寒假作业04 光的折射和透镜（巩固培优）八年级物理新教材苏科版

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业04 光的折射和透镜 一、光的折射 折射定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫作光的折射。 光的折射特点：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入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两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。 入射角与折射角的大小关系：当光从空气斜射入水（或玻璃）等其他介质时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角。 当光从水（或玻璃）等其他介质斜射入空气时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。 光垂直入射时，传播方向不改变。 光的折射现象及应用：池水变浅、筷子“弯折”、海市蜃楼、透镜成像等。 二、透镜 透镜的分类： 凸透镜：中间厚、边缘薄。对光有会聚作用，也叫会聚透镜。 凹透镜：中间薄、边缘厚。对光有发散作用，也叫发散透镜。 凸透镜与凹透镜的三条特殊光路： 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图所示，插入水中筷子看起来好像向上弯折，能正确表示所看到现象的光路图是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】水中筷子反射的光线从水中进入空气时发生折射，折射角大于入射角，即折射光线远离法线，因此人眼逆着折射光线的方向看到筷子的像向上弯折，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．在湖边看平静湖水中的“鱼”和“云”，看到的是（   ） A．“鱼”是光的反射形成的虚像，“云”是光的折射形成的虚像 B．“鱼”是光的折射形成的虚像，“云”是光的反射形成的虚像 C．“鱼”和“云”都比实际物体大 D．“鱼”和“云”都比实际物体小 【答案】B 【详解】由鱼反射的光从水中进入空气中时，在水面处发生折射进入了人的眼睛，人就能看到鱼儿的位置变浅的虚像，所以，是由光的折射形成的；水中的“云”，是天上的云在水中的倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的。 故选B。 3．截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体如图所示。关于这个玻璃体，同学们经过讨论，提出了以下观点，其中正确的是（ ） ①可以看做两块凹透镜； ②可以看做一块凸透镜； ③对图示光束具有发散作用； ④对图示光束具有会聚作用。 A．只有①③ B．只有①②③ C．只有②④ D．只有①④ 【答案】A 【详解】玻璃体被中空（中间是空气）分成了两部分，这两部分都是中间薄、边缘厚，都是凹透镜，对光线有发散作用，因此平行光经过玻璃体后，会变得发散，所以只有①③正确，②④错误，故BCD错误，A正确。 故选A。 4．车载香水的主要成分是易燃酒精，如图的四瓶香水透明玻璃瓶盖形状各异，夏季最不适合放在车内的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．A图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状对光无会聚作用也无发散作用，故A不符合题意； B．B图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状相当于凸透镜，对光有会聚作用，容易引起火灾，最不适合放在车内，故B符合题意； C．C图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状相当于凹透镜，对光有发散作用，故C不符合题意； D．根据光的折射规律可知，D图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状对光无会聚作用也无发散作用，故D不符合题意； 故选B。 5．如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射现象，形成了OA、OB和OC三条光线（箭头未画出）。以下说法正确的是（　　） A．MN的右边是玻璃 B．BO为入射光线 C．折射角为38° D．入射角为30° 【答案】C 【详解】根据光的反射定律可知，反射角等于入射角，入射光线和反射光线分居法线两侧；根据光的折射规律，折射光线和反射光线也分居法线两侧。由图可知，∠QOB=∠QOC，则PQ为法线，MN为界面，CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线，则入射角 折射角，即折射角小于入射角，根据光的折射规律可知，MN的左边是玻璃，故ABD错误，C正确。 故选C。 6．赵云同学用一支新买的激光笔照射水平水面，在竖直白墙上出现了两个红色亮点A和B，如图所示。现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A'处，应使入射光线MO绕着点O沿______方向转动；现保持入射点O的位置不变，欲使光点B下移至B'处，应使入射光线MO绕着点O沿______方向转动（　　） A．顺时针  逆时针 B．顺时针  顺时针 C．逆时针  逆时针 D．逆时针  顺时针 【答案】A 【详解】根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射光线和入射光线关于法线对称；欲使光点A下移至Aʹ处，则反射光线OA向下远离法线偏转，应使入射光线MO同样远离法线偏转，故需要使入射光线MO绕着O点沿顺时针方向转动。根据光的折射定律，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时，折射角小于入射角，折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小；欲使光点B下移至Bʹ处，折射光线OB向下靠近法线偏转，应使入射光线MO同样靠近法线偏转，故需要使入射光线MO绕着O点沿逆时针方向转动，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线，据图分析：光的反射角度是 ，光的折射角度是 ，界面 边是玻璃。 【答案】 70° 40° 右 【详解】 反射角等于入射角，由图得、 则CD为法线，AB为界面。反射光线、折射光线均与入射光线分居在法线的两侧，则EO为入射光线、OF为反射光线、OG为折射光线，则反射角70°，折射角为 则折射角小于入射角，则AB的右边是玻璃，即界面右边是玻璃。 8．甲图为某汽车司机下车时，随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，不料因阳光照射、水瓶聚光，车内物品被点燃引起火灾。太阳光经过矿泉水瓶发生了 （选填“反射”或“折射”），矿泉水和瓶子相当于 （填光学元件名称）。因此，提醒大家在车内不要放置有聚光效果的物品。乙图摄影爱好者拍摄到“站”在水面上的水黾（一种昆虫）纤细的腿使水面发生了凹陷，同时看到水底有带“光环”的暗斑，如图丙所示，此时“凹陷的水”相当于 （填光学元件名称）。当水黾游到水浅的地方，暗斑面积会 （选填“变小”“不变”“变大”）。 【答案】 折射 凸透镜 凹透镜 变小 【详解】[1][2]装有水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，中间厚边缘薄；由于凸透镜对光线的会聚作用，射入车内的光线经矿泉水瓶折射后会聚于它的焦点上，时间一长正好使放置于此处的物品起火。 [3]水底形成中间暗四周亮的圆环，是因为“形变的水”将中间的光发散到四周，因此它相当于对光线有发散作用的是凹透镜。 [4]当水黾游到水浅的地方，凹陷程度会变小，凹透镜的发散作用减弱，所以暗斑面积会变小。 9．如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。由图可知乙是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 【答案】 凹透镜 发散 凸透镜 【详解】[1][2][3]由图可知，通过甲的光线比起入射光线更加远离主光轴，即甲透镜对光线具有发散作用，故甲透镜为凹透镜，通过乙的光线比入射光线更靠近主光轴，即乙透镜对光线具有会聚作用，故乙透镜为凸透镜。 10．池壁垂直于水平池底，水池上方（AB） 装有一激光器。池中没有水时，激光器发出的光线a正好射到图中的O点，且与池底的夹角为45°（如图甲所示），往池中注水并待水面平静时，如图乙所示，激光被水面反射到池壁上，使池壁上出现一个光点S，同时由于折射池底也出现一个光点（图中均没有画出）。 (1)图乙中，光点S位于池壁上6dm刻度处，它在水中的像S'在 （选填“0”、“1”、“2”、“3”）dm的刻度处； (2)光点S从6dm平稳下降至3dm的过程中，水面 （填“上升”或“下降”）了；打在池底的光斑（未画出）会向 （选填“左”或“右”）移动。 【答案】(1)0 (2) 下降 右 【详解】（1）平面镜成像特点中像距等于物距，图乙中水面在3dm处，光点在6dm处，物距为3dm，像距也为3dm，则光点在水中的像在0dm刻度处。 （2）[1]反射角与入射角恒为45°，光点S从6dm平稳下降至3dm的过程中，两次反射光线平行，由此可知水面下降了。如图所示： [2]两次折射光线平行，由于水面下降入射点右移动，因此打在池底的光斑也会右移动。 11．甲图为小猫叉鱼的情景，可简化为图乙所示， A点为小猫眼睛的位置，请在乙图中画出小猫看到鱼的光路图。 【答案】 【详解】小猫能看到水中的鱼，是由鱼反射的光线经水面折射后进入小猫的眼中，鱼的像是逆着折射光线看到的，所以连接AS'，与水面的交点即为入射点O；连接S和O即为入射光线，OA为折射光线，OS'为折射光线的反向延长线，为虚线。如图所示： 12．在探究光的折射规律实验中，某小组将光从空气分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据： 空气中的入射角i/° 0 30 45 60 水中的折射角r/° 0 22 32 40 玻璃中的折射角 0 17 24 30 分析表中数据，可以得到一些规律： (1)当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向 （选填“改变”或“不变”）； (2)当光线以32°入射角从水中射向空气时，折射角等于 °，依据是 ； (3)如图，一束光从空气中射向水面上的O点，照射到容器底部的B点，如果要让折射光线射到C点，在保持入射光线位置不变时，应 （选填“加水”或“排水”）； (4)小光去游泳，观察到深水区水并不深，原因是他看到的池底是由光的折射形成的 （选填“实像”或“虚像”）； (5)光从空气斜射入其他介质时，折射角随着入射角的增大而 （选填“增大”或“减小”）；分析表中数据猜想，光从空气射入水中时，折射角 （选填“可能”或“不可能”）达到90°。 【答案】(1)不变 (2) 见详解 (3)加水 (4)虚像 (5) 增大 不可能 【详解】（1）当入射角为时，光垂直入射，此时折射角也为，光的传播方向不变。 （2）[1][2]由表中数据可知，当光从空气中斜射入水中时，入射角为，折射角为，依据光的折射现象中光路可逆，当光线以入射角从水中射向空气时，折射角等于。 （3）如果要让折射光线射到C点，入射光线不变，水面上升，入射点向左上移动，法线左移，入射角不变，在水中的折射角不变，折射光线也会向左侧平移，因此应加水。 （4）池底反射的光从水中斜射入空气时发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，看到的是池底的虚像。 （5）[1]由表中数据可知，空气中的入射角逐渐增大，水中的折射角和玻璃中的折射角都逐渐增大，因此光从空气斜射入其他介质时，折射角随着入射角的增大而增大。 [2]由数据可知，当光从空气射入水中时，折射角始终小于入射角，当入射角增大到最大90°时，折射角小于90°，因此折射角不可能达到90°。 1．如图所示，把由同种玻璃制成的正方体玻璃砖A和半球形玻璃砖B放在报纸上，若正方体的边长和半球的半径相同，O1与O2分别为玻璃砖A、B底面的中心，图中画出了从O1、O2发出的光发生折射的光路，若人逆着折射光的方向往下看O1与O2处的文字，下列说法正确的是（　　） A．A和B中看到的都比实际的高 B．A中看到的比实际的高，B中看到的比实际的低 C．A中看到的比实际的高，B中看到的与实际的一样高 D．A和B中看到的都与实际一样高 【答案】C 【详解】从半球形玻璃砖B上方沿图中方向往下看中心线对准的文字，字反射的光进入玻璃时都经过球心，沿法线传播，光的传播方向不变，光线的反向延长线的交点仍在字处，位置不变，即B中看到的与实际的一样高；但正方体玻璃砖A下的字反射的光斜射入玻璃砖中，在界面处会折射，光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，折射光线反向延长线的交点就是字的像，比字的实际位置高，即A中看到的比实际的高，故C正确，ABD错误。 故选C。 2．如图，固定在水池上方的射灯S发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A，折射后在水底有一个光斑B，已知光束与水面的夹角为45°，则当水面升高时，下列说法正确的是（　　） A．入射角增大，折射角也增大 B．入射角不变，折射角减小 C．光斑A向左移，光斑B向右移 D．光斑A、B均向左移 【答案】D 【详解】AB．当水面升高时，入射光线与水面的夹角仍为45°，因此入射角不变，根据光的反射定律和折射定律，反射角、折射角也均不变，故AB 错误。 CD．水面升高会使入射点向左移动，由于反射光线和折射光线的方向均由入射角决定，入射角不变，反射光线与折射光线的方向不变。但由于水面上升，入射点左移，因此反射光斑A会随入射点左移而向左移动；折射光斑B也会因入射点左移而向左移动，故C错误，D 正确。 故选D。 3．如图，为了测量某凸透镜焦距，小华先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环，如图所示，将凸透镜正对太阳光，在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大，则该凸透镜的焦距（    ） A．8cm B．5cm C．10cm D．11cm 【答案】D 【详解】由题意可知，将凸透镜正对太阳光，而太阳光的光线相当于平行光，平行于主光轴的光线经过凸透镜时，会聚于另一侧的焦点，题中说明在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，然后再将该透镜远离白纸垂直移动6cm时，光斑再次与圆环重合，这些都表明了焦点在两个光斑的中间，并且两个光斑到焦点的距离相等，如下图所示，可知第一个光斑与第二个光斑之间的距离为6cm，则焦点与第一个光斑的距离为3cm，第一个光斑与透镜距离8cm，则该凸透镜的焦距为该凸透镜的焦距为11cm。 故选D。 4．下面四个光通过透镜的光路图中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．通过透镜光心的光线传播方向不改变，故A错误； B．平行于主光轴入射的光线，通过凸透镜后，会聚于焦点，但图示中入射光线不平行于主光轴，所以其折射光线不会聚于焦点，故B错误； C．由图示知，凸透镜对光线起了会聚作用，且在焦点内的点光源发出的光线经凸透镜后，其折射光线的反射延长线的交点与光心的距离大于点光源与光心的距离，故C正确； D．由图示知，光线经透镜后会聚了，但凹透镜对光线起发散作用，且平行于主光轴入射的光线，经凹透镜后，其折射光线的反射延长线经焦点，故D错误。 故选C。 5．甲图显示的现象叫做光的 现象，就像雨后的彩虹。其实我们 （选填“背对”、“正对”）着太阳喷水，也能观察到“人造虹”现象，其中红光的偏折 （选填“大于”、“小于”或“等于”）紫光的偏折，如果在白色光屏前放置一块蓝色玻璃，我们在白屏上能看到 ；乙图中，当一束红光与一束紫光相距d平行入射到一块玻璃砖上，经玻璃折射后 （选填“仍然平行”或“不再平行”），它们之间的距离d会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 色散 背对 小于 蓝色条纹 仍然平行 变小 【详解】[1]太阳光通过三棱镜分解为多种色光的现象叫光的色散，雨后彩虹就是光的色散形成的。 [2]“人造虹”也就是彩虹，是由于太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱。要看到彩虹，观察者需要站在太阳和水滴之间，并且背对着太阳，这样才能使折射和反射后的光线进入人眼，从而看到彩虹。 [3]从图甲中可以看到紫光的折射能力比红光强，因此在色散现象中，红光的偏折程度小于紫光。 [4]透明物体的颜色是由其透过的色光决定的，因此蓝色玻璃只能透过蓝色光，因此在白色光屏前放置一块蓝色玻璃， 我们在白屏上能看到蓝色条纹。 [5]光线通过平行玻璃砖时要发生两次折射，由于玻璃砖上下两个表面平行，上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性可知，下表面的折射角等于上表面的入射角，由几何知识可知，折射光线必定和入射光线平行。因此当一束红光与一束紫光相距d平行入射到一块玻璃砖上，经玻璃折射后仍然平行。 [6]入射方向相同的红光、紫光在玻璃中的偏折角度不同，因紫光比红光偏折程度大，所以经玻璃折射后，两条光线的折射光线之间的距离将变小。 6．如图所示，一束光在两种介质的分界面处同时发生了光的反射和折射，分析题图可知：两种介质的分界面为 （选填“AD”或“BF”），折射角大小为 （填度数），反射角大小为 （填度数）；若入射角变为20°，则反射光线和折射光线的夹角 （选填“大于”、“小于”或“等于”）100°。 【答案】 AD 60° 30° 大于 【详解】[1]在光的折射中，入射光线与折射光线分居在法线两侧，在光的反射中，入射光线与反射光线分居法线两侧，且反射角等于入射角，由图可知，界面是AD，法线是BF，GO是入射光线，OE是反射光线，OC是折射光线。 [2]折射角是折射光线与法线间的夹角，故折射角为 90°-30°=60° [3]反射角是反射光线与法线间的夹角，故折射角为 90°-60°=30° [4]图中反射光线和折射光线的夹角为若入射角变为20°，则反射角也为20°，即OE向法线靠近10°，而折射角也会随着入射角的减小而减小，但折射角大于入射角，所以折射角减小的幅度大于入射角，则CD间的夹角会大于40°，即OC向法线移动的角度大于10°，所以反射光线和折射光线的夹角会大于100°。 7．如图所示，小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B。 (1)若保持入射点O的位置不变，欲使A点下移至A1，应使入射光线MO绕着点O沿顺时针方向转动；同时观察到另一亮点B点会移动到点 （选填“B1”或“B2”）。 (2)若保持入射光线不变，欲使B点下移至B2，应使水面 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。 【答案】(1)B1 (2)上升 【详解】（1）当光从空气斜射到水面时，同时会发生反射和折射现象，折射角小于入射角，现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A1处，使入射光线绕着O点沿顺时针方向转动，入射角增大，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，但入射角增大，折射角增大，观察到另一亮点B点会移动到点B1，如图。 （2）在水面变化过程中，由于入射光线不变，则入射角不变，折射角也不发生改变，水面上升时，入射点向右侧移动，过入射点做OB的平行线，即为光点下移的折射光线，因此欲使B点下移至B2，水面需上升，如图 8．如图甲所示，固定在横坐标C点的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小明将宽为d的长方形透明玻璃砖按如图位置放置，观察光的传播现象。 (1)图甲中未放玻璃砖时激光束通过纵坐标A点，放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是光的 现象，此时折射角 角θ（选填“＞” “=”或“＜”）； (2)图甲中其它条件不变，若换上宽度为的玻璃砖（底部与激光笔接触），光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的 （选填“上方”或“下方”），且BD （选填“＞”“=”或“＜”）； (3)如图乙，小明用宽度为d的玻璃砖继续实验，激光笔置于纵坐标上AB之间，发出一束光束射向玻璃砖表面E点，则光束将从玻璃砖底部 （选填数字）区域内射出。 【答案】(1) 折射 ＞ (2) 下方 ＜ (3)② 【详解】（1）[1]当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，这是光的折射现象。 [2]光从空气斜射入玻璃中时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；光从玻璃斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。由图可知，在图甲中，光束从空气进入玻璃砖发生折射，再从玻璃砖进入空气发生折射，最终光束与纵坐标交于B点，此时折射角大于角θ。 （2）[1]其它条件不变，若换上宽度为的玻璃砖，成像效果如图所示，光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的下方，如图所示： [2]因为入射角大小不变，所以折射角大小不变，两次的折射光线平行，在平行四边形BDEF中，。 （3）连接BE、CE作出第二次折射的光路图，由于光路的可逆性，激光笔射出的光线到达E点后将发生折射，入射角小于第二次折射的折射角，故本次的折射角也应小于第二次折射的入射角，则光束将从玻璃砖底部②区域内射出，如图所示： 1．阅读短文，回答问题： 如图甲所示，让一束光入射到半圆形玻璃砖中，会看到一部分光线从玻璃砖的平面上折卷射到空气中，另一部分光线反射入玻璃砖内。逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到41.8°，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射，刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。光并非在任何界面都会发生全反射现象，只有在折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到包层处时，会发生全反射现象，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 (1)光线从玻璃斜射向空气时，折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角，而且随着入射角逐渐变大，反射光线的亮度会 （选填“增强”“减弱”或“不变”）； (2)当玻璃刚好发生全反射现象时，此时的反射角是 ； (3)光纤是利用光在光导纤维中全反射原理而制成的传输工具，其传输速度为 km/s； (4)光线从光导纤维的包层斜射向内芯时， A．折射角大于入射角，可能会发生全反射 B．折射角小于入射角，可能会发生全反射 C．折射角大于入射角，不可能会发生全反射 D．折射角小于入射角，不可能会发生全反射 (5)一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，请在图中完成这束入射光的光路图。 【答案】(1) 大于 增强 (2)41.8° (3)2×105 (4)D (5) 【详解】（1）[1][2]光的传播需要介质，光线从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角，而且随着入射角逐渐变大，折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线的亮度会增强。 （2）让一束光入射到半圆形玻璃砖中，当入射角增大到41.8°，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，发生全反射，则当玻璃刚好发生全反射现象时，入射角为41.8°，反射角等于入射角，则此时的反射角是41.8°。 （3）通常情况下，光纤中的光传输速度大约为。 （4）光从内芯传播时遇到包层处时，会发生全反射现象；光线从光导纤维的包层斜射向内芯时，不可能会发生全反射，折射角小于入射角，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （5）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，光的传播方向不变，当光线进入玻璃三棱镜后时，此时的入射角为 由于入射角大于41.8°，此时光线在玻璃三棱镜的第二个表面发生了全反射，根据反射角大于入射角作出反射光线，如图所示： 2．阅读“光的全反射”材料，回答问题。 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β大于入射角α。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90°），折射角会增大到90°。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90°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。 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，如图乙所示。 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。获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”。 (1)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 入射角，反射角 折射角（均选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (2)光发生全反射时，入射角 临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (3)当光从空气射向玻璃， （选填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 【答案】(1) 大于 小于 (2)大于 (3)不会 【详解】（1）[1]根据材料第一段“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β大于入射角α”可知，当光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。 [2]光在两种介质的界面上发生折射的同时也会发生反射。根据光的反射定律，反射角等于入射角。因为折射角大于入射角，所以反射角小于折射角。 （2）由材料“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”可知，光发生全反射时，入射角大于临界角。 （3）已知全反射现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生；如果光是从空气进入玻璃，根据折射规律，折射角小于入射角，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角不可能达到90°，不满足全反射的条件，故不会发生全反射现象。 3．阅读短文，回答问题。 光纤的奥秘 光纤电缆是本世纪最重要的发明之一。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号，光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃纤维，这是为什么呢？如图甲所示，以某种玻璃为例，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上，可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中，此时折射角大于入射角；另一部分光线反射入玻璃砖内；逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。并非光线在任何界面都会发生全反射现象，这种现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，从而保证光线不会泄漏到光纤外，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 (1)图甲中，光线从玻璃斜射向空气时，反射角 （选填“大于”、“小于”或“等于”）折射角； (2)图乙中，当入射角逐渐增大时_______； A．折射角逐渐增大，反射角逐渐减小 B．折射角逐渐减小，反射角逐渐增大 C．折射光线逐渐增强，反射光线逐渐减弱 D．折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强 (3)光从空气进入玻璃时，增大入射角 （选填“有可能”或“不可能”）发生全反射； (4)如图丁所示若增大射向B点的入射光线AB的入射角时，C点将向 （选填“左”或“右”）侧移动，CD光线的入射角将 （选填“增大”、“减小”或“不变”），光在光纤内的传播时间将 （选填“变长”“不变”或“变短”） 【答案】(1)小于 (2)D (3)不可能 (4) 右 增大 变短 【详解】（1）根据光的反射定律可知，反射角等于入射角，从从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角，故反射角小于折射角。 （2）AB．当入射角逐渐增大时，反射角增大，折射角增大，故AB不符合题意； CD．从图乙到图丙可知，当入射角逐渐增大时，折射光线最终会消失，说明此过程折射光线慢慢减弱，反射光线逐渐增强，故C不符合题意；D符合题意。 故选D。 （3）根据题文可知，全反射这种现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生，而从空气进入玻璃时，折射角小于入射角，故不可能发生全反射。 （4）[1]若增大射向B点的入射光线AB的入射角时，则反射角增大，C点将向右移动。 [2]反射角增大，那么CD光线的入射角将增大。 [3]若增大入射角，每一次经反射传播的距离变长，光纤的长度一定时，反射的次数变少，光在光纤内的传播时间将变短。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业04 光的折射和透镜 一、光的折射 折射定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫作光的折射。 光的折射特点：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入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两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。 入射角与折射角的大小关系：当光从空气斜射入水（或玻璃）等其他介质时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角。 当光从水（或玻璃）等其他介质斜射入空气时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。 光垂直入射时，传播方向不改变。 光的折射现象及应用：池水变浅、筷子“弯折”、海市蜃楼、透镜成像等。 二、透镜 透镜的分类： 凸透镜：中间厚、边缘薄。对光有会聚作用，也叫会聚透镜。 凹透镜：中间薄、边缘厚。对光有发散作用，也叫发散透镜。 凸透镜与凹透镜的三条特殊光路： 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图所示，插入水中筷子看起来好像向上弯折，能正确表示所看到现象的光路图是（    ） A． B． C． D． 2．在湖边看平静湖水中的“鱼”和“云”，看到的是（   ） A．“鱼”是光的反射形成的虚像，“云”是光的折射形成的虚像 B．“鱼”是光的折射形成的虚像，“云”是光的反射形成的虚像 C．“鱼”和“云”都比实际物体大 D．“鱼”和“云”都比实际物体小 3．截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体如图所示。关于这个玻璃体，同学们经过讨论，提出了以下观点，其中正确的是（ ） ①可以看做两块凹透镜； ②可以看做一块凸透镜； ③对图示光束具有发散作用； ④对图示光束具有会聚作用。 A．只有①③ B．只有①②③ C．只有②④ D．只有①④ 4．车载香水的主要成分是易燃酒精，如图的四瓶香水透明玻璃瓶盖形状各异，夏季最不适合放在车内的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射现象，形成了OA、OB和OC三条光线（箭头未画出）。以下说法正确的是（　　） A．MN的右边是玻璃 B．BO为入射光线 C．折射角为38° D．入射角为30° 6．赵云同学用一支新买的激光笔照射水平水面，在竖直白墙上出现了两个红色亮点A和B，如图所示。现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A'处，应使入射光线MO绕着点O沿______方向转动；现保持入射点O的位置不变，欲使光点B下移至B'处，应使入射光线MO绕着点O沿______方向转动（　　） A．顺时针  逆时针 B．顺时针  顺时针 C．逆时针  逆时针 D．逆时针  顺时针 7．如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线，据图分析：光的反射角度是 ，光的折射角度是 ，界面 边是玻璃。 8．甲图为某汽车司机下车时，随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，不料因阳光照射、水瓶聚光，车内物品被点燃引起火灾。太阳光经过矿泉水瓶发生了 （选填“反射”或“折射”），矿泉水和瓶子相当于 （填光学元件名称）。因此，提醒大家在车内不要放置有聚光效果的物品。乙图摄影爱好者拍摄到“站”在水面上的水黾（一种昆虫）纤细的腿使水面发生了凹陷，同时看到水底有带“光环”的暗斑，如图丙所示，此时“凹陷的水”相当于 （填光学元件名称）。当水黾游到水浅的地方，暗斑面积会 （选填“变小”“不变”“变大”）。 9．如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。由图可知乙是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 10．池壁垂直于水平池底，水池上方（AB） 装有一激光器。池中没有水时，激光器发出的光线a正好射到图中的O点，且与池底的夹角为45°（如图甲所示），往池中注水并待水面平静时，如图乙所示，激光被水面反射到池壁上，使池壁上出现一个光点S，同时由于折射池底也出现一个光点（图中均没有画出）。 (1)图乙中，光点S位于池壁上6dm刻度处，它在水中的像S'在 （选填“0”、“1”、“2”、“3”）dm的刻度处； (2)光点S从6dm平稳下降至3dm的过程中，水面 （填“上升”或“下降”）了；打在池底的光斑（未画出）会向 （选填“左”或“右”）移动。 11．甲图为小猫叉鱼的情景，可简化为图乙所示， A点为小猫眼睛的位置，请在乙图中画出小猫看到鱼的光路图。 12．在探究光的折射规律实验中，某小组将光从空气分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据： 空气中的入射角i/° 0 30 45 60 水中的折射角r/° 0 22 32 40 玻璃中的折射角 0 17 24 30 分析表中数据，可以得到一些规律： (1)当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向 （选填“改变”或“不变”）； (2)当光线以32°入射角从水中射向空气时，折射角等于 °，依据是 ； (3)如图，一束光从空气中射向水面上的O点，照射到容器底部的B点，如果要让折射光线射到C点，在保持入射光线位置不变时，应 （选填“加水”或“排水”）； (4)小光去游泳，观察到深水区水并不深，原因是他看到的池底是由光的折射形成的 （选填“实像”或“虚像”）； (5)光从空气斜射入其他介质时，折射角随着入射角的增大而 （选填“增大”或“减小”）；分析表中数据猜想，光从空气射入水中时，折射角 （选填“可能”或“不可能”）达到90°。 1．如图所示，把由同种玻璃制成的正方体玻璃砖A和半球形玻璃砖B放在报纸上，若正方体的边长和半球的半径相同，O1与O2分别为玻璃砖A、B底面的中心，图中画出了从O1、O2发出的光发生折射的光路，若人逆着折射光的方向往下看O1与O2处的文字，下列说法正确的是（　　） A．A和B中看到的都比实际的高 B．A中看到的比实际的高，B中看到的比实际的低 C．A中看到的比实际的高，B中看到的与实际的一样高 D．A和B中看到的都与实际一样高 2．如图，固定在水池上方的射灯S发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A，折射后在水底有一个光斑B，已知光束与水面的夹角为45°，则当水面升高时，下列说法正确的是（　　） A．入射角增大，折射角也增大 B．入射角不变，折射角减小 C．光斑A向左移，光斑B向右移 D．光斑A、B均向左移 3．如图，为了测量某凸透镜焦距，小华先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环，如图所示，将凸透镜正对太阳光，在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大，则该凸透镜的焦距（    ） A．8cm B．5cm C．10cm D．11cm 4．下面四个光通过透镜的光路图中正确的是（　　） A． B． C． D． 5．甲图显示的现象叫做光的 现象，就像雨后的彩虹。其实我们 （选填“背对”、“正对”）着太阳喷水，也能观察到“人造虹”现象，其中红光的偏折 （选填“大于”、“小于”或“等于”）紫光的偏折，如果在白色光屏前放置一块蓝色玻璃，我们在白屏上能看到 ；乙图中，当一束红光与一束紫光相距d平行入射到一块玻璃砖上，经玻璃折射后 （选填“仍然平行”或“不再平行”），它们之间的距离d会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 6．如图所示，一束光在两种介质的分界面处同时发生了光的反射和折射，分析题图可知：两种介质的分界面为 （选填“AD”或“BF”），折射角大小为 （填度数），反射角大小为 （填度数）；若入射角变为20°，则反射光线和折射光线的夹角 （选填“大于”、“小于”或“等于”）100°。 7．如图所示，小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B。 (1)若保持入射点O的位置不变，欲使A点下移至A1，应使入射光线MO绕着点O沿顺时针方向转动；同时观察到另一亮点B点会移动到点 （选填“B1”或“B2”）。 (2)若保持入射光线不变，欲使B点下移至B2，应使水面 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。 8．如图甲所示，固定在横坐标C点的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小明将宽为d的长方形透明玻璃砖按如图位置放置，观察光的传播现象。 (1)图甲中未放玻璃砖时激光束通过纵坐标A点，放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是光的 现象，此时折射角 角θ（选填“＞” “=”或“＜”）； (2)图甲中其它条件不变，若换上宽度为的玻璃砖（底部与激光笔接触），光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的 （选填“上方”或“下方”），且BD （选填“＞”“=”或“＜”）； (3)如图乙，小明用宽度为d的玻璃砖继续实验，激光笔置于纵坐标上AB之间，发出一束光束射向玻璃砖表面E点，则光束将从玻璃砖底部 （选填数字）区域内射出。 1．阅读短文，回答问题： 如图甲所示，让一束光入射到半圆形玻璃砖中，会看到一部分光线从玻璃砖的平面上折卷射到空气中，另一部分光线反射入玻璃砖内。逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到41.8°，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射，刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。光并非在任何界面都会发生全反射现象，只有在折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到包层处时，会发生全反射现象，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 (1)光线从玻璃斜射向空气时，折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角，而且随着入射角逐渐变大，反射光线的亮度会 （选填“增强”“减弱”或“不变”）； (2)当玻璃刚好发生全反射现象时，此时的反射角是 ； (3)光纤是利用光在光导纤维中全反射原理而制成的传输工具，其传输速度为 km/s； (4)光线从光导纤维的包层斜射向内芯时， A．折射角大于入射角，可能会发生全反射 B．折射角小于入射角，可能会发生全反射 C．折射角大于入射角，不可能会发生全反射 D．折射角小于入射角，不可能会发生全反射 (5)一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，请在图中完成这束入射光的光路图。 2．阅读“光的全反射”材料，回答问题。 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β大于入射角α。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90°），折射角会增大到90°。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90°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。 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，如图乙所示。 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。获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”。 (1)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 入射角，反射角 折射角（均选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (2)光发生全反射时，入射角 临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (3)当光从空气射向玻璃， （选填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。 3．阅读短文，回答问题。 光纤的奥秘 光纤电缆是本世纪最重要的发明之一。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号，光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃纤维，这是为什么呢？如图甲所示，以某种玻璃为例，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上，可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中，此时折射角大于入射角；另一部分光线反射入玻璃砖内；逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。并非光线在任何界面都会发生全反射现象，这种现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，从而保证光线不会泄漏到光纤外，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 (1)图甲中，光线从玻璃斜射向空气时，反射角 （选填“大于”、“小于”或“等于”）折射角； (2)图乙中，当入射角逐渐增大时_______； A．折射角逐渐增大，反射角逐渐减小 B．折射角逐渐减小，反射角逐渐增大 C．折射光线逐渐增强，反射光线逐渐减弱 D．折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强 (3)光从空气进入玻璃时，增大入射角 （选填“有可能”或“不可能”）发生全反射； (4)如图丁所示若增大射向B点的入射光线AB的入射角时，C点将向 （选填“左”或“右”）侧移动，CD光线的入射角将 （选填“增大”、“减小”或“不变”），光在光纤内的传播时间将 （选填“变长”“不变”或“变短”） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $