4.4 光的折射同步课堂知识点精讲---2024-2025学年人教版（2024）八年级上册物理

              光的折射 4.4     知识图解 新知探究 目录 探究1 光折射时的特点 2 探究2 生活中的折射现象 6 探究3 根据光的折射规律作图 10 探究1 光折射时的特点 探究要点 1． 光的折射的基本概念 一点、一面、两角、三线 （1）一点：入射点，即光线与分界面的交点。 （2）一面：分界面，即两种介质的分界面。 （3）两角：入射角和折射角。 （4）三线：入射光线、折射光线和法线。 2．光折射时的特点 （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的两侧； （3）当光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；当光从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。 （4）当光垂直界面入射时，光的传播方向不变，此时折射角和入射角均为零。 （5）在折射现象中，光路可逆。 3．教材拓展 （1）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； （2）当光从光速大的介质斜射入光速小的介质时，折射角小于入射角。 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 【例1】（2023•北京）一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。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 【答案】B 【分析】（1）反射和折射是在两种介质的界面上同时发生的现象，反射遵从反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；折射遵从折射规律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角；能根据图解识别三条光线。（2）根据光路是可逆的分析。 【解答】解：ABC、根据反射定律，在没有光传播方向的情况下，反射光线与入射光线应该关于法线对称，过入射点O作垂直于界面的垂线即为法线PQ，如图所示： 根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角，可知：AO为入射光线、OB为反射光线，OC为折射光线，则∠AOP是入射角，∠BOP是反射角，∠COQ是折射角，故AC错误，B正确；D、根据光路是可逆的可知，光若沿CO入射，将沿OA射出，故D错误。故选：B。 【点评】在两种透明介质的界面上，会同时发生折射和反射，反射光线与入射光线分居法线两侧且在同种介质中；折射光线与入射光线也是分居法线两侧，但在两种不同介质中。　 【例2】（2024•枣庄模拟）如图所示，表示一光线从空气斜射入水中时发生的反射和折射现象的光路图，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】要解决此题首先要知道光从空气斜射入水中时，要同时发生反射和折射现象。 并且要掌握光的反射和折射时遵循的规律。 【解答】解：当光从空气斜射入水中时，在发生光的折射的同时，在水面处会发生光的反射。 在发生光的反射时，反射角等于入射角，所以D错误。 在发生光的折射时，折射光线与入射光线分居法线两侧，所以A错误； 光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，所以B错误，C正确。 故选：C。 【点评】此题主要通过对实际光路图的判断考查了光的反射与折射定律的内容，是一道易错题。　 【例3】（2024•上海）有一束光从空气中斜射入平静的光滑水面，若入射角为60°，则折射角为（　　） A．0° B．40° C．60° D．90° 【答案】B 【分析】光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，据此分析。 【解答】解：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，由于入射角等于60°，所以折射角小于60°；又因为当光线是斜射入的，所以折射角不能为0°，故B正确。 故选：B。 【点评】本题主要考查了光的折射规律的内容，同时还要熟练掌握入射角的概念；解题时应分清入射角和折射角的关系。 　 答疑解惑 1．简述光发生折射的条件。 （1）发生折射的介质必须是透明的，比如水、玻璃等。 （2）两种不同的介质或不均匀的同种介质。如海市蜃楼就是光在不均匀的大气中发生折射形成的。 2．简述光从空气斜射入水或其他透明介质中时的特点。 （1）折射光线与入射光线、法线在同一个平面上； （2）折射光线和入射光线分居法线两侧； （3）折射角小于入射角； （4）入射角增大时，折射角也随着增大；（二者并不是正比关系） （5）当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。 （6）在折射现象中，光路可逆。 3．光的反射与折射的比较 相同点 （1）在分界面处传播方向都发生改变； （2）反射光线、折射光线与对应的入射光线都在法线的两侧； （3）三线共面； （4）反射角、折射角都随对应的入射角变化而变化； （5）光在两种介质分界面处发生反射和折射时都能成像； （6）光路可逆。 不同点 （1）反射光线与入射光线在界面的同侧，折射光线与入射光线却在界面的两侧； （2）反射角等于入射角，折射角与入射角大小不（一定）相等； （3）光垂直射入两种介质界面时，反射光线方向改变，光返回原来的介质中；折射光线却进入另一种介质，方向不变； （4）反射时物像在界面的两侧，折射时物像在界面的两侧或同侧； （5）反射时物像大小相同，折射时物像大小不同； （6）光发生反射时不一定发生折射，但光反生折射同时（一般都）发生反射 探究2 生活中的折射现象 探究要点 1．解释生活中的光的折射现象 （1）由于折射，看到水中物体的像比物体实际位置高。例如，筷子向上折断了、池水变“浅”了（潭清疑水浅）、叉鱼的时候瞄准鱼的下方。 （2）由于折射，看到远处地平线以下的物体的像在空中。例如，海市蜃楼、看见落到地平线下的太阳。 注意：无论是从水中看岸上的物体，还是从岸上看水中的物体，看到的都是虚像。 2．分析光的折射现象时，可以根据光的折射规律，通过作图的方式直观、形象地说明问题，但在分析时，一定要搞清光的传播方向，即光线从什么介质斜射入什么介质中；再利用相应的折射规律作图分析。 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 【例1】（2023•河北）如图所示的光现象中，与“潭清疑水浅”中“水浅”形成原理相同的是（　　） A．水中倒影 B．手影形成 C．筷子“弯折” D．激光准直 【答案】C 【分析】（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼、凸透镜成像等都是光的折射形成的。 （4）“潭清疑水浅”指人看到水底形成的像，像的位置比物体的实际位置要浅，是光的折射现象。 【解答】解：“潭清疑水浅”指人看到水底形成的像，像的位置比物体的实际位置要浅，是光的折射现象； A、水中倒影，属于光的反射，故A错误； B、手影的形成是由于光的直线传播在光不能到达的区域形成的影子，故B错误； C、筷子“弯折”，是由于光的折射形成的现象，故C正确； D、激光准直是利用光的直线传播，故D错误。 故选：C。 【点评】此题通过几个日常生活中的现象考查了对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解，在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象，达到学以致用的目的。　 【例2】（2024•玉田县三模）如图所示的光现象中，下列说法正确的是（　　） A．甲图中日偏食是由于光的折射形成的 B．乙图中街道转弯处的凸面镜不遵循光的反射定律 C．丙图中池水变“浅”是光的折射现象 D．丁图中“海市蜃楼”是光在不均匀介质中沿直线传播所形成的 【答案】C 【分析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播，日食、月食、影子都是光的直线传播形成； （2）所有光的反射都遵循光的反射定律； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。 【解答】解：A．日偏食是由于光的直线传播形成的，故A错误； B．街道转弯处的凸面镜通过光的反射可以扩大视野，看到转弯处的物体，遵循光的反射定律，故B错误； C．从空气看向水中，因为光从水进入空气时，光会发生折射，逆着折射光线看上去，看到池水变“浅”了，实际上看到的是池底的虚像，故C正确； D．因为不同的空气层有不同的密度，而光在不同的密度的空气中折射情况不同，而路面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同，所以光线在路面上会发生折射现象；远处物体的光经路面上空气传播，发生折射后进入人的眼睛，人由于错觉始终认为光沿直线传播，所以看到比物体实际位置高些的虚像，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了反射和折射现象，与学生生活联系密切，注重了理论联系实际的考查，平时要多观察多思考。　 【例3】（2024•眉山）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 【答案】B 【分析】（1）自身能发光的物体叫做光源； （2）光在同种均匀介质中沿直线传播； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如看到水池底比实际变浅、水中筷子看起来变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的； （4）光在不同介质中传播速度不同，真空中最快，其次是空气，然后是水和玻璃。 【解答】解：A、硬币本身不发光，是反射其它物体的光，因此不是光源，故A错误； B、没有看见硬币，是因为光在同种均匀介质中沿直线传播造成的，故B正确； C、碗中倒入水，硬币反射的光线从水中射出时发生了折射后进入人的眼睛，人眼看到的是硬币变浅的虚像，故C错误； D、光在不同介质中传播速度不同，在水中的传播速度比空气中慢，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查了光源、光的直线传播、光的折射和光的传播速度等知识，属于基础知识考查。 　 答疑解惑 解释几种常见的光的折射现象 海市蜃楼 夏天，海面附近空气温度较低，密度较大，来自地平线以下远处的物体的光，传播时由于不同高度空气的密度不同而向地面多次弯曲后进入我们的眼中，形成“蜃景”的现象 “错位”的奥秘 来自水面以下的笔上物点的光，从水中射向空气反生折射，折射角大于入射角，我们眼睛看到的光好像是从直线传播方向发出的，这样看起来就好像笔错位了 叉鱼的诀窍 因为人们看到的是水中的鱼的虚像，它比鱼的实际位置浅，所以要瞄准看到的“鱼”的下方才能叉到鱼 “变高”的奥秘 因为光从空气进入水中时发生折射，所以水中的人看到的是岸上的树的虚像，它比树的真实位置要高 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 探究3 根据光的折射规律作图 探究要点 1．作图依据： （1）折射光线和入射光线都过入射点； （2）折射光线和入射光线分居法线两侧，且分别位于不同介质中； （3）空气中的角（入射角或反射角）都是较大的； （4）光垂直界面射入时，传播方向不改变；此时入射角等于折射角等于0。 2．光路的可逆性。在折射现象中，光路是可逆，如图所示。 3．光的折射作图方法： （1）过入射点作法线； （2）搞清光的传播方向，即光线从什么介质斜射入什么介质中，在法线的另一侧作出折射光线或入射光线，且使空气中的角较大； （3）标出光的传播方向。 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 【例1】（2024•霍邱县二模）如图所示，一束光从空气射向玻璃表面，会同时发生折射和反射现象。哪一幅图正确地表示光传播的光路（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】利用光的反射定律、折射规律判断。 【解答】解：由反射定律可知，反射角等于入射角，反射光线与入射光线关于法线对称，由折射定律可知，光由空气斜射向玻璃表面，折射角小于入射角，折射光线与入射光线分居法线两侧，故C正确。 故选：C。 【点评】此题考查了光的反射定律、折射规律的应用，属于基础知识。　 【例2】（2024•南通）如图，一束光从空气斜射入水中，画出其反射光线和大致的折射光线。 【答案】 【分析】先过入射点作出法线，然后根据反射光线、入射光线以及法线在同一平面内，并且反射角等于入射角，画出反射光线； 根据折射光线、入射光线以及法线在同一平面内，折射角小于入射角，确定折射光线的方向。 【解答】解：过入射点作垂直于界面的法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出反射光线； 根据折射角小于入射角，在法线右侧的水中画出折射光线。如图所示： 【点评】本题主要考查光的反射定律和折射规律的应用情况，注意真实光线为实线，法线为虚线；是一道基础题。　 【例3】（2024•威海）游泳池底安装一支射灯，当池内无水时会在右侧池壁上形成一个亮斑A；当向池内注水至图中虚线位置时，会在右侧池壁上形成一个亮斑B，请通过作图确定亮斑A、B的大致位置。 【答案】 【分析】（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，从一种介质进入另一介质时，光的传播方向发生改变，产生折射现象； （2）水面升至虚线位置时，光从水斜射入空气中时，入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，折射角大于入射角，确定折射光线的方向； 【解答】解：根据光的直线传播，将光线延长与池壁相交为A点； 往池内注水，水面升至虚线位置时，发生折射，根据折射定律，折射角大于入射角，偏转后与池壁相交与B点，如图所示： 【点评】本题考查光的折射光路图，属于基础题。       练好题·提升解题能力 高 效 演 练 牛刀小试 1．（2023•自贡）一束光线由空气斜射入水中，入射角为α，反射角为β，折射角为γ，则（　　） A．α＞β＞γ B．α＜β＜γ C．α＝β＜γ D．α＝β＞γ 2．（2024•大庆）以下光的反射、折射的光路图，正确的是（　　） A． B． C． D． 3．（2024•辽宁）如图，斜插入水中的筷子，看起来弯折了的原因是（　　） A．光沿直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 4．（2024•盐亭县模拟）溺水是中小学生意外死亡的“第一杀手”。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，能解释这种现象的光路图是（　　） A． B． C． D． 5．（2024•聊城）如图所示，一束光由水中斜射入空气中，画出它在空气中的大致光路。 6．（2024•盐城）如图所示，A′为人眼看到A的像，补全来自A点进入人眼的光路图。 7．（2023•赤峰）探究光折射时折射角与入射角的关系，如图所示，使一束光从甲介质斜射入乙介质，测量并记录入射角和折射角大小；改变光束射向O点的角度，进行多次实验，数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 入射角 10° 20° 30° 40° 折射角 15.1° 30.7° 48.6° 73.8° （1）光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角 　入射角；折射角随着入射角的增大而 　。 （2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，　 　。 参考答案 1．【答案】D 【分析】（1）在光的反射中，反射角等于入射角；据此可判断入射角与反射角的关系； （2）当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，据此判断折射角与入射角的关系。 【解答】解：（1）一束光线由空气斜射入水中时，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，即β＝α；（2）当光从空气斜射入水中时，由光的折射定律可知，折射角小于入射角，即γ＜α；综上所述，三个角之间的关系为：α＝β＞γ，故D正确。 【点评】本题主要考查了光的反射和折射规律及其角间的关系，关键是熟练掌握光的反射定律和光的折射规律的内容，搞清反射角与入射角和折射角与入射角的关系。 2．【答案】A 【分析】光从空气斜射向水面时，在水面会发生反射和折射，根据光的反射定律和折射规律分析解答。 【解答】解：光从空气斜射向水面时，光在水面会发生反射和折射，根据光的反射定律可知，反射光线和入射光线在空气一侧，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，故BD错误； 根据光的折射规律可知，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线向法线靠近，折射角小于入射角，故C错误、A正确。 故选：A。 【点评】本题考查光的反射定律和折射规律，难度不大。 3．【答案】D 【分析】光的折射是指光线从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向发生改变的现象，比如看水中的鱼，水中的筷子折断了等。 【解答】解：将一根筷子插入盛水的碗中，筷子在水面处看起来变折了，这是由于筷子反射的光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。 故选：D。 【点评】此题利用光学的知识解释生活中的常见的光现象，考查了物理知识在实际生活中的应用，是理论联系实际的一道好题。 4．【答案】B 【分析】光的折射定律：折射光线与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；当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。 【解答】解：池底的光线由水中斜射入空气时，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B正确。 故选：B。 【点评】在作光的折射光路图时要注意：不管光从哪种介质斜射向哪种介质，在光疏质（密度比较小的物质）里面的角（入射角或折射角）较大；在光密质（密度比较大的物质）里面的角（入射角或折射角）较小，即“疏大密小”。角度越小，光线越靠近法线。 5．【答案】 【分析】（1）光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；当光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角； （2）画光的折射光路图：①先找到入射点，用虚线过入射点作垂直于分界面的法线，标上直角符号； ②光由水斜射入空气中时，折射光线远离法线方向，折射角大于入射角，确定折射光线在法线左侧的位置，即可画出光在空气中的大致光路。 【解答】解：光由水斜射入空气中时，折射光线远离法线方向，折射角大于入射角，确定折射光线在法线左侧的位置，画出光在空气中的大致光路，如图所示： 【点评】本题考查光的折射作图。解题关键是掌握光的折射现象规律。 6．【答案】 【分析】由于光的折射，人看到的A′是A点在水的像，比原来的位置要浅一点，故可先连接A′与人眼，与水面的交点O即为入射点，再连接入射点O和A，标出光的传播方向。 【解答】解：人之所以能看到水中的A′，是由A点反射的光线经水面折射后进入人眼，A的像是人眼逆着折射光线看到的，所以直接连接A′与人眼，与水面的交点O即为入射点； 入射光线已作出，连接入射点O与人眼即为反射光线，如图所示： 【点评】此题考查光的折射光路图的画法，通过光的折射现象的作图，说明了为什么感觉水中的物体看起来变浅的原因。 7．【答案】（1）大于；增大；（2）光路可逆。 【分析】（1）分析表格数据回答问题； （2）将折射光线和入射光线的位置互换进行实验，观察折射光线与原来入射光线的关系得出光路的可逆性。 【解答】解：（1）分析表格数据，得出结论是：光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角大于入射角；折射角随着入射角的增大而增大； （2）使一束光从乙介质中以73.8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，对照表格数据可说明在光的折射现象中，光路可逆。 故答案为：（1）大于；增大；（2）光路可逆。 【点评】此题考查光的折射定律，熟练掌握光的折射规律，并能与实际现象相结合，是解答的关键。 第4页（共19页） 学科网（北京）股份有限公司 $$