4.4 光的折射-2025-2026学年人教版物理八年级上学期

( 一、光的折射 )光的折射 ( 1. 概念 ) 光从一种介质斜射入另一种介质时，在两种介质的界面处发生偏折，这种现象叫做光的折射．若光从一种介质垂直(入射角为 )射向另一种介质时，传播方向不变． ( 2. 实验探究：光折射的特点 ) 光从空气中斜射入水中、或者玻璃中，会有什么特点呢？ (1) 猜想： ① 入射光线与折射光线有什么关系？ ② 入射角与折射角有什么关系？ ③ 当入射角变化时，折射角是否会发生变化？当光线垂直射入水中，光的传播方向会是怎样的？ ④ 光路是否可逆？ (2) 实验器材：激光笔、玻璃 (3) 实验步骤（如上图所示）： ( 10 /18 ) 学科网（北京）股份有限公司 ① 用激光笔将光线斜射入玻璃中，观察入射光线、法线、折射光线有什么关系？入射角和折射角的关系怎样？ ② 若减小入射角，折射角会如何变化？ ③ 若将激光笔从空气中垂直射向玻璃，光的传播方向是否会发生变化？ ④ 若使光线由玻璃中往空气斜射，光线是否会原路返回？ ⑤ 改变光的传播方向，重复上述四个步骤，再多做几次实验，并观察记录现象． (4) 实验结论： ① 折射光线与入射光线、法线在同一平面内； ② 折射光线和入射光线分居法线两侧； ③ 光从空气斜射到水或玻璃表面时，折射角小于入射角； ④ 入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时传播方向不改变． ⑤ 在折射现象中，光路是可逆的． ( 3. 生活中的折射现象 ) 水中的鱼、海市蜃楼、水中的筷子好像“被折弯” 思考：鱼儿在清澈的水里游动，可以看得很清楚．然而，沿着你看见鱼的方向去叉它，却叉不到．这是为什么？怎样才能又快又准地叉到鱼？ 思考：一张白纸，上面画了两个并排的同方向箭头，一个空水杯．透过空水杯看箭头，发现两个箭头方向都不变；若往水杯里倒一些水，仍然透过水杯看箭头，会发现其中一个箭头方向变反 了，这是咋回事？ 思考：光在平行玻璃砖中的传播路径是怎样的？画出其光路图． ( 4. 全反射和光导纤维 ) 如图所示，当光从传播速度较小的光密介质（如水、玻璃等）斜射入传播速度较大的光疏介质 （如空气等）时，折射角总大于入射角．随着入射角增大，折射角也增大，同时折射光线减弱， 反射光线增强．当入射角增大到某一数值时，折射光线完全消失，只有反射光线，这种现象叫光的全反射．产生全反射的最小入射角叫临界角． 光导纤维在现代技术中有着广泛的应用。它具有不受电磁干扰、保密性强、耐腐蚀、柔软易铺设、原料充足和成本低廉的优点．除通信领域外，光纤还有许多其他应用．例如，“传能光纤”可以传递高功率的激光能量，用于激光加工机；“传像光纤”的光纤束可以用来传递图像，用于医学上的肠镜和海关安检；“传感光纤”可用作敏感元器件，用这种光纤课制成温度传感器． ( 例题 1 ) ( 1 )如图所示的四种现象中，属于光的折射规律现象的是（ ） A. 筷子变弯折 C. 在墙上投出的手影 B. 山峦在水中的倒影 D. 烛焰通过小孔成的像 ( 练习 1 ) ( 2 )如图所示， 表示从空气斜射向水面的一束光线，请在图中画出这束光线从空气射入水中的折射光线（大致方向）． ( 3 )如图所示是光在空气和玻璃两种物质中传播的路线，由图可知： 是 ， 是 ，空气在 的 侧，入射角的大小是 ，折射的大小 是 ． ( 4 )小明同学为探究光的折射规律设计了如图所示的实验装置，在玻璃水槽中竖直放置的光屏由 和两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径 为两半圆的分界线，其中光屏 可绕直径 在水平面内前后折转． （1） 实验时，先让光屏 位于同一平面内，一束激光贴着光屏 从空气斜射入水中，在光屏上可以看到折射后的光束．小明将光屏 向后折转一定角度后，则在光屏 上 （选填“能”或“不能”）看到折射光，这说明折射光和入射光 （选填“在”或“不在”）同一平面内． （2） ( 入射角 折射角 )保持入射点 不变，多次改变入射光 与 的夹角进行实验，他测量记录了如下表所示的数据．分析这些数据得出的结论是 ．（写出一条即可） （3） ( 二、光的色散 )小明将光屏 调至与光屏 在同一平面内，然后在玻璃水槽底部用另一只激光笔让光贴着光屏 沿 射向水面时，可看到折射光沿 方向射出，这说明在光的折射现象中光路是 ． ( 1. 光的色散 ) 思考：彩虹是如何形成的？ 雨后的天空悬浮有大量的细小水珠，太阳光照射到这些小水珠上时，会被分解成绚丽的七色光． 因此，有时我们能看到由太阳光和小水珠造成的——彩虹． 太阳光是白光，通光三棱镜后，被分解成各种颜色的光，这种现象叫做光的色散（如图所示）． 白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种色光混合而成的． ( 2. 红外线和紫外线 ) 电磁波谱 可见光谱 红外线应用：红外线夜视仪、红外线遥控器． 紫外线应用：紫外线验钞机、紫外线杀菌． ( 3. 光的三原色 ) 红、绿、蓝叫做色光的三原色，利用这三种色光可以混合出不同的色彩． 彩色电视机画面上的色彩就是由色光的三原色混合而成的． 补充：红、黄、蓝叫做颜料的三原色，利用这三种颜色的颜料可以在画板上混合出不同的色彩． ( 4. 物体的颜色 ) 我们能看到物体的原因：眼镜接收到了物体发射或反射过来的光．只有在光的照射下，物体才呈现出颜色． 不同物体，对不同色光的反射、吸收和透过的情况是不同的，因此呈现出不同的颜色． (1) 透明物体的颜色：由它透过的色光决定． 有色透明物体只透过与它本身相同颜色的光，其他颜色的光都被它吸收，无色透明物体能透过各种颜色的光； (2) 不透明物体的颜色：由它反射的色光决定； 有色的不透明物体只反射与它本身相同颜色的光，而其他颜色的光都被吸收． 黑色物体吸收各种色光，完全不反射光；白色物体反射各种色光． ( 例题 2 ) ( 5 )如图所示的现象中，属于光的色散现象的是（ ） A. 放大镜把字“放大” B. 钢勺好像在水面处折断了 C. 景物在水中形成“倒影” D. 雨后天空中出现彩虹 ( 练习 2 ) ( 6 )牛顿早在 年就做了光的色散的实验，下面的理解中正确的是（ ） A. 任何色光通过棱镜后都会分解为其他色光 B. 红色光通过棱镜后能分解为其他色光 C. 白色光是由单色光混合成的复合光 D. 黑色光也是复合光 ( 7 )在如图所示的四个实例中，利用红外线工作的是（ ） A. 医用杀菌灯 C. 验钞机 B. 电视机遥控器 D. 测温枪 ( 8 )某学校课外兴趣小组在黑暗的实验室里，对透明物体和不透明物体的颜色由什么决定进行了如下的探究． 实验一：先后用不同颜色的玻璃对着不同颜色的光进行观察，得到的结果如表一所示． 表一：透明物体的颜色 照射光的颜色 绿色 红色 红色 绿色 白色 玻璃的颜色 绿色 红色 蓝色 红色 黄色 观察到的颜色 绿色 红色 黑色 黑色 黄色 实验二：将不同颜色的光分别照射到不同颜色的纸上，观察纸的颜色，得到的结果如表二所示． 表二：不透明物体的颜色 照射光的颜色 绿色 红色 蓝色 红色 白色 纸的颜色 绿色 红色 红色 绿色 黄色 观察到的颜色 绿色 红色 黑色 黑色 黄色 （1） 由表一可以得出：透明物体的颜色是由 决定的． （2） 由表二可以得出：不透明物体的颜色是由 决定的． （3） 请你由上述结论解释，为什么水果商卖西瓜（红瓤）时，总喜欢撑一顶红色的遮阳伞？ ( 三、课堂总结 )1. 2. ( 课堂测试 ) ( 9 )如图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（ ） A. “小兔”的影子 C. 筷子在水中“弯折” B. 对着镜子画脸谱 D. 丹顶鹤的倒影 ( 10 )当光线从玻璃斜射向空气时，正确的结论是（ ） A. 入射角总是大于折射角 B. 入射角总是小于折射角 C. 有时入射角大于折射角 D. 有时入射角等于折射角 ( 11 )下列叙述中的“影”，属于光的折射的是（ ） A. 立竿见“影” B. 毕业合“影” C. 湖光倒“影” D. 形“影”不离 ( 12 )由于视觉原因，用鱼叉刺向水里的鱼往往难于成功．图中能正确解释刺不到鱼的光路图是（ ） A. B. C. D. ( 13 )宋代范仲淹的《岳阳楼记》中蕴含了丰富的光学知识，文中词句与物理知识相符合的是（ ） A. “锦鳞游泳”，看到水里的鱼是实像 B. “皓月千里”，皎洁的月亮是光源 C. “浮光跃金”，湖面波动的光闪着金色是光的折射现象 D. “静影沉璧”，如玉璧一样月亮的倒影是光的反射现象 ( 14 )关于红外线，下列叙述正确的是（ ） A. 电视遥控器用的是红外线 B. 常温物体不能发出红外线 C. 红外线能使荧光物质发光 D. 医用“ 超”用的是红外线 ( 15 ) ( 11 /18 ) 学科网（北京）股份有限公司 在钞票或商标的某些部位用荧光印上印记，可在 （填“红外线”或“紫外线”）照射下来识别这些标记，这是一种有效的防伪措施． ( 16 )如图所示、清澈平静的湖面上空，一只小鸟正向下俯冲捕鱼，小鸟在水中的倒影是 （选填“虚”或“实”）像；湖水深 ，小鸟在距湖面 时，水中小鸟的“倒影”距小鸟 ；小鸟看到水中鱼的位置比鱼实际的位置要 （选填“低”或“高”），这是因为光从水里斜射向空气中时，折射角 （选填“大于”、“小于”或“等于”）入射角． ( 17 )如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质分界面上同时发生反射和折射，其中 是折射光线，反射角等于 ． ( 18 )中国科技馆里有一个“颜色屋”，如图甲所示，屋内摆放着各色家具，墙上有“光影之绚”四个大字． （1） “颜色屋”内的灯光颜色会在白、红、蓝、绿之间变化，家具在不同颜色灯光的照射下，呈现出的色彩是 的．（选填“变化”或“不变”） （2） 图乙为白光通过三棱镜后发生色散现象，这说明白光是由 组成的． 如图是研究光的折射规律的实验原理图，如表记录了不同的入射角和对应的折射角的实验测量数据： 入射角 折射角 （1） 请你结合图，以光从空气进入玻璃中的情况为例，分析实验数据（光从空气进入透明介质中也有可得到具有相同规律的实验数据），对光从空气进入其他透明介质中的规律加以总结（补充完整）． 、折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，并且分别位于 两侧； 、折射角 入射角． （2） 小阳同学通过定量比较试验数据，他有了新的发现：在入射角较小时，折射角 与入射角近似成 关系，当入射角较大时此关系不再成立． ( 20 )如图所示， 是人眼在 处透过水面看见的河底一白色鹅卵石的虚像，这虚像是由光的 形成的．若在 处用激光手电对准虚像 照射，则手电发出的光 （选填“能”或“不能”）照射到河底的白色鹅卵石上． ( 21 )放映电影、幻灯机的银幕常用粗糙的白布做成，其优点在于：可利用 （选填“漫反射”、“镜面反射”）使剧场中各处的观众均能看到画面； 李华在湖边观鱼（如图所示），这条鱼的实际位置在 点处，但李华所看见的鱼却是在 点处．（选填“ ”或“ ”）．所以，有经验的渔民知道，用鱼叉叉鱼时要朝着所看到 ( 13 /18 ) 学科网（北京）股份有限公司 的“鱼”更 （选填“深”或“浅”）一些的位置叉去，才能叉到鱼． ( 22 )学生溺水死亡在学生突发危险事件中占很大比例，学校和家长在防溺水方面要多角度对学生进行安全教育．请你用对应的光学知识解释如图所示的情景． ( 23 )古诗中有“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美诗句，诗人观察到的落日并非太阳实际位置，而是光线经过不均匀大气时发生了 （填“折射现象”或“反射现象”）而成的 像 （填“虚”或“实”），太阳实际在图中 位置（填“甲”或“乙”）．傍晚我们看到的西下的落日是在它实际位置的 （填“上方”、“不变”或“下方”）． ( 24 ) ( 入射角 反射角 折射角 )某同学在做探究光的折射特点实验，如图所示是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如下数据： （1） 分析表中数据，可得出结论： ( 1 )光从空气斜射到水面时，将同时发生 和 现象． ( 2 )光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的增大而 (选填“增大”、“减小或“不变”)，且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角，当光从空气垂直射到水面时，折射角等于 ． （2） 该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点，请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价，是否存在不足？答： (选填“是”或“否”) 请简要说明理由： ． ( 25 )某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光 线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据： 入射角 反射角 折射角 （1） 分析表中数据，可得出结论： ( 1 )光从空气斜射到水面时，将同时发生光的 和 现象． ( 2 )光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：入射角增大，折射 角 (增大、减小)，且折射角总 (大于/等于/小于)入射角．当光从空气垂直射到水面时，反射角等于 度． （2） 请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．是否存在不足？ 答： (是/否)；请简要说明理由： ． ( 26 ) 图中的两架飞机，一架是实际飞机，另一架是从潜水艇中观察到的该飞机的像，请用作光路图的方法确定哪架是实际飞机． ( 27 )如图所示，通过探究，我们对太阳光有了更多的了解． （1） 图甲中，太阳光通过三棱镜后，在白色光屏上呈现彩色光带，光屏上 、 是光带边缘的色光，其中 为 光， 为 光． （2） 在屏上标出了三个区域，用温度计测量不同区域的温度，其中能让温度计示数明显升高的区域是 （选填“①”、“②”或“③”）． （3） 图乙中，在三棱镜和白色光屏之间放一块与光屏等大的蓝色玻璃，光屏呈现的光的颜色为 光． ( 28 )园艺家想，植物的叶子多数呈现绿色，可能是植物喜爱绿色的缘故，于是他将温室都安上了绿色玻璃，只让阳光中和叶子颜色相同的绿光照射植物，他认为这样必将使植物生长得更快，产量更高．可是园艺家失败了，这是由于他不懂得物体的颜色构成所致．不透明体的颜色是由它反射的色光决定的，叶子是绿色的，说明植物反射的是绿光，也就说明绿光恰恰是对植物生长无用的， 只给植物照绿光，植物就会因缺少所需的其他色光而生长缓慢，甚至枯萎． 请回答： （1） 绿色植物喜欢 颜色的光；能反射 颜色的光． （2） 上文中提到“不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的”，思考：白色能反射 色光，身穿白衬衫，篮裙子的演员在绿色追光灯的照射下，裙子呈 色． （3） 根据上文思考；透明物体的颜色是由 光决定的，黄色透明体能透过 的光． （4） 舞台追光灯发出的白光透过红色玻璃片照在白色上衣、蓝色裙子的演员身上，观众看到她 （ ） A. 上衣呈红色，裙子呈蓝色 B. 上衣呈红色，裙子呈黑色 C. 全身呈蓝色 D. 全身红色 ( 29 )某科技兴趣小组为了探究光从空气斜射入介质时折射角的大小与什么因素有关，他们将光从空气分别斜射入水和玻璃，测得数据如下表： 空气中的入射角 水中的折射角 玻璃中的折射角 （1） 张华同学根据表中数据进行归纳，发现在入射角相同的情况下，光在水中的折射角比光在玻璃中的大，说明折射角的大小与 有关． （2） 陈林同学提出：如果让光从玻璃斜射入空气，会是怎样的呢？于是，他让一束光按图所示射向半圆形玻璃砖，并不断改变入射角的大小，记录的数据如表： 入射角 折射角 无折 射光 无折 射光 无折 射光 他把记录的数据和张华进行了交流，最后去请教老师，老师告诉他们这种现象叫全反射，使折射角变成了 的入射角叫临界 角．光发生全反射的必要条件之一就是入射角 临界角（选填“ ”“ ”或“ ”），根据这种现象，人类制造出了传输光信号的介质，这种介质叫做 ． ( 30 )阅读《光的全反射》，回答： 光的全反射 如图甲所示，当光线从玻璃斜射入空气里的时候，一部分光会进入空气里发生折射，此时折射角大于入射角 ．若入射角增大时，折射角也随之增大，当入射角增大到某值时（小于 ），折 射角会增大到 ．若继续增大入射角，此时空气中没有折射光射出，光线全部反射回玻璃，这种现象叫做光的全反射．折射角等于 时的入射角称为临界角．当光从水或玻璃射入空气时，只要入射角大于临界角，光就会发生全反射． 海面上出现的海市蜃楼奇景如图乙所示，就是因为光的在空气层中多次折射和全反射而形成的自然景观．在夏季，白昼海水温度比较低，所以在海面上方的空气出现下冷上暖的现象．由于空气的热胀冷缩，因此空气层下密上疏．景物的光线先由密的空气层逐渐折射进入稀的空气层，并在上层发生了全反射，光线又折回到下层密的气层中来，经过这样弯曲的线路，最后投入人的眼 中．由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此看到的“景物”比实物抬高了许多． 人们利用光的全反射的现象制成了光缆，用于通信等方面．光在均匀透明的玻璃棒中传播，即可在弯曲的玻璃棒的光滑内壁上，借助于接连不断地全反射，可以将光从一端传导到另一端，即使棒的截面直径很小，甚至到微米数量级，传导的效果也不变，这种导光的细玻璃丝称为光导纤维如图丙所示． 光导纤维束已成为一种新的光学基本元件，在光通信、光学窥视及光学特殊照明等方面有重要的应用．荣获 年诺贝尔物理学奖的华裔科学家高锟在此方面贡献突出，被世界誉为“光纤通讯之父”． 请根据上述材料，回答下列问题： （1） 光发生全反射时，入射角 临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）． （2） 海市蜃楼情景中，人眼看到的空中的“景物”是 像（选填“实”或“虚”）． （3） 请你写出光纤的一些具体的应用 ． $