3.4 光的折射与透镜-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（ 鲁科版五四学制2024）

第三章 光现象 3.4 光的折射与透镜 2022年课程标准 物理素养 2.3.3 通过实验，了解光的折射现象及其特点。 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 一、物理观念 了解光的折射现象。了解凸透镜和凹透镜 二、科学思维 知道光在发生折射规律。 三、科学探究 通过观察实验，知道凸透镜的会聚作用与凹透镜的发散作用。 四、科学态度与责任 能够利用所学知识解释生活中的折射现象。 探究一、光的折射 1. 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，这种现象叫做光的折射。 2.光折射时的特点 ①当光从空气斜射入玻璃中时，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。 ②当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。 ③光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的，这时的折射角大于入射角。 综合以上分析，归纳出实验结论： 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。 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： （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______。 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° 【答案】（1）显示光路；（2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（3）小于；（4）45°。 【解析】（1）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）根据表中数据知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出结论：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。（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，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。 （4）当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，折射角是30°。根据光路的可逆，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。 探究二、凸透镜和凹透镜 1. 透镜 透镜通常用玻璃制成，它们的两个表面至少有一个表面是球面的一部分，透镜能让光透过去，光在进入和离开透镜时都发生折射，在物理学中叫做透镜。 2. 透镜的种类 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。如：远视镜片、照相机的镜头、放大镜等； （2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。如：近视镜片。 【辨别】识别下列透镜，并归类： 属于凸透镜的是：A、B、D； 属于凹透镜的是：C、E、F. （3）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫做薄透镜。 3．透镜的主光轴和光心 （1）主光轴：透镜上通过球面两个球心的直线叫主光轴（光轴）。 （2）光心：主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫做透镜的光心。 凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心 下列透镜不属于凸透镜的是（　B　） 【解析】A．实像可以呈现在光屏上，虚像不能呈现在光屏上，故A正确，不符合题意； B．平面镜的虚像是正立的，凸透镜的虚像也是正立的，故B正确，不符合题意； C．平面镜成正立、等大的虚像，凸透镜成的虚像只有放大的，没有缩小的，故C错误，符合题意； D．平面镜成的虚像关于镜面对称，即与物体在异侧，凸透镜成的虚像和物体在透镜的同侧，成的实像在透镜的异侧，故D正确，不符合题意。所以选C。 探究三、透镜的三条特殊光线 1. 凸透镜的三条特殊光线 （1）通过光心的光线传播方向不改变。 （2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。 （3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。 凸透镜的三条特殊光线 2. 凹透镜的三条特殊光线 凹透镜的三条特殊光线 （1）通过光心的光线传播方向不改变。 （2）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。 （3）射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。 完成下列光路图。 【答案】见下图。 【解析】指向另一侧焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴；过光心的光线传播方向不变，如图所示。过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；过光心的光线传播方向不变，如图所示。 问题一：生活中的折射现象 【典例1】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． B． C． D． 1. 池底变浅 池底实际点A发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由A′射出去的一样。A′就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了，所以整个池底变浅。 池底变浅原理 鱼的虚像原理 2. 鱼在哪里？ 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. 神奇的“硬币” 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” 【分析】海市蜃楼的产生原因： 光在均匀的介质中沿直线传播，如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发于夏天的海面或沙漠。远处物体发出的光本来到达不了我们的眼睛，但是在射向空气的过程中，由于海面或沙漠附近的空气疏密不均匀，而发生折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者的眼睛。观察者逆着光线看去，就看见了远处的“物体”形成美丽的海市蜃楼现象。 【变式1-1】中国古诗词不仅文字优美、意境高远，还蕴含着丰富的科学知识。下列四幅图与诗句“掬水月在手，弄花香满衣”涉及的光现象相同的是（　　） A．日晷计时 B．楼台倒影 C．筷子弯折 D．林间光斑 【典例1】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1-1】B 【详解】“掬水月在手，弄花香满衣”中月在手是平面镜成像，是由光的反射形成的。 A．日晷计时，是利用光的直线传播形成的，故A不符合题意； B．楼台倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故B符合题意； C．筷子弯折，是光从水中斜射入空气中时，发生折射形成的，故C不符合题意； D．林间光斑，是光沿直线传播形成的，故D不符合题意。 故选B。 问题二：透镜对光的作用 【典例2】如图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中凸透镜是（　　） A． B． C． D． 凸透镜对光有会聚作用，经凸透镜折射出的光线相对于入射光线，更靠近主光轴。 凹透镜对光有发散作用，经凹透镜折射出的光线相对于入射光线，更远离主光轴。 【变式2-1】如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取下透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到 （选填“会聚”或“发散”）作用，由此说明，能将光线会聚于一点的透镜 （选填“一定”或“不一定”）是凸透镜。 【典例2】C 【详解】ABD．由图知，折射光线相对于入射光线是发散的；凹透镜对光线有发散作用，ABC是凹透镜，故ABD不符合题意； C．入射光线经透镜折射后变得会聚，凸透镜对光线有会聚作用，所以C是凸透镜，故C符合题意； 故选C。 【变式2-1】 发散 不一定 【详解】[1]一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取掉透镜后，光线会聚在B点，则说明该透镜起到发散作用为凹透镜。 [2]根据上述现象可知，能将光线会聚于一点的透镜不一定是凸透镜。 【基础强化】 1．如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 2．井底的实点为青蛙所在的位置。如图关于井底之蛙在枯井或充满水的井中，“坐井观天，所见甚小”，其中作图过程正确的是（     ） A． B． C． D． 3．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． 4．如图所示，该凸透镜的焦距是（　　） A．10.0 cm B．20.0 cm C．30.0 cm D．50.0 cm 5．根据如图，判断虚线框内放的透镜是（　　） A．甲为凸透镜，乙为凹透镜 B．甲为凹透镜，乙为凸透镜 C．甲、乙都为凸透镜 D．甲、乙都为凹透镜 6．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 7．在如图所示的光学元件中，属于凹透镜的是（    ） A． B． C． D． 8．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 【素养提升】 9．中国的诗词歌赋中蕴含着丰富的光学知识，下列古诗文中光现象对应的解释正确的是（    ） A．“当窗理云鬓，对镜贴花黄”，利用光在镜面反射成等大的虚像 B．“两岸绝壁一线天，瀑布彩虹舞山涧”，彩虹是光的反射形成的 C．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，阴晴圆缺的月亮不是光源 D．“但愿人长久，千里共婵娟”，共赏的天上明月是平面镜成的像 10．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 11．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法正确的是（　　） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的影子 D．“则火生”是因为冰透镜能反射太阳光 12．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 13．如图所示，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm，下列说法正确的是（　　） A．平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 B．凸透镜对光线有会聚作用，且折射后的光线一定是会聚光线 C．甲透镜的焦距更短，其折光本领较乙透镜弱 D．同一凸透镜用平行于主光轴的红光和紫光测其焦距分别为f1和f2，则f1>f2 二、填空题 14．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 °。 15．小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时，下面两种操作中正确的是 （选填“A”或“B”）。正确操作时，把一张白纸放在它的下方，如图所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L，然后小华将凸透镜逐渐远离白纸，如果光斑变大，则凸透镜的焦距f一定 （大于/等于/小于）刚才测得的距离L。 三、作图题 16．某次潜水员在水面下观察岸上的一盏灯。如图所示，A点是潜水员的眼睛，B、C两点分别是潜水员看到的灯以及灯的实际位置，请完成潜水员在A点看到河岸上灯的光路图。 17．光源A发出两条光线，经过凸透镜折射后会聚于凸透镜右侧一点。请将光路图补充完整。 18．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。 19．光从玻璃斜射入到空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，反射光线OC如图所示，请在图中画出入射光线AO和折射光线OB的大致方向，并标出入射角的大小。 20．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。 21．如图所示，请画出通过凹透镜的两条折射光线。 22．如图所示，请完成图中两条入射光线通过凸透镜和凹透镜后的光路图。 23．如图所示，凸透镜与凹透镜的一个焦点重合，请根据入射光线。 24．根据凸透镜和凹透镜的性质，请完成如图的光路图． ( ) 25．如图所示，O为凸透镜的光心，F为焦点。请将图中的光路图补充完整。 26．如图，一束光斜射入水中，请您画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。 四、实验题 27．在验证“光的折射规律”的实验中，小华同学利用激光笔、水槽、水和一个可绕折转的光屏进行了如图所示实验。 (1)当光沿着NO方向射入时会沿方向射出，说明此时传播方向 发生改变，此时折射角为 度； (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 。 (3)光屏上呈现的光路如图所示，小华在光屏上记录下光路并标出了此时的入射角和折射角，据此她得出：光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角这一错误结论，小华得出该错误结论的原因是 ； (4)纠正错误后，小华测得如下表所示的两组数据： 表一：光从空气斜射入水中 序号 1 2 3 入射角/o 30 45 60 折射角/o 22 32 40 表二：光从水中斜射入空气中 序号 1 2 3 入射角/o 22 ◆ 40 折射角/o 30 45 60 ①表二中“◆”数据被遮挡住看不到，由表中信息可知这个数据是 ； ②如果小华在探究光从空气斜射入水中的折射规律时，完成了第4次实验，入射角是40°,折射角可能是 ； A．20°　　B．28°　　C．35°　　D．60° (5)实验中，为了便实验结论更具有普遍性，除了改变入射角进行多次测量外，还应进行的操作是 。 28．探究光的折射规律的实验装置如图所示，竖直放置的光屏EF可绕其上MN所在直线前后折转。 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 折射角β 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° (1)实验时小兰让光束沿AO射入水中，光束进入水中后折射光线会向 （选填“靠近”或“远离”）法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向发生了改变； (2)接着小兰让光束贴着光屏从空气斜射入水中，当小芳将F板向后折转一定角度时，在F板上 （选填“能”或“不能”）看到折射光，此时折射光线和入射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面内； (3)小兰和小芳多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量结果如表所示。分析数据可得：光从空气斜射入水中，入射角增大时，折射角 （选填“增大”或“减小”）； (4)如果让光束从空气垂直射入水中，此时光的传播方向 （选填“改变”或“不变”）。 参考答案： 1．A 【详解】水晶球中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，凸透镜可以会聚光线，若水晶球放在向阳的窗台上，容易引起火灾。 故选A。 2．B 【详解】AB．井底之蛙在枯井看见井外的物体，是井外的光沿直线传播传入井内的青蛙的眼睛，故A错误，B正确； CD．井底之蛙在充满水的井中，是井外的光线经空气折射到井水中，进入青蛙的眼睛，故CD错误。 故选B。 3．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。 4．A 【详解】平行光经凸透镜后会聚于一点，这一点即为凸透镜的焦点。凸透镜所对刻度值为20.0cm，光屏所对刻度值为30.0cm，所以焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm，即该凸透镜的焦距为10.0cm，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．A 【详解】发光点发出的两束光通过甲透镜后折射光线变得会聚了，因此甲图应是凸透镜；发光点发出的两束光通过乙透镜后折射光线变得发散了，因此乙图应是凹透镜。 故选A。 6．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。 7．D 【详解】ABC．图中的透镜中间厚，边缘薄，属于凸透镜；故ABC不符合题意； D．图中的透镜中间薄，边缘厚，属于凹透镜，故D符合题意。 故选D。 8．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。 9．AC 【详解】A．“当窗理云鬓，对镜贴花黄”中的“对镜”指的是照镜子，属于平面镜成像，成的是等大的虚像，是由于光的反射形成的，故A正确； B．彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散，是由于光的折射形成的，故B错误； C．月亮本身并不发光，不是光源，是因为反射了太阳光才被人看见的，故C正确； D．太阳发出的光射到月亮上发生反射，然后射入人的眼睛，所以，不属于平面镜成像，故D错误。 故选AC。 10．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。 11．B 【详解】A．由图可知，该透镜对光线有会聚作用，属于凸透镜，故A错误； B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光，让太阳光平行于凸透镜的主光轴照到凸透镜上，故B正确； C．凸透镜能将平行光会聚在焦点处，所以“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点，故C错误； D．“则火生”是因为冰透镜是凸透镜，能会聚光线，从而将太阳光的能量集中，产生高温，引燃艾草，故D错误。 故选B。 12．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。 13．D 【详解】A．凸透镜具有聚光能力，能将平行于主光轴的光经过凸透镜折射后，会聚于焦点上，故A错误； B．凸透镜对光线有会聚作用，不平行于主光轴的光经过凸透镜折射后，光线可能是发散的，故B错误； C．由图甲、乙可知，甲凸透镜的焦距更短，聚光能力更强，所以其折光本领较乙透镜强，故C错误； D．根据三棱镜对光线的偏折可知，紫光被偏折的程度大，所以红光会聚的焦点离透镜远，紫光的焦点离透镜近，即f1>f2，故D正确。 故选D。 14． BO 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，BO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° 15． B 小于 【详解】[1]在测量凸透镜的焦距时，需要使平行光平行于主光轴射入，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点，这点是凸透镜的焦点，因此正确操作是B。 [2]光线到达焦点并且继续向前射出，这个非最小的光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后，如果光斑在焦点之前，焦距会大于L，如果光斑在焦点之后，焦距会小于L，如果凸透镜远离白纸，此时光斑变大，说明光斑在焦点之后，焦距小于L。 16． 【详解】连接AB两点（空气中用虚线，水中用实线）与水面相交；连接C点和入射点，用箭头标出光的传播方向 17． 【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过凸透镜光心的光线传播方向不改变，两条折射光线的交点为A的像点A'，如图所示： 18． 【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： 19． 【详解】光从玻璃斜射入到空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，过O点作分界面MN的垂线即法线，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，入射角为 入射光线和反射光线分别位于法线两侧，画出入射光线AO；由光的折射规律可知，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，折射角大于入射角，故折射光线应远离法线，据此画出折射光线OB，如图所示： 20． 【详解】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 21． 【详解】根据凹透镜的三条特殊光线，射向凹透镜另一侧焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变；如图所示： 22． 【详解】在凸透镜中：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，过光心的光线其传播方向不变；在凹透镜中：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点；过光心的光线其传播方向不变，如图所示： 23． 【详解】已知凸透镜与凹透镜的一个焦点重合，则由图可知，凸透镜的右焦点和凹透镜的左焦点重合；过凸透镜焦点的光线，经过凸透镜折射后，平行于主光轴射出；平行于主光轴的光线，经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线要过凹透镜的虚焦点，如下图所示： 24． 　 【详解】第一个图是凹透镜：折射光线平行于主光轴，则入射光线的延长线通过另一侧的焦点，如图所示： 第二个图是凸透镜：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示： 25． 【详解】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示： 26． 【详解】图中已经过入射点作出了法线，已知入射角为，根据反射角等于入射角等于，在法线左侧作出反射光线；光从空气斜射入水中，所以折射角小于入射角，由此可以在水中法线的左侧画出对应的折射光线，如下图所示： 27．(1) 不 0 (2)在同一平面 (3)将折射光线和界面之间的夹角当成了折射角 (4) 32 B (5)换用其他透明介质再做此实验 【详解】（1）[1][2]当光垂直界面入射时，传播方向不变，此时入射角为0°，折射角也为0°。 （2）使用可折转的光屏，转动光屏后，若无法观察到折射光线，说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内，因此这是为了研究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面。 （3）折射角是折射光线与法线的夹角，由图可知，该同学将折射光线和界面之间的夹角当成了折射角。 （4）①[1]根据光在折射中，光路是可逆的，分析表格中的数据：光从空气斜射入水中，当入射角为45°时，折射角为32°，所以光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射角为45°，对应的入射角等于32°。 ②[2]根据表一数据，当入射角等于30°时，折射角等于22°；当入射角等于45°时，折射角等于32°；当入射角等于40°时，折射角应该在22°和32°之间，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （5）验证“光的折射规律”，实验中，为了便实验结论更具有普遍性，除了改变入射角进行多次测量外，还应进行的操作是换用其他透明介质再做此实验。 28．(1)靠近 (2) 不能 在 (3)增大 (4)不变 【详解】（1）让光束沿AO射入水中，光束进入水中后，由于折射角要小于入射角，则折射光线会向法线方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向发生了改变。 （2）[1][2]因折射光线 和入射光线和法线在同一平面内，所以，光贴着光屏从空气射入水中，该小组同学将F板向后折转一定角度，则在F板上不能看到折射光，此时折射光线和入射光线在同一平面内。 （3）根据表格中的数据可知，光从空气中斜射入水中时，折射角小于入射角；入射角增大，折射角也增大。 （4）光垂直于界面入射时，传播方向不变。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 光现象 3.4 光的折射与透镜 2022年课程标准 物理素养 2.3.3 通过实验，了解光的折射现象及其特点。 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 一、物理观念 了解光的折射现象。了解凸透镜和凹透镜 二、科学思维 知道光在发生折射规律。 三、科学探究 通过观察实验，知道凸透镜的会聚作用与凹透镜的发散作用。 四、科学态度与责任 能够利用所学知识解释生活中的折射现象。 探究一、光的折射 1. 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，这种现象叫做光的折射。 2.光折射时的特点 ①当光从空气斜射入玻璃中时，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。 ②当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。 ③光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的，这时的折射角大于入射角。 综合以上分析，归纳出实验结论： 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。 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： （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______。 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° 探究二、凸透镜和凹透镜 1. 透镜 透镜通常用玻璃制成，它们的两个表面至少有一个表面是球面的一部分，透镜能让光透过去，光在进入和离开透镜时都发生折射，在物理学中叫做透镜。 2. 透镜的种类 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。如：远视镜片、照相机的镜头、放大镜等； （2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。如：近视镜片。 【辨别】识别下列透镜，并归类： 属于凸透镜的是：A、B、D； 属于凹透镜的是：C、E、F. （3）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫做薄透镜。 3．透镜的主光轴和光心 （1）主光轴：透镜上通过球面两个球心的直线叫主光轴（光轴）。 （2）光心：主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫做透镜的光心。 凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心 下列透镜不属于凸透镜的是（　　） 探究三、透镜的三条特殊光线 1. 凸透镜的三条特殊光线 （1）通过光心的光线传播方向不改变。 （2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。 （3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。 凸透镜的三条特殊光线 2. 凹透镜的三条特殊光线 凹透镜的三条特殊光线 （1）通过光心的光线传播方向不改变。 （2）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。 （3）射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。 完成下列光路图。 问题一：生活中的折射现象 【典例1】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． B． C． D． 1. 池底变浅 池底实际点A发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由A′射出去的一样。A′就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了，所以整个池底变浅。 池底变浅原理 鱼的虚像原理 2. 鱼在哪里？ 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. 神奇的“硬币” 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” 【分析】海市蜃楼的产生原因： 光在均匀的介质中沿直线传播，如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发于夏天的海面或沙漠。远处物体发出的光本来到达不了我们的眼睛，但是在射向空气的过程中，由于海面或沙漠附近的空气疏密不均匀，而发生折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者的眼睛。观察者逆着光线看去，就看见了远处的“物体”形成美丽的海市蜃楼现象。 【变式1-1】中国古诗词不仅文字优美、意境高远，还蕴含着丰富的科学知识。下列四幅图与诗句“掬水月在手，弄花香满衣”涉及的光现象相同的是（　　） A．日晷计时 B．楼台倒影 C．筷子弯折 D．林间光斑 问题二：透镜对光的作用 【典例2】如图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中凸透镜是（　　） A． B． C． D． 凸透镜对光有会聚作用，经凸透镜折射出的光线相对于入射光线，更靠近主光轴。 凹透镜对光有发散作用，经凹透镜折射出的光线相对于入射光线，更远离主光轴。 【变式2-1】如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取下透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到 （选填“会聚”或“发散”）作用，由此说明，能将光线会聚于一点的透镜 （选填“一定”或“不一定”）是凸透镜。 【基础强化】 1．如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 2．井底的实点为青蛙所在的位置。如图关于井底之蛙在枯井或充满水的井中，“坐井观天，所见甚小”，其中作图过程正确的是（     ） A． B． C． D． 3．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． 4．如图所示，该凸透镜的焦距是（　　） A．10.0 cm B．20.0 cm C．30.0 cm D．50.0 cm 5．根据如图，判断虚线框内放的透镜是（　　） A．甲为凸透镜，乙为凹透镜 B．甲为凹透镜，乙为凸透镜 C．甲、乙都为凸透镜 D．甲、乙都为凹透镜 6．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 7．在如图所示的光学元件中，属于凹透镜的是（    ） A． B． C． D． 8．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 【素养提升】 9．中国的诗词歌赋中蕴含着丰富的光学知识，下列古诗文中光现象对应的解释正确的是（    ） A．“当窗理云鬓，对镜贴花黄”，利用光在镜面反射成等大的虚像 B．“两岸绝壁一线天，瀑布彩虹舞山涧”，彩虹是光的反射形成的 C．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，阴晴圆缺的月亮不是光源 D．“但愿人长久，千里共婵娟”，共赏的天上明月是平面镜成的像 10．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 11．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法正确的是（　　） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的影子 D．“则火生”是因为冰透镜能反射太阳光 12．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 13．如图所示，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm，下列说法正确的是（　　） A．平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 B．凸透镜对光线有会聚作用，且折射后的光线一定是会聚光线 C．甲透镜的焦距更短，其折光本领较乙透镜弱 D．同一凸透镜用平行于主光轴的红光和紫光测其焦距分别为f1和f2，则f1>f2 二、填空题 14．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 °。 15．小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时，下面两种操作中正确的是 （选填“A”或“B”）。正确操作时，把一张白纸放在它的下方，如图所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L，然后小华将凸透镜逐渐远离白纸，如果光斑变大，则凸透镜的焦距f一定 （大于/等于/小于）刚才测得的距离L。 三、作图题 16．某次潜水员在水面下观察岸上的一盏灯。如图所示，A点是潜水员的眼睛，B、C两点分别是潜水员看到的灯以及灯的实际位置，请完成潜水员在A点看到河岸上灯的光路图。 17．光源A发出两条光线，经过凸透镜折射后会聚于凸透镜右侧一点。请将光路图补充完整。 18．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。 19．光从玻璃斜射入到空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，反射光线OC如图所示，请在图中画出入射光线AO和折射光线OB的大致方向，并标出入射角的大小。 20．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。 21．如图所示，请画出通过凹透镜的两条折射光线。 22．如图所示，请完成图中两条入射光线通过凸透镜和凹透镜后的光路图。 23．如图所示，凸透镜与凹透镜的一个焦点重合，请根据入射光线。 24．根据凸透镜和凹透镜的性质，请完成如图的光路图． ( ) 25．如图所示，O为凸透镜的光心，F为焦点。请将图中的光路图补充完整。 26．如图，一束光斜射入水中，请您画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。 四、实验题 27．在验证“光的折射规律”的实验中，小华同学利用激光笔、水槽、水和一个可绕折转的光屏进行了如图所示实验。 (1)当光沿着NO方向射入时会沿方向射出，说明此时传播方向 发生改变，此时折射角为 度； (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 。 (3)光屏上呈现的光路如图所示，小华在光屏上记录下光路并标出了此时的入射角和折射角，据此她得出：光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角这一错误结论，小华得出该错误结论的原因是 ； (4)纠正错误后，小华测得如下表所示的两组数据： 表一：光从空气斜射入水中 序号 1 2 3 入射角/o 30 45 60 折射角/o 22 32 40 表二：光从水中斜射入空气中 序号 1 2 3 入射角/o 22 ◆ 40 折射角/o 30 45 60 ①表二中“◆”数据被遮挡住看不到，由表中信息可知这个数据是 ； ②如果小华在探究光从空气斜射入水中的折射规律时，完成了第4次实验，入射角是40°,折射角可能是 ； A．20°　　B．28°　　C．35°　　D．60° (5)实验中，为了便实验结论更具有普遍性，除了改变入射角进行多次测量外，还应进行的操作是 。 28．探究光的折射规律的实验装置如图所示，竖直放置的光屏EF可绕其上MN所在直线前后折转。 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 折射角β 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° (1)实验时小兰让光束沿AO射入水中，光束进入水中后折射光线会向 （选填“靠近”或“远离”）法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向发生了改变； (2)接着小兰让光束贴着光屏从空气斜射入水中，当小芳将F板向后折转一定角度时，在F板上 （选填“能”或“不能”）看到折射光，此时折射光线和入射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面内； (3)小兰和小芳多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量结果如表所示。分析数据可得：光从空气斜射入水中，入射角增大时，折射角 （选填“增大”或“减小”）； (4)如果让光束从空气垂直射入水中，此时光的传播方向 （选填“改变”或“不变”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$