第11期 光的折射 光的色散（参考答案见13期）-【数理报】2024-2025学年八年级上册物理学案（人教版2024）

书 光的折射是光学部分的重点内容，同学们要明确光 的折射概念和掌握光的折射规律，学会用光的折射规律 分析和解决实际问题． １．明确光的折射概念 通过实验探究发现，光从一种透 明介质斜射入另一种透明介质时，在 界面处传播方向通常会发生改变，这 种现象叫作光的折射．对于光的折射 现象需要注意两点：（１）光的传播方 向的改变发生在两种透明均匀物质的交界面上，即折射 是在界面处发生的；（２）光在同一种透明均匀物质中仍 然是沿直线传播的．例如光从空气中斜射入水中时，光 在空气中沿直线传播，进入水中后仍沿直线传播，只是 在水和空气的交界面（水面）上传播方向发生了改变， 如图１所示． ２．理解光的折射规律 光的折射遵循一定的规律，即折射光线、入射光线 和法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居法线两 侧，这与光的反射定律有共同之处．折射角与入射角也 有一定的大小关系，但是由于折射角与入射角的关系不 是简单的相等或成正比，所以初中物理中没有讲它们之 间的定量关系，只是通过粗略的定性研究，得出了如下 结论：折射角随入射角的增大而增大；光从空气中斜射 入水、玻璃等透明物质中时，折射角小于入射角；光从 水、玻璃等透明物质中斜射入空气中时，折射角大于入 射角；光垂直射到两种透明均匀物质的界面上时，传播 方向不发生改变． 在折射现象中，光路是可逆的，即如果光逆着原来 的折射光线射入，那么折射光线将逆着原来的入射光线 射出． ３．了解发生折射的原因 光在不同物质界面发生折射的原因是光在不同物 质中传播的速度不同．光从传播速度较大的物质斜射入 传播速度较小的物质中时，折射角小于入射角；光从传 播速度较小的物质斜射入传播速度较大的物质中时，折 射角大于入射角．由于光在空气中的传播速度大于在水 中和玻璃中的传播速度，所以光从空气中斜射入水、玻 璃中时，折射角小于入射角；光从水、玻璃中斜射入空气 中时，折射角大于入射角． 【跟踪训练】 １．（２０２３·资阳）如图２甲所示，枯井中的青蛙位于 井底Ｐ点“坐井观天”，其观察到井外的范围如图中虚线 ａｂ、ｃｄ所示．一场大雨后，井中灌满积水，如图２乙．青蛙 仍在井底Ｐ点“坐井观天”，请在图乙中大致画出青蛙通 过积水能观察到井外的范围． ２．（２０２４·烟台一模）光从空气斜射入水和玻璃时都 会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为 了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激 光电筒等器材进行实验．他在光屏上画出互相垂直的 ＮＮ′和ＭＭ′两条线段并相交于Ｏ点，如图３甲所示． （１）小华将玻璃砖的一个表面与ＭＭ′齐平放置，让 激光电筒发出的光线从Ａ点到Ｏ点入射，他看到了如图 ３乙所示的光路（ＡＯＣ为同一直线），鉴于本实验的目 的，此时最应该记录的两条光线是 （选填 “ＡＯ和ＯＢ”或“ＡＯ和ＯＣ”）． （２）接下来他要观察光从空气进入水中的情况，他 将光屏竖直放入水槽中（使线段 ＭＭ′水平），并向水槽 中慢慢注水至水面与ＭＭ′齐平，入射光线应从Ａ点向Ｏ 点射入，这是为了保证 ，其实本实验 小华还考虑了入射光线所在一侧的 相同． （３）小华最终在光屏上记录下了如图３丙所示的光 路图（ＯＥ为折射光线），分析光路，你认为玻璃和水这两 种介质对光的偏折能力较强的是 ． （４）若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜 射入空气中，则 射出的折射光线更远离法线． 书 光的折射 一、光的折射 想一想：将激光笔发出的光从空气中斜射入水中， 进入水中的那束光线与入射光线是否在同一直线上？ 做一做：将激光笔发出的光从空气中斜射入水槽中 （如图１所示），观察光束在空气中和水中的径迹． 填一填：如图１所示，光从空气斜射入水中时，传播 方向发生了 ，这种现象叫光的 ．如图２ 所示，以经过 Ｏ并垂直于水面的直线 ＯＮ作为 ，入射光线与法线的夹角ｉ叫作 ，折射 光线与法线的夹角ｒ叫作 ． 想一想：（１）如果激光笔发出的光线从空气中以不 同的入射角射入水中，进入水中的光线传播路径相同 吗？当入射角增大时，折射角如何变化？入射角减小时， 折射角又如何变化？ （２）将激光笔发出的光垂直射入水中时，射入水中 的光线是否发生偏折？ 填一填：光从空气斜射入 水中或其他介质中时，折射光 线向 方向偏折，折射 角 入射角．当入射角 增大时，折射角 ．当光 从空气垂直射入水中或其他介 质中时，传播方向 （如图３所示）． 议一议：在光的折射现象中，折射角总是小于入射 角吗？ 做一做：用透明的塑料薄膜将激光笔包裹好放入水 中，使激光从水中逆着原来的折射光射入空气中，观察 此时空气中折射光线的传播路径；改变激光从水中射入 空气中的入射角，观察折射角的大小变化并与入射角 对比． 填一填：（１）如果让光逆着折射光的方向从水中或 其他介质射入空气中，可以看到，进入空气中的折射光 的方向射出．也就是说，在折射现象中，光 路 ． （２）光从水中或其他介质中斜射入空气中时，折射 光线向 （选填“靠近”或“远离”）法线的方向 偏折，折射角 入射角． 二、生活中的折射现象 想一想：我们可以清楚地看到鱼在水中游动，但若 沿着看见鱼的方向去叉它，却叉不到，这是为什么？ 填一填：这是由于光发生了 现象．鱼射出的 光从水中射入空气中时，在水面发生了 ，使 光线偏离法线，眼睛逆着折射光线的方向看 去，看到的是鱼的 像，实际的鱼在像的 ． 做一做：如图４所示，将一支钢笔竖 直放在一块玻璃砖的后面，从前面透过 玻璃砖观察，可以看到玻璃砖后的钢笔 “错位”了． 【即学即练】 １．（２０２３·恩施）从岸边看池水不深，在没有安全保 障情况下切记不要下水．池水看起来变浅，是因为（　　） Ａ．光的直线传播 Ｂ．光的反射 Ｃ．光的折射 Ｄ．都有可能 ２．（２０２３·北京）一束单色光从空气斜射入水中的 情境如图５所示．下列说法正确的是 （　　） Ａ．ＢＯ是入射光，ＯＡ是反射光 Ｂ．ＡＯ是入射光，ＯＣ是折射光 Ｃ．∠ＡＯＭ是入射角，∠ＢＯＮ是反射角 Ｄ．光若沿ＣＯ入射，将沿ＯＡ和ＯＢ射出 ３．如图６所示，在做“探究光的折射规律”的实验 中，当光从空气射入玻璃中时，入射角是 ，折射 角是 ．当入射角增大时，折射角 ． 光的色散 一、色散 做一做：让一束太阳光照射到三棱镜上，另一边用 白纸承接，观察太阳光通过三棱镜后发生了什么． 填一填：太阳光是 ， 它通过棱镜后被分解成各种颜 色的光（如图７所示），这种现 象叫光的 ．如果用一 个白屏来承接，在白屏上就形 成一条彩色的光带，颜色依次 是 、 、 、 、 、 、 ．这说明白光是由 混合 而成的． 想一想：根据光路可逆原理，被分解出来的七种色 光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，将会出现什 么现象呢？ 读一读：如图８所示，雨后 的彩虹就是由光的色散现象引 起的．雨后，天空中悬浮着很多 小水滴，水滴相当于三棱镜，太 阳光经水滴后会发生色散，所 以我们在刚下过雨后有太阳出来时会看到彩虹．如果时 间久了，小水滴蒸发了，相当于三棱镜没了，便看不到彩 虹了． 二、色光的混合 做一做：用放大镜观察彩色电视画面上的各色光 条，有什么发现？ 填一填：人们发现，把 、 、 三种色光按不同的比例混合后，可以产生各种颜色的 光，因此把这三种颜色叫作色光的 ． 做一做：分别用不同颜色的透明胶片挡在两只手电 筒前面，观察它们射出的光在白墙或白纸上重叠部分的 颜色． 填一填：将你的发现记录在表格中． 红光 绿光 蓝光 红光 红光 绿光 绿光 蓝光 蓝光 三、看不见的光 填一填：（１）三棱镜可以把太阳光分解成不同颜色 的光，它们按照一定的顺序排列起来，形成太阳的可见 ．我们把红光之外的辐射叫作 ，把光 谱的紫端以外的光叫作 ． （２）人眼能感觉到特定频率范围内的光，即人眼能 看到的光，称为 ，人眼无法看见的光称为不可 见光，红外线和紫外线都属于 ． 议一议：红外线与紫外线在生活中有哪些用途？ 填一填：（１）一切物体都在不停地辐射红外线，物 体的温度越高，辐射出的红外线越 ．电视机的 遥控器就是靠发射 来传递信息，实现对电视机 的控制；医学上用红外线成像，给皮肤拍照并与健康人 的照片对比，有助于诊断疾病；军事上利用红外线夜视 仪探查军情． （２）紫外线也和人类生活有着非常密切的关系．适 当的紫外线有利于骨骼的生长和身体健康；紫外线能杀 死 ，医院里常用紫外线灯灭菌；紫外线还能使 荧光物质 ，常用于防伪（如验钞机）． 【即学即练】 ４．五彩缤纷的世界，色彩斑斓的光现象，为我们的 生活增添了无数的乐趣．关于光现象，下列说法中不正 确的一项是 （　　） Ａ．太阳光是由各种色光混合而成的 Ｂ．彩色电视画面的颜色是由红、绿、黄三种色光合 成的 Ｃ．成语“白纸黑字”从物理学看，说明白纸反射所 有色光，而黑字不反光 Ｄ．验钞机是利用紫外线工作的 ５．（２０２４·威海二模） 在研究光的色散实验中，小 明进行了实验操作，并在白 纸做成的光屏上获得了一 条彩色的光带（如图９），则 彩色光带中的红光靠近光 带的 （选填“Ａ”或“Ｂ”）处；Ａ处光速 （选填“大于”“等于”或“小于”）Ｂ处光速． ! ! !" # ! 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( Š‹n iŒ $ & 书 １．（２０２４·无锡期末） 物理实验室天花板下方 固定一块厚薄不均匀的 玻璃，其背面涂有一层不 透明的金属薄膜，玻璃横 截面图如图１所示．小明在玻璃下 Ｓ点固定放置一光 源，光源朝着玻璃射出不同角度的光，其中一部分光 从空气射入玻璃后，经金属薄膜反射后再从玻璃射入 空气．则光源射出的光中 （　　） Ａ．只有一条光线能返回到Ｓ点 Ｂ．只有两条光线能返回到Ｓ点 Ｃ．只有三条光线能返回到Ｓ点 Ｄ．不可能有光线能返回到Ｓ点 ２．如图２所示，豆豆在空 水槽底部安装了一微型光源 Ｓ，Ｓ发出一束光．在水槽右侧 壁上形成一光斑，豆豆在光斑 处固定了一小块橡皮泥 Ｐ，接 着他往水槽内缓慢加水至水 面上升到ａ位置，期间冰冰一直在左上方观察，她看到 右壁上一直有光斑，在豆豆加水过程中关于光斑位置 的变化情况，下列说法中正确的是 （　　） Ａ．冰冰观察到光斑从 Ｐ缓慢下移到某一位置后 再缓慢上移，最终静止在橡皮泥Ｐ上方某处 Ｂ．冰冰观察到光斑从 Ｐ迅速下移到某一位置后 再缓慢上移，最终光斑和橡皮泥Ｐ重合 Ｃ．缓慢加水至水面上升到Ｐ点以下的位置期间， 光斑从Ｐ处缓慢下移再缓慢上移 Ｄ．当水面升至ａ时，冰冰看到的光斑静止在橡皮 泥Ｐ下方某处 " # ! # # !" ! $ """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ŽZ@2‘’“”•–—˜™@š›1œ ž Ÿ ¡¢Ž£¤ ¥o@¦§ ¨“©ª«¬­® i@&'1i@qr¯°±²³ 4 i@&'Z[£´ iµ“¶·‚¸'*¹“¶·‚u2ºi)»L¼&4 Z[ 4 i4qr£½¾¿iÀÁŠ‹nÂiâZÄÅ ÆÅÇÅÈÅÉÅÊÅË̶qi@Z[º¯±Z[ÍΣ ÏлZ@ 4 ¾¿iu@ÑÒÓqi4&'ÔÑҺՊ ‹n°±Öm»L&'2×ÂØÙºÚÛ£i4qr 4 Ü ÝŽ4¥o£i4&'1i4qrÞÒ{S@ßৠáâãäåÓæ§ Ž£¡¢çZ4ºè飡¢!"u4¡ê¥ oي‹n§ ë죡êíîÛïÝðo°±Š‹n4 ñò…º¾¿iÀÁ¡ê2»Li4qrZ[§ óôõ öé÷ºjø‘Õ“ùúû2üyðøŽ‘çýþ™ 4ÿ÷â!"G#ž ´2$£%&º Փ'()4*mZٍŽº+ ,•Õ-𺾿Ց’.¢/º‘’0*1¾¿ðø ٍŽžÄqÕ­ºÉËqÕ% 4 ‘2—›º‘’Ñ£€3 41¿iº5¿i×#êÂio678q4Žæ§ 9 : £0*1¿iºi)µ‘’¢/4;'<%='ø #>­ºç¥oŽ§ ‘?@ýþºÿAŽBÑ£¾¿isÁ#ê42 ×ÂiçZ4i4qrZ[ž ¾¿i£µ0¢=Á AºC*#ê2»LD“ù&'ºEF»LD“ùÂiº âÕ#êGÖm»Lk'HI»LJk'KºiLk <¢¸<%MO 4 @¢iµ#êA2N»LDOù& 'º¾¿iu4ÑÒqiC“P×Âr 4 QRÑÒqi4 &'ÔÑÒºÄi¼&+0ÍSºËi¼&+0Í+ 4 ¨ªðøÄqTU)VAW ­m4#êºÉËqHâ)V AW%m4#ê ‘’ðø4Äq£­m#ê&'4iºËq£%m #ê&'4iº¯XðYAÛ£ÄiÕ­ºËiÕ% 4 Z “ê#ꕯX[iÂo­%4Ì\q]ºEF‘’Z ±^ÕÑÒ+0ðø4Ž•£ÑÒ#ê&'1k' 4i) 4 ÚÛ£®‘’•£ðøÙ_RW`4ŽžaF Ž•£bc¥º¯Ú£Q¾¿4de1‘’-f4+ 0gh4ž ‘’4-fde“h£dRŽ4$uiž & óô õö÷ “îïðñø %" 1” & ùl ú û ) * + , - ) * + , - j k ! # "$ ($ ' " ( "$ ($ ' " ( , % - & % . $ "$ ($ ' " ( & / $ j k l ! 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" 书 一、选择题（每小题４分，共４０分） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．（２０２４·湘西二模）下列现象中，属于光的折射现 象的是 （　　） Ａ．夏天，人在太阳下形成影子 Ｂ．水里面桥的倒影 Ｃ．人站在镜子前看到自己的像 Ｄ．海市蜃楼奇观 ２．（２０２４·上海）有一束光从空气中斜射入平静的 水面时，若入射角为６０°，则折射角可能为 （　　） Ａ．０° Ｂ．４０° Ｃ．６０° Ｄ．９０° ３．当光从一种介质射向另一种介质时，下列说法中 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，速度一定改变 ４．小红通过实验探究光从水射入空气中的规律，她 发现折射角随入射角的增大而增大．对“当入射角增大 到一定程度时，将会出现的现象”有下列猜想，其中你认 为合理的是 （　　） Ａ．折射角变为０° Ｂ．折射光线消失 Ｃ．折射角将大于９０° Ｄ．没有任何光现象 ５．一条鱼跃出水面捕捉 鸟的说法听起来像是童话里 的故事．然而，尽管这似乎听 起来是不可能的，但这一非同 寻常的场景首次被摄像师捕 捉到了．如图１是在平静的海面上，一条特瓦利鱼突然 跃出海面捕食乌燕鸥的情景．特瓦利鱼在水中看到水面 上方的乌燕鸥实质是 （　　） Ａ．乌燕鸥的虚像，像在乌燕鸥的上方 Ｂ．乌燕鸥的虚像，像在乌燕鸥的下方 Ｃ．乌燕鸡的实像，像在乌燕鸥的上方 Ｄ．乌燕鸥的实像，像在乌燕鸥的下方 ６．如图２所示，小晋实 验观察到激光束在没搅拌 的浓糖水中的光路是弯曲 的，而光在同种均匀介质中 是沿直线传播的，他觉得光 路弯曲是因为介质不均匀． 下列关于光弯曲方向的猜想最合理的是 （　　） Ａ．一般情况下总是向地面方向弯曲 Ｂ．弯曲方向是随机变化的，无法确定 Ｃ．从密度大的区域向密度小的区域弯曲 Ｄ．从密度小的区域向密度大的区域弯曲 ７．人眼在甲处观察到一个 彩色玻璃球沉在水池底乙处，如 图３所示．在甲处用激光射到玻 璃球上，则激光 （　　） Ａ．正对乙点照射 Ｂ．在甲点偏上照射 Ｃ．在甲点偏下照射 Ｄ．在甲点偏左照射 ８．如图４所示，ＡＯ是射向玻 璃砖的光线，ＣＤ是离开玻璃砖 的光线．下列说法正确的是 （　　） Ａ．光线ＡＯ射向界面ＭＮ时 只发生折射 Ｂ．光线ＡＯ在玻璃砖中的传播路径远离法线 Ｃ．光线从Ａ到Ｄ的传播过程是光的直线传播 Ｄ．光线若沿ＤＣ方向射向界面ＰＱ，最终将沿ＯＡ方 向射出 ９．（２０２３·常州）海洋公园内， 北极熊站立在方形透明水族箱内， 头在水面上、身体在水面下，水族 箱外的游客居然看到了北极熊“身 首异处”的奇异场景，如图５所示． 游客看到熊身体的光路图是 （　　） １０．如图６，鱼缸底部点光源 Ｓ 发出的光线经过水面照亮挡板上 Ｎ点，当鱼缸内水面上升高度ｄ后， 挡板上 Ｍ点（图中未画出）被照 亮，则Ｍ点和Ｎ点间的距离 （　　） Ａ．等于ｄ Ｂ．大于ｄ Ｃ．小于ｄ Ｄ．无法确定 二、填空题（每空２分，共３４分） １１．（２０２４·肇庆二模）小明在岸上看到水中的鱼是 由于光的 （选填“直线传播”“反射”或“折 射”）形成的 （选填“虚”或“实”）像，像在鱼实 际位置的 （选填“上”或“下”）方． １２．当一架无人机掠过水面时，岸边的人在水中看 到无人机的倒影的光路图如图７甲；在水中潜游的人看 到无人机的像的光路图如图７乙．其中，看到像的光路 图正确的是 （选填“甲”或“乙”）；两次看到的无 人机都是 （选填“虚”或“实”）像，甲图成像的原 理是光的 （选填“反射”或“折射”）． １３．由于地球周围大气层对太阳光的折射，人们看 见太阳刚从云海升起时，太阳实际的位置位于云海 （选填“上方”或“下方”）．假设地球表面不存 在大气层，那么人们观看到日出的时刻与实际存在大气 层的情况相比将 （选填“提前”或“延后”）． １４．如图８所示，将一把刻度尺的刻 度面朝上斜插进水中，由水面看去，刻 度尺水中部分 （选填“向上” 或“向下”）偏折，原因是光从水中斜射 入空气中，折射光线 （选填“偏 离”或“偏向”）法线方向，导致观察到 的刻度尺水中部分变短，刻度变 （选填“密”或“疏”）． １５．当光从一种透明介质射入 另一种透明介质中时，传播方向 （选填“不一定”或 “一定”）发生偏折．光在空气和水 的分界面处同时发生反射和折射的 光路如图 ９所示，其中折射角为 （选填 “∠１”“∠２”或 “∠３”），分 界 面 的 方为水． １６．（２０２４·泸州一模）如图 １０所示是一种液面升降监测装 置的原理图．一束光从空气射 到某液面上的 Ｏ点，经折射后， 照射到液体中Ｂ点的鹅卵石上， Ａ为反射光在容器壁上形成的光 点，点Ａ在液体中的像到液面的距离为 ｃｍ；岸 上的人们看到的鹅卵石在 （选填“Ｂ点上方”“Ｂ 点下方”或“Ｂ点”）；若保持入射光方向不变，仅使液面 下降，则Ｂ点的位置会 （选填“向左移动”“向 右移动”或“保持不变”）． 三、作图题（共４分） １７．（２０２４·遵义三模）由于光的折射，人眼看到水 中Ａ点的鱼在Ａ′位置．请在图１１中画出Ｂ位置人眼看到 Ａ点鱼的光路图． 四、实验探究题（共２２分） １８．（１２分）小聪同学为 探究光的折射规律设计了如 图１２所示的实验装置，其中光 屏Ｆ可绕直径ＮＯＭ前后折转． （１）实验时，光贴着光屏 从空气斜射入水中，此时折射 光线和入射光线 同一平面内；小聪同学将右侧 半圆的Ｆ板向后折转一定的角度，则在Ｆ板上 看到折射光线． （２）小聪同学将光屏Ｆ恢复原状，用另一支激光笔 让光沿着ＢＯ射向水面时，可看到折射光沿 ＯＡ射出，这 说明 ． （３）多次增大入射角α，记录入射角和折射角，实验 数据如下表．分析数据可得： 次数 １ ２ ３ ４ 入射角α ０° ３０° ４５° ６０° 折射角β ０° １７° ２４° ３０° ① 当光从空气垂直射入水中时，传播方向 ； ②当光从空气斜射入水时，折射角 （选填 “大于”“等于”或“小于”）入射角； ③当入射角增大时，折射角随之 （选填 “增大”或“减小”）． １９．（１０分）如图１３是小明研 究“光现象”的实验示意图． （１）实验前，在半透明空水槽 中喷洒少许烟雾，再打开激光笔， 根据 （选填“镜面”或 “漫”）反射的原理，可清晰观察到 光路，然后在水槽内壁的光斑Ａ点处做上标记． （２）向水槽中逐渐加入水并高于 Ａ点，小明从水面 上方观察该标记时，看到它的像偏 （选填“高” 或“低”）． （３）保持入射光和水槽不动，当水面逐渐上升，从 水槽右侧面观察，会发现光斑向 （选填“上”或 “下”）移动． （４）保持激光笔的位置和角度不变，将水槽的左侧 底部缓慢抬起，相应的折射角将 （选填“增 大”“不变”或“减小”）． （５）为了研究入射角增大时折射角的变化情况，应 进行的操作是保持水位不变，改变入射角大小，注意观 察的现象是                                                                                                                                                                 ． !"%& '()* $%% )+ 45 6- -7 89 :8( ! & ! # 0 -; 1 ! $ ! 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