,是因为此时光从 斜射入 中(前两空均选填“空气”或“水”);鱼要准确地咬到荷花,应该跃向看到的荷花的 (选填“下方”、“上方”或“本身”)位置。
【答案】 空气 水 下方
【详解】[1][2][3]荷花反射的光由空气斜射入水中时,在水面处发生折射,折射角小于入射角,折射光线进入鱼的眼睛,鱼逆着折射光线看去,看到的荷花变高了,所以鱼要准确地咬到荷花,应该跃向看到的荷花的下方位置。
探大气对日光的折射
05
【典例】早上,来自地平线以下太阳的光,由于大气层的疏密不同而发生折射,折射光逐渐弯向地面,进入观察者的眼睛,就看到了太阳的像-日出,如图所示。假如没有大气层,我们看到日出的时刻将会( )
A.提前 B.延迟 C.不变 D.冬天延迟春天提前
【答案】B
【详解】由于不均匀的大气层的存在,当阳光从太空射入不均匀的大气层时,发生折射,使阳光向地面偏折,人们能看到地平线以下的太阳,能够提前观察到日出,所以,假如没有大气层,我们看到日出的时刻将会延迟。故ACD不符合题意;B符合题意。
故选B。
【变式1】(23-24九年级下·山东济宁·阶段练习)常说“眼见为实,耳听为虚”, 但是我们眼见的未必就是真实的,比如诗句“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),太阳实际在图中 (选填 “甲”或“乙”)的位置,因为诗人看到的是太阳光经过不均匀的大气层发生了 所成的像。
【答案】 乙 折射
【详解】[1][2]落山的太阳发出的光线通过大气层时发生折射,我们所看到的太阳实际上是折射后形成的虚像,此时太阳的实际位置在地平线下,即乙的位置。
【变式2】我们夜晚看到的星星并不是星星本身,而是星星的 ( 实/虚 )像,原因是地球表面覆盖着疏密不等的大气层,光线穿过大气层时会发生 。
【答案】 虚 折射(偏折)
【详解】[1][2]我们看到天空中的星星是因为,星星的出射光线照到大气层时发生折射,折射光线的方向延长线会聚成了星星的虚像,我们看到的是星星的虚像。
光的折射画图
06
【典例】(23-24八年级上·广东云浮·阶段练习)如图,一束光射向左右表面平行的玻璃砖,画出光从玻璃砖左表面射出的光线。
【答案】
【详解】过入射点作玻璃砖左表面的垂线,即法线M,当光从玻璃砖斜射入空气时,折射角大于入射角,此时的入射角等于光从空气斜射入玻璃砖中时的折射角,因为光路具有可逆性,所以光从玻璃砖左表面射出时的折射光线方向与最初的在空气中的入射光线平行,如图所示:
【变式1】(24-25九年级上·甘肃平凉·阶段练习)请在图中做出反射光线、折射光线,并标出折射角。
【答案】
【详解】光反射时,反射光线和入射光线在法线两侧,反射角等于入射角;光从玻璃斜射入空气中时,折射光线和入射光线在法线两侧,折射角大于入射角,故作图如下:
【变式2】(23-24八年级上·四川达州·期中)光从空气斜射入水中时,在交界面同时发生反射和折射,请作出反射光线和折射光线。
【答案】
【详解】根据光的反射规律,先测量出入射角,然后测量出反射角,使反射角等于入射角,作出反射光线;光从空气中斜射入水中时发生折射,折射光线靠近法线,折射角小于入射角,如图所示:
【变式3】(23-24八年级上·江苏泰州·阶段练习)一束光线斜射入三角形玻璃砖,如图所示,请作出光线穿过玻璃砖折射的大致光路图。
【答案】
【详解】光从空气斜射入玻璃,先画出法线,根据折射角小于入射角画出进入玻璃后的折射光线;该折射光线又入射到右边的界面,再画出法线,根据折射角大于入射角画出进入空气后的折射光线,如下图
【变式4】(23-24八年级上·河南郑州·阶段练习)小明站在池水旁观赏游鱼,恰好看见一架飞机飞过,分别用A代表小明的眼睛、B代表看到的鱼、C代表看到的飞机,请画出小明看见鱼和飞机的光路图,并用“D”大致标出鱼在池水里的实际位置。(保留必要的作图痕迹)
【答案】
【详解】C点是飞机,A点是人眼,人眼看到飞机即飞机反射发出的光线直接进入人眼,故连接AC,并标上箭头,箭头指向人眼;人能看到水中的鱼,是因为鱼折射的光线经水面折射后进入人眼,人眼看到的鱼是鱼的虚像,虚像在鱼的实际位置的上方,因此鱼的实际位置在D点,在B点的下方,所以先连接AB,AB与水面的交界点O为折射点,然后连接OA即为折射光线,并标上箭头,箭头指向A点,如图所示:
光的折射实验
07
【典例】(23-24八年级上·河南郑州·阶段练习)在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中:
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (向左移动/向右移动/不动),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (会/不会)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些 ;
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,折射光也逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (增大/减小/不变)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为 度;
(3)若光沿BO方向射入,折射光线将沿 方向射出,这是因为光折射时, 。
【答案】(1) 向左移动 会 烟雾
(2) 在同一平面 减小 0
(3) OA 光路可逆
【详解】(1)[1][2]光从空气斜射入水中,折射角小于入射角;如果按照图示中的角度照射激光,同时向水槽内慢慢注水,折射点会左移,水槽底部光斑的位置将向左移动,这说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生偏折。
[3]向水面上方喷些烟雾,这时光通过烟雾的水时发生漫反射,便于在各个角度观察光的传播路径。
(2)[1]使用可折转的光屏,折转后,那一半光屏所在平面会发生改变,看不到反射光线,因此是为了观察折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
[2]因为当入射光线偏向法线时,折射角也随之偏向法线,所以可以说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之减小。
[3]当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,即入射光线垂直入射,折射光线与法线重合,即入射光线垂直入射,即此时折射角为0度。
(3)[1][2]由于光折射时,光路可逆,若光沿BO方向射入,折射光线将沿OA方向射出,与原来的传播方向正好相反。
【变式1】(2023·福建三明·模拟预测)小华偶然间竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图甲所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时 的位置;
②随后,他将玻璃砖离开物体且向自己移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离 (选填“会”或“不会”)影响成像位置;
(2)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录的数据如图戊所示;
①分析图戊的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是 cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会 (选填“靠近”或“远离”)观察者;
(3)从图戊的实验数据还可以得出∶玻璃的厚度越厚,像与物的距离越 ;
(4)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置 (选填“浅”或“深”)。
【答案】(1) 像 不会
(2) 2.13 靠近
(3)大/远
(4)浅
【详解】(1)[1]当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,即白纸上标记的位置就是像的位置。
[2]将玻璃砖离开物体且向自己移动一小段距离后进行观察,即改变玻璃砖与物体的距离,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离不会影响成像位置。
(2)[1]由图戊可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离为2.13m。
[2]由图戊可知,三次实验中,像都在观察者和物体之间,说明光在垂直入射时,像的位置会靠近观察者。
(3)由图戊可知,玻璃砖从一块到三块,物体和像之间的距离从2.13cm增大到2.35cm,故可得:玻璃的厚度越厚,像与物的距离越大。
(4)由第二小题可知,光在垂直入射时,像的位置会靠近观察者,所以从竖直方向看到的池底比它的实际位置浅。
【变式2】(24-25八年级上·全国·课后作业)某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
【设计实验】
(1)实验应该在 的环境中进行,实验中使光线更明显的方式有 ;
【进行实验与收集证据】
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和、2和……4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置,并记录了表一的数据;由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角;表一中“?”处的数据是 ;
表一
序号
1
2
3
4
入射角(°)
60
40
20
0
折射角(°)
40
29
15
?
表二
序号
1
2
3
入射角(°)
15
29
40
折射角(°)
20
?
60
(3)接下来继续探究光从水中射入空气中的折射情况,记录了表二的数据。表二中“?”处的数据模糊不清,请综合分析两个表格中的数据,判断出这个数据应该是 ;
【交流与合作】
(4)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 ;
(5)实验过程中,小组成员发现水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的 现象;
(6)请你对该小组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: (选填“是”或“否”);请简要说明理由: ;
【实验迁移】
(7)在图甲的基础上,向容器中继续慢慢注水,容器底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”)。
【答案】(1) 较暗 在水面上方喷烟雾或在水中滴几滴牛奶
(2) 增大 小于 0
(3)40
(4)在同一平面内
(5)反射
(6) 是 实验结论不具有普遍性,应换用其他透明介质再做实验,避免实验结论的偶然性
(7)向左移动
【详解】(1)[1]由于在较暗的环境进行实验时,光的路径较清晰,更容易观察,所以实验应该在较暗的环境中进行。
[2]由于光路在透明的水中不易观察,所以在水面上方喷烟雾或在水中滴几滴牛奶,可以使光线更明显。
(2)[1][2]由于入射光线与法线的夹角为入射角,折射光线与法线的夹角为折射角,由图丙可以看出,当入射角增大时,折射角也随着增大,且折射角小于入射角。
[3]当光从空气垂直射到水面时,传播方向不变,所以此时入射角等于0度,折射角也等于0度。
(3)光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而从水斜射入空气时,折射角大于入射角,表一是从空气射入水中的数据,表二是光从水射入空气中的数据,对比表一的1、3和表二的1、3,发现入射角和折射角相互交换,说明光的折射现象遵循光路可逆,根据表二第2次数据,交换后入射角为29°,对应的折射角为40°。
(4)将光屏的右半部分向前后翻折,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明折射光线、入射光线、法线共面,所以使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内。
(5)由于平静的水面相当于平面镜,光在平面镜上会发生反射现象,所以会发现水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的反射现象。
(6)[1][2]由于实验中只用水做介质,结论具有偶然性,所以实验存在不足,应换用其他透明介质再做实验,避免实验结论的偶然性。
(7)向容器中继续慢慢注水,水面升高,由图甲可知,入射点将向左移动,则折射光线向左移动,故容器底部光斑的位置将向左移动。
区分光的折射和光的反射
08
【典例】(2023·广东清远·一模)如图为光在玻璃和空气中发生光的反射和折射的光路图,由图可知,入射光线是 ,反射光线是 ,折射光线是 ;反射角 °,折射角 °。
【答案】 OB OA OC 60 40
【详解】[1][2][3]因为入射光线和反射光线在同一平面内,并且反射角等于入射角, 从图中可以看出,EF左侧的两条光线OB、OA与OM的夹角相等,因此EF为界面,MN为法线,OB为入射光线,OA为反射光线,而入射光线和折射光线分居法线的两侧,故OC是折射光线。
[4]OA是反射光线,∠AOM是反射角,则反射角
∠AOM=90°-30°=60°
[5]OC是折射光线,折射角为∠CON
∠CON=90°-50°=40°
【变式1】如图所示,是发生在玻璃和空气两种分界面的反射和折射光路图。则:反射光线是 (选填“OE”、“OF”或“OG”),入射角大小是 ,折射角大小是 ,界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)侧是空气。
【答案】 OF 30° 45° 右
【详解】[1]由图可知, ∠FOC=30°,∠BOE=60°,所以
∠EOC=90°-60°=30°
根据反射角等于入射角,所以AB的左侧发生了光的反射,则AB为界面, CD为法线,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。
[2][3]由图可知,入射角∠EOC=30°;折射角为∠DOG=45°。
[4]此时的折射角大于入射角,由光的折射规律可知光是从玻璃中斜射入空气中,所以界面的右侧为空气。
【变式2】一束光在空气和玻璃的分界面发生反射和折射,一位同学很粗心仅画了三条光线,没有标出光的传播方向,如图,请帮助判断,其中反射光线是 ,反射角大小是 ,折射角大小是 。
【答案】 OF 30 45
【详解】[1][2][3]由图可知:∠BOE=60°, 可得
∠COE=90°-60°=30°
又因为∠COF=30°,根据反射角等于入射角,可知CD为法线,AB为分界面; 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;∠COF为反射角,折射角为∠DOG=45°。
水底光斑的变化
09
【典例】(23-24八年级上·四川南充·阶段练习)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
【答案】C
【详解】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不符合题意;
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不符合题意;
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符合题意,D不符合题意。
故选C。
【变式2】(23-24八年级上·黑龙江大庆·期中)如图所示,一束光线斜射入容器中,在P处形成一光斑,再向容器里逐渐水,直到加满的过程中,光斑将( )
A.向左移动后静止 B.先向左移动再向右移动
C.向右移动后静止 D.仍在原来位置
【答案】A
【详解】当容器内加水时,由光的折射规律可知,光线将发生折射现象,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,如下图
当水加满后,光斑就停止移动,故A符合题意,故BCD不符合题意。
故选A。
【变式2】(23-24八年级上·广东云浮·阶段练习)某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,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;如果水面升至b位置时,人看到亮斑的位置在Q点,则( )
A.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
B.P点在S点的下方,Q点在S点的下方
C.P点在S点的上方,Q点在S点的上方
D.P点在S点的上方,Q点在S点的下方
【答案】A
【详解】往池内注水,水面升至a位置时,发生折射,根据折射角大于入射角画出折射光线,P点如下图所示:
水面上升至b位置时,光在水中沿直线传播,经水池侧壁反射后,光线从水中斜射向空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线,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,故A符合题意, BCD不符合题意。
故选A。
巩固练习
一、单选题
1.(2024·江苏徐州·中考真题)从岸上看,会觉得水池的深度比它的实际深度浅,主要是由于( )
A.光的直线传播 B.光的折射 C.光的反射 D.光的色散
【答案】B
【详解】从岸上看河水的深度比它的实际深度要浅,其原因是光从水中射向空气中时发生了折射,且折射角大于入射角所致。
故选B。
2.(24-25八年级上·陕西西安·阶段练习)诗句“香炉初上日,瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景:太阳刚升起时,从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹,此现象属于( )
A.光的直线传播 B.光的色散
C.平面镜成像 D.小孔成像
【答案】B
【详解】诗句“香炉初上日,瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景:太阳刚升起时,从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹,此现象属于光的色散,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
3.(2023·广东清远·一模)一根筷子斜插入水中,筷子在水中部分发生偏折。描述这个现象,下图正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】当将筷子插入水中时,水下的筷子反射的光线从水中进入空气中时,发生折射,从上面看筷子水中的部分会比实际位置高一些,即水中的筷子向上弯折,故A正确,BCD错误。
故选A。
4.(23-24八年级上·江苏泰州·阶段练习)人眼看到斜插入水中的筷子发生弯折如图甲,能正确说明这一现象产生原因的是图乙中的( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】斜插入水中的筷子发生弯折,产生这一现象的原因是:当光从水中射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,折射角小于入射角,位置降低,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,即看起来筷子向上弯折,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.(23-24八年级上·安徽淮南·阶段练习)如图,是光在空气和玻璃的折射路线,下列分析正确的是( )
A.∠α为反射角 B.∠α为入射角
C.∠β为反射角 D.折射角为60°
【答案】C
【详解】如图所示,给各个光线标注字母
在光的反射定律中,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,折射光线和入射光线分居在法线的两侧,DG是界面,AO是入射光线,OC是折射光线,∠β是反射角,折射角为
故C正确,ABD错误。
故选C。
6.(2024·四川绵阳·模拟预测)如图甲所示,起初茶碗看起来是空的,但当慢慢往茶碗中倒水时,就会发现碗中原来还藏着一枚硬币,如图乙所示。能够正确反应硬币被人眼看到的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生偏折,这种现象叫光的折射;光从水中斜射入空气时,传播方向将远离法线,折射角大于入射角。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.(23-24九年级下·海南省直辖县级单位·期中)如图所示描述的是光线斜射向水面的光路图,其中完整且合理的是:( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】光在界面处发生折射和反射;光的反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;折射定律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线与入射光线分居法线两侧,当光由空气斜射入水中时,折射角小于入射角。
【详解】光线斜射到空气和水的界面时,会同时发生反射和折射;当发生反射时,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;而光线由空气斜射入水中,折射角小于入射角,折射光线偏向法线。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
二、填空题
8.(24-25八年级上·江西宜春·阶段练习)2013年12月4日上午8点25分左右,南京的天空中出现“两个太阳”的奇观。光学专家表示,眼下南京雾霾天,空气中漂浮物沾上水汽后,会形成多棱镜,太阳照射,使太阳光发生了 (填“折射”或“反射”),形成太阳的虚像,所以产生“2个太阳”,我们在水中也看到了“两个太阳”,是由于光的 现象形成的(填“折射”或“反射”)。
【答案】 折射 反射
【详解】[1]空气中漂浮物沾上水汽后,使得大气更加不均匀,太阳照射,使太阳光发生了折射,形成太阳的虚像。
[2]我们看到的水中的太阳是平面镜成像现象,是光的反射形成的。
9.(23-24八年级上·四川达州·期中)如图,一束光在空气和玻璃两种介质分界面上同时发生反射和折射,入射角i= ,折射角r= 。
【答案】 60 30
【详解】[1][2]由图并结合光的反射和折射规律可知
∠MOB=∠MOC=60°
所以MN是法线,M'C'是空气和玻璃两种介质分界面;又因为反射光线和入射光线位于法线两侧,折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以CO是入射光线、OB是反射光线、OA是折射光线,则入射角
i=90°-30°=60°
折射角r=30°。
10.(23-24八年级上·河南郑州·期末)在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有海市蜃楼的记载,海市蜃楼是怎样发生的?如下图,光在同种均匀的介质中沿直线传播,如果介质 ,光就不会沿直线传播,而会发生 (请填写专业的物理术语),海市蜃楼就是由光的这种现象产生的。
【答案】 疏密不均 折射
【详解】[1][2]海市蜃楼是由于光在疏密不均匀的空气中传播时发生折射形成的。
11.(24-25九年级上·广东深圳·开学考试)如图所示是光在空气和玻璃两种透明介质中传播时发生的现象,折射角的大小为 ,AD的 侧是空气(选填“左”或“右”)。
【答案】 60° 左
【详解】[1][2]依题意可知AD是界面,BF与AD垂直,则BF为法线。光的反射现象中,入射光线和反射光线关于法线对称,光的折射现象中,折射光线和入射光线在法线异侧,所以OG为入射光线,OE为反射光线,OC为折射光线,折射光线与法线的夹角为折射角,所以折射角为
光线从玻璃斜射入空气时,折射光线远离法线,所以AD的左侧是空气。
12.我校新建喷水池,在池底的中央安装了一只射灯,池内无水时,在S点形成一光斑,如图所示,水面升至a位置时,站在池旁的人看到光斑的位置在P点,人看到的亮斑的位置在Q点,则P点在S点的 (选填“上方”或“下方”),Q点在S点的 (选填“上方”或“下方”)。
【答案】 下方 上方
【详解】[1]往池内注水,水面升至a位置时,发生折射,根据折射定律,P点如下图所示:
通过画图可知,P点在S点的下方。
[2]水面上升至b位置时,光线先在水池壁反射,再折射出水面,根据反射定律和折射定律,Q点如下图所示:
通过画图可知:Q点在S点的上方。
13.(23-24八年级上·江苏苏州·阶段练习)如图所示,将透明的薄壁方形水槽(厚度可忽略不计)水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一束细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象:
(1)图中水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,此时入射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)图中的角;
(2)为使B处的光点移至C处,应 (选填“增加”或“减少”)水槽中的水量,若BC间距离为2cm,则水面高度的变化量△h (选填“>”、“=”或“<”)2cm。
【答案】(1)小于
(2) 增加 >
【详解】(1)光线由水中斜射入空气,根据折射规律可知,此时的入射角应小于折射角,即此时入射角小于角θ。
(2)[1]当水槽中的水量上升时,激光射入空气的入射点右移,这时折射光线应平行原折射光线,并在原折射光线的上方,即光点可以上移至C处,所以应使水槽中的水量增加。
[2]过水面上升后激光的入射点作原水面的垂线,如下图所示:
垂线和现在水面的交点为,垂线和原折射光线的交点为D,垂线与原水面的交点为E,由图可知
所以有。
三、实验题
14.(23-24八年级上·陕西西安·阶段练习)小明用如图所示的装置做“探究光的折射特点”实验。
(1)如图1所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (选填“会”或“不会”)发生偏折;
(2)如图2所示,小明使用可折转的光屏,是为了探究折射光线、入射光线和法线是否 ;如图3所示,小明将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (选填“增大”“减小”或“不变”),折射角 (选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 °;
(3)小明将光沿着BO方向从水中射向空气中时,光在空气中沿着OA方向射出,说明在折射现象中,光路是 的。
【答案】(1) 向左移动 会
(2) 在同一平面内 减小 小于 0
(3)可逆
【详解】(1)[1][2]当光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,向水槽内慢慢注水,入射点向左移动,水槽底部光斑的位置将向左移动;这说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生偏折。
(2)[1]使用可折转的光屏,当折射光线所在光屏向后折转后,就不能观察到折射光线,这是为了探究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
[2][3]调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,入射角逐步减小,折射光也逐步偏向法线,折射角也逐步减小,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之减小;由图可知,折射角小于入射角;
[4]当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角为0°。
(3)将光沿着BO方向从水中射向空气中时,光在空气中沿着OA方向射出,即光能沿原路返回,说明在折射现象中,光路是可逆的。
提优练习
1.一柱形物体ab直立在平静、清澈的水面上空而静止不动。位于水中C点的观察者,正好看到了这一柱形物体所成的像,如图所示。那么,他看到的可能是( )
A.与物体原来位置相同、大小一样的像
B.与物体位于同一位置,大小一样、倒立的像
C.在ab右上方、倾斜的像
D.在ab左上方、倾斜的像
E.在ab正左方、正立的像
F.在ab正左方、倒立的像
G.在ab正下方、倒立的像
【答案】C
【详解】光发生折射的条件是:当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,会发生折射现象;从a点反射的两条光斜射到水面上,由光发生折射的条件知,会发生折射现象,当光进入水中后靠近法线,射入c点的观察者,而观察者由于错觉,认为光始终沿直线传播,逆着光的方向看上去看到了a′点,同理,观察者由于错觉,认为光始终沿直线传播,逆着光的方向看上去看到了b′点,连接a′b′即为观察者看到的在ab右上方、倾斜的像,如图所示:
故选C。
2.(23-24八年级上·安徽芜湖·阶段练习)一束光从空气中斜射向玻璃砖并穿过,其光路如图所示。关于四个角的大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.光线从空气中斜射入玻璃砖中,折射角小于入射角,则,故A错误;
B.光线从玻璃砖中斜射入空气中,折射角大于入射角,则,故B错误;
C.这束光通过玻璃砖要发生两次折射,第一次是从空气斜射进入玻璃砖,折射光线会向法线偏折,折射角小于入射角;第二次是光由从玻璃砖内部斜射到玻璃砖的下表面,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角,因两条法线是平行的,所以第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角,因此光从玻璃砖射出时,折射角等于原先的入射角,即,故C正确;
D.因两条法线是平行的,则由几何知识可知,因为,所以,故D错误。
故选C。
3.如图所示,一束光在空气和玻璃的分界面上同时发生反射和折射,其光路如图所示,则下列判断正确的是( )
A.AO是入射光线,入射角为67.5°
B.AO是入射光线,反射角为45°
C.CO是入射光线,折射角为22.5°
D.CO是入射光线,反射角为45°
【答案】C
【详解】解:
AB.若AO是入射光线,OC是反射光线时,OB为折射光线,此时的入射角为135°=67.5°,反射角为67.5°,如图
;
则OA和OB在法线的同侧,不符合光的折射规律;OB是反射光线时,OC为折射光线,此时的入射角为90°=45°,反射角为45°,此时折射光线OC与法线重合了,不符合光的折射规律,故AB错误;
CD.若CO是入射光线,OA是反射光线时,OB为折射光线,此时的入射角为135°=67.5°,反射角为67.5°,则OB和OC在法线的异侧,符合光的折射、反射规律,如图
;
由图可知MN是法线,PQ是界面;折射角为∠BON
∠AOQ=∠MOQ﹣∠AOM=90°﹣67.5°=22.5°
∠BOQ=∠AOB﹣∠AOQ=90°﹣22.5°=67.5°
所以折射角为
∠BON=∠NOQ﹣∠BOQ=90°﹣67.5°=22.5°
由图可知
∠COB=360°﹣135°﹣90°=135°
∠COA和∠COB相等,则OB为反射光线时的情形与OA是反射光线时的情形相同,此时的反射角为67.5°,故C正确,D错误。
故选C。
4.(23-24八年级上·重庆·期中)如图所示,水池的宽度为L,在水池左侧壁距离池底高H处有一激光光源S发射激光束(已知),池内最开始装满水,池底有一光斑。现让水池排水,水面匀速下降,则光斑将向 移动,且光斑移动速度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水面下降速度。
【答案】 右 小于
【详解】[1]因为,所以激光与水面成45°角入射,光从空气斜射入水中发生折射,故折射角小于入射角,如图
当水面下降时,入射光线不变,光线在水面的入射点向下、向右移动,由图可知,池底的光斑向右移动。
[2]如图,折射角是,水面下降的高度为h,所以光斑移动的距离为
相同时间内,光斑移动的距离小于水面下降的高度,由可得,光斑移动速度小于水面下降的速度。
5.(24-25八年级上·江苏南通·阶段练习)如图甲所示,以某种玻璃为例,让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上,可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中,此时折射角大于入射角;另一部分光线反射入玻璃砖内;逐渐增大光的入射角,将看到折射光线离法线越来越远,且越来越弱,反射光线越来越强。当入射角增大到41.8°,使折射角达到90°时,折射光线就消失了,只剩下反射光线,如图丙所示,这种现象叫做全反射。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角.只有入射角大于或等于临界角时,才会发生全反射现象,并非光线在任何界面都会发生全反射现象,这种现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理,光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质,光从内芯传播时遇到光纤包层处,会发生全反射现象,从而保证光线不会泄露到光纤外,这样光就只能在玻璃中传播,而不会“溜”出玻璃光纤,如图丁所示。
(1)图甲中,光线从玻璃斜射向空气时,反射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)折射角。
(2)图乙中,当入射角逐渐增大时_________
A.折射角逐渐增大,反射角逐渐减小
B.折射角逐渐减小,反射角逐渐增大
C.折射光线逐渐增强,反射光线逐渐减弱
D.折射光线逐渐减弱,反射光线逐渐增强
(3)光从空气进入玻璃时,增大入射角 (选填“有可能”或“不可能”)发生全反射。
(4)光线从光导纤维的包层斜射向内芯时_________。
A.折射角大于入射角,可能会发生全反射
B.折射角小于入射角,可能会发生全反射
C.折射角大于入射角,不可能会发生全反射
D.折射角小于入射角,不可能会发生全反射
【答案】(1)小于
(2)D
(3)不可能
(4)D
【详解】(1)图甲中,光线从玻璃斜射向空气时,反射角等于入射角,折射角大于入射角,则反射角小于折射角。
(2)AB.图乙中,当入射角逐渐增大时,反射角与折射角均逐渐增大, 故AB不符合题意;
CD.当入射角逐渐增大时,折射光线逐渐减弱,反射光线逐渐增强,当入射角大于等于某一角度时,发生全反射,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
(3)光从空气进入玻璃时,入射角始终大于折射角,增大入射角不可能发生全反射。
(4)光线从光导纤维的包层斜射向内芯时,折射角小于入射角,不可能会发生全反射,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
6.(22-23九年级下·江苏盐城·期中)阅读短文,回答问题:
瑞利散射
2022年5月7日傍晚,浙江舟山的天空出现血红色的现象,引发了大家的关注。专家认为此现象的主要是由光的瑞利散射形成的。光在传播过程中遇到介质时会发生吸收、透射、反射和散射现象(如图所示)
光的散射是指光在传播过程中与介质发生作用,部分光偏离原来的入射方向而分散传播的现象,散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低。
物理学家瑞利发现当光在传播过程中遇到微粒,当微粒的直径远小于入射波的波长时,散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,即波长愈短,散射愈强.将微粒的直径远小于入射波的波长时的散射称为瑞利散射。
当太阳光在大气中传播时,蓝紫光比红光散射更明显,人的视觉系统对蓝光比紫光更敏感。当雨过天晴或秋高气爽时,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色;当日落时太阳几乎在我们视线的正前方,直射光中的蓝光大量被散射了,剩下的主要是红橙色光,所以日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的。天空的颜色也随高度由蔚蓝色变为青色(约8公里)、暗青色(约11公里)、暗紫色(约13公里)、黑紫色(约21公里),再往上,天空便为黑暗所湮没,空气非常稀薄,大气分子的散射效应极其微弱。
(1)下列现象中不考虑光的传播方向发生改变的是 ;
A.小孔成像 B.平面镜成像 C.蓝色天空 D.放大镜看物体
(2)当光照到海水中时,少量水呈现无色,大量海水呈现蓝色的解释合理的是 ;
A.海水本身就呈淡蓝色,大量海水现象较明显
B.少量海水不符合散射规律,大量海水才符合散射规律
C.海水本身是无色的,在海洋深处有大量蓝色物质
D.无论海水多少,光在海水中都发生散射,大量海水现象更明显
(3)由于大气 随高度急剧降低,大气分子的散射效应相应减弱,瑞利散射的结果,减弱了太阳投射到地表的能量(选填“温度”或“密度”);
(4)光在传播过程中遇到微粒发生瑞利散射时,散射光强度分布最合理的是 (图中“○”表示微粒,线段长短表示光的强弱);
A.B.
C.D.
(5)若可见光中各种色光的强度相等,在空气中波长为450nm紫光散射强度与波长为750nm红光散射强度之比约为 。
【答案】 A D 密度 C 625∶81
【详解】(1)[1] A.小孔成像是光的直线传播,光的传播方向没有发生改变,故A符合题意;
B.平面镜成像是光的反射现象,光的传播方向发生改变,故B不符合题意;
C.蓝色天空是光的散射现象,光的传播方向发生改变,故C不符合题意;
D.放大镜看物体是光的折射现象,光的传播方向发生改变,故D不符合题意。
故选A。
(2)[2]海水对白光选择吸收和散射,水对可见光中的红光吸收比蓝光强些,因此无论海水多少,白光中的蓝光在海水中都发生散射,其散射服从瑞利散射定律,由于少量水瑞利散射不太明显,而大量海水现象更明显;因此当光照到海水中时,少量水呈现无色,大量海水呈现蓝色,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(3)[3]由于大气密度随高度急剧降低,大气分子的散射效应相应减弱,天空的颜色也随高度由蔚蓝色变为青色(约8公里)、暗青色(约11公里)、暗紫色(约13公里)、黑紫色(约21公里),再往上,空气非常稀薄,大气分子的散射效应极其微弱,天空便为黑暗所湮没。可以说,瑞利散射的结果,减弱了太阳投射到地表的能量。
(4)[4]光在传播过程中遇到微粒发生瑞利散射时,散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低,散射光强度分布最合理的是C;故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(5)[5]由题意可知,当微粒的直径远小于入射波的波长时,散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,若可见光中各种色光的强度相等,在空气中波长为450nm紫光散射强度与波长为750nm红光散射强度之比约为
7.阅读短文,回答问题。
光的全反射
如图甲所示,当光线从玻璃斜射入空气里的时候,一部分光会进入空气里发生折射,此时折射角β大于入射角α。若入射角增大时,折射角也随之增大,当入射角增大到某值时(小于90°),折射角会增大到90°。若继续增大入射角,此时空气中没有折射光射出,光线全部反射回玻璃,这种全反射。
海面上出现的海市蜃楼奇景如图乙所示,就是因为光的在空气层中多次折射和全反射而形成的自然景观。在夏季,白昼海水温度比较低,所以在海面上方的空气出现下冷上暖的现象。由于空气的热胀冷缩,因此空气层下密上疏。景物的光线先由密的空气层逐渐折射进入稀的空气层,并在上层发生了全反射,光线又折回到下层密的气层中来,经过这样弯曲的线路,最后投入人的眼中。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的,因此看到的“景物”比实物抬高了许多。
某次探究光的全反射实验中,光从玻璃射向空气时的一些数据如表,请根据上述材料,回答下列问题:
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角γ
0°
15.2°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
(1)海市蜃楼情景中,人眼看到的空中的“景物”是 像(选填“实”或“虚”);
(2)分析以上数据可知光从玻璃射向空气在发生全反射之前,折射角随入射角的变化关系是: ;
(3)由表格数据可知:图中图线 (选填“a”或“b”)反映了上述实验中的两角关系;
(4)光发生全反射时,入射角 临界角(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(5)当光从空气斜射向玻璃时 (选填“能”或“不能”)发生全反射现象。
【答案】 虚 折射角随入射角的增大而增大 a 大于 不能
【详解】(1)[1]海市蜃楼是光在不均匀的大气中传播时,发生的多次折射和全反射的自然景观,人眼看到的“景物”是比物体实际位置高些的虚像。
(2)[2]由表中数据可知,入射角增大时,对应折射角也增大,由此可得出的结论是:折射角随入射角的增大而增大。
(3)[3]由表格数据可知:入射角增大折射角也增大,当入射角大于41.8°时,折射光线已经不存在了,所以选图线a。
(4)[4]由材料“当光从水或玻璃射入空气时,只要入射角大于临界角,光就会发生全反射”可知,光发生全反射时,入射角大于临界角。
(5)[5]根据光路可逆,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角,因此折射光线不能消失,则不能发生全反射现象。
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专题3.1 光的折射
【苏科版2025】
知识汇编
专题01 光的折射 1
专题02 从水面看向水中 2
专题03 从水面看向水中 3
专题04 从水中看向水面 4
专题05 大气对日光的折射 5
专题06 光的折射画图 6
专题07 光的折射实验 7
专题08 区分光的折射和光的反射 10
专题09 水底光斑的变化 11
巩固练习 13
提优练习 18
题型梳理
光的折射
01
【典例】下列光现象是由光的折射形成的是( )
A.国家大剧院的倒影 B.水中月
C.日环食 D.海市蜃楼
【变式1】(2024·云南楚雄·模拟预测)如图所示的光现象中,由光的折射形成的是( )
A.用潜望镜观察物体 B.树林中的光柱
C.玉龙雪山荷塘中荷花的倒影 D.空中彩虹
【变式2】(2023·广东清远·一模)下列现象属于光的直线传播的是 ,属于光的反射现象的是 ,属于光的折射现象的是 ;
①月亮在水中的倒影;②野外烧烤时会看到对面的人在晃动;③阳光下树木会出现影子;④潜水员在海底看到鱼在游动;⑤把筷子放入水中看到筷子变折;⑥游泳运动员在岸上看到池底变浅。
光的折射条件
02
【典例】(22-23八年级上·四川遂宁·期末)一束光从空气中斜射向平静的水面,当光与水面的夹角是30°时,折射角可能为( )
A.0° B.40° C.60° D.70°
【变式1】当光线从一种透明物质进入另一种透明物质时,下列说法中正确的是( )
A.光线的传播方向一定发生改变
B.光线的传播方向有时不发生改变
C.当光线从水斜射入空气时,折射角小于入射角
D.当光线从玻璃斜射入空气时,入射角大于折射角
【变式2】(23-24八年级上·河北邢台·期末)如图所示,一支固定好的激光笔向盛有水的水槽发射一束激光照射到水面上的O点,光线经过折射在水槽底部形成一个光斑,此时折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;打开水槽底部的水龙头缓慢放水,能观察到水槽底部光斑向 (填“左”或“右”)移动,请在图中画出折射光线的大致位置。
从水面看向水中
03
【典例】(23-24八年级上·山西大同·阶段练习)如图所示,小梦在一只空碗中放一枚硬币,后退到某处时眼睛刚好看不到它。此时另一位同学沿碗壁慢慢向碗中倒入一定量的水,小梦再次看到硬币,可以解释小梦再次看到硬币的光路图是( )
A. B.
C. D.
【变式1】(22-23八年级上·湖北武汉·阶段练习)如图所示,水池底部有一个小射灯,当池中无水时,岸上的人观察到池壁上的点S被照亮,当池中水面达到a时,人眼观察到池壁上点P点被照亮;当池中注满水(即水面升高到b时),人眼观察到池壁上点Q点被照亮,则( )
A.点P在点S上方
B.点S与点Q是同一个点
C.点S在点Q下方,且在点P上方
D.点P与点Q是同一个点
【变式2】(2023·广东清远·一模)图甲是岸上的人看到水中的物体A变 了,图乙是水下的人看岸上的物体B变 了。(选填“高”或“浅”)。请你把入射光线和折射光线的大致位置画出来 。
从水中看向水面
04
【典例】(2024·广东汕头·二模)小明在岸边看鱼,选项中能正确反映他看到水中“鱼”的光路图是( )
A. B. C. D.
【变式1】(23-24九年级下·山东泰安·开学考试)如图所示,岸上的人能看到水中的鱼,鱼也能看到人。关于图中的光路表示及像的性质,说法正确的是( )
A.人看鱼的情景,看到的是鱼的实像
B.人看鱼的情景,看到的是鱼的虚像
C.鱼看人的情景,看到的是人的实像
D.鱼看人的情景,看到的是人的虚像
【变式2】(24-25八年级上·全国·假期作业)如下图所示是一条鱼跃出水面,咬食荷花的情景,鱼在水中看到荷花,是因为此时光从 斜射入 中(前两空均选填“空气”或“水”);鱼要准确地咬到荷花,应该跃向看到的荷花的 (选填“下方”、“上方”或“本身”)位置。
探大气对日光的折射
05
【典例】早上,来自地平线以下太阳的光,由于大气层的疏密不同而发生折射,折射光逐渐弯向地面,进入观察者的眼睛,就看到了太阳的像-日出,如图所示。假如没有大气层,我们看到日出的时刻将会( )
A.提前 B.延迟 C.不变 D.冬天延迟春天提前
【变式1】(23-24九年级下·山东济宁·阶段练习)常说“眼见为实,耳听为虚”, 但是我们眼见的未必就是真实的,比如诗句“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),太阳实际在图中 (选填 “甲”或“乙”)的位置,因为诗人看到的是太阳光经过不均匀的大气层发生了 所成的像。
【变式2】我们夜晚看到的星星并不是星星本身,而是星星的 ( 实/虚 )像,原因是地球表面覆盖着疏密不等的大气层,光线穿过大气层时会发生 。
光的折射画图
06
【典例】(23-24八年级上·广东云浮·阶段练习)如图,一束光射向左右表面平行的玻璃砖,画出光从玻璃砖左表面射出的光线。
【变式1】(24-25九年级上·甘肃平凉·阶段练习)请在图中做出反射光线、折射光线,并标出折射角。
【变式2】(23-24八年级上·四川达州·期中)光从空气斜射入水中时,在交界面同时发生反射和折射,请作出反射光线和折射光线。
【变式3】(23-24八年级上·江苏泰州·阶段练习)一束光线斜射入三角形玻璃砖,如图所示,请作出光线穿过玻璃砖折射的大致光路图。
【变式4】(23-24八年级上·河南郑州·阶段练习)小明站在池水旁观赏游鱼,恰好看见一架飞机飞过,分别用A代表小明的眼睛、B代表看到的鱼、C代表看到的飞机,请画出小明看见鱼和飞机的光路图,并用“D”大致标出鱼在池水里的实际位置。(保留必要的作图痕迹)
光的折射实验
07
【典例】(23-24八年级上·河南郑州·阶段练习)在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中:
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (向左移动/向右移动/不动),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (会/不会)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些 ;
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,折射光也逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (增大/减小/不变)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为 度;
(3)若光沿BO方向射入,折射光线将沿 方向射出,这是因为光折射时, 。
【变式1】(2023·福建三明·模拟预测)小华偶然间竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图甲所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时 的位置;
②随后,他将玻璃砖离开物体且向自己移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离 (选填“会”或“不会”)影响成像位置;
(2)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录的数据如图戊所示;
①分析图戊的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是 cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会 (选填“靠近”或“远离”)观察者;
(3)从图戊的实验数据还可以得出∶玻璃的厚度越厚,像与物的距离越 ;
(4)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置 (选填“浅”或“深”)。
【变式2】(24-25八年级上·全国·课后作业)某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
【设计实验】
(1)实验应该在 的环境中进行,实验中使光线更明显的方式有 ;
【进行实验与收集证据】
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和、2和……4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置,并记录了表一的数据;由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角;表一中“?”处的数据是 ;
表一
序号
1
2
3
4
入射角(°)
60
40
20
0
折射角(°)
40
29
15
?
表二
序号
1
2
3
入射角(°)
15
29
40
折射角(°)
20
?
60
(3)接下来继续探究光从水中射入空气中的折射情况,记录了表二的数据。表二中“?”处的数据模糊不清,请综合分析两个表格中的数据,判断出这个数据应该是 ;
【交流与合作】
(4)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 ;
(5)实验过程中,小组成员发现水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的 现象;
(6)请你对该小组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: (选填“是”或“否”);请简要说明理由: ;
【实验迁移】
(7)在图甲的基础上,向容器中继续慢慢注水,容器底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”)。
区分光的折射和光的反射
08
【典例】(2023·广东清远·一模)如图为光在玻璃和空气中发生光的反射和折射的光路图,由图可知,入射光线是 ,反射光线是 ,折射光线是 ;反射角 °,折射角 °。
【变式1】如图所示,是发生在玻璃和空气两种分界面的反射和折射光路图。则:反射光线是 (选填“OE”、“OF”或“OG”),入射角大小是 ,折射角大小是 ,界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)侧是空气。
【变式2】一束光在空气和玻璃的分界面发生反射和折射,一位同学很粗心仅画了三条光线,没有标出光的传播方向,如图,请帮助判断,其中反射光线是 ,反射角大小是 ,折射角大小是 。
水底光斑的变化
09
【典例】(23-24八年级上·四川南充·阶段练习)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
【变式2】(23-24八年级上·黑龙江大庆·期中)如图所示,一束光线斜射入容器中,在P处形成一光斑,再向容器里逐渐水,直到加满的过程中,光斑将( )
A.向左移动后静止 B.先向左移动再向右移动
C.向右移动后静止 D.仍在原来位置
【变式2】(23-24八年级上·广东云浮·阶段练习)某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,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;如果水面升至b位置时,人看到亮斑的位置在Q点,则( )
A.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
B.P点在S点的下方,Q点在S点的下方
C.P点在S点的上方,Q点在S点的上方
D.P点在S点的上方,Q点在S点的下方
巩固练习
一、单选题
1.(2024·江苏徐州·中考真题)从岸上看,会觉得水池的深度比它的实际深度浅,主要是由于( )
A.光的直线传播 B.光的折射 C.光的反射 D.光的色散
2.(24-25八年级上·陕西西安·阶段练习)诗句“香炉初上日,瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景:太阳刚升起时,从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹,此现象属于( )
A.光的直线传播 B.光的色散
C.平面镜成像 D.小孔成像
3.(2023·广东清远·一模)一根筷子斜插入水中,筷子在水中部分发生偏折。描述这个现象,下图正确的是( )
A. B.
C. D.
4.(23-24八年级上·江苏泰州·阶段练习)人眼看到斜插入水中的筷子发生弯折如图甲,能正确说明这一现象产生原因的是图乙中的( )
A.A B.B C.C D.D
5.(23-24八年级上·安徽淮南·阶段练习)如图,是光在空气和玻璃的折射路线,下列分析正确的是( )
A.∠α为反射角 B.∠α为入射角
C.∠β为反射角 D.折射角为60°
6.(2024·四川绵阳·模拟预测)如图甲所示,起初茶碗看起来是空的,但当慢慢往茶碗中倒水时,就会发现碗中原来还藏着一枚硬币,如图乙所示。能够正确反应硬币被人眼看到的光路图是( )
A. B.
C. D.
7.(23-24九年级下·海南省直辖县级单位·期中)如图所示描述的是光线斜射向水面的光路图,其中完整且合理的是:( )
A. B.
C. D.
二、填空题
8.(24-25八年级上·江西宜春·阶段练习)2013年12月4日上午8点25分左右,南京的天空中出现“两个太阳”的奇观。光学专家表示,眼下南京雾霾天,空气中漂浮物沾上水汽后,会形成多棱镜,太阳照射,使太阳光发生了 (填“折射”或“反射”),形成太阳的虚像,所以产生“2个太阳”,我们在水中也看到了“两个太阳”,是由于光的 现象形成的(填“折射”或“反射”)。
9.(23-24八年级上·四川达州·期中)如图,一束光在空气和玻璃两种介质分界面上同时发生反射和折射,入射角i= ,折射角r= 。
10.(23-24八年级上·河南郑州·期末)在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有海市蜃楼的记载,海市蜃楼是怎样发生的?如下图,光在同种均匀的介质中沿直线传播,如果介质 ,光就不会沿直线传播,而会发生 (请填写专业的物理术语),海市蜃楼就是由光的这种现象产生的。
11.(24-25九年级上·广东深圳·开学考试)如图所示是光在空气和玻璃两种透明介质中传播时发生的现象,折射角的大小为 ,AD的 侧是空气(选填“左”或“右”)。
12.我校新建喷水池,在池底的中央安装了一只射灯,池内无水时,在S点形成一光斑,如图所示,水面升至a位置时,站在池旁的人看到光斑的位置在P点,人看到的亮斑的位置在Q点,则P点在S点的 (选填“上方”或“下方”),Q点在S点的 (选填“上方”或“下方”)。
13.(23-24八年级上·江苏苏州·阶段练习)如图所示,将透明的薄壁方形水槽(厚度可忽略不计)水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一束细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象:
(1)图中水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,此时入射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)图中的角;
(2)为使B处的光点移至C处,应 (选填“增加”或“减少”)水槽中的水量,若BC间距离为2cm,则水面高度的变化量△h (选填“>”、“=”或“<”)2cm。
三、实验题
14.(23-24八年级上·陕西西安·阶段练习)小明用如图所示的装置做“探究光的折射特点”实验。
(1)如图1所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (选填“会”或“不会”)发生偏折;
(2)如图2所示,小明使用可折转的光屏,是为了探究折射光线、入射光线和法线是否 ;如图3所示,小明将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (选填“增大”“减小”或“不变”),折射角 (选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 °;
(3)小明将光沿着BO方向从水中射向空气中时,光在空气中沿着OA方向射出,说明在折射现象中,光路是 的。
提优练习
1.一柱形物体ab直立在平静、清澈的水面上空而静止不动。位于水中C点的观察者,正好看到了这一柱形物体所成的像,如图所示。那么,他看到的可能是( )
A.与物体原来位置相同、大小一样的像
B.与物体位于同一位置,大小一样、倒立的像
C.在ab右上方、倾斜的像
D.在ab左上方、倾斜的像
E.在ab正左方、正立的像
F.在ab正左方、倒立的像
G.在ab正下方、倒立的像
2.(23-24八年级上·安徽芜湖·阶段练习)一束光从空气中斜射向玻璃砖并穿过,其光路如图所示。关于四个角的大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示,一束光在空气和玻璃的分界面上同时发生反射和折射,其光路如图所示,则下列判断正确的是( )
A.AO是入射光线,入射角为67.5°
B.AO是入射光线,反射角为45°
C.CO是入射光线,折射角为22.5°
D.CO是入射光线,反射角为45°
4.(23-24八年级上·重庆·期中)如图所示,水池的宽度为L,在水池左侧壁距离池底高H处有一激光光源S发射激光束(已知),池内最开始装满水,池底有一光斑。现让水池排水,水面匀速下降,则光斑将向 移动,且光斑移动速度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水面下降速度。
5.(24-25八年级上·江苏南通·阶段练习)如图甲所示,以某种玻璃为例,让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上,可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中,此时折射角大于入射角;另一部分光线反射入玻璃砖内;逐渐增大光的入射角,将看到折射光线离法线越来越远,且越来越弱,反射光线越来越强。当入射角增大到41.8°,使折射角达到90°时,折射光线就消失了,只剩下反射光线,如图丙所示,这种现象叫做全反射。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角.只有入射角大于或等于临界角时,才会发生全反射现象,并非光线在任何界面都会发生全反射现象,这种现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理,光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质,光从内芯传播时遇到光纤包层处,会发生全反射现象,从而保证光线不会泄露到光纤外,这样光就只能在玻璃中传播,而不会“溜”出玻璃光纤,如图丁所示。
(1)图甲中,光线从玻璃斜射向空气时,反射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)折射角。
(2)图乙中,当入射角逐渐增大时_________
A.折射角逐渐增大,反射角逐渐减小
B.折射角逐渐减小,反射角逐渐增大
C.折射光线逐渐增强,反射光线逐渐减弱
D.折射光线逐渐减弱,反射光线逐渐增强
(3)光从空气进入玻璃时,增大入射角 (选填“有可能”或“不可能”)发生全反射。
(4)光线从光导纤维的包层斜射向内芯时_________。
A.折射角大于入射角,可能会发生全反射
B.折射角小于入射角,可能会发生全反射
C.折射角大于入射角,不可能会发生全反射
D.折射角小于入射角,不可能会发生全反射
6.(22-23九年级下·江苏盐城·期中)阅读短文,回答问题:
瑞利散射
2022年5月7日傍晚,浙江舟山的天空出现血红色的现象,引发了大家的关注。专家认为此现象的主要是由光的瑞利散射形成的。光在传播过程中遇到介质时会发生吸收、透射、反射和散射现象(如图所示)
光的散射是指光在传播过程中与介质发生作用,部分光偏离原来的入射方向而分散传播的现象,散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低。
物理学家瑞利发现当光在传播过程中遇到微粒,当微粒的直径远小于入射波的波长时,散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,即波长愈短,散射愈强.将微粒的直径远小于入射波的波长时的散射称为瑞利散射。
当太阳光在大气中传播时,蓝紫光比红光散射更明显,人的视觉系统对蓝光比紫光更敏感。当雨过天晴或秋高气爽时,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色;当日落时太阳几乎在我们视线的正前方,直射光中的蓝光大量被散射了,剩下的主要是红橙色光,所以日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的。天空的颜色也随高度由蔚蓝色变为青色(约8公里)、暗青色(约11公里)、暗紫色(约13公里)、黑紫色(约21公里),再往上,天空便为黑暗所湮没,空气非常稀薄,大气分子的散射效应极其微弱。
(1)下列现象中不考虑光的传播方向发生改变的是 ;
A.小孔成像 B.平面镜成像 C.蓝色天空 D.放大镜看物体
(2)当光照到海水中时,少量水呈现无色,大量海水呈现蓝色的解释合理的是 ;
A.海水本身就呈淡蓝色,大量海水现象较明显
B.少量海水不符合散射规律,大量海水才符合散射规律
C.海水本身是无色的,在海洋深处有大量蓝色物质
D.无论海水多少,光在海水中都发生散射,大量海水现象更明显
(3)由于大气 随高度急剧降低,大气分子的散射效应相应减弱,瑞利散射的结果,减弱了太阳投射到地表的能量(选填“温度”或“密度”);
(4)光在传播过程中遇到微粒发生瑞利散射时,散射光强度分布最合理的是 (图中“○”表示微粒,线段长短表示光的强弱);
A.B.
C.D.
(5)若可见光中各种色光的强度相等,在空气中波长为450nm紫光散射强度与波长为750nm红光散射强度之比约为 。
7.阅读短文,回答问题。
光的全反射
如图甲所示,当光线从玻璃斜射入空气里的时候,一部分光会进入空气里发生折射,此时折射角β大于入射角α。若入射角增大时,折射角也随之增大,当入射角增大到某值时(小于90°),折射角会增大到90°。若继续增大入射角,此时空气中没有折射光射出,光线全部反射回玻璃,这种全反射。
海面上出现的海市蜃楼奇景如图乙所示,就是因为光的在空气层中多次折射和全反射而形成的自然景观。在夏季,白昼海水温度比较低,所以在海面上方的空气出现下冷上暖的现象。由于空气的热胀冷缩,因此空气层下密上疏。景物的光线先由密的空气层逐渐折射进入稀的空气层,并在上层发生了全反射,光线又折回到下层密的气层中来,经过这样弯曲的线路,最后投入人的眼中。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的,因此看到的“景物”比实物抬高了许多。
某次探究光的全反射实验中,光从玻璃射向空气时的一些数据如表,请根据上述材料,回答下列问题:
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角γ
0°
15.2°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
(1)海市蜃楼情景中,人眼看到的空中的“景物”是 像(选填“实”或“虚”);
(2)分析以上数据可知光从玻璃射向空气在发生全反射之前,折射角随入射角的变化关系是: ;
(3)由表格数据可知:图中图线 (选填“a”或“b”)反映了上述实验中的两角关系;
(4)光发生全反射时,入射角 临界角(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(5)当光从空气斜射向玻璃时 (选填“能”或“不能”)发生全反射现象。
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