专题3.3 光的折射【七大题型】（举一反三）-2024-2025学年八年级全一册物理举一反三系列（沪科版2024）

专题3.3 光的折射【七大题型】 【沪科版2024】 【题型1 光的折射】 4 【题型2 探究光的折射规律】 5 【题型3 折射现象在生活中的应用】 7 【题型4 光的折射和反射求角度】 11 【题型5 在水底和岸上观察时折射的光路图】 12 【题型6 液面上升或下降光斑移动的相关问题】 15 【题型7 光的折射作图】 18 知识点1：光的折射概念 一、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫光的折射。 2.描述折射现象的几个概念： ①入射点：入射光线与分界面的交点O； ②分界面：两种介质的分界面，如图所示的MM′； ③入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO； ④折射光线：进入另一种介质的光线OB； ⑤法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′； ⑥入射角：入射光线与法线的夹角α； ⑦折射角：折射光线与法线的夹角β。 二、探究光的折射定律 提出问题 如果光从一种介质进入另一种介质，例如，从空气进人水或玻璃时，情况又会怎样呢? 猜想与假设 ①当光从一种介质进入另一种介质中时，可能会向法线偏折（或远离法线）。 ②折射光线、入射光线位于法线两侧（同侧）。 ③折射角可能等于（或大于/小于）入射角。 实验思路 让一束光从空气斜射入水中,观察光束在空气中和水中的径迹。 实验器材 激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。 设计并进行实验 利用如图所示的实验装置进行实验。 （1）让一束光从空气斜射入水中，观察折射光线、入射光线和法线之间的位置关系，比较折射角和入射角的大小关系，并描画出光束在空气和水中的传播路径； （2）改变入射角大小，观察折射角的变化情况； （3）让一束光垂直射入水中，观察折射情况； （4）让一束光逆着原折射光的方向从水中斜射入空气中，观察折射情况。 实验现象 （1）光从空气斜射入水中时，可观察到折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角； （2）改变入射角的大小，发现折射角的大小也随之改变，并且入射角增大时，折射角也增大； （3）光从空气垂直射入水中时，其传播方向不变； （4）让光逆着原折射方向从水中斜射入空气中时，进入空气中的折射光线逆着原入射光线的方向射出。折射角大于入射角。 探究归纳 光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。 当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 三、生活中的折射现象 1.池底变浅 池底为什么看起来比实际浅呢？ 分析：因为池底某点反射的光从水中斜射向空气时会发生偏折，逆着折射光看去，就会感觉这点的位置升高了（如下图），即池水看起来比实际浅。 2.叉鱼 怎样才能插到鱼？ 分析：鱼从水中发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点，即鱼像发出来的，像比鱼位置高。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。 3.让硬币出现 在一个空碗中放一枚硬币。请你慢慢蹲下，当低至某一个观察位置时，就无法看到硬币了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一个观察位置就又能看到碗中的硬币了（如下图）。这是为什么呢? 分析：加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛看到的实际上是升高了的硬币的虚像。 4.海市蜃楼 海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近底层空气的温度比上层的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面（如下图），进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物 【题型1 光的折射】 【例1】（2022·河北石家庄·八年级期末）光从水中进入空气时（　　） A．光的传播方向一定发生改变 B．光的传播速度一定发生改变 C．折射角一定小于入射角 D．折射角不可能等于入射角 【答案】B 【解析】ACD．光从水中进入空气时，折射角大于入射角，光从空气垂直射入水中时，光的传播方向不变，故ACD不符合题意； B．光在越稀疏的介质中传播越快，在真空中最快，光在水中的传播速度大约是在空气里的；所以光从水中进入空气时，光的传播速度会增大，故B符合题意。 故选B。 【变式1-1】当光从空气斜射入水中时，折射角为32°，则入射角为（　　） A．0° B．28° C．32° D．45° 【答案】D 【解析】由光的折射规律可知，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射角为32°，则入射角大于32°。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式1-2】（23-24八年级上·湖北襄阳·期末）光线从空气垂直射入水中，入射角是0°，则折射角是（　　） A．0° B．45° C．90° D．180° 【答案】A 【解析】光线从空气射入水中，若入射角为0°，说明光线垂直射向水面，此时光的传播方向不变，因此入射光线、折射光线与法线重合，则入射角、折射角都为0°。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 特别提醒 （1）光由一种介质斜射入另一种介质时，同时发生光的反射和光的折射。在界面处发生折射时遵守折射规律，发生反射时，遵守反射定律。例如：水中的倒影亮度比岸上的物体要暗，原因时光从空气射入水中不仅发生了光的反射，还有一部分光发生了光的折射。 （2）光的折射现象中，看到的是物体的像，并且是虚像。 （3）不论是从岸上看水中的物体，还是水中看岸上的物体，看到的都是物体的像，像的位置都要比物体的位置要高。 （4）眼睛不是光源，不能发出光，因此光线的箭头指向眼睛。 【题型2 探究光的折射规律】 【例2】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 【解析】（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。 【变式2-1】小明在做探究光的折射特点的实验，左下图是光从空气射入水中时的光路。通过实验得到如下数据： 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 反射角β 0° 15° 30° 45° 60° 折射角γ 0° 11° 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_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零； （2）拓展应用：小明去游泳，观察到深水区并不深，原因是他看到的池底是由光的_______形成的_______像（选填“实”或“虚”）。 【答案】     反射     折射     折射角随入射角的增大而增大     小于     折射     虚 【解析】（1）①[1][2]由图可知，光从空气斜射到水面时，一部分光返回到空气中，发生反射，还有一部分光进入到水中，发生了折射，所以光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象。 ②[3][4]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）[5][6]池底反射的光线由水中斜射到空气中时，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，实际上，他看到的池底是由于折射形成的虚像。 特别提醒 对光的折射规律的理解 （1）因为先有入射光线，然后才有折射光线，所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化，不说入射角随折射角的变化而变化； （2）当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°； （3）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；（空气角大） （4）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。 【题型3 折射现象在生活中的应用】 【例3】图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（　　） A．日晷上呈现针的影子 B．景物在镜中成像 C．鸟巢在水中形成倒影 D．筷子好像在水面处弯折 【答案】D 【解析】A．影子的形成是由于光的直线传播，故A不符合题意； B．景物在镜子中成的像是由于光的反射，故B不符合题意； C．鸟巢在水中形成的倒影是由于光的反射，故C不符合题意； D．筷子看起来弯折，是由于光从水中进入到空气中时，发生了折射，故D符合题意。 故选D。 【变式3-1】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 【解析】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3-2】光——宇宙的使者。关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是（    ） A．墙上呈现手的影子 B．桥在水中的倒影 C．平面镜使太阳光聚集到同一位置 D．人看到鱼在水中的像 【答案】D 【解析】A．墙上呈现手的影子，是因为手挡住了光线形成的，说明光是沿直线传播的，故A不符合题意； B．桥在水中的倒影，类似于平面镜成像，由光的反射形成的，故B不符合题意； C．平面镜使太阳光聚集到同一位置，平面镜对光的作用是发生发射，故C不符合题意； D．人看到鱼在水中的像，是由鱼反射的光线经水面折射形成的靠上的虚像，故D符合题意。 故选D。 【变式3-3】宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中描述过海市蜃楼的奇观。如图所示，这种现象形成的主要原因是光的（    ） A．会聚 B．反射 C．折射 D．直线传播 【答案】C 【解析】海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，是由于空气的密度不均匀而引起的，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式3-4】光从室外透过玻璃进人室内，下列光路图中正确的是（　　） A．B．C．D． 【答案】B 【解析】光从室外透过玻璃进人室内，光从空气折射进入玻璃，折射角小于入射角；再从玻璃折射进入空气，折射角大于入射角；由于光路可逆，空气中的两条光线平行，故ACD错误，B正确。 故选B。 【变式3-5】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 （选填“反射”或“折射”）所成的像，太阳实际在图中 （选填“甲”或“乙”）的位置，人眼所看到的太阳是 （选填“实”或“虚”）像。在特殊的日子会看到日食现象，此时，地球、月球、太阳三者位置关系， 位于中间。 【答案】 折射 乙 虚 月球 【解析】[1][2][3]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。 [4]当月球转到太阳和地球中间并且三者在一条直线上时，月球挡住了太阳照射在地球上的光线，地球处在月球的影子里，这就形成了日食。 【题型4 光的折射和反射求角度】 【例4】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 【解析】[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4-1】如图所示，一束光在玻璃和空气两种介质的界面上同时发生反射和折射（入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中折射光线是 （用字母表示），反射角等于 。 【答案】 OC 60° 【解析】[1][2]由图可知 所以 根据反射定律中反射角等于入射角可得为法线，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，BO为入射光线、OA为反射光线。 【变式4-2】如图所示，一束光线在空气和水的分界面发生了反射和折射，由图可知，光线是由___________（选填“空气斜射向水面”或“水中斜射向空气”）；法线是___________（填字母）；折射角是___________度。 【答案】     空气斜射向水面     MN     38 【解析】[1][2][3]由“反射光线和入射光线具有对称性”可知，QP是界面，MN是法线；因反射光线、折射光线与入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角，所以AO是入射光线，OC是反射光线，OB是折射光线；则入射角 ∠AOM=90°-60°=30° 折射角 ∠BON=38° 因折射角小于入射角，说明光线是从空气斜射向水面。 【题型5 在水底和岸上观察时折射的光路图】 【例5】人在岸上透过池水看池塘底部，下列光路图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】人在岸上透过池水看池塘底部，是池塘底部发出的光线从水中射入空气中时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，故ABC错误，D正确。 故选D。 【变式5-1】如图所示，在水中A处有一条鱼，但岸上的人却看到这条鱼在B处；在图所示的四幅光路图中，能正确说明产生这一现象原因的光路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】人看到水中的鱼，是鱼反射的光由水中斜射入空气中，由折射规律可知，折射角大于入射角； A．图中光由空气斜射入水中，故A不符合题意； B．图中光由空气斜射入水中，故B不符合题意； C．图中光从水中斜射入空气中，折射角小于入射角，故C不符合题意； D．光由水中斜射入空气中，折射角大于入射角，光路图正确，故D符合题意。 故选D。 【变式5-2】如图是光源S发出的光线从水中斜射入空气中的光路图，下列关于人在岸上观察到光源S所成像的说法正确的是（　　） A．光源S所成的虚像在直线①上 B．光源S所成的虚像在直线②上 C．光源S所成的实像在直线①上 D．光源S所成的实像在直线②上 【答案】A 【解析】AB.．人在岸上观察到光源S所成的像为虚像，由于人觉得光沿直线传播，所以感觉光源S所成的虚像在折射光线的反向延长线，即直线①上，故A正确，B错误； CD．人在岸上观察到光源S经水面折射所成的像为虚像，故CD错误。 故选A。 【变式5-3】二十四节气中的“霜降”刚刚过去，这意味着气温下降。小珠一家自驾去龙佳山庄泡温泉，在温泉泳池旁发现池水看起来较浅，但是进去时却很深，下面能正确表示“看起来较浅”的光路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】池底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向水面偏折（偏离法线），人眼沿直线看到“池底”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，看起来较浅。 A．图中光线由空气斜射入水中，光的传播方向错误，故A不符合题意； B．图中光线从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，符合光的折射规律，故B符合题意； C．图中光线从水中斜射入空气中，光的传播方向没有发生变化，故C不符合题意； D．光线从水中斜射入空气中，应该是折射角大于入射角，而图中折射角小于入射角了，故D不符合题意。 故选B。 【变式5-4】潜水员潜入水中工作时看见岸上的树梢位置变高了，在图的四幅光路图中，能正确说产生这一现象原因的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】潜水员潜入水中看岸上的物体时，光由空气射入水中，在水面处发生折射，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角，潜水员逆着折射后的光线看到的是物体的虚像，位置比实际的要高，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【题型6 液面上升或下降光斑移动的相关问题】 【例6】）如图所示，一束光线射入杯中，在杯底形成光斑。逐渐抽出杯中的水，光斑将（　　） A．向右移动 B．向左移动 C．不动 D．无法确定 【答案】B 【解析】当逐渐抽出杯中的水，光的折射程度不变，但入射点逐渐降低且向左移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在杯子底的光斑会逐渐向左移动，如图 故ACD不符合题意；B符合题意。 故选B。 【变式6-1】如图，向右匀速行驶的动车桌面上有杯水，一束光斜射到水面上，保持人射光方向不变。动车减速时（　　） A．入射角不变，折射角不变 B．入射角变小，折射角变小 C．入射角变大，折射角变大 D．入射角变大，折射角变小 【答案】C 【解析】动车减速，杯中水由于惯性还要保持原来的运动状态，所以杯中水面向前倾斜，入射光的方向不变，所以入射角变大，折射角随入射角变大而变大，故ABD错误；C正确。 故选C。 【变式6-2】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 【解析】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6-3】如图所示，一束激光由空气射入装有水的容器中，折射后射在容器底部的B点，利用注射器将容器中的水取走一部分，其他条件不变，则激光射在容器底部的位置（　　） A．仍在B点 B．A、B两点之间 C．B、C两点之间 D．C、D两点之间 【答案】C 【解析】一束激光由空气射入装有水的容器中，折射后射在容器底部的B点，利用注射器将容器中的水取走一部分，导致水面下降，此时激光射入水中的入射点O向下且向右移动，入射角大小不变，因此折射角不变，所以新的折射光线与原来的折射光线平行且折射后射在容器底的位置由B点向右移动。根据折射定律，光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，折射光线靠近法线偏折，因此折射后激光会射在容器底部的C点左侧，故激光射在容器底部的位置应在B、C两点之间。 故选C。 【题型7 光的折射作图】 【例7】在防溺水教育活动中，老师告诉学生，池塘里水的实际深度比看起来的深度要大不能贸然下水游泳。下图为解释这一现象的情景，其中A为水底的物体，A′是岸边儿童看到的A的像。请你在图中作出过O点的入射光线和折射光线。 【答案】 【解析】人在空气中看到A'在水中的位置就是A在水中的像的位置，所以找到A在水中的像的位置，A发出的光经水面折射进入人眼，所以找到此光线的入射点；分别连接A'到人眼找到入射点O，实际是A发光，所以连接AO为入射光线；A'到O是找到入射点所做的辅助线，应用虚线表示。如图所示： 【变式7-1】防涨水六不准中“不要到不熟悉的河边、池塘等地方下水游泳”，清澈的水看似很浅，实则很深，不明水情擅自下水容易发生溺水事故。在学习了物理之后，我们可以从物理的角度认识其中的原理，请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。 【答案】 【解析】当折射光线射入人眼时，人凭光沿直线传播的感觉，认为池底A在折射光线的反向延长线上的A'处，连接眼睛与A'，连线与水面交于O点，则O点为入射点；连接AO，标上箭头为入射光线，O点与眼睛的连线为折射光线，如图所示： 【变式7-2】济南趵突泉被誉为“天下第一泉”，泉水澄澈见底，水中游鱼皆若空游无所依，图中所示是光经过游鱼射向水面的一条入射光线，请在答题卡的相应位置画出相应的反射光线和折射光线的大致方向，并标明折射角。 【答案】 【解析】先过入射点作法线，再根据反射角等于入射角，在法线右侧水中画出反射光线；过入射点在法线右侧的空气中画出折射光线，且使折射角大于入射角， 如图所示 【变式7-3】按要求作图：如图所示，潜水员在水下观察空气中的物体时，也会因光的折射形成升高的虚像。请画出潜水员的眼睛在E点观察空气中的物体S的光路图（S'是看到的虚像，要求保留作图痕迹）。 【答案】 【解析】潜水员的眼睛在E点观察空气中的物体S，是由S发出的光线经水面折射后进入人眼，S的像是人眼逆着折射光线看到的，所以直接连接ES′，与水面的交点即为入射点O；连接S和入射点O即为入射光线，OE为折射光线，如下图所示： 【变式7-4】一束与水面成60°的光线从水中射向空气，在水面处同时发生了反射和折射，请在图中画出反射光线和折射光线的大致方向 【答案】 【解析】由图中可知，入射光线与水面的夹角为60°，则入射光线与法线的夹角为30°，即入射角为30°，由光的反射规律可知，反射角等于入射角，等于30°，光线从水中斜射入空气中时，会发生折射，折射光线远离法线，如图所示 【变式7-5】如图，一束光从玻璃AB面垂直射入，折射后从玻璃砖AC面射出。请画出这束光在AC面发生折射的光路图。 【答案】 【解析】光从空气垂直入射到玻璃界面上，传播方向不变，在AC面发生折射时，从玻璃射入空气中，折射角大于入射角。故画出如下图 【变式7-6】光从空气射入水中，如图所示，画出反射光线和折射光线 【答案】 【解析】光从空气垂直射入水中，入射角为0°，反射角等于入射角等于0°，此时一部分光线被反射，反射光路沿原光路返回；一部分光线射入水中传播方向不变，折射角也为0°，所以折射光线与反射光线的夹角为0°。如图所示： 【变式7-7】一束光线射到水面上，画出它的反射光线以及折射光线的大致方向。 【答案】 【解析】过入射点作垂直于水平面的法线，然后在空气中法线的另一侧作出反射光线，注意反射角等于入射角；再在水中法线的另一侧作出折射光线，注意折射角小于入射角，如图所示： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题3.3 光的折射【七大题型】 【沪科版2024】 【题型1 光的折射】 4 【题型2 探究光的折射规律】 5 【题型3 折射现象在生活中的应用】 7 【题型4 光的折射和反射求角度】 11 【题型5 在水底和岸上观察时折射的光路图】 12 【题型6 液面上升或下降光斑移动的相关问题】 15 【题型7 光的折射作图】 18 知识点1：光的折射概念 一、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫光的折射。 2.描述折射现象的几个概念： ①入射点：入射光线与分界面的交点O； ②分界面：两种介质的分界面，如图所示的MM′； ③入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO； ④折射光线：进入另一种介质的光线OB； ⑤法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′； ⑥入射角：入射光线与法线的夹角α； ⑦折射角：折射光线与法线的夹角β。 二、探究光的折射定律 提出问题 如果光从一种介质进入另一种介质，例如，从空气进人水或玻璃时，情况又会怎样呢? 猜想与假设 ①当光从一种介质进入另一种介质中时，可能会向法线偏折（或远离法线）。 ②折射光线、入射光线位于法线两侧（同侧）。 ③折射角可能等于（或大于/小于）入射角。 实验思路 让一束光从空气斜射入水中,观察光束在空气中和水中的径迹。 实验器材 激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。 设计并进行实验 利用如图所示的实验装置进行实验。 （1）让一束光从空气斜射入水中，观察折射光线、入射光线和法线之间的位置关系，比较折射角和入射角的大小关系，并描画出光束在空气和水中的传播路径； （2）改变入射角大小，观察折射角的变化情况； （3）让一束光垂直射入水中，观察折射情况； （4）让一束光逆着原折射光的方向从水中斜射入空气中，观察折射情况。 实验现象 （1）光从空气斜射入水中时，可观察到折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角； （2）改变入射角的大小，发现折射角的大小也随之改变，并且入射角增大时，折射角也增大； （3）光从空气垂直射入水中时，其传播方向不变； （4）让光逆着原折射方向从水中斜射入空气中时，进入空气中的折射光线逆着原入射光线的方向射出。折射角大于入射角。 探究归纳 光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。 当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 三、生活中的折射现象 1.池底变浅 池底为什么看起来比实际浅呢？ 分析：因为池底某点反射的光从水中斜射向空气时会发生偏折，逆着折射光看去，就会感觉这点的位置升高了（如下图），即池水看起来比实际浅。 2.叉鱼 怎样才能插到鱼？ 分析：鱼从水中发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点，即鱼像发出来的，像比鱼位置高。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。 3.让硬币出现 在一个空碗中放一枚硬币。请你慢慢蹲下，当低至某一个观察位置时，就无法看到硬币了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一个观察位置就又能看到碗中的硬币了（如下图）。这是为什么呢? 分析：加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛看到的实际上是升高了的硬币的虚像。 4.海市蜃楼 海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近底层空气的温度比上层的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面（如下图），进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物 【题型1 光的折射】 【例1】（2022·河北石家庄·八年级期末）光从水中进入空气时（　　） A．光的传播方向一定发生改变 B．光的传播速度一定发生改变 C．折射角一定小于入射角 D．折射角不可能等于入射角 【变式1-1】当光从空气斜射入水中时，折射角为32°，则入射角为（　　） A．0° B．28° C．32° D．45° 【变式1-2】（23-24八年级上·湖北襄阳·期末）光线从空气垂直射入水中，入射角是0°，则折射角是（　　） A．0° B．45° C．90° D．180° 特别提醒 （1）光由一种介质斜射入另一种介质时，同时发生光的反射和光的折射。在界面处发生折射时遵守折射规律，发生反射时，遵守反射定律。例如：水中的倒影亮度比岸上的物体要暗，原因时光从空气射入水中不仅发生了光的反射，还有一部分光发生了光的折射。 （2）光的折射现象中，看到的是物体的像，并且是虚像。 （3）不论是从岸上看水中的物体，还是水中看岸上的物体，看到的都是物体的像，像的位置都要比物体的位置要高。 （4）眼睛不是光源，不能发出光，因此光线的箭头指向眼睛。 【题型2 探究光的折射规律】 【例2】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。 【变式2-1】小明在做探究光的折射特点的实验，左下图是光从空气射入水中时的光路。通过实验得到如下数据： 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 反射角β 0° 15° 30° 45° 60° 折射角γ 0° 11° 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_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零； （2）拓展应用：小明去游泳，观察到深水区并不深，原因是他看到的池底是由光的_______形成的_______像（选填“实”或“虚”）。 特别提醒 对光的折射规律的理解 （1）因为先有入射光线，然后才有折射光线，所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化，不说入射角随折射角的变化而变化； （2）当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°； （3）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；（空气角大） （4）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。 【题型3 折射现象在生活中的应用】 【例3】图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（　　） A．日晷上呈现针的影子 B．景物在镜中成像 C．鸟巢在水中形成倒影 D．筷子好像在水面处弯折 【变式3-1】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3-2】光——宇宙的使者。关于光现象的描述可以用光的折射来解释的是（    ） A．墙上呈现手的影子 B．桥在水中的倒影 C．平面镜使太阳光聚集到同一位置 D．人看到鱼在水中的像 【变式3-3】宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中描述过海市蜃楼的奇观。如图所示，这种现象形成的主要原因是光的（    ） A．会聚 B．反射 C．折射 D．直线传播 【变式3-4】光从室外透过玻璃进人室内，下列光路图中正确的是（　　） A．B．C．D． 【变式3-5】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 （选填“反射”或“折射”）所成的像，太阳实际在图中 （选填“甲”或“乙”）的位置，人眼所看到的太阳是 （选填“实”或“虚”）像。在特殊的日子会看到日食现象，此时，地球、月球、太阳三者位置关系， 位于中间。 【题型4 光的折射和反射求角度】 【例4】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4-1】如图所示，一束光在玻璃和空气两种介质的界面上同时发生反射和折射（入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中折射光线是 （用字母表示），反射角等于 。 【变式4-2】如图所示，一束光线在空气和水的分界面发生了反射和折射，由图可知，光线是由___________（选填“空气斜射向水面”或“水中斜射向空气”）；法线是___________（填字母）；折射角是___________度。 【题型5 在水底和岸上观察时折射的光路图】 【例5】人在岸上透过池水看池塘底部，下列光路图正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式5-1】如图所示，在水中A处有一条鱼，但岸上的人却看到这条鱼在B处；在图所示的四幅光路图中，能正确说明产生这一现象原因的光路图是（　　） A． B． C． D． 【变式5-2】如图是光源S发出的光线从水中斜射入空气中的光路图，下列关于人在岸上观察到光源S所成像的说法正确的是（　　） A．光源S所成的虚像在直线①上 B．光源S所成的虚像在直线②上 C．光源S所成的实像在直线①上 D．光源S所成的实像在直线②上 【变式5-3】二十四节气中的“霜降”刚刚过去，这意味着气温下降。小珠一家自驾去龙佳山庄泡温泉，在温泉泳池旁发现池水看起来较浅，但是进去时却很深，下面能正确表示“看起来较浅”的光路图是（　　） A． B． C． D． 【变式5-4】潜水员潜入水中工作时看见岸上的树梢位置变高了，在图的四幅光路图中，能正确说产生这一现象原因的是（    ） A． B． C． D． 【题型6 液面上升或下降光斑移动的相关问题】 【例6】）如图所示，一束光线射入杯中，在杯底形成光斑。逐渐抽出杯中的水，光斑将（　　） A．向右移动 B．向左移动 C．不动 D．无法确定 【变式6-1】如图，向右匀速行驶的动车桌面上有杯水，一束光斜射到水面上，保持人射光方向不变。动车减速时（　　） A．入射角不变，折射角不变 B．入射角变小，折射角变小 C．入射角变大，折射角变大 D．入射角变大，折射角变小 【变式6-2】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 【解析】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6-3】如图所示，一束激光由空气射入装有水的容器中，折射后射在容器底部的B点，利用注射器将容器中的水取走一部分，其他条件不变，则激光射在容器底部的位置（　　） A．仍在B点 B．A、B两点之间 C．B、C两点之间 D．C、D两点之间 【题型7 光的折射作图】 【例7】在防溺水教育活动中，老师告诉学生，池塘里水的实际深度比看起来的深度要大不能贸然下水游泳。下图为解释这一现象的情景，其中A为水底的物体，A′是岸边儿童看到的A的像。请你在图中作出过O点的入射光线和折射光线。 【变式7-1】防涨水六不准中“不要到不熟悉的河边、池塘等地方下水游泳”，清澈的水看似很浅，实则很深，不明水情擅自下水容易发生溺水事故。在学习了物理之后，我们可以从物理的角度认识其中的原理，请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。 【变式7-2】济南趵突泉被誉为“天下第一泉”，泉水澄澈见底，水中游鱼皆若空游无所依，图中所示是光经过游鱼射向水面的一条入射光线，请在答题卡的相应位置画出相应的反射光线和折射光线的大致方向，并标明折射角。 【变式7-3】按要求作图：如图所示，潜水员在水下观察空气中的物体时，也会因光的折射形成升高的虚像。请画出潜水员的眼睛在E点观察空气中的物体S的光路图（S'是看到的虚像，要求保留作图痕迹）。 【变式7-4】一束与水面成60°的光线从水中射向空气，在水面处同时发生了反射和折射，请在图中画出反射光线和折射光线的大致方向 【变式7-5】如图，一束光从玻璃AB面垂直射入，折射后从玻璃砖AC面射出。请画出这束光在AC面发生折射的光路图。 【变式7-6】光从空气射入水中，如图所示，画出反射光线和折射光线 【变式7-7】一束光线射到水面上，画出它的反射光线以及折射光线的大致方向。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$