内容正文:
第三章 光现象
课时3.5 探究光的折射特点
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2.3.4 探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
2.3.6 通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
4.2.6 探究光的反射定律。
4.2.7 探究平面镜成像的特点。
物理观念:了解光,能用知识解释自然界的有关现象,解决日常生活中的有关问题,形成初步的运动和相互作用观念。
科学思维:知道光线等物理模型;能运用光的一些规律分析简单问题,并获得结论;能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据,具有使用科学证据的意识;能根据知识,指出交流中有关说法的不当之处,并能提出自己的见解。
科学探究:能基于观察和实验,提出与光现象有关的科学探究问题,并作出有依据的猜想与假设;在关于光的反射、平面镜成像等科学探究中,能制订初步的实验方案;能正确使用相关器材获取实验数据;能通过对数据的比较与分析,发现数据的特点,进行初步的因果判断,得出实验结论;能表述实验过程和结果,撰写实验报告。
科学态度与责任:知道物理学是对相关自然现象的描述与解释,物理学研究需要观察、实验和推理,体会物理学对人类生活和社会发展的影响;具有对光知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
知识点一、光的折射
1.定义:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化。这种现象叫光的折射。
▲敲桌子:光线垂直入射,传播方向不改变。
2.有关折射的名词:
(如图所示)
3.光的折射规律:
(1)三线共面:折射光线与入射光线、法线在同一平面上。
(2)两线异侧:折射光线和入射光线分居于法线的两侧。
(3)角不等:折射角不等于入射角(空气中角大)。
A.光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,属于近法线折射。
B.光从水中或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,属于远法线折射。
(4)变化关系:折射角随着入射角的增大而增大,减小而减小。
(5)在光的折射过程中,光路是可逆的。
(6)光线垂直入射,传播方向不改变。
知识点二、生活中的折射现象
1.从岸上看水中物体:
从岸上看水中物体,我们会把河水看浅了,把水中的鱼位置看高了。
(1)原理如图所示。
(2)如图:S′是所有折射光线反向延长线的交点,所以也是虚像。
(3)光的传播方向:由水中斜射入空气,进入人眼。
2.从水中看岸上物体:
反之,从水中看岸上物体,我们会把物体看高了。
3.海市蜃楼:
(1)光的折射现象。
(2)成因是:地面附近空气温度比上层空气温度低,使上下层空气密度不同,而发生的折射现象。
问题一:光的折射
【角度1】概念和现象
【典例1】摄影爱好者小李早上在大观河边照像,观察到岸边的建筑物在水面上形成的甲和乙,并拍摄了下来(如图)。过了30多分钟后他又回到原位置观察,则下列正确的是( )
A.甲的大小、形状会变化 B.甲的大小、形状均不变
C.乙的大小、形状会变化 D.乙的大小不变、形状会变化
【答案】A
【详解】AB.甲是建筑经过空气、水折射形成的虚像,在不同位置观看,甲的大小、形状会变化,故A正确,B错误;
CD.乙是建筑经过水面反射成的像,建筑的大小不变,形状不变, 则乙的大小、形状会变化,故CD错误。
故选A。
光的折射的概念和现象、平面镜成像的特点和规律
【变式1-1】小明在海河公园游玩时,观察到一些由光现象而成的像如图所示,其中属于实像的是( )
A.甲图:湖中凉亭的倒影
B.乙图:清澈湖水中游动的金鱼
C.丙图:平静的露天池水中有朵朵白云
D.丁图:太阳通过树缝在地面上形成的圆形光斑
【答案】D
【详解】A.甲图:湖中凉亭的倒影是光的反射现象,成的是光的虚像,故A不符合题意;
B.乙图:清澈湖水中游动的金鱼是光的折射现象,成的是光的虚像,故B不符合题意;
C.丙图:平静的露天池水中有朵朵白云是光的反射现象,成的是光的虚像,故C不符合题意;
D.丁图:太阳通过树缝在地面上形成的圆形光斑,是光的直线传播现象,成的是实像,故D符合题意。
故选D。
【变式1-2】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。
【角度2】折射条件
【典例2】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。
光的折射规律的应用、光的折射条件
【变式2-1】关于光现象的说法正确的是( )
A.远离平面镜时,观察者在镜中的像会变小
B.凸透镜对光的会聚作用,一定能使光线会聚
C.光在两种介质的界面一定发生偏折
D.光发生漫反射时,反射角不等于入射角
【答案】B
【详解】A.平面镜所成的像与物体等大,远离平面镜时,观察者在镜中的像大小不变,故A错误;
B.凸透镜对光的会聚作用,一定能使光线会聚,但不一定会会聚于一点,故B正确;
C.光从两种介质的界面垂直入射时,不会发生偏折,故C错误;
D.不论是漫反射还是镜面反射都遵循光的反射定律,即反射角始终等于入射角,故D错误。
故选B。
【变式2-2】洪崖洞是重庆历史文化的见证和城市精神的象征,下列有关说法正确的是( )
A.洪崖洞在平静江水中的倒影是等大的像
B.洪崖洞在平静江水中的倒影是由光的折射形成的
C.夜晚洪崖洞的灯光五颜六色是因为发生了光的色散现象
D.夜晚洪崖洞的灯光从空气斜射入江水中时,光是沿直线传播的
【答案】A
【详解】AB.洪崖洞在平静江水中的倒影,属于平面镜成像,是等大的虚像,是光的反射形成的,故A正确,B错误;
C.夜晚洪崖洞的灯光五颜六色是因为灯光的颜色不同,不是光的色散现象,故C错误;
D.夜晚洪崖洞的灯光从空气斜射入江水中时会发生折射,这是光的折射现象,故D错误。
故选A。
问题二:光的折射实验
【角度1】实验现象及结论
【典例1】在探究“光的折射特点”的实验中,一束光从空气射入水中,观察到的现象中,不正确的是( )
A.光的传播方向一定会发生改变
B.折射光线跟入射光线和法线在同一平面
C.使入射角增大,则折射角将随着增大
D.若光线垂直入射,折射角和入射角均为0°
【答案】A
【详解】A.光从空气斜射入水或其他介质中时,光的传播方向会发生改变,若光线垂直入射,光的传播方向不变,故A不正确,符合题意;
B.光从空气射入水中,折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,故B正确,不符合题意;
C.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,故C正确,不符合题意;
D.当光从空气垂直射向水中时,入射角为0°,折射角为0°;故D正确,不符合题意。
故选A。
光的折射的实验现象及结论
【变式1-1】一辆玩具车的车轮放入水中,如图所示,看起来浸入水中的车轮变“扁”了,下列光路图能正确反映其成因的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】车轮在水中的部分发出的光线射入空气中时,发生了折射现象,折射光线远离法线,在岸上看上去变浅了,所以看起来浸入水中的车轮变“扁”了,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式1-2】一束光线与水面成锐角由空气斜射入水中时,入射角为,反射角为,折射角为,则、和之间的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】在光的反射现象中,反射角等于入射角;光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,所以,、和之间的大小关系为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【角度2】应用
【典例2】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。
水底光斑的变化
【变式2-1】有一圆柱形散口容器,从其右侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示,下列操作使光斑向右移动的是( )
A.保持水面高度不变使激光笔向左平移 B.保持激光射入角度不变使水面上升
C.保持激光射入角度不变使水面下降 D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
【答案】B
【详解】A.持水面高度不变使激光笔向左平移,入射点左移,入射角不变,折射角也不变,则入射光线和折射光线都向左平移,所以光斑左移,故A不符合题意;
B.保持激光射入角度不变使水面上升,入射点向右上方移动,入射光线及入射角不变,折射光线向右移,所以光斑右移,故B符合题意;
C.保持激光射入角度不变使水面下降,入射点向左下方移动,入射光线及入射角不变,折射光线向左移,所以光斑左移,故C不符合题意;
D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大,则折射角也增大,光斑左移,故D不符合题意。
故选B。
【变式2-2】如图所示有束光线射入杯底形成光斑,逐渐往杯中加水,光斑将( )
A.向右移动 B.向左移动 C.不动 D.无法确定
【答案】A
【详解】入射点不变,水面上升后的光路图如图所示
由图可知,光斑会向右移动。
故选A。
【基础强化】
1.下列光现象中,可用光的折射规律解释的是
A.雨后的彩虹
B.小孔成像
C.池水映明月
D.电视机遥控器通过红外线对电视机进行遥控
【答案】A
【详解】A、雨后的彩虹,是光的色散现象,属于光的折射,符合题意;
B、小孔成像,是光的直线传播现象,不符合题意;
C、池水映明月,水面成像,是光的反射现象,不符合题意;
D、电视机遥控器通过红外线对电视机进行遥控,利用了光的直线传播或者光的反射,不符合题意.
所以A选项是正确的.
【点睛】光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的.
2.如图所示的光现象中,由于光的折射形成的是( )
A. 手在墙上的倒影 B. 国家大剧院在水中的倒影
C. 水池变“浅”了 D. 凸面镜可以扩大视野
【答案】C
【详解】A.手在墙上的倒影,是由光的直线传播造成的,故A不符合题意;
B.国家大剧院在水中的倒影是平面镜成像,属于光的反射,故B不符合题意;
C.水池变“浅”了是由于光从水中斜射入空气中发生折射形成的,光在空气和水中的折射率不同,故C符合题意;
D.凸面镜可以扩大视野,利用了光的反射原理,成的是虚像,故D不符合题意。
故选C。
3.由于视觉原因,用鱼叉刺向水里的鱼往往难于成功.图中能正确解释刺不到鱼的光路图是
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】刺不到鱼的光路图是由于鱼反射的光线从水中,斜射入空气中时,光线远离法线,正确图是B.人眼逆着这条光线看过去,鱼就在真正位置的上方,因此叉鱼时,应该向着看到鱼的下方去叉,有可能叉到.正确B.
4.自然界的美经常令人陶醉.如图所示的现象中,由于光的反射形成的是( )
A.日全食
B.眼球成像
C.平面镜成像
D.铅笔被“折断”
【答案】C
【详解】日全食是由于光沿直线传播形成的,即当太阳、地球、月亮在同一直线上,且月亮在中间挡住了全部的太阳光便形成日全食,故A不符合题意;晶状体相当于凸透镜,眼球成像属于凸透镜成像,是由于光的折射形成的,故B不符合题意;平面镜成像,是由于光的反射形成的,故C符合题意;水中铅笔上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,且折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是铅笔的虚像,由于比实际位置偏高,所以感觉折断了,故D不符合题意,故选C.
5.如图所示的光现象中,属于光的折射现象的是( )
A.舞台激光 B.海市蜃楼
C.光导纤维 D.水中倒影
【答案】B
【详解】A.舞台的激光是沿光的直线传播现象,故A不符合题意;
B.海市蜃楼是光的折射形成的,故B符合题意;
C.光导纤维是激光在光导纤维中多次反射来传播信息,故C不符合题意;
D.水中倒影是光的反射形成的,故D不符合题意。
故选B。
6.一束光线由空气中斜射入水中,当入射角逐渐增大时,折射角
A.逐渐减小 B.不变 C.逐渐增大,但总小于入射角 D.逐渐增大,可能大于入射角
【答案】C
【详解】在光的折射中,折射光线、入射光线与法线在同一平面内;折射光线与入射光线分居法线两侧;光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角,折射角随入射角的减小而减小;光从水或其它介质斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大;斜射时,总是空气中的角大;垂直入射时,折射角和入射角都等于0°,光的传播方向不改变.
故选C。
7.清澈见底的池水,它的实际深度会超过你看到的深度。出现这种现象的原因是( )
A.光的反射 B.光的折射
C.光的直线传播 D.光的速度很大
【答案】B
【详解】池底的光线由水中斜射入空气时,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,是光的折射现象,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.很多诗句蕴含着丰富的物理知识,下列所描述的现象与其成因对应正确的是( )
A.“池水映明月,潭清疑水浅”,句中“水浅”是由光的反射造成的
B.“已是悬崖百丈冰,犹有花枝俏”,句中“冰”的形成是熔化现象
C.“绿树浓阴夏日长,楼台倒影人池塘”,句中“浓阴”是光的折射形成的
D.“寒夜客来茶当酒,竹炉汤沸火初红”,句中“汤沸”是指水加热后发生汽化现象
【答案】D
【详解】A.潭清疑水浅,是由于光从水中射向空气中时,在水面处发生折射造成的,故A错误;
B.冰是水放热凝固形成的,故B错误;
C.“浓荫”是树叶的影子,是由于光的直线传播形成的,故C错误;
D.“汤沸”是指水沸腾时的情景,是一种剧烈的汽化现象,故D正确。
故选D。
9.如图所示四种情景中,主要由于光的折射而形成的现象是
A.用放大镜看书时,字变大了
B.小鸭在水面照“镜子”
C.阳光透过树林时留下影子
D.岸边植物的倒影
【答案】A
【详解】试题分析:用放大镜看字是光的折射现象,故A正确;水面照镜子是光的反射现象,故B错;影子是由于光的直线传播形成的,故C错;倒影是光的反射现象,故D错;应选A.
考点:光现象
10.如图所示,铅笔看起来“断”为两截是因为( )
A.发生了镜面反射
B.发生了漫反射
C.光从空气射入水中发生折射
D.光从水射入空气中发生折射
【答案】D
【详解】试题分析: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.
解:插入水中的铅笔,由于铅笔反射的光线从水中斜射入空气中时,传播方向发生了偏折,远离法线,折射角大于入射角,所以看到铅笔在水中的部分是向上弯折.此时看到的像是铅笔的虚像.
故选D.
【点评】此题考查了光的折射现象的解释,要知道光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,这是解答此题的关键.
11.如图所示,一束光斜射向水面,在水面上发生了反射和折射,下列说法正确的是( )
A.入射角等于反射角,小于折射角
B.入射角等于反射角,等于折射角
C.当入射角变大时,折射角变大,反射角变小
D.当入射角变小时,折射角变小,反射角变小
【答案】D
【详解】由题意知,光从空气斜射向水面,在水面同时发生反射和折射,在光的反射现象中,反射角等于入射角,此时折射角小于入射角,而入射角变大时,折射角、反射角都变大,入射角变小时,折射角、反射角都变小,故ABC错误,D正确。
故选D。
12.下列现象能用“光的直线传播”解释的是( )
A.影子的形成 B.“海市蜃楼”的形成
C.平静的水面能看到树的倒影 D.在岸上看湖水中鱼的位置比实际的浅
【答案】A
【详解】A.影子是光线经过不透明物体时被遮挡的形成的,由光的直线传播形成的,故A符合题意;
B.海市蜃楼是光的折射现象,故B不符合题意;
C.树的倒影是平面镜成像,属于光的反射现象,故C不符合题意;
D.在岸上看湖水中鱼的位置比实际的浅,属于光的折射现象,故D不符合题意。
故选D。
13.光从水倾斜射入空气中,入射角为,折射角可能为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由光的折射定律可知:光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角,由于入射角等于,所以折射角大于。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
14.下列光现象中,可以用光的折射解释的是( )
A. 日全食 B. 湖面倒影
C. 日晷仪 D. 海市蜃楼
【答案】D
【详解】A.日全食形成的原理是光的直线传播,故A不符合题意;
B.湖面倒影是平面镜成像,属于光的反射现象,故B不符合题意;
C.日晷仪的原理是光的直线传播,故C不符合题意;
D.海市蜃楼是光经过不均匀空气时发生的折射现象,可以用光的折射解释,故D符合题意。
故选D。
15.下列有关如图所示的光现象的说法错误的是( )
A.甲图水中人的“影子”是由于光的直线传播形成的
B.乙图钢笔好似被折断了是由于光的折射形成的
C.能从各个角度看见丙图的桌椅是由于光的漫反射
D.丁图中的日全食是由于光沿直线传播形成的
【答案】A
【详解】A.甲图水中人的“影子”是平面镜成像,是光的反射现象,故A错误,符合题意;
B.光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,因此乙图钢笔好似被折断了是由于光的折射形成的,故B正确,不符合题意;
C.光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,能从各个角度看见丙图的桌椅是由于光线入射到粗糙的反射面上,反射光线射向四面八方,这种反射是漫反射,故C正确,不符合题意;
D.光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等,因此日全食是由于光沿直线传播形成的,故D正确,不符合题意。
故选A。
【素养提升】
16.下列现象中可以利用光的直线传播知识解释的是( )
A. 平面镜成像 B.筷子变“弯”
C.池水变浅 D.小孔成像
【答案】D
【详解】A.平面镜成像,是由于光的反射,不能利用光的直线传播知识解释,故A不符合题意;
B.筷子变“弯”,是由于在水中的筷子反射的光,从水里进入空气中时,发生折射形成的,故B不符合题意;
C.池水变浅,是由于水中的物体反射的光,从水里进入空气中时,发生折射形成的,故C不符合题意;
D.小孔成像,是由于蜡烛的光经过小孔形成的,这是光的直线传播,故D符合题意。
故选D。
17.若入射角大于折射角,则光可能是( )
A.从水中斜射入空气中 B.从空气中斜射入水中
C.从水中垂直射向空气中 D.从空气中垂直射向水中
【答案】B
【详解】A.由光的折射定律可知,当光从水中射向空气中时,折射光线会向远离法线方向偏折,入射角小于折射角,故A不符合题意;
B.当光从空气中斜射入水中时,折射光线会靠近法线方向偏折,入射角大于折射角,故B符合题意;
CD.当光从水中垂直射向空气中或光从空气中垂直射向水中,光的传播方向不变,入射角等于折射角,故CD不符合题意。
故选B。
18.光从空气中斜射入水中或者从水中斜射入空气中时会同时发生折射和反射,下面的光路图正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.图中折射角大于入射角,故A项错误;
B.图中入射光线与折射光线在法线同一侧,故B项错误;
C.图中折射角小于入射角,故C项错误;
D.图中反射角等于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,且折射角大于入射角,故D项正确.
19.下列现象中的“影”,仅由于光的折射而形成的是 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A. 形影不离中影子的形成说明光是沿直线传播的,由于光的直线传播,被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故与题意不符;B. 水中倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故与题意不符.C. 用投影仪看图片或文字时,看到的是图片或文字倒立放大的实像,属于凸透镜成像,是由于光的折射形成的.符合题意.D. 皮影戏中影子的形成说明光是沿直线传播的,故与题意不符.故选C.
点睛:光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象.
【能力培优】
20.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n(指光在真空中的速度与在玻璃中的速度之比,数值上等于光由玻璃斜射入真空或空气时折射角的正弦与入射角的正弦之比)。如图甲所示,O是圆心,MN是法线,AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sin i⁃sin r图像如图乙所示,则( )
A.光由A经O到B,n=1.5 B.光由B经O到A,n=1.5
C.光由A经O到B,n=0.67 D.光由B经O到A,n=0.67
【答案】B
【详解】由题图乙可知,sin i<sin r,则i<r,所以光线从玻璃射入空气,即光由B经O到A,折射率
n==1.5
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
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第三章 光现象
课时3.5 探究光的折射特点
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2.3.4 探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
2.3.6 通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
4.2.6 探究光的反射定律。
4.2.7 探究平面镜成像的特点。
物理观念:了解光,能用知识解释自然界的有关现象,解决日常生活中的有关问题,形成初步的运动和相互作用观念。
科学思维:知道光线等物理模型;能运用光的一些规律分析简单问题,并获得结论;能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据,具有使用科学证据的意识;能根据知识,指出交流中有关说法的不当之处,并能提出自己的见解。
科学探究:能基于观察和实验,提出与光现象有关的科学探究问题,并作出有依据的猜想与假设;在关于光的反射、平面镜成像等科学探究中,能制订初步的实验方案;能正确使用相关器材获取实验数据;能通过对数据的比较与分析,发现数据的特点,进行初步的因果判断,得出实验结论;能表述实验过程和结果,撰写实验报告。
科学态度与责任:知道物理学是对相关自然现象的描述与解释,物理学研究需要观察、实验和推理,体会物理学对人类生活和社会发展的影响;具有对光知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
知识点一、光的折射
1.定义:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化。这种现象叫光的折射。
▲敲桌子:光线垂直入射,传播方向不改变。
2.有关折射的名词:
(如图所示)
3.光的折射规律:
(1)三线共面:折射光线与入射光线、法线在同一平面上。
(2)两线异侧:折射光线和入射光线分居于法线的两侧。
(3)角不等:折射角不等于入射角(空气中角大)。
A.光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,属于近法线折射。
B.光从水中或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,属于远法线折射。
(4)变化关系:折射角随着入射角的增大而增大,减小而减小。
(5)在光的折射过程中,光路是可逆的。
(6)光线垂直入射,传播方向不改变。
知识点二、生活中的折射现象
1.从岸上看水中物体:
从岸上看水中物体,我们会把河水看浅了,把水中的鱼位置看高了。
(1)原理如图所示。
(2)如图:S′是所有折射光线反向延长线的交点,所以也是虚像。
(3)光的传播方向:由水中斜射入空气,进入人眼。
2.从水中看岸上物体:
反之,从水中看岸上物体,我们会把物体看高了。
3.海市蜃楼:
(1)光的折射现象。
(2)成因是:地面附近空气温度比上层空气温度低,使上下层空气密度不同,而发生的折射现象。
问题一:光的折射
【角度1】概念和现象
【典例1】摄影爱好者小李早上在大观河边照像,观察到岸边的建筑物在水面上形成的甲和乙,并拍摄了下来(如图)。过了30多分钟后他又回到原位置观察,则下列正确的是( )
A.甲的大小、形状会变化 B.甲的大小、形状均不变
C.乙的大小、形状会变化 D.乙的大小不变、形状会变化
光的折射的概念和现象、平面镜成像的特点和规律
【变式1-1】小明在海河公园游玩时,观察到一些由光现象而成的像如图所示,其中属于实像的是( )
A.甲图:湖中凉亭的倒影
B.乙图:清澈湖水中游动的金鱼
C.丙图:平静的露天池水中有朵朵白云
D.丁图:太阳通过树缝在地面上形成的圆形光斑
【变式1-2】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
【角度2】折射条件
【典例2】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
光的折射规律的应用、光的折射条件
【变式2-1】关于光现象的说法正确的是( )
A.远离平面镜时,观察者在镜中的像会变小
B.凸透镜对光的会聚作用,一定能使光线会聚
C.光在两种介质的界面一定发生偏折
D.光发生漫反射时,反射角不等于入射角
【变式2-2】洪崖洞是重庆历史文化的见证和城市精神的象征,下列有关说法正确的是( )
A.洪崖洞在平静江水中的倒影是等大的像
B.洪崖洞在平静江水中的倒影是由光的折射形成的
C.夜晚洪崖洞的灯光五颜六色是因为发生了光的色散现象
D.夜晚洪崖洞的灯光从空气斜射入江水中时,光是沿直线传播的
问题二:光的折射实验
【角度1】实验现象及结论
【典例1】在探究“光的折射特点”的实验中,一束光从空气射入水中,观察到的现象中,不正确的是( )
A.光的传播方向一定会发生改变
B.折射光线跟入射光线和法线在同一平面
C.使入射角增大,则折射角将随着增大
D.若光线垂直入射,折射角和入射角均为0°
光的折射的实验现象及结论
【变式1-1】一辆玩具车的车轮放入水中,如图所示,看起来浸入水中的车轮变“扁”了,下列光路图能正确反映其成因的是( )
A. B.
C. D.
【变式1-2】一束光线与水面成锐角由空气斜射入水中时,入射角为,反射角为,折射角为,则、和之间的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【角度2】应用
【典例2】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
水底光斑的变化
【变式2-1】有一圆柱形散口容器,从其右侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示,下列操作使光斑向右移动的是( )
A.保持水面高度不变使激光笔向左平移 B.保持激光射入角度不变使水面上升
C.保持激光射入角度不变使水面下降 D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
【变式2-2】如图所示有束光线射入杯底形成光斑,逐渐往杯中加水,光斑将( )
A.向右移动 B.向左移动 C.不动 D.无法确定
【基础强化】
1.下列光现象中,可用光的折射规律解释的是
A.雨后的彩虹
B.小孔成像
C.池水映明月
D.电视机遥控器通过红外线对电视机进行遥控
2.如图所示的光现象中,由于光的折射形成的是( )
A. 手在墙上的倒影 B. 国家大剧院在水中的倒影
C. 水池变“浅”了 D. 凸面镜可以扩大视野
3.由于视觉原因,用鱼叉刺向水里的鱼往往难于成功.图中能正确解释刺不到鱼的光路图是
A. B.
C. D.
4.自然界的美经常令人陶醉.如图所示的现象中,由于光的反射形成的是( )
A.日全食
B.眼球成像
C.平面镜成像
D.铅笔被“折断”
5.如图所示的光现象中,属于光的折射现象的是( )
A.舞台激光 B.海市蜃楼
C.光导纤维 D.水中倒影
6.一束光线由空气中斜射入水中,当入射角逐渐增大时,折射角
A.逐渐减小 B.不变 C.逐渐增大,但总小于入射角 D.逐渐增大,可能大于入射角
7.清澈见底的池水,它的实际深度会超过你看到的深度。出现这种现象的原因是( )
A.光的反射 B.光的折射
C.光的直线传播 D.光的速度很大
8.很多诗句蕴含着丰富的物理知识,下列所描述的现象与其成因对应正确的是( )
A.“池水映明月,潭清疑水浅”,句中“水浅”是由光的反射造成的
B.“已是悬崖百丈冰,犹有花枝俏”,句中“冰”的形成是熔化现象
C.“绿树浓阴夏日长,楼台倒影人池塘”,句中“浓阴”是光的折射形成的
D.“寒夜客来茶当酒,竹炉汤沸火初红”,句中“汤沸”是指水加热后发生汽化现象
9.如图所示四种情景中,主要由于光的折射而形成的现象是
A.用放大镜看书时,字变大了
B.小鸭在水面照“镜子”
C.阳光透过树林时留下影子
D.岸边植物的倒影
10.如图所示,铅笔看起来“断”为两截是因为( )
A.发生了镜面反射
B.发生了漫反射
C.光从空气射入水中发生折射
D.光从水射入空气中发生折射
11.如图所示,一束光斜射向水面,在水面上发生了反射和折射,下列说法正确的是( )
A.入射角等于反射角,小于折射角
B.入射角等于反射角,等于折射角
C.当入射角变大时,折射角变大,反射角变小
D.当入射角变小时,折射角变小,反射角变小
12.下列现象能用“光的直线传播”解释的是( )
A.影子的形成 B.“海市蜃楼”的形成
C.平静的水面能看到树的倒影 D.在岸上看湖水中鱼的位置比实际的浅
13.光从水倾斜射入空气中,入射角为,折射角可能为( )
A. B. C. D.
14.下列光现象中,可以用光的折射解释的是( )
A. 日全食 B. 湖面倒影
C. 日晷仪 D. 海市蜃楼
15.下列有关如图所示的光现象的说法错误的是( )
A.甲图水中人的“影子”是由于光的直线传播形成的
B.乙图钢笔好似被折断了是由于光的折射形成的
C.能从各个角度看见丙图的桌椅是由于光的漫反射
D.丁图中的日全食是由于光沿直线传播形成的
【素养提升】
16.下列现象中可以利用光的直线传播知识解释的是( )
A. 平面镜成像 B.筷子变“弯”
C.池水变浅 D.小孔成像
17.若入射角大于折射角,则光可能是( )
A.从水中斜射入空气中 B.从空气中斜射入水中
C.从水中垂直射向空气中 D.从空气中垂直射向水中
18.光从空气中斜射入水中或者从水中斜射入空气中时会同时发生折射和反射,下面的光路图正确的是( )
A. B. C. D.
19.下列现象中的“影”,仅由于光的折射而形成的是 ( )
A. B. C. D.
【能力培优】
20.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n(指光在真空中的速度与在玻璃中的速度之比,数值上等于光由玻璃斜射入真空或空气时折射角的正弦与入射角的正弦之比)。如图甲所示,O是圆心,MN是法线,AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sin i⁃sin r图像如图乙所示,则( )
A.光由A经O到B,n=1.5 B.光由B经O到A,n=1.5
C.光由A经O到B,n=0.67 D.光由B经O到A,n=0.67
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