第11讲 光的折射-八年级物理上册知识点讲解及课后练习(江苏专用)

第11讲 光的折射 适用学科 物理 适用年级 八年级 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 1.光的折射 2.透镜 一．光的折射 1．折射现象 （1）定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。 （2）相关概念： ①入射光线：从一种介质射向另一种介质的光线。 ②折射光线：进入另一种介质的光线。 ③法线：过入射点与界面垂直的直线。 ④入射角：入射光线与法线的夹角。 ⑤折射角：折射光线与法线的夹角。 2．折射的特点 （1）特点： ①折射光线、入射光线和法线在同一平面内； ②折射光线和入射光线分居在法线两侧； ③入射角增大时，折射角也随之增大，反之亦然； ④光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角； ⑤光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角； （2）注意1：光垂直界面入射时，传播方向不变，即折射角等于零。 （3）注意2：在折射现象中，光路可逆。 （4）注意3：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。 （5）注意4：光的折射看到的是物体的虚像。 3．生活中折射现象 （1）筷子“弯折”：红、绿、蓝。按照不同的比例可以混合成各种不同的色光。 （2）池水变浅：红、黄、蓝。按照不同的比例可以混合成各种不同的颜色。 （3）海市蜃楼：由它透过的色光决定。 二．透镜 1．凸透镜和凹透镜 （1）透镜：用透明物质制成的，表面为球面一部分的光学元件。 ①凸透镜：中央厚、边缘薄的透镜叫凸透镜。 ②凹透镜：边缘厚、中央薄的透镜叫凹透镜。 （2）光心：透镜的主光轴上有个特殊的点，凡通过该点的光，传播方向不变，这个点叫透镜的光心。 （3）主光轴：通过光心且垂直于 透镜表面的直线叫主光轴，通常用点画线表示。 2．透镜对光的作用 （1）凸透镜对光线具有会聚作用；光线通过透镜后折射光线会靠近主光轴。 （2）凹透镜对光线具有发散作用；光线通过透镜后折射光线会偏离主光轴。 3．焦点和焦距 （1）凸透镜的焦点和焦距： ①焦点：凸透镜能使与主光轴平行的光线会聚与主光轴上的一点，该点叫凸透镜的焦点（F）。 ②焦距：焦点到凸透镜光心的距离叫焦距。 （2）凹透镜的焦点和焦距： ①焦点：凹透镜能使与主光轴平行的光线通过它后变得发散，且这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上的一点，这一点叫凹透镜的虚焦点（F）。 ②焦距：虚焦点F到凹透镜光心O的距离叫焦距。 4．三条特殊光线 （1）过凸透镜的三条特殊光线： 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变 通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点 （2）过凹透镜的三条特殊光线： 凹透镜 通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变 射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴 跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点 一．探究光的折射特点 知识点 1　光的折射现象 1．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 的现象叫作光的折射．如图所示，光从空气斜射入水中时同时发生反射和折射，请填空：NN′是 ，MM′是 ，AO是 光线，OB是 光线，OC是 光线，∠α是 角，∠β是 角，∠γ是 角，∠β ∠α，∠γ ∠α. 2．如图所示的现象中，由于光的折射形成的是（　　） 知识点 2　探究光的折射特点 3．在“探究光的折射规律”实验中： （1）小组同学所用器材有激光笔、水、玻璃，为了探究折射角与入射角的关系，还需要的器材是 ． （2）探究中小组同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，在水面上方的空气中熏了点烟雾，这样做是为了 ． （3）小组同学探究的情况如图所示： 分析甲、乙两图，并回忆光的反射规律的探究，你总结出的探究结论有：（写出两条即可） ① ； ② 。 分析丙、丁两图，你总结出的探究结论是 。 （4）在实验探究中，小组同学还有意外的发现：在水中或玻璃中看到的光线没有空气中的粗而亮，请你分析原因是 。 4．一束光由空气斜射入水中，入射角逐渐增大，则折射角（　　） A．逐渐减小 B．逐渐增大，但总小于入射角 C．不变 D．逐渐增大，可能大于入射角 5．一束平行光从水中射入空气，OP是其中的一条反射光线，如图所示．图中能正确反映光线OP的光路图是（　　） 二．光的折射作图及应用 知识点 1　光的折射作图 1．如图所示，一束光从空气斜射向水面，已知入射光线AO，请画出其反射光线和大致的折射光线． 2．一束光射向一块玻璃砖，如图所示，画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的径迹．（注意标出法线） 知识点 2　光的折射特点的应用 3．下列现象可以用光的折射解释的是（　　） A．在游泳池边看到的池底比实际的浅 B．夜晚看到人在路灯下形成的影子 C．通过汽车后视镜看到车后更广阔的范围 D．晴朗夏日的中午，在树下看见圆形的光斑 4．如图所示，小刚作出这种错误判断的原因是（　　） A．光只有在空气中才沿直线传播，而在水中不能沿直线传播 B．光射到水面上发生反射缘故 C．光由水进入空气中发生折射的缘故 D．光由空气中进入水中发生折射的缘故 5．图中能正确反映水中的筷子看起来向上偏折的光路是（　　） 6．潜水员在水中观察岸上的路灯位置变高了，如图所示光路图能正确说明这一现象的是（　　） 三．透镜的识别与三条特殊光路 知识点 1　透镜的分类及其对光的作用 1．一些透镜的截面如图所示，在这些透镜中： （1）属于凸透镜的是 ，它们外形的共同特点是 ．对光具有 作用． （2）属于凹透镜的是 ，它们外形的共同特点是 ．对光具有 作用． 2．根据光的传播路径，在图中的虚线框内，填入符合要求的透镜． 3．如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的A点；取掉透镜后，光会聚于B点．则该透镜对光线起到 （选填“会聚”或“发散”）作用，是 透镜．由此说明，能使光线会聚于一点的透镜 （选填“一定”或“不一定”）是凸透镜． 知识点 2　识别透镜种类的其他方法 4．将凸透镜和凹透镜分别靠近书（透镜距书较近），通过凸透镜观察书上的文字，能看到文字 、 的像；通过凹透镜能看到文字 、 的像． 5．分别通过两个透镜观察远处的物体，如果看到物体的正立、缩小的像，所用的就是 透镜；如果看到物体的倒立、缩小的像，所用的就是 透镜． 知识点 3　透镜的特殊光路 6．把透镜的中心称为 ，用O表示；把通过光心且垂直于透镜表面的直线称为 ，用MN表示；平行于凸透镜主光轴的光 ，这个点叫作焦点，用F表示；焦点到光心的距离叫 ，用 表示． 7．根据凸透镜的三条特殊光线的特点，完成下列填空． （1）通过光心的光经凸透镜后传播方向 ． （2）平行于主光轴的光经凸透镜折射后通过 ． （3）通过凸透镜焦点的光经凸透镜折射后 射出． 8．在图中，画出与已知光线对应的入射光线或折射光线． 四．透镜的奥秘和综合应用 知识点 1　光通过三棱镜的特点 1．在图中完成光通过三棱镜的光路． 知识点 2　透镜的奥秘 2．如图所示，凸透镜和凹透镜都可以近似看成玻璃三棱镜和玻璃块的组合，通过分析可以发现：不管何种透镜，光通过它折射后，总是向透镜较 （选填“厚”或“薄”）的那边偏折，因此凸透镜对光有 作用，凹透镜对光有 作用． 知识点 3　探究凸透镜焦距的影响因素 3．如图甲所示，A、B（或C、D）两个凸透镜的制造材料不同，球形表面的弯曲程度相同；A、C两个凸透镜的制造材料相同，球形表面的弯曲程度不同． （1）探究凸透镜的焦距与其制造材料的关系时，应选取 两个凸透镜进行实验；目的是控制 等因素相同，仅改变 ． （2）探究凸透镜的焦距与凸透镜球形表面弯曲程度的关系时，应选取 两个凸透镜，让与主光轴平行的光通过两个凸透镜后，会聚于焦点处（图乙），由此得到的结论是 . 1．如图所示的现象，属于光的折射的是（ ） A．水中筷子“弯折” B．地上的身影 C．水中荷花的倒影 D．墙上手影 2．秋高气爽的夜里,当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定,这主要是因为（ ） A．星星在运动 B．地球在自转 C．地球在绕太阳公转 D．星光经过大气层时发生了多次折射 3．山东电视台拍摄到的“海市蜃楼”实况,实际上是一种光现象,人们观察到的“景物”是实际物体经过（ ） A．反射后形成的正立的虚像 B．折射后形成的正立的虚像 C．反射后形成的倒立的虚像 D．折射后形成的倒立的实像 4．下列诗句中有关光现象的说法正确的是（ ） A．“绿树阴浓夏日长”，树阴是光的反射形成的 B．“楼台倒影入池塘”，楼台倒影是光的折射形成的 C．“瀑水喷成虹”，彩虹是光的直线传播形成的 D．“潭清疑水浅”，水浅是光的折射形成的 5．潜入水中工作的潜水员在水中看见岸上的路灯，符合实际的光路示意图是（ ） A． B． C． D． 6．学校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯.经过连续几天观察,晓霞同学发现:池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在S点形成一个亮斑,如图所示;池内水面升至a位置时,她在池旁看到亮斑的位置在P点;水面升至b位置时,她看到亮斑的位置在Q点.则（ ） A．P点在S点的下方，Q点在S点的上方 B．P点在S点的上方，Q点在S点的下方 C．P点在S点的上方，Q点在S点的上方 D．P点在S点的下方，Q点在S点的下方 7．一束与液面成50°夹角的光线从空气斜射入某液体中时，折射角为30°，当入射光向法线靠拢10°时，则折射角为（ ） A．大于30°小于40° B．大于40° C．大于20°小于30° D．30° 8．游泳池池边有一位运动员甲可通过水面看到路灯的倒影，水下有一运动员乙正在潜水可通过水面看到岸上的路灯,当运动员甲从A地走到B地,运动员乙从C地潜到D地,有关他们所看到灯的叙述正确的是（ ） A．甲看到灯的位置在变化乙看到灯的位置不变 B．乙看到灯的位置在变化甲看到灯的位置不变 C．两人看到的灯的位置都不变 D．两人看到灯的位置都在变化 9．有一圆柱形敞口容器，从其左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，下列操作使光斑向左移动的是（ ） A．保持水面高度不变使激光笔向右平移 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 10．如图所示,斜插在水中的筷子,看起来水下部分向 弯折,这是由于光从 进入  发生 造成的,我们所看到的水下部分的筷子其实是实际筷子的 （虚/实）像. 11．如图所示，一束激光沿 射到空水槽底部O点，形成一个光斑，向水槽中注入适量水后，水槽底部光斑移动到O点的 （左/右）侧。继续沿水槽壁缓慢注水，在此过程中，折射角 （增大/不变/减小）。 12．如图所示，是几种光学器材的示意图，其中对光线起发散作用的是（ ） A． B． C． D． 13．香水的主要成分是易燃酒精，如图所示为四瓶香水，透明玻璃瓶盖形状各异，最容易在阳光下引发火灾的是（ ） A． B． C． D． 14．关于透镜对光的作用的讨论，不正确的是（　　） A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线的反向延长线会聚在焦点上 B．凸透镜能使会聚光线提前会聚 C．跟主光轴平行的光线通过凹透镜成发散光线 D．凹透镜能使会聚光线延后会聚 15．小明利用太阳光测量凸透镜焦距，下列操作最合理的是（ ） A． B． C． D． 16．一束光通过透镜的光路如图所示，图示正确的是（  ）   A． B． C． D． 17．如图是口径和材料都相同的两个透镜，关于它们的焦点和折射光的能力，下列说法中正确的是（ ） A．甲的焦距大，甲对光的折射能力强 B．甲的焦距大，乙对光的折射能力强 C．乙的焦距大，甲对光的折射能力强 D．乙的焦距大，乙对光的折射能力强 18．学完透镜后，小明同学对透镜的知识点作了如下记录，其中正确的是（ ） A．凸透镜对光线起发散作用 B．凹透镜对光线起会聚作用 C．经过凸透镜射出的光线传播方向都会发生变化 D．若使凸透镜产生平行光，应将光源放在凸透镜的焦点上 19．如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB．已知AO=10cm，该凸透镜的焦距可能是（ ） A．f=10cm B．f=5cm C．f=8cm D．f=12cm 20．如图所示，有一塑石英正方体，内有一空气层，当一束平行光垂直通过石英正方体时，光在空气层中发生的现象是（ ） A．光束在空气层中将变的发散 B．光束在空气层中将变的会聚 C．束在空气层中传播方向不会发生变化 D．束在空气层中将发生反射 21．如图，水平放置的长方形暗盒N内有水平向右的平行光，P为暗盒右侧面上的一个圆孔，用一个外径与圆孔P相同的光学器件嵌入其中，发现在暗盒右侧与盒侧面平行的光屏M上呈现出一个比圆孔P大的圆形光斑，则嵌入圆孔P的光学器件（  ） A．一定是凹透镜 B．一定是凸透镜 C．可能是凸透镜或凹透镜 D．可能是厚平板玻璃 22．小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（ ） A．一定小于L B．一定大于L C．可能等于L D．可能小于L、也可能大于 23．凸透镜和凹透镜的光学性质不同,为判别直径相同的两个透镜的种类,现分别将它们正对太阳光,再把一张纸放在它的下方,在纸上分别得到大小不同的甲、乙两个光斑,透镜与光斑的大小如图所示（d1<d<d2）。则根据这两个光斑（ ） A．甲、乙均能准确判断透镜的种类 B．甲能准确判断透镜的种类而乙不能 C．乙能准确判断透镜的种类而甲不能 D．甲、乙均不能准确判断透镜的种类 24．在森林中旅游时，导游会提醒你，不要随意丢弃饮料瓶。这是由于下雨时瓶内灌了雨水后，相当于一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），太阳出来后，它对光线有 作用，可能会引起森林火灾。 第11讲 光的折射 适用学科 物理 适用年级 八年级 完成情况 完成评分 1．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 （选填“甲”或“乙”）的位置。 2．如图所示，是光由玻璃射入空气时发生折射的不完整的光路图，在图中，入射光线是 ，折射光线是 ，折射角是 ，入射角为 ， 是玻璃。 3．如图所示,已知一光线从空气射入水中,入射角为45∘,折射角为30∘,光线在水中折射到水平放置的平面镜上后又被反射回来,其反射角是 ；然后光线又折射回空气中,其折射角是 。 4．按要求作图： （1）如图，光源S发出的一条光经墙上的平面镜反射后，射入游泳池中。请画出它经平面镜发生反射及进入水中发生折射的光路。 （2）如图所示，a，b为岸上灯泡S发出的光线射入潜水员眼睛的其中两条，请作图找出潜水员看到岸上灯泡的位置S´。 （3）画出图中人通过池塘中的水面看到对岸树木顶端的光路图,并大致画出此时对应的折射光线. 5．为了探究“光折射时的特点”，如图所示： （1）让光束沿AO射入杯中时，光束进入水中后折射光线会向 方向偏折；当入射角增大时，折射角 。 （2）当一束光射入杯中时，会在杯底形成光斑。保持入射光束的方向不变，，逐渐往杯中加水，观察到杯底的光斑向 （选填“左”或“右”）移动。 （3）把一枚硬币放入杯底，看到硬币的位置比它实际的位置要偏 （选填“高”或“低”）。 6．如图水槽中装有纯净水,一束红色激光从空气中以入射角射到水面上的O点,设入射光的强度为100%用光传感器采集水底的折射光班的光强和光屏上采集到的反射光班的光强如下表: （1）观察表中数据A应填 光从空气射入水中同时发生反射和折射,随着入射角的变大 。 （2）向水中加入粉尘搅拌均匀重复上述实验,反射光的数据变化不大,但折射光班处采集的数据大幅下降是因为 ． 7．在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中， （1）如图甲,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 （向左移动/向右移动/不动）,这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 （会/不会）发生偏折.实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些 。 （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 .如图丙,他将光沿着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 （增大/减小/不变）.当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为 度。 8．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，他看到了如图乙所示的光路（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为 所致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是 。 （2）接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，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，入射光线应该从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丙所示的光路图（OE为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 。 （4）若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中， 射出的折射光线更远离法线。 9．小华让一透镜正对太阳光，用一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，这个点叫做透镜的 ，此透镜是 透镜，若测得该点到镜中心的距离为15cm，则该透镜焦距为 cm。 10．如图所示，小明用一个透镜观看书上的一个英文单词，他看到了两个字母“YS”的放大的像．这个透镜是 透镜，这种透镜对光线有 作用，利用这种透镜可制成的光学仪器有 （只需填写一种）． 11．如图，夜晚，把桌子放在电灯下面，在桌面放一张白纸，然后再把凹透镜放在白纸上．当逐渐向上移动凹透镜时，可以观察到：通过凹透镜的光束在白纸上所形成的光斑的面积会随着凹透镜移动而逐渐变 ，光斑的亮度则逐渐变 （全部选填“大”、“小”）． 12．物理的透镜问题 盛有清水的封闭试管水平放置，内有一个较大的空气泡，如图所示，阳光垂直照射试管，在空气泡下方的白纸上，出现一个椭圆形的“阴影”。 （1）阴影形成的原因是 ; （2）阳光透过试管的其他部分，会在白纸上形成 . 13．按要求作图： （1）如图所示，请画出两条光线经过凹透镜后的折射光线。 （2）请画出图中两条入射光线对应的折射光线。 （3）在图中，请画出光线经过凸透镜后的折射光线和在平面镜上发生反射时的光路图。 （4）如图a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线．在图中完成光路并标出点光源S的位置． 14．如图所示，AB为遮光板，S′是点光源S在平面镜中所成的像，S发出的一条光线经平面镜反射后恰好经过凸透镜左侧焦点F。 请画出： （1）光源S的位置； （2）光线EF的入射光线； （3）光线EF经凸透镜后的出射光线。 15．某同学在研究透镜的奥秘的实验中， （1）他观察到一束光通过三棱镜后，射出的光线如下图所示，你从中发现了什么规律？ （2）他突然想到如果把三棱镜如下图组合，再让平行光通过，情况将会怎样？提出你的猜想． （3）要知道你的猜想是否正确，可通过什么方法验证？ （4）你对“透镜的奥秘”有什么认识？。 16．某物理学习小组，选择如图13所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）： （1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验？答： （选填字母序号）； 器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越 ； （2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与 的关系”。 （3）这次探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是 。 17．在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃，他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想： 猜想1：凹透镜也能点燃火柴； 猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关； 猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关。 （1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的，你认为他们判断的依据是 ； （2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明猜想2是 的； （3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案： 简要做法： ； 如何判断： 。 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 第11讲 适用区域 江苏 适用年级 八年级 例题精讲 一．探究光的折射特点【答案】 1．偏折　法线　分界面　入射　反射　折射 入射　反射　折射　＝　< 2．D 3．(1)量角器　 (2)更好地显示光路 (3) ①当光从空气斜射入水(或玻璃)中时，折射角小于入射角 ②折射角随入射角的减小而减小 光垂直于介质表面入射时，传播方向不变 (4)光在传播过程中有能量损耗 4．B　 5.B 二．光的折射作图及应用【答案】 1．如图所示 2．如图所示 【解析】 光从空气斜射入玻璃砖时，折射光线偏向法线方向；再从玻璃砖射入空气中时，折射光线偏离法线方向． 3．A　 4.C　 5.C 6.C 三．透镜的识别与三条特殊光路【答案】 1．(1)ABD　中央厚，边缘薄　会聚 (2)CE　中央薄，边缘厚　发散 2．如图所示 3．发散　凹　不一定 【解析】 两条光线经过透镜后会聚于A点，取掉透镜后，会聚于B点，说明透镜使光线“远离”主光轴，故该透镜起到发散作用，所以该透镜为凹透镜． 4．正立　放大　正立　缩小 5．凹　凸 6．光心　主光轴　会聚于一点　焦距　f 7．(1)不变 (2)焦点 (3)平行于主光轴 8．如图所示 四．透镜的奥秘和综合应用【答案】 1．如图所示 2．厚　会聚　发散 3．(1)A、B(或C、D)　球形表面的弯曲程度　材料 (2)A、C　凸透镜球形表面的弯曲程度越大，凸透镜的焦距越小 课堂练习 ◆1. 【答案】A 【解析】 A、水中筷子“弯折”是由于水中的筷子发出的光线在射入空气时发生了折射，属于折射现象，故符合题意； B、地上的身影是由于光线直线传播过程中，受到人身体的遮挡所形成的无光区，不合题意； C、水中荷花的倒影是由于荷花在水面上发射了反射，即平面镜成像，不合题意； D、墙上的手影是由于光的直线传播过程中，受到手的遮挡，形成的无光区。 ◆2. 【答案】D 【解析】当繁星发出或反射的光线穿过大气层时,因为大气层的运动,疏密不断变化,大气层对星光折射的折射光线的方向也在不断变化,也就是说星光经过大气层时发生了多次折射,所以当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定，所以D选项是正确的。 ◆3. 【答案】B 【解析】“海市蜃楼”是因为一种由光的折射产生的现象,是因为光在密度不均匀的物质中传播时,发生折射而引起的;人们观察到的“景物”是实际物体经过折射后形成的正立的虚像,所以B选项是正确的。 ◆4. 【答案】D 【解析】 A.树阴是树木的影子,由于光的直线传播,光射到不透明物体上,在不透明物体后面形成影子,A错误； B.楼台的倒影属于平面镜成像,是光的反射形成的虚像,B错误； C.彩虹是光的色散形成的,光的色散的实质是光的折射,C错误； D.“潭清疑水浅”,水底反射的光斜射出水面时发生折射,看水底是逆着光的传播方向看的(即逆着折射光线看),由于我们认为光是沿直线传播的,所以看到的位置比实际位置浅,D正确。故选D。 ◆5. 【答案】C 【解析】本题考查光的折射； 根据光的折射定律，当路灯的光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线向法线方向偏折，故C正确。故本题答案为C。 ◆6. 【答案】A 【解析】(1)往池内注水,水面升至a位置时,发生折射,根据折射定律,P点如下图所示: (2)水面上升至b位置时,光线先在水池壁反射,再折射出水面,根据反射定律和折射定律,Q点如下图所示: 通过画图可以知道:P点在S点的下方,Q点在S点的上方.所以A选项是正确的。 ◆7. 【答案】C 【解析】根据题意可知，当入射角等于40°时，折射角等于30°；当入射光线向法线靠拢10°时，入射角等于30°；根据光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角可知，折射角小于30°；由于折射角随入射角的增大而增大，因此当光从空气斜射入其它介质时，折射角的变化量小于入射角的变化量，即折射角大于20°。 ◆8. 【答案】B 【解析】 (1)根据平面镜成像特点:像与物关于平面镜对称,作出路灯的像,连线用虚线;在空气中看去,光好像是从像点发出,连接人的眼睛与像点,与水面的交点即为入射点,同理做出运动员甲从A地走到B地时,看到路灯的光路图,由此可以知道甲看到灯的位置不变； (2)根据光从水中斜射入空气中时折射角大于入射角的规律,做出运动员乙在C点看到路灯的位置在E点,运动员乙从C地潜到D地,看到路灯的位置在F点,如图所示: 由此可以知道,当运动员甲从A地走到B地,运动员乙从C地潜到D地,乙看到灯的位置在变化甲看到灯的位置不变.所以B选项是正确的。 ◆9. 【答案】B。 【解析】 A、保持水面高度不变使激光笔向右平移，光斑右移，故A错误； BC、向水槽内注水，水位升高；光的折射的光路图分别如B、A图所示： 比较可知，水位升高，光斑向左移动，故B正确，C错误； D、保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大，折射角变大，光斑右移，故D错误。 故选：B。 ◆10. 【答案】水；空气；折射；虚. 【解析】 插入水中的筷子,因为筷子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,所以看到筷子在水中的部分是向上弯折.此时看到的像是筷子的虚像。 ◆11. 【答案】直线传播；左；不变; 【解析】本题考查光在均匀介质中直线传播和光的折射规律。 水槽内没有注水时，光沿直线传播，照射到O点；当向水槽内注入适量的水后，光从空气斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，因此光线移动到O点左侧；继续沿水槽壁缓慢注水，折射光线逐渐向左偏折，但是入射角不变，折射角的大小也不变。 ◆12 【答案】D 【解析】 本题考查透镜的概念及对光的作用。 A、B、C选项，图示的光学器材均为中间厚，两边薄，故为凸透镜，对光线起会聚作用，故A、B、C错误。 D选项，图示的光学器材是凹透镜，对光线起发散作用，故D正确。 故本题答案为D。 ◆13 【答案】B 【解析】：如图所示为四瓶香水，透明玻璃瓶盖形状各异，最容易在阳光下引发火灾的应该是B瓶口，因为B瓶口是凸透镜，对光有汇聚作用，最容易在阳光下引发火灾． 故选B。 ◆14 【答案】A 【解析】 跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线会聚在焦点上，A符合题意；凸透镜对光线有会聚作用，能使光线的夹角变小，能使会聚光线提前会聚，B不符合题意；凹透镜对光线有发散作用，跟主光轴平行的光线通过凹透镜成发散光线，C不符合题意；凹透镜对光线有发散作用，能使光线的夹角变大，能使会聚光线延后会聚，D不符合题意，故选A。 ◆15 【答案】C 【解析】 太阳光可近似看成平行光。平行于凸透镜主光轴的光经折射后会聚于焦点,则平行光应垂直于镜面,纸面与镜面平行。故选C。 ◆16 【答案】A 【解析】 A、对于凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，故A正确； B、对于凸透镜，过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，故B错； C、对于凹透镜，过焦点的光线不属于特殊光线，折射光线将远离主光轴，故C错； D、对于凹透镜，平行于主光轴的入射光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点，故D错． 故选A。 ◆17 【答案】B 【解析】【解答】解：当凸透镜口径相同时，透镜越厚，对光线的折射能力越强，焦距越短；由图可知，甲透镜更薄，其焦距大，对光线的折射能力弱． 故选：B。 ◆18 【答案】D 【解析】 A、凸透镜对光有会聚的作用，故A错误； B、凹透镜对光有发散作用，故B错误； C、过光心的光线传播方向不改变，故C是错误的； D、从焦点上发出的光线，经凸透镜折射后会平行于主光轴；故D正确；故选D。 ◆19 【答案】C 【解析】：根据题意AO＜OB可知，A点成像在B点，像距大于物距，满足f＜u＜2f，成倒立、放大的实像．因为AO=10cm，选项A、B、D不能满足f＜10cm＜2f，选项C能满足f＜10cm＜2f，故ABD不符合题意，C符合题意． 故选C。 ◆20 【答案】B 【解析】 （1）由于空气层的形状中央薄，边缘厚，所以其周围的石英是中央厚，边缘薄，这样空气层两边的石英就构成了两个凸透镜． （2）当平行光无论是从左边进入还是从右边进入石英正方体，都会经过凸透镜会聚，从而在空气层中形成一个会聚光束．综上分析故选B． （1）根据正方体内空气层的形状可以确定，空气层的左边和右边的石英体部分构成了两个凸透镜． （2）当平行光线经过凸透镜时，根据凸透镜的光学性质可以确定空气层中的光束情况。 ◆21 【答案】C 【解析】 ①当在暗盒处嵌入一个凹透镜时，因为凹透镜对光线有发散作用，所以光斑要比暗盒圆孔大． ②当在暗盒处嵌入一个焦距较小的凸透镜时，因为凸透镜对光线有会聚作用，光线在暗盒圆孔和光屏之间会聚，所以光斑要比暗盒圆孔大． ③当在暗盒处嵌入一个时平板玻璃时，因为平板玻璃对光线即没有会聚也没有发散作用，所以光斑与暗盒圆孔一样大．因此嵌人暗盒圆孔的那个光学器可能是凹透镜也可能是凸透镜．故选C。 ◆22 【答案】D 【解析】只有在焦点处得到的光斑最小、最亮，在焦点之前和焦点之后光斑都不是最小。当测量距离为L时，焦距可能大于L，也可能小于L。如图所示： ◆23 【答案】B 【解析】凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用,根据图示可知,甲一定是对光起了会聚作用;而乙可能是对光起了发散作用,也可能是形成放大的实像,因此形成甲光斑的一定是凸透镜,形成乙光斑的可能是凹透镜、也可能是凸透镜,故选B. ◆24【答案】凸透镜；会聚； 【解析】因为瓶内灌了雨水后，瓶中水的形状是中间厚、边缘薄，符合凸透镜的形状特点，对光线有会聚作用，如果热量集中，会造成树叶燃烧，造成火灾。 课后作业 ◆1 【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。 故答案为：折射； 乙。 ◆2 【答案】OA；BO；∠4；∠1；左； 【解析】 1.本题是关于光的折射的题目，解题的关键是知道光的折射规律； 2.光的反射定律：反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，反射光线、入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角； 3.根据光的反射定律和折射规律，确定出入射光线、反射光线和折射光线，以及法线与界面，就可以知道入射角、反射角和折射角。 当光从玻璃射向空气时，折射角大于入射角，故OA入射光线BO是折射光线；∠4是折射角，∠1是入射角，分界面PQ左侧是玻璃.故答案为：OA；BO；∠4；∠1；左. ◆3 【答案】30°；45° 【解析】 作出光路示意图。光线入射到平面镜上时的反射角 , 平面镜反射时，反射角等于入射角， 而光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角， 如图所示,反射角：∠2=∠1=30∘ 光从液体射向空气时的入射角为∠3=∠2=30∘ 根据光路的可逆性可知这时的折射角 ∠4=45∘故答案为：30；45。 ◆4 【答案】 【解析】发生反射时,反射角等于入射角。当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,据此作图,光路图如答案图所示。 （2） 【答案】 【解析】 根据光的折射定律可知，潜水员看到岸上灯泡的像的位置为两条折射光线的反向延长线的交点，故答案如图所示 （3） 【答案】 【解析】 根据平面镜成像的原理,平面镜所成的像是物体发出(或反射出)的光线射到镜面上发生反射,由反射光线的反向延长线在镜后相交而形成的,因此,反射光线的反向延长线必过像点,由此先根据平面镜成像规律作出点S的像点S’,连接S’A,交镜面于一点O,该点为入射点,当光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,然后可作出入射光线和反射光线、折射光线,从而完成光路图. ◆5 【答案】（1）法线；增大（2）左（3）高； 【解析】 (1)由光的折射规律可知，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，即折射光线向靠近法线方向偏折；若入射角增大，则折射角随之增大； (2)若保持入射光束的方向不变，杯中的水增多，则入射点将左移光路如图.当水增多时，液面升高，入射角不变，折射角也不变，而光斑向左移动； (3)从硬币发出的漫反射光经过水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实，人看到的硬币的虚像，比实际的位置要高。 ◆6 【答案】 （1）25%；反射光变强,折射光减弱； （2）光在折射途中被悬浮颗粒物反射或吸收掉了一些光。 【解析】 (1)根据表中的数据可以知道,入射角从60°到45°,反射光的能量降低了25%;入射角从45°到30°,反射光的能量降低了15%;因此当入射角从30°到20°,反射光的能量将降低5%,即A处数据为25%.并且光从空气中射入水中,同时发生反射和折射,随着入射角i由小变大,反射光变强,折射光减弱； (2)向纯净水里加些粉尘,则光在折射途中被悬浮颗粒物反射或吸收掉了一些光,所以折射光斑处采集到的数据大幅下降. ◆7 【答案】 (1). 向左移动 ； 会 ；烟雾（或水雾，合理即可） (2). 在同一平面 ； 减小； 0。 【解析】 本题主要考查光的折射现象与特点的实验探究 问题求解： （1）根据光的折射规律可知，光从空气射入水中，折射角小于入射角，所以向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将向左移动；这个现象说明了光从空气斜射入水中时，传播方向会发生偏折；实验中光在空气中的传播路径并不清晰，可以通过在水面喷一些烟雾解决，光通过烟雾的水时会发生漫反射，便于清晰的观察光线。 （2）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在同一平面内；由小明的实验现象可知，光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之减小；当光沿着NO方向射入时会沿ON’方向射，即入射光线垂直入射时，折射光线与法线重合，所以此时折射角为0度。 ◆8 【答案】： （1）有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播；AO和BO； （2）入射光线重合；入射角；（3）玻璃； （4）玻璃； 【解析】： （1）光线从AO到OC传播路线没有发生改变，表明光是在同种均匀介质中传播的，即部分光线并没有通过玻璃砖，依旧在空气中传播；本实验主要探究光的折射规律，最应该记录的是折射光线和入射光线，即AO和BO。 （2）实验中要探究光在玻璃和水中的折射能力，则应保证无关变量相同，即入射光线、入射角应相同，从而比较折射光线和折射角的变化情况，所以入射光线从A点向O点射入是为了保证入射光线重合和入射角相同。 （3）由丙图可知，入射光线AO相同的情况下，光斜射入水中的偏离角度比光斜射入玻璃中的偏离角度要小，故这两种介质对光偏折能力较强的是玻璃。 （4）光从空气斜射入玻璃的偏折能力比水的强，根据光路是可逆的可知，若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，光从玻璃斜射入空气中折射能力较强，折射光线更远离法线。 ◆9 【答案】焦点；凸；15 【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点。焦点到光心的距离是凸透镜的焦距。故让一透镜正对太阳光，用一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，这个点叫做透镜的焦点；由于该透镜对光线起会聚作用，因此该透镜为凸透镜；又因为焦点到凸透镜中心的距离为15cm，则该透镜的焦距为15cm。 ◆10 【答案】凸；会聚；放大镜 【解析】由图可知，当透镜靠近英文单词时，成的是正立、放大的虚像，所以应该是凸透镜； 凸透镜对光线有会聚作用，生活中的放大镜和老花镜都是利用凸透镜做成的；故答案为：凸，会聚，放大镜. ◆11 【答案】大；小； 【解析】当逐渐向上移动凹透镜时，电灯照向凹透镜的光线更发散，所以纸上的光斑越大，光线越分散，光斑的亮度就越小． 凹透镜对光线有发散作用．灯光射出的光线经过凹透镜的折射，光线变得更发散，从而在纸上形成一个光斑．逐渐向上移动凹透镜时，凹透镜与电灯的距离越来越小，灯光照向凹透镜的光线越来越发散，白纸上的光斑就会越大． ◆12 【答案】 （1）气泡与周围的水组成凹透镜，凹透镜对光具有发散作用 （2）一条与试管平行的亮线； 【解析】 （1）因为气泡处的水是两边高,中间低,相当于凹透镜,且凹透镜对光线有发散作用,把光线分散了,所以比别处暗,产生阴影,因此，本题正确答案是:气泡与周围的水组成凹透镜,凹透镜对光具有发散作用; （2）又因其他部分相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,会在白纸上留一条亮线, 因此，本题正确答案是:一条与试管平行的亮线。 ◆13 【解析】在作凸透镜、凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。如图所示。 （2） 【答案】 【解析】 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。 （3） 【答案】 【解析】 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点； 过平面镜的入射点垂直镜面作出法线，在法线右侧根据反射角等于入射角作出反射光线，如图所示： （4） 【答案】 【解析】凸透镜三条特殊光线的作图： ①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴． ②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点． ③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变． 图示的是一凸透镜，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；如下图所示： ◆14 【答案】 ； 【解析】 （1）根据平面镜成像的特点：像与物关于平面镜对称作出光源S的位置； （2）连接光源S与入射点补出入射光线； （3）凸透镜三条特殊光线的作图：①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。 （1）通过平面镜作出S′的对称点S，即为光源S的位置， （2）连接S与入射点E，则SE即为光线EF的入射光线； （3）由图可知，光线EF过凸透镜左侧焦点F，则该光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出，如图所示： ◆15 【答案】： (1)光线向三棱镜的底部偏折；　 (2)左图能使平行光会聚；右图能使平行光发散； (3)用实验的方法； (4)左图相当于凸透镜，所以凸透镜对光线有会聚作用；右图相当于凹透镜，所以凹透镜对光线有发散作用； 【解析】： （1）三棱镜可近似看作是凸透镜，因此对光具有会聚作用，因此光线会向靠近底部偏折。 （2）图中左图是一个凸透镜，对光线具有会聚作用，右图是凹透镜，对光线具有发散作用。 （3）要想验证猜想是否正确，通常利用实验的方法来研究。 （4）本题考查对透镜的一些认识，可以从特点和对光线的作用入手回答。 ◆16 【答案】 （1）A、C；短（2）材料（3）控制变量法。 【解析】 （1）由图可知，根据实验要求，同样材质的只有A和C，且它们的厚度不同，便于实验的探究。故选A、C；由图可知，乙图的焦距小，而乙凸透镜的厚度比较厚，会聚作用强，且凸面比较凸，故答案为：短； （2）A、B两种材料的透镜厚度相同，但材质不同，所以得出的结论也就不同。可以通过此作实验“凸透镜的焦距大小与材料的关系”。 （3）探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是控制变量法. ◆17 【答案】 （1）凹透镜对光线有发散作用； （2）错误； （3）用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出点燃火柴所需要的时间；如果点燃火柴所需要的时间相等，则猜想3错误，如果点燃火柴的时间不相等，则猜想3是正确的。 【解析】 （1）凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光聚集在一起而点燃火柴； （2）用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小无关，则猜想2是错误的； （3）选用焦距相同而直径不同的凸透镜，分别用它们点燃火柴，测出火柴被点燃所需要的时间，多次重复实验；如果点燃火柴所需要的时间相等，说明点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小无关，则猜想3错误，如果点燃火柴的时间不相等，点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关，则猜想3是正确的。 $$