3.1 光的折射 课件 2025-2026学年 苏科版八年级上册物理

我们再来看一个现象，疑反射光线没问题，反射光线没问题，那折射光线。去。哪了？折射光线去哪了？怎么只有反射光线呢？终于出来了，说明这个时候是不是没有折射光线这种现象呢？我们把它叫做全反射。好。 奇妙虚幻的景象。原来清晰可见的岛屿和船只忽然不见了，半空中迎面映出一片从未见过的山峦、树木、高楼、房屋等等，人马车辆往来穿梭，一座多孔长桥飞架海空，莽莽苍苍，气势雄浑，时断时续，就像挂在空中的荧幕，多姿多彩，变幻莫测。原来我们周围的空气密度往往并不是均匀的，而是随着温度的变化而变化。通常光是沿直线传播的，但是当它通过密度不同的大气层时会发生弯曲，大体可以分为上限渗井和下陷渗井。当下层空气温度大大低于上层空气的时候，空气密度便由地面或海面向上迅速减小。由于大气折射作用，物体反射的光线变成向着地面弯曲的弧线，于是我们便看到在物体的上方出现了它的景象，这就是上限。甚至当下层空气的温度大大高于上层空气温度的时候，下层空气的密度便大大小于上层空气的密度。物体反射的光线变成向着空气弯曲的弧线，我们会看到在物体的下方有它自己的倒向下陷，肾经常常显现出。 发明光纤的人真是个鬼才，他是如何把光变成文字和视频的呢？原理真是太巧妙了。我们知道光是沿直线传播的，但光线又是弯弯曲曲的那光在里面咋跑起来呢？来看这个实验，用激光照射一瓶水，光线射出的位置发生了改变，这就是折射现象，然后慢慢调整光源位置，就会发现折射光的角度也会随之改变，直到最后光又被反射进瓶子里面了。所以只要角度够刁钻，光就会像乒乓球撞墙一样反弹回来，根本出不去。这种现象也被称为全内反射。再用激光直射瓶子，在瓶子另一边打个洞让水流出去。没想到的是光完全跟着水流的角度出去了。科学家利用光的这个全内反射特性，研制出了透明度非常高的光纤，其实就是玻璃丝，当然，这个是超高纯度二氧化硅玻璃，比普通玻璃纯净百万倍。当光以合适的角度进入，就会在内部不断发生全内反射，从而沿着弯曲的玻璃丝前进，解决了光往前跑的问题。但裸奔的玻璃丝太脆弱，还要在外面加一层低折射率的玻璃，照最外层再用橡胶包裹住，这样光就被牢牢锁在跑道里了。但这还不足以让其直接传输上万公里甚至更远，因为光会衰减，所以要在一定距离后加入放大器来放大信号，以此来进行远距离传输。那么光信号是如何变成文字的呢？一根光纤也不可能无限长，所以必须要接起来才行。它的熔接也非常简单，先把要接的两根光纤放入熔接机里卡好，机器会自动帮他们对的整整齐齐，然后慢慢往前推让他们紧紧贴住，同时设备发出电弧产生热量就会使光纤端面溶化最后将两段光纤融为一体这样就搞定了据说以前这种熔接设备至少要数十万一台，现在几千块都能买得到光纤传输文字信息其实就是二进制的玩法你问女神在吗？手机信号先传给基站，通过编码将这两个字转化为一长串的一和0，然后激光器通过快速开关产生光脉冲，亮一下代表一灭一下代表0，就像用手电筒打摩斯密码一样，光线号就在光纤里跑起来，抵达接收方基站后，把数据包还原成电信号，通过天线发给手机，手机再反向操作，把电信号变回二进制代码，最后翻译成代码显示在屏幕上，整个过程就是光速一样的快。图片和视频也是这个原理，只不过更为复杂了，要拆解成更多组的一和0，就像把整栋楼拆成积木块运输，接收端再按编号把积木重新拼起来，还原出完整的高清画面。所以你刷短视频时，其实就是在实时拼积木一样发明光。 我们今天来谈谈光的折射，也就是光从一种介质进入到另外一种介质。当光从空气中斜射入到水中的时候，我们可以看到光不再是沿直线传播的，而是发生了一个偏折。这个是入射光线，这是折射光线，这个是法线。而入射光线与法线的夹角叫做入射角。同样道理，折射光线与法线的夹角叫做折射角。我们可以看到入射角是40度，而折射角是30度，显然是小于入射角的。所以当光从空气中吸入到水中去的时候，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。那我们来看一下，如果说入射角变大了，这视角怎么变化？这视角变为50度，指视角变为35。60度。变为40好了，我们可以得到一个结论，就是入射角增大，折射角也增大。那如果入射角等于0？我们可以看到指视角也为零，也就是当光垂直入射的时候，传播方向不会改变。那我们再来看一个现象，咦反射光线没问题，反射光线没问题，那折射光线去哪了？折射光线去哪了？怎么只有反射光线呢？终于出来了，说明这个时候是不是没有折射光线这种现象呢？我们把它叫做全反射。好，我们先让折射光线出来，折射光线入射光线和法线是不是在同一平面内。你看当我们把它撇开的时候，不在同平面的时候，折射光线其实还在这儿。所以说折射光线、入射光线和法线在同一平面内，而且折射光线和入射光线呢分居法线的两侧。当然了，折射角和入射角的大小跟介质的情况有关系。当光从水中斜射到空气中的时候，这个时候入射角是30折射角是40度。那我们看一下，如果反过来，看一下光路是不是可逆的。好，我们关掉。证明光路可逆，在光的折射中也是成立的。大家觉得呢？ 3.1 光的折射 苏科版八年级上册 1 一、新课导入 问题：将一根筷子斜放在杯子里，然后加水，观察筷子发生 了什么变化？尝试从不同方位进行观察。说说你观察 到的现象。 筷子看起来变弯折且不同方向观察，筷子都有变弯折的现象。 2 二、光的折射——探索活动 【任务一】: 1.让一束光从空气斜射入水中，观察这束光的路径。光进入水中，其传播方向会发生变化吗？向哪个方向偏折？ 2.让光以不同角度从空气斜射入水中，观察光的路径，能得出什么结论？让光垂直射向水面，进入水中的光的路径又是怎样的？ 3.如图1.4-14所示，把水换成玻璃砖，重复上面的步骤，并记录相应光路图，观察发生的现象。 3 【任务一】: 1.让一束光从空气斜射入水中，观察这束光的路径。光进入水中，其传播方向会发生变化吗？向哪个方向偏折？ 现象：光从空气中斜射入水中时，一部分反射回到空气中，另一部分进入水中，且传播方向发生偏折，水中的光线向下偏折了（向法线方向靠近）。 概念：光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。 二、光的折射——探索活动 空 水 水面 传播方向改变， 空气 水 水面 偏折 在水面处发生偏折。 向水底偏折。 4 追问：结合光的反射定律及上述折射现象，请用光路图来表示光的折射并给各线各角命名？ 光的折射的“一面”、“一点”：“三线”和”两角“： 分界面 法线 法线 入射光线 折射光线 入射角 折射角 折射角是折射光线跟法线的夹角。 入射角是折射光线跟法线的夹角。 入射点 折射光线、入射光线分居在法线的两侧。 【任务一】: 2.让光以不同角度从空气斜射入水中，观察光的路径，能得出什么结论？让光垂直射向水面，进入水中的光的路径又是怎样的？ 现象：光以不同角度从空气中斜射入水中时，一部分反射回到空气中，另一部分进入水中，且光在水中的传播路径都发生改变，都向靠近法线方向偏折。而当光垂直射向水面时，水中的光线传播方向没有发生偏折（传播方向不变）。 3.如图1.4-14所示，把水换成玻璃砖，重复上面的步骤，并记录相应光路图，观察发生的现象。 现象：①光向玻璃偏折，折射光靠拢法线。②平行的入射光线，平行的折射光线。 结论：①光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 ②入射角相等，折射角也相等。 二、光的折射——探索活动 6 【讨论交流】 问题一：如果有一束光从水中斜射入空气，那么折射光将怎样偏离？请比较折射角与入射角的大小，并且说明当入射角为零时，折射光线及折射角的大小。   现象：光从空气中斜射入水中时，折射角小于入射角；而当光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角；当入射角为零时，无论是从水中斜射入空气还是从空气斜射入水中，光线都没有偏折，折射角为零。 空气 水 空气 水 空气 水 7 【讨论交流】 问题二：如果让光逆着折射光的方向从玻璃下方折射光线方向射入光线，又会发生什么现象呢，也记录相应的光路图？   现象：如果让光逆着折射光的方向从玻璃中斜射入空气，进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。也就是说，在折射现象中，光路也是可逆的。 8 【总结】光的折射规律   9 【归纳】光的折射规律   1.光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大。 2.光从水或玻璃斜射入空气中时，折射光线向远离法线方向偏折，折射角大于入射角。入射角增大时，折射角也增大。 3.在光的折射中，折射光线、法线和入射光线三线共面。 4.光垂直射到界面时，折射光线与入射光线在同一直线上。折射光线、法线和入射光线三线合一。 5.光的折射现象中，光路是可逆的。 光的折射规律：当光从空气斜射入水中或其他介质（光密介质）中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水或其他介质中时，折射光的方向不变。 10 【任务二】:运用光的折射规律解释生活中现象 一．如图，从上方看水（玻璃）等透明介质中的物体，我们感到物体的位置要       于实际的位置。（选填“高于”、“等于”、“低于”） 二．从水中看水面上方的树干A点，我们感到A的位置要        于实际的位置。（选填 “高于”、“等于”、“低于”）并画出对应的光路图。     人从水面上看水中的物体 高于 高于 三、光的折射——解释生活中现象 光路图画法：：先画一条光线运用折射特点，再画两条确定物体位置。 11 【任务二】:运用光的折射规律解释生活中现象 三、光的折射——解释生活中现象 请阅读教材页，利用光的折射规律及所给图像信息，解释上现和下现两种“海市蜃楼”现象。 空气较冷 空气较热 来自地平线下远处物体的光，由于不同高度处的空气的疏密不同发生折射，折射光向空气密集处偏折而发生弯曲，从而进入观察者的眼睛。观察者逆着光的方向看去，就看见了空中远处的物体的像。 酷热的路面使得路面上方空气的较热，远处射向你的光线渐渐向上弯折，这些光线进入你的眼睛，你逆着光线的方向看去，就感到看见了远处路面下的物体。 12 实验：“水中筷子消失了” 筷子为什么会消失呢？ 【知识拓展】全反射视频 全反射又称全内反射，是指光由光密介质（即光在此介质中的折射率大的）射到光疏介质（即光在此介质中折射率小的）的界面时，全部被反射回原介质内的现象。 产生条件：光从光密介质射向光疏介质：这是全反射发生的前提条件。例如，光从水中（光密介质）射向空气（光疏介质），才有可能发生全反射；而光从空气射向水，则不会发生全反射。 入射角大于或等于临界角：当光从光密介质射向光疏介质时，入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，此时折射光完全消失，只剩下反射光，这个入射角称为临界角。只有当入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射。 13 目标：会利用水流模拟演示光在光纤中的传播。 器材：矿泉水瓶，吸管，激光笔等。 过程：1.在矿泉水瓶侧壁打一小孔，插入一小段吸管，接口处用热熔胶或橡皮泥密封；然后在瓶内装满水，盖上瓶盖，放置于浅水槽内，如图 1.4-16甲所示。 2.如图1.4-16乙所示，在较暗的环境中，让激光笔照射到吸管对侧位置，使光恰能穿过吸管，在吸管一侧的光屏处形成光斑。 3.如图1.4-16丙所示，在较暗的环境中，打开矿泉水瓶的瓶盖，让水从吸管流出，水弯曲地流到地面，观察激光笔发出光的传播路径，以及红色光斑的位置变化。   【任务三】探究实践：利用水流模拟演示光纤原理 四、光的折射——探究实践 14   【任务三】 【问题讨论】1.哪些方法可以使实验现象更明显？ 为了使水的折射实验现象更加明显，可以采取以下几种方法： ①使用高对比度的背景；②增加光源强度；③使用激光笔；④控制水体波动；⑤使用高度透明容器。 四、光的折射——探究实践 15 四、光的折射——探究实践 2.当光通过弯曲的水流时，光线为什么也会随之弯曲？ 当光通过弯曲的水流时，光线会随之弯曲，这是因为光在不同介质中传播时会发生折射。具体来说，光从一种介质进入另一种介质时，其传播速度会发生变化，从而导致光线的路径发生偏折。在弯曲的水流中，由于水的密度和折射率在不同位置上存在差异，光线在穿过这些区域时会不断调整其传播方向，最终形成弯曲的路径。 【知识拓展】光纤视频 16 1．神奇的魔术表演总能给我带来许多惊奇，当我们往一个看起来什么也没有的碗中倒水，随着水的慢慢增多，渐渐的看到了一个完整的硬币。下列能正确描述此现象的光路图是（　　） A B C D C 【随堂练习】 2．小宇用如图所示装置将一细光束斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”。 （1）为了更清晰地观察水中的光路，可以采用的办法是： ，实验中 （选填“能”或“不能”）看见反射光线； （2）实验的折射光路如图所示，可以判定折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。增大入射角，观察到折射角在 （选填“增大”或“减小”）； （3）他通过查阅资料发现，若不断增大光在水中的入射角，会观察到的现象是：入射角增大到一定值时 。 【随堂练习】 向水中加几滴牛奶 能 大于 增大 折射光线消失 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.12.100 $首先我们需要一个中底部打孔的三升的矿泉水瓶。第二个我们需要一个高功率的一个绿色的激光光源。大家注意我们一定要保护好我们的眼睛，千万不要用我们的眼睛直视激光光源，否则会损伤我们的眼睛。首先用我们的手将我们注已经注满水的矿泉水瓶堵住，然后慢慢松开手将我们的激光光源对准这个小孔，我们可以看到水流已经流到我们的水槽里。那么我们可以观察一下我们的激光是照到哪里了。通过现象我们发现从激光光源发出的激光随着水流流进了水槽当中，而不是射向其他方向，在水槽底部可以清楚的看到激光的发射点，这个现象就像我们生活当中的光纤一样。光纤也称为光导纤维，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具传输，原理是光的全反射。通常光纤的一端发射装置使用发光二极管或者激光，光纤的另一端可以看到光。在日常生活当中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电缆传导的损耗要低得多，所以说光纤被用作长距离的信息传递。那么什么又是全反射呢？全反射就是光由光密介质射向光疏介质时当折射角达到90度时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原来的介质当中。当入射角增大时，入射光仍全部被反射回原来介质当中，这种现象叫做全反射。我们的实验当中，水为光密介质，空气则为光疏介质。我们可以看到满足全网站的条件有两种，一是光从。