3.3 光的折射----2024-2025学年沪科版八年级全一册物理

第三节 光的折射 基础知识 光的折射 定义 光从一种介质斜射入另外一种物质时，传播方向发生偏折的现象叫做光的折射。 条件 折射发生在两种物质的交界面（水和空气的交界面）处或者同一种不均匀的介质（沙漠中的空气，密度不均匀，出现海市蜃楼）中。 折射规律 1. 三线共面：入射光线、折射光线和法线在同一平面内。 2. 两线分立：入射光线和折射光线分别在法线的两侧。 3. 折射角随入射角的增大而增大随入射角的减小而减小。 4. 折射现象中，光路是可逆的。 现象 注意：通过折射现象形成的虚像总是在实际物体的上方。 水中的筷子好像折断、海市蜃楼、河水变浅、人在岸上看到鱼的虚像。 实验总结：光的折射规律 实验设计与操作 实验 装置 器材 作用 1. 水槽/玻璃砖：提供两种物质的交界面 2. 量角器：测量入射角和折射角的角度。 3. 可折转的光屏：a. 呈现光路；b. 探究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面。 注意 事项 1. 实验在较暗的环境下进行：目的是为了减少其它光线的影响，实验现象更加明显。 2. 光线紧贴着光屏射向O点：目的是在光屏上呈现光路。 实验 操作 1. 探究折射角和入射角的关系：多次改变入射角的大小，分别测量入射角对应折射角的大小。 2. 探究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面：将折射光线所在的一半光屏向后折转，观察纸板上是否还有折射光线。 3. 验证光路是否可逆：使光线沿原折射光线的路径入射，观察反射光线是否能与原入射光线重叠。 4. 换用玻璃砖，将上面的实验重复一次。 实验结论 1. 三线共面：入射光线、折射光线和法线在同一平面内。 2. 两线分立：入射光线和折射光线分别在法线的两侧。 3. 折射角随入射角的增大而增大随入射角的减小而减小。 4. 折射现象中，光路是可逆的。 交流与反思 1.实验中多次改变入射角大小，多次测量折射角大小与入射角进行比较，原因是为了避免实验结果的偶然性，得到一个具有普遍性的结论。 2.在各个角度都能在光屏上看到光路，原因是光在纸板上发生了漫反射。 3. 光线垂直与交界面入射时，传播的方向不发生改变。 4.空气角最大：不论是光从空气（玻璃）进入水中，还是从水中（玻璃）进入空气中，总是在空气中的光线与法线的夹角大。 光的折射作图指导 题型1：画折射光线 1.在图中画出折射光的大致方向． 【答案】 a) 根据法线垂直于交界面，画出法线。 b) 根据空气角最大确定折射光线偏折的角度，画出折射光线。 2.如图所示，光从空气斜射向玻璃，画出这束光进入玻璃后的光线。 【答案】 a) 根据法线垂直于交界面，画出法线。 b) 根据空气角大，确定当光从空气射入玻璃时，折射光线的偏折角度，画出折射光线。 c) 根据空气角大，确定当光从玻璃射入空气时，折射光线的偏折角度，画出折射光线。 d) 注意两次折射后的折射光线和最初的入射光线平行。 题型2：画折射光路图 3.如图所示，A为河底的鹅卵石，A′为河边观察者在B处看到的虚像，画出入射光线和折射光线。 【答案】 a) 连接A′B，与水面的交点为折射点。 b) 折射点与B点间的连线为折射光线，然后连接A与折射点，即为入射光线。 3．如图所示，湖边上方有一盏路灯，潜水员在水下E处看到了路灯的像．图中A、B两点，其中一点是路灯的发光点，另一点是路灯的像点。区分发光点、像点，在图中画出水下E处的潜水员看到路灯的光路图． 【答案】 a) 折射现象中，像在物体的上方，所以B为像点。 b) 连接EB，与水面的交点为折射点。 c) 折射点与E点间的连线为折射光线，然后连接A与折射点，即为入射光线。 题型通关 【题型1】生活中的折射现象 1．中华文化博大精深，有些古诗词中蕴含着丰富的物理知识。下列诗句中的情境能用光的折射原理解释的是（ ） A．起舞弄清影 B．潭清疑水浅 C．风吹草低见牛羊 D．楼台倒影入池塘 2．如图所示的几种现象中，属于光的折射现象的是（ ） A．墙上的手影 B．玩具小人在平面镜中的像 C．海市蜃楼 D．水中亭子的倒影 3．下列四种现象中，属于光的折射现象的是（ ） A．水中倒影 B．手影 C．筷子“弯折” D．激光准直 4．在甲乙丙丁四图中，下列说法正确的是（　　） A．甲池水变浅是光从空气中斜射到水中时发生偏折造成的 B．图乙有经验的渔民应该用鱼叉瞄准鱼的上方才能将鱼叉到 C．图丙人眼看到水中的硬币比真实的硬币位置要偏高 D．图丁街头路口的反光镜是凹面镜 【题型2】光的折射规律实验 5．如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有 的作用； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）： ； （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 。 6．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”：图丙是光从空气射入水中，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1′、2和2′、3和3′、4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。试问： （1）甲图中一束光从空气射入水中，各个方向的同学都能观察到此现象，是因为光发生了 反射； （2）当光从空气垂直射到水面时，折射角等于 度； （3）图乙中的把光屏向后翻的目的是为了 ； （4）由图丙可以得到：光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 。 【题型3】光的折射规律的应用 7．光从玻璃射向空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，以下符合实际情况的是（　　） A． B． C． D． 8．光从室外透过玻璃进入室内，下列光路图中正确的是（ ） A． B． C． D． 9．周六，小龙同学又开始了他的家庭实验：他在桌面上放一个空碗，碗内的底部放一枚硬币，让弟弟看过去，没有看见硬币（如图甲）；弟弟保持不动，小龙慢慢往碗中倒水，弟弟突然看见碗中出现了一枚“硬币”（如图乙）。对此现象下列分析正确的是（　　） A．看见硬币，说明硬币是光源 B．没有看见硬币，是因为光的直线传播 C．看见的“硬币”，是光的反射形成的虚像 D．看见硬币，表明光在水中的传播速度比空气中快 10．岸上的人觉得水中的游泳运动员“腿变短了”，这是光的 现象，此现象说明光从水中斜射入空气中时，折射光线将 （选填“靠近”或“远离”）法线。 11．如图所示为一束光从空气斜射到某液面上，与液面的夹角为30°，且反射光与折射光相互垂直，则反射角是 ，折射角是 ． 12．当你在露天游泳池游泳时，潜入水中观看池边树梢，看到的是树梢的 （填“实”或“虚”）像，像的位置比树梢的实际位置 （填“高”“低”）。人们有这些感觉，是因为光从 中斜射入 中时，折射角 入射角。 13．“追梦”学习小组的同学用激光笔发出一束红光从空气斜射入水中的情景如图，图中AO为入射光线， 为折射光线；保持入射点O不动，在竖直平面内，顺时针缓慢旋转入射光线AO至图中虚线DO位置，反射角将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 14．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  （填“甲”或“乙”）的位置。 15．如图是一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射现象和折射现象，下列说法错误的是（ ） A．入射光线是GO，入射角是30° B．法线是BF，界面是AD，右侧是玻璃 C．反射光线是OE，折射光线是OC，折射角是30° D．如果减小入射角，则反射光线与折射光线的夹角从90°开始增大 16．［中］在天宫课堂中，航天员王亚平将空气注入水球，形成的气泡球与水球的球心都在点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示，其中球心与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为（ ） A．① B．② C．③ D．④ 17．［中］有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度向容器内的水面斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑，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．保持激光的入射角度不变，使水面上升 C．保持激光的入射角度不变，使水面下降 D．保持水面高度和入射点不变，使激光的入射角减小 【题型4】光的折射作图 18．光线是表示光的传播路径和方向的物理模型。如图甲所示， 一束光从空气斜射到玻璃砖表面， 一部分光射进玻璃中， 另一部分光返回到空气中，请在图乙中大致画出该入射光的折射光线和反射光线。 19．如图甲所示，光线AO经平面镜反射后进入水中，请画出光路图（不考虑光线在水面的反射）。 20．小明在河边看到池底的鱼，请在图中画出眼睛在B处看到河底A处的鱼成像在C处的光路图。 21．［中］如图所示，潜水员的眼睛在水面以下处，从水中观察岸上的物体。图中的和分别是物、像的位置，请在图中作出潜水员观察物体的光路图。 参考答案 1．【答案】B 【解析】 A “起舞弄清影”中的影子是由光的直线传播形成的，不符合题意 B 人从岸上看潭底，感觉比较浅，实际上我们看见的“潭底”是光从水中折射到空气中形成的虚像，符合题意 C “风吹草低见牛羊”是光的直线传播原理，不符合题意 D “楼台倒影入池塘”中的倒影是平面镜成的像，是光的反射现象，不符合题意 2．【答案】C 【解析】 选项 分析 结果 A 手影是由光的直线传播形成的 × B 平面镜成像属于光的反射 × C 海市蜃楼是由光的折射形成的 √ D 水中倒影属于平面镜成像，其实质是光的反射 × 3．【答案】C 【解析】 A 水中倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故A错误 B 手影是由光的直线传播形成的,故B错误 C 筷子“弯折"是由光的折射形成的,故C正确 D 激光准直利用了光的直线传播,故D错误 4．【答案】C 【详解】A．池底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，故A错误； B．渔民发现水中有一条鱼，因为光的折射定律，看到的鱼的位置并不是真正的鱼的位置，而是鱼的虚像，虚像在实际物体的上方，所以有经验的渔民叉鱼时要瞄准鱼下方叉，故B错误； C．把一枚硬币放入碗底，硬币反射的光线从水中斜射到空气中发生折射，折射光线远离法线偏折，所以人眼逆着折射光线看上去，看到硬币的位置比它实际的位置要高，故C正确； D．街头路口的反光镜为了增大视野，用的是凸面镜，故D错误。 5．【答案】显示光路 ；光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；小于； 45o 【详解】 （1）[1]某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。 （2）[2]根据表中数据可知，实验中，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出的结论是：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 （3）[3]根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小了，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。 （4）[4]已知当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°。根据光路的可逆性，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。 6．【答案】（1）漫　（2）0　（3）验证三线共面　（4）增大 【详解】（1）甲图中一束光从空气射入水中，光线在光屏上传播时发生漫反射，各个方向的同学都能观察到此现象。 （2）当光从空气垂直射到水面时，由图丙1可知，入射角为0°，折射角等于0°，即垂直入射时，光在空气和水的界面不发生折射。 （3）图乙中的把光屏向后翻折，不能在光屏上看到折射光线，目的是为了验证入射光线。折射光线、法线再同一平面内。 （4）由图丙可知，入射角增大，折射角随着增大，可得结论：光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大。 7．【答案】D 【详解】A．图中描述的是光从玻璃斜射入空气中的情境，反射光线的方向错误，不符合反射定律；折射角小于入射角，不符合折射定律，故A图不正确． B．图中描述的是光从空气斜射入玻璃中的情境，反射光线的方向错误，不符合反射定律；折射角大于入射角，符合折射定律，故B图不正确． C．图中描述的是光从空气斜射入玻璃中的情境，反射角等于入射角，符合反射定律；折射角等于入射角，不符合折射定律，故C图不正确． D．图中描述的是光从空气斜射入玻璃中的情境，反射角等于入射角，符合反射定律；折射角大于入射角，符合折射定律，故D图正确． 8．【答案】B 【详解】第一次折射：先过入射点O垂直玻璃右表面作出法线，再在玻璃内部法线的另一侧作出折射光线，注意折射角小于入射角；第二次折射：先过O'点垂直玻璃左表面作出法线，再在玻璃的左侧空气中作出折射光线，注意折射角大于入射角，折射光线与玻璃右表面的入射光线平行，如图所示，故B正确。 9．【答案】B 【详解】A．看见硬币，是因为硬币反射的光线进入人眼，硬币本身不会发光，不是光源，故A错误； B．光在同种均匀的介质中沿直线传播，故倒水前眼睛刚好能看不见硬币是因为碗挡住了光的直线传播，故B正确； C．慢慢往碗内倒水时，保持眼睛和碗的位置不变，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线沿直线看去，看到的是由实际光线的反向延长线会聚而成的硬币的虚像，故C错误； D．光在真空中的传播速度最快，在空气中的传播速度接近真空，比在水中的传播速度快，故D错误。 10．【答案】折射；远离 【详解】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，所以人们逆着光线看去水中的游泳运动员“腿变短了”，这是折射现象。 11．【答案】60o；30o 【详解】如图所示，入射光线与界面的夹角是30°，所以入射角为90°﹣30°=60°．反射角等于入射角也为60°，所以反射光线与界面的夹角为30°．因为折射光线与反射光线垂直，所以折射光线与界面的夹角为90°﹣30°=60°，因此折射角为90°﹣60°=30°． 12．【答案】虚；高；空气；水；小于 【分析】树梢反射的光从空气进入水中，发生折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，向下偏折，所以游泳的人看到的路灯的位置比时间位置偏高。 【详解】正在游泳的人看见池边树梢，是池边树梢反射的光斜射到水面时，发生折射，此时折射角小于入射角，折射光线靠近法线，向下偏折，进入人的眼睛，而人逆着光的方向看上去看到的是树梢实际位置偏高的虚像。 【点睛】岸上的人观察水中的物体时，会看到比原位置高的虚像，同样，在水中观察岸上的物体时，也会看到比原位置高的虚像，这是因为折射时，光路是可逆的。 13．【答案】OC；变小 【详解】光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播路径会发生偏折，则图中AO为入射光线，OC为折射光线；保持入射点O不动，在竖直平面内，顺时针缓慢旋转入射光线AO至图中虚线DO位置，入射角变小，则反射角也变小。 14．【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。 15．【答案】C 【详解】ABC．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可得BF为法线，AD为界面；折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OC为折射光线，GO为入射光线，OE为反射光线；入射角∠GOF＝30°，折射角 ∠BOC＝90°﹣30°＝60° 折射角大于入射角，可知界面AD的右边是玻璃，左边是空气，故C错误，符合题意；AB正确，不符合题意； D．根据图示可知∠EOD＝90°﹣30°＝60°，所以反射光线与折射光线的夹角为∠EOC＝60°+30°＝90°，如果减小入射角，反射角和折射角都随之减小，反射光线和折射光线都向法线靠近，反射光线与折射光线的夹角则从90°开始增大，故D正确，不符合题意。 16．【答案】A 【解析】由图可知光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，因为光路是可逆的，所以光从水中斜射入空气中时，发生折射，折射角大于入射角；对于球体而言，入射点与球心所在的直线即为法线，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，就图而言，所在的直线即为法线，所以进入气泡球的折射光线可能为①。故选A。 17．【答案】C 【解析】保持水面高度不变，使激光笔向左平移，光斑将左移，故A错误；保持激光的入射角度不变，使水面上升，则入射点左移，光斑左移，故B错误；同理可知，C正确；保持水面高度和入射点不变，使激光的入射角减小，则折射角减小，光斑左移，故D错误。故选C。 18．【详解】过入射点做界面的垂线，即为法线，根据反射角等于入射角画出反射光线，光从空气中斜射入玻璃，根据折射角小于入射角，画出折射光线，故如图所示： 19．【答案】 【详解】 过反射点O作垂直于平面镜的法线，根据反射角等于入射角画出反射光线，再过折射点作法线，根据折射角小于入射角大致画出折射光线的方向 20．【详解】当折射光线射入人眼时，人总是认为光沿直线传播的，所以看到的鱼实际上是鱼的虚像，在折射光线的反向延长线上的C处，而实际光线是由A处射向水面的。故先连接B、C两点，与水面交于O点，则O为入射点，连接AO，标上箭头为入射光线，OB为折射光线，并标上箭头，如图所示： 21．【答案】 如图所示 【解析】连接、两点（空气中用虚线，水中用实线）与水面交于点，则点为入射点；连接即为入射光线，为折射光线。 14 学科网（北京）股份有限公司 $$