3.4 光的折射规律（教学课件）物理沪粤版2024八年级上册

通过之前的学习我们知道当光线从其他介质斜射到空气中时会同时发生反射与折射现象。此时折射角大于入射角，且随着入射角的增大折射角也增大。这个视频我们来介绍这个过程中的一个特殊情况。当入射角增大到某个特定角度时，折射角接近90度，此时入射角还远没有达到90度。那么问题来了，如果入射角持续增大会如何？你大我越大，但是折射角不可能超过90度，因此折射光线就消失了。入射光线没有发生折射，而是全部发生了反射，这个现象就叫做全反射。我们发现想要发生全反射，必须从其他介质斜射入空气中，而且入射角得大于某个特定的角度。而光纤这是利用了全反射现象来进行光传导。放大来看一下，光从玻璃射入空气中，入射光线折射光线，当入射角达到一定角度，发现只反射了，并且在里面一直反射下去。那如果是光从空气斜射到其他介质中去，会发生全反射吗？我们看，因为此时折射角小于入射角，也就是说入射角即使增大到了接近90度，折射角小于90度依然存在，所以不会出现全反射现象。因此全反射现象只会出现在从其他介质斜射入空气中的情况下，而且入射角必须得达到一定的角度，你知道了吗？呵呵。 null我们已经学习过了光的折射作图三部曲，找入射点做法线做折射光线。那么来动手试试看，这是一个玻璃制成的三棱镜，有一束光线这样注射进来，最后的折射光线会如何呢？这是空气，这是玻璃折射，先找入射点在这里做出法线，然后做折射光线，如果光没有发生偏折会这样射出，但这是从空气斜射到玻璃中，所以折射角变小，也就是说折射光线会向靠近法线的方向偏离，再标上箭头，那是不是这样就结束了呢？当然不是你看在三棱镜中，光线沿直线传播，再次入射到玻璃和空气的分界面，这是玻璃，这是空气，要从这里出去又是一次折射。入射点做出法线，这会是从玻璃斜射到空气中，折射角变大，也就是说直射光线会向远离法线的方向偏离，再标上箭头，不这么对着三棱镜观察一下，这是三棱镜的小头，这是大头。原来三棱镜的折射光线会向其底边，也就是大头方向偏折。那如果换个角度入射，沿着入射光线看，这就是小头，这就是大头了，那么折射光线一定会向大头这边偏折。试试看空气玻璃画个法线发生折射，这么走折射角小于入射角，直线传播。到这里剥离空气画出法线发生折射，这么走折射角大于入射角，完美，果然还是像这个大头片。好了，总结一下光的折射作图还是三部曲，而三棱镜的光路图，其折射光线会像三棱镜的大头，底边偏折要会找大头，你头大了吗？呵呵。 我们已经知道当光从一种介质斜射入另一种介质时会发生偏折现象，这种现象叫做光的折射。比如我们看到玻璃杯中的筷子变弯，就是一个典型的光的折射现象。因为从筷子出来的光线经过水，然后进入空气才到达我们的眼睛。从水到空气两个介质，所以是折射现象。那俗话说坐井观天，所见甚小，这是折射现象吗？不是，因为坐井观天的过程中，光线始终只在空气这一种质中传播，属于光在同种均匀介质中沿直线传播的现象，而不是折射现象。那鱼缸里有条鱼，从鱼缸侧面看发现鱼会变大，这是折射现象吗？分析一下，从鱼出来的光线经过水进入空气，再传到我们的眼睛里水、空气两个介质，所以这是折射现象。再来一题，俗话说猪八戒照镜子里外不是人，这是折射现象吗？不是。照镜子看到猪，其实是因为从猪八戒出来的光线通过镜子反射进入到珠眼，这是平面镜成像，属于光的反射现象。这一过程中光只在空气中传播，所以不是折射现象。最后一题，漫步在小河边，看到岸边树木在水中的倒影，这是光的折射现象吗？分析一下，看到树的倒影，实际是从树出来的光线在空气中传播到空气与水的分界面之后又返回空气中传播，属于光的反射现象。这一过程光只在空气中传播，所以不是折射现象。好了，总结一下光的折射现象辨析。光的折射现象一定是发生在两种介质之间，什么照镜子、倒影通通不是折射现象，你学会了吗？呵呵。 沪粤版 八年级上册 第三章 光和眼睛 3.4 光的折射规律 学习目标 1．科学观念：理解光的折射定义，掌握光的折射规律（折射光线、入射光线与法线的位置关系，折射角与入射角的大小关系等），能区分光的折射与反射现象； 2．科学思维：能运用光的折射规律解释生活中的折射现象（如水中铅笔弯折、池底变浅等），通过实验现象归纳折射规律，培养逻辑推理能力； 3．科学探究：通过 “探究光的折射规律” 实验，学会使用激光笔、量角器等器材，能观察、记录实验现象并分析得出结论，体验科学探究的过程； 4．科学态度与责任：认识到光的折射现象在生活中的广泛应用，结合防溺水教育，理解 “池水看起来浅实际深” 的原理，树立安全意识和实事求是的科学态度。 重点难点 1．光的折射定义：光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象； 2．光的折射规律：折射光线、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；光从空气斜射入水或玻璃时，折射角小于入射角，入射角增大时折射角也增大；光垂直入射时传播方向不变；折射现象中光路可逆；“探究光的折射规律” 实验的操作与现象分析。 1．理解折射现象的成因：如水中物体（铅笔、池底、鱼）看起来位置偏高的原理（光的折射导致的像位偏移）； 2．光路可逆性在折射现象中的应用及全反射现象的理解。 情景引入 2025年的夏天格外的炎热，我们可以经常看到街道上雾炮洒水车进行降温作业，喷出了一路彩虹。很多地方雾炮洒水车作业时，车后都会出现彩虹，大家称这些洒水车为“彩虹制造机”。 你知道“彩虹”是怎么形成的吗？ CONTENTS 探究新知 01 03 生活中的折射现象 02 光的折射规律 光的折射 PART ONE 光的折射 阅读感悟 光的折射定义 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。 观察思考 活动1：观察光的折射现象 1.如图所示，把一支铅笔斜放在盛有水的玻璃杯中，你会看到什么现象？ 把一支铅笔斜放在盛有水的玻璃杯中，‌你会看到铅笔在水面处发生偏折，‌看起来好像折断了。‌ 观察思考 活动1：观察光的折射现象 2.如图所示，将一枚硬币放在不透明杯子的底部，你向后退到恰好看不见它的位置。请另一位同学向杯中缓缓注水（注意不要让硬币移位），你又能看到它吗？ 当向杯中加水后，‌原本看不见的硬币又能被看见了。‌ PART TWO 光的折射规律 阅读思考 光的折射规律 i γ B 空气 水（玻璃） 入射光线 折射光线 法线 入射角 折射角 AO OB NN′ ∠ i ∠γ (折射光线和法线的夹角) N N′ A O 观察思考 活动2：探究光的折射规律 1、实验器材：激光笔、水槽、水、可折叠的光屏 2、实验步骤： 问题一：光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内吗？ 验证：转动光屏，折射光线还能在光屏上显示出来吗？ 结论：光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内。折射光线和入射光线分别位于法线两侧。 观察思考 活动2：探究光的折射规律 问题二：在光的反射定律中，反射角等于入射角，那么折射角是否也等于入射角呢？ 探究：当入射角分别为30º，50º，70º时，折射角的各为几度？ 结论：光从空气斜射到玻璃或水表面时，折射光线向法线靠拢，折射角小于入射角，入射角增大，折射角也增大。 观察思考 活动2：探究光的折射规律 如果光从水（玻璃）中斜射入空气中，是否也会发生折射现象？ 射到空气中的光线向哪个方向偏折？画图表示你的想法 。 记忆技巧：总是空气中的角大 延伸拓展 活动2：探究光的折射规律 折射规律怎么记忆？ 根据光速 快 空气 水 A N O C A O N C 慢 延伸拓展 活动2：探究光的折射规律 （3）让光逆着折射光线的方向从水中射入空气中，观察折射情况。 逆着原来的入射光线射出，说明光路是可逆的 （4）让光从空气中垂直进入水中，观察折射情况。 传播方向不变。 想一想：此时入射角为几度，折射角为几度？ 实验结论 活动2：探究光的折射规律 光从空气斜射入水中或其他介质中时， 1、折射光线与入射光线、法线在同一平面内；(三线共面） 2、折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居） 3、折射角小于入射角；（两角不等，空气角大） 4、当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。（垂直不变） 5、在折射时光路是可逆的。（光路可逆） 阅读感悟 光的折射规律 法线 筷子反射的光线在水面处发生折射后进入眼睛 由于人眼的“视觉直进”的功能，觉得光线总是沿直线射入人眼的。进入眼睛的光线是A点发出的光线“拐弯”后进入人眼的，但眼睛觉得光线是从A1点射过来的。事实上并不存在发光的A1点，A1点是A点的虚像点。 A1 A 拓展延伸 光的折射作图 光从空气斜射入玻璃中 ①找入射点 ②作法线（虚线），标记垂直符号 ③作折射光线（根据光从空气斜射入玻璃中折射角小于入射角），标箭头 O N N' 空气 玻璃 M M' 拓展延伸 光的折射作图 光从玻璃斜射入空气中 ①找入射点 ②作法线（虚线），标记垂直符号 ③作折射光线（根据光从玻璃斜射入空气中折射角大于入射角），标箭头 O N N' 空气 玻璃 M M' 拓展延伸 光的折射作图 当一束光线斜穿过一块玻璃砖时，光线的传播路径将会是怎样的呢？ 玻璃砖 空气 射入的光线与射出的光线不在同一直线上，但两条直线平行。 拓展延伸 光的折射作图 当光线斜射入玻璃三棱镜中时，光线的传播路径又会是怎样的呢？ 玻璃 空气 光经过玻璃三棱镜两次折射后的光线向三棱镜底部偏折。 PART THREE 生活中的折射现象 阅读感悟 生活中的折射现象 人在岸上看水中的物体，看到的物体比物体的实际位置_____。 我们在叉鱼时，要向看到的鱼的___方投叉，才能叉到鱼。 高 下 阅读感悟 生活中的折射现象 海市蜃楼 光经过不均匀的大气层发生了折射 拓展延伸 光的全反射 当入射角增大到某一角度，使折射角达到 90°时，折射光线会完全消失，继续增大入射角，入射光线全部被反射回来，这种现象叫做光的全反射。 拓展延伸 光的全反射 光的全反射的条件 根据文档中 “使光从水中进入空气” 的实验描述及现象分析，全反射的条件可归纳为： 光的传播方向需从水中进入空气（即从光密介质射向光疏介质）； 入射角增大到某一角度，使折射角达到 90°（此时的入射角为临界角，且入射角需大于或等于临界角） 拓展延伸 光的全反射 光的全反射的应用 光导纤维 （1）光导纤维：人们设计出用光密介质制成用来传导光信号的纤维状的装置 （2）原理：利用了全反射的原理。光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1~100mm，由内芯和外套两层组成(如图所示)，内芯折射率比外套大，光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面发生全反射，有效减小了光的能量损失，极大提高了传播的质量，实现了远距离传送，因此，光信号能携带着数码信息电视图像、声音等沿着光红传播到很远的地方，实现光纤通信。 拓展延伸 光的全反射 光的全反射的应用 如果把光导纤维聚集成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端。医学上用这种光纤制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。实际的内窥镜装有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行照明，另一组把体内的图像传出供医生观察。 光也可以像无线电波那样，作为载体来传递信息。载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输人，就可以传到千里以外的另一端，实现光纤通信。 课堂小结 布置作业 1．在公园里游玩的时候，小丽同学看到了许多有趣的光现象，下列现象由于光的折射形成的是（　　） A．甲图：太阳光透过雾霭中的树林形成光柱 B．乙图：清晨的太阳在水面形成倒影 C．丙图：池塘里漂亮的锦鲤看上去离水面很近 D．丁图：水面上一只黑天鹅与自己的影子形成爱心图案 【答案】C 【答案】靠近 右 折射光线、入射光线和法线在同一平面内 2．如图所示，小明在研究光的折射规律时，为了观察到光的折射过程，他就把一块白色的板竖直放在水中，然后将一激光束从空气中斜射入水中，结果在白板上看到了折射的过程。   （1）若他将激光束向水面靠拢，请问折射光束应________（靠近/远离）水面； （2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，请问水底的光斑应向________（左/右）移； （3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，折射光线在竖板上消失，返回后又再次出现在竖板上，这说明：________________________。 3．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________。 【答案】漫 0 验证三线共面 增大 4．如图所示，一固定光源向水池发出一束激光，在水面同时发生了反射和折射现象，并在光电屏和池底分别留下光斑P和Q，据图分析可知（　　） A．反射角为50° B．反射角为80° C．若水面上升，光斑P将向右移 D．若水面下降，光斑Q将向右移 【答案】 D 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf57.62.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$光在同种均匀介质中会沿直线传播，比如我们的影子就是直线传播造成的。但是光从一种介质斜射入另一种介质时会怎么样呢？来小胖子演示一下，这是空气，这是水。按着激光笔哇塞在水面处不走直线了，方向会发生偏折。我们把这个现象叫做光的折射。这是入射光线，这是折射光线。过入射点垂直于分界面的依然是法线，入射光线在法线这边，折射光线在法线这边，二者分居在法线两侧。入射光线与法线之间的夹角是入射角，而折射光线与法线之间的夹角是折射角。由此可见，光从空气斜射入水中时，折射角变小了。为什么会发生折射现象呢？给你打个比方，光在介质中走，就好比汽车在道路上走，汽车在公路上会跑得很快，但是在泥地上就不会跑那么快了。如果车在陆地上要开向泥地中的目的地，ABC中哪条路线会让车最快到达呢？距离上最近的是B但实际这不是最快的路径，因为泥地的速度要慢，陆地的速度要快，所以C路线是最快的。在陆地上多跑一些，而在泥地里少跑一些，不光是车，光也一样有它能走得快和走得慢的路。比如空气中的光速快，会走得快一些，而水中光速慢，会走得慢一些，因此光也会和车一样选择最快路线走，如果要同时通过，空气和水会选择在空气中停留时间更长，水中停留时间较短，所以路线就是这样，这就是光的折射光，从一种介质斜射入另一种介质中，会发生偏折。在生活中，有很多现象都跟光的折射有关。比如游泳的时候看到池底觉得很浅，但一脚踩下去就会吓一跳。水比想象的要深，浸在水中的腿会显得比实际要短。这是因为从小出发的光线会因此通过水和空气进入我们的眼睛，这时光会在水和空气的分界面处发生偏折，但是我们人眼只会循着射入眼睛的光线反向去寻找物体，所以看起来水珠的腿儿就变短了，质地也变浅了，总结一下，光从一种介质斜射入另一种介质时会发生偏折，这叫做光的折射。当从空气斜入射到水中时，折射角会变小，你学会了吗？呵呵。 这个视频我们来介绍一下光的折射作图。如图所示，AO为入射光线，请画出折射光线并用字母西塔表示折射角。记住折射作图三部曲，第一找入射点，简单就是O点。第二步做法线过O点做分界面的垂线，记住用虚线标出垂直符号，这就是法线。第三步，做出折射光线，如果光没有发生偏折，会这样射出，但这是从水斜射到空气中，所以折射角大于入射角，也就是说折射光线会向远离法线的方向偏离，再标上箭头，这就是折射光线。折射角是折射光线与法线的夹角标为西塔。完美总结一下光的折射作图，第一步找入射点，第二步做法线，第三步做折射光线，你学会了吗？呵呵。 光在玻璃和空气的界面MN同时发生了反射和折射。那入射角是多少？折射角是多少？界面哪边是空气，哪边是玻璃呢？问题有点多，我们来慢慢分析。先找入射点，就是三条光线的焦点，指向入射点的就是入射光线，而与入射光线在界面同一侧的为反射光线，在界面另一侧的为折射光线。好了，三条光线已经定位完毕，现在来判断角的大小，先过入射点做界面的垂线，这就是法线。入射角是入射光线与法线的夹角，利用图像可以判断出为30度，而折射角是折射光线与法线的夹角是45度。此时折射角大于入射角，而发生在空气和其他介质之间的折射现象中，空气中的角度最大，显然这是从其他介质斜射到空气中的情况，所以左边是玻璃，右边是空气。完美总结一下光的折射规律，折射光线与入射光线、法线在同一平面，折射光线与入射光线分居法线两侧。折射角是折射光线与法线的夹角。在空气和其他介质之间的折射现象中，空气中的角最大。你学会了吗？呵呵。 null