第13讲 光的折射（暑假预习讲义）新八年级物理新教材沪科版（五四学制）

第13讲 光的折射 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 折射 色散 1. 通过实验，了解光的折射现象及其特点，发展观察现象归纳规律的实验能力。 2. 分析生活实例, 了解折射现象的原理。 3. 通过生活中的实例和实验现象，了解白光的组成和不同色光混合后的现象。 学习重点：通过实验研究了解光折射时的特点，对生活中的折射现象进行解释。 学习难点：应用光的折射特点对生活中的折射现象进行解释。 情｜境｜启｜思 如图4-3-1所示，将筷子斜插入盛有水的碗中。从碗的正上方看，整根筷子似乎是笔直的。而从侧上方看，筷子看起来向上弯折了，为什么会出现这种现象？ 概｜念｜构｜建 一、光的折射特点 1. 光的折射：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，叫做光的折射。 2. 实验：探究光折射时的特点 【设计实验】用水槽、激光笔、可折转的光屏等组成如图所示的实验装置，让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹。分析光束进入水中以后传播方向的偏折情况。 【进行实验与收集证据】 实验操作 实验现象 （1）让激光笔贴着光屏射出入射光，观察折射光线、法线和入射光线的位置关系；将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，观察光屏上是否还有折射光；比较折射角与入射角的大小关系 折射光线和入射光线分居法线的两侧；折射光线、法线与入射光线在同一平面内；折射光线向法线方向偏折，折射角小于人射角 （2）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况 折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小 （3）让光束垂直射入水中，观察现象 光的传播方向没有发生改变 （4）让光束逆着折射光的方向从水中射入空气中，观察实验现象。 射入空气中的折射光线也逆着入射光线方向射出，即光路是可逆的。 【实验结论】光的折射特点 光发生折射时，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的两侧。在折射现象中，光路可逆。 二、生活中的折射现象 1. 池底变浅 如图所示，水中池底S点发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由S′射出去的一样。S′就是我们看到的S的像（虚像），这点的位置比实际位置升高了。同理，叉鱼时，人眼看到的是鱼的虚像，并且在鱼的上方。因此，只有瞄准“鱼”的下方才能叉到鱼。 池底变浅 水中看岸上物体 2. 从水中看岸上物体 如图所示，空气中的发光点M发出的光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于入射角。人眼在水中逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由M′射出去的一样。M′就是人眼看到的M的虚像，这点的位置比实际位置升高了。 三、光的色散 1. 光的色散 （1）白光被三棱镜分解成许多不同颜色的光的现象称为光的色散。 （2）单色光与复色光 ①不能分解的光叫作单色光。 ②由多种色光合成的光叫做复色光，白光就是一种复色光。 2. 光的三原色 把红、绿、蓝叫作色光的三原色。红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光；红、绿、蓝三种色光按等比例混合可以产生白光。但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光无法用其他颜色的光混合的。 深｜研｜精｜炼 知识点01 光的折射特点 1. 光的折射 （1）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，叫做光的折射。 如图4-3-2所示，玻璃容器中盛有浓盐水，水面上方有烟雾。一束激光从空气斜射向水面，分别从侧面和上方观察激光的传播情况。 实验表明，光从空气斜射入浓盐水，光的传播方向发生变化。 实验中发现，从上方竖直向下看，反射光线恰好遮住水中的折射光线，说明折射光线、反射光线和法线在同一平面内。 （2）发生折射的条件 光从一种物质斜射入另一种物质；光在不均匀的同种物质中传播，也会发生折射。 2. 描述光折射现象的六要素：一点、两角、三线 （1）入射点：入射光线与界面的交点O； （2）入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO； （3）折射光线：进入另一种介质的光线OC； （4）法线：NN'为过入射点O且垂直于分界面的直线； （5）入射角：入射光线与法线的夹角θ1； （6）折射角：折射光线与法线的夹角θ3。 3. 实验：探究光折射时的特点 【提出问题】让一束光从空气以不同角度射入水中，传播方向是否会发生偏折?如果偏折，将怎样偏折? 【设计实验】用水槽、激光笔、可折转的光屏等组成如图所示的实验装置，让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹。分析光束进入水中以后传播方向的偏折情况。 【进行实验与收集证据】 实验操作 实验现象 （1）让激光笔贴着光屏射出入射光，观察折射光线、法线和入射光线的位置关系；将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，观察光屏上是否还有折射光；比较折射角与入射角的大小关系 折射光线和入射光线分居法线的两侧；折射光线、法线与入射光线在同一平面内；折射光线向法线方向偏折，折射角小于人射角 （2）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况 折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小 （3）让光束垂直射入水中，观察现象 光的传播方向没有发生改变 （4）让光束逆着折射光的方向从水中射入空气中，观察实验现象。 射入空气中的折射光线也逆着入射光线方向射出，即光路是可逆的。 【实验结论】当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。减小入射角，折射角也随之减小；增大入射角，折射角也随之增大。当光垂直于界面入射时，光的传播方向不发生偏折。 4. 光的折射特点 光发生折射时，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的两侧。在折射现象中，光路可逆。 不同介质对光的折射本领是不同的。 【例1】小程和小黄两位同学利用光具盘等工具探究光的折射规律，分别选取他们实验时观察到的三种光路情况如图（a）、（b）、（c）所示。 (1)由图（a）、（b）可知：当光从空气斜射入玻璃时，入射角越大，______； (2)由图（a）、（c）可知：______（选填“玻璃”或“水”）对光线的折射能力更强。 【答案】(1)折射角越大；(2)玻璃 【详解】（1）由图（a）、（b）可知：当光从空气斜射入玻璃时，入射角越大，折射角越大，而且折射角总小于入射角。 （2）由图（a）、（c）可知，当光从空气中以相同的入射角斜射入水中和玻璃中时，在水中的折射角大于在玻璃中的折射角，所以玻璃对光线的折射能力更强。 【探究归纳】光的折射特点 1. 牢记折射特点 （1）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居法线‌两侧‌。 （2）角度规律：‌空气一侧光线与法线的夹角一定更大‌：光从空气斜射入水/玻璃时，折射角小于入射角；从水/玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。 （3）折射角随入射角增大而增大；垂直入射时传播方向‌不改变‌，且折射光路是可逆的。 2. 折射作图牢记四个要点： （1）先画法线（垂直于界面，用虚线画）； （2）区分光线位置：入射/反射光线在界面同侧，折射光线在另一侧； （3）角度符合规律：空气侧角度更大，标注箭头表示光线方向； （4）辅助线、虚像都用虚线表示，实际光线用实线加箭头。 3. 常见易错坑点提醒‌ （1）角度陷阱：题目给的是光线和界面的夹角，不是入射角，入射角是光线和法线的夹角，一定要记得转换（比如光线和界面夹角30°，入射角是60°）。 （2）方向陷阱：看水中物体，光线方向是‌从水中物体射向人眼‌，不要画反箭头。 （3）规律记错：不要死记硬背结论，记住「空气侧角度一定更大」，不管入射折射，直接对比就能判断偏折方向。 【即练1】如图所示，这是一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射现象和折射现象，下列说法正确的是（　　） A．入射角为30° B．折射角为60° C．界面上方是空气 D．光的传播方向改变了90° 【答案】C 【详解】A．图中入射光线与界面夹角30°，则入射角是，故A错误； B．折射角是折射光线与法线的夹角，则图中折射角为，故B错误； C．光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角；反之折射角小于入射角，则界面上方是空气，故C正确； D．图中光反射时传播方向改变角度为 折射时方向改变角度为，故D错误。 故选C。 【即练2】如图所示，光AO从介质2斜射入介质1，OA′是其折射光线，请你在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置。 【答案】见右图。 【详解】当光从介质2斜射入介质1时，折射光线远离法线，且入射角越大，折射角越大。已知光AO从介质2斜射入介质1，OA'是其折射光线，BO的入射角小于AO的入射角。根据上述折射规律，BO的折射角也应小于AO的折射角，所以OB'应画在OA'和法线之间。 知识点02 生活中的折射现象 1. 池底变浅 炎炎夏日，清澈见底的山中潭水（图4-3-5），让人有下水嬉戏的欲望，但千万不要觉得水看起来不深就贸然下水，在潭边上看水的深度总比实际的要浅一些，这是因为光发生了折射。 如图4-3-6所示，在容器底部有一个石块，它从水下发出的光线AO和AO'在斜射向空气时发生折射，折射光线OB和O'C进入人眼时，由于人感觉光是沿着直线传播的，会认为光线是从OB与O'C反向延长线的交点A' 射出的。人看到的石块的像在石块实际位置的上方。（选填“上”或“下”） 图 4-3-1中的筷子看上去折成两段也是同样的道理所致。 2. 钢笔错位 光的折射还会形成许多有趣的现象。图4-3-7中的笔好像被玻璃砖分成了三段、水中的一条小鱼似乎变成了两条小鱼等，这些现象都与光的折射有关。这种现象是‌光的两次折射‌造成的，具体原理如下： 折射过程分析：当我们斜着观察放在厚玻璃砖下的笔时，笔反射的光线需要先后穿过‌玻璃砖下表面、玻璃砖内部、玻璃砖上表面‌，最终进入空气到达人眼，会经历两次折射： 当光从空气斜射入玻璃砖（内表面）时，光线向法线方向偏折（折射角 < 入射角）； 光从玻璃砖再射出到空气（外表面）时，又远离法线偏折（折射角 > 入射角）； 由于玻璃砖有一定厚度，两次折射产生的位置偏移足够明显，肉眼会观察到：玻璃砖外、玻璃下、玻璃上三个区域的笔看起来不在同一条直线上，因此会出现“分成三段”的视觉效果。 【例1】储光羲在《钓鱼湾》中写道：“潭清疑水浅，荷动知鱼散。”诗人看到潭底变浅，是光的________现象，看到的是潭底的________（选填“A实像”或“B虚像”），关于人眼看见水中的鱼，如图所示的光路图中正确的是图________。 【答案】 折射 B虚像 C 【详解】“潭清疑水浅”，是指水底反射出的光从水中斜射入空气时，在水面处发生了折射，折射光线向远离法线的方向偏折，所以诗人会看到变浅的潭底的虚像。 鱼反射的光由水中斜射入空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，向水面偏折，人逆着折射光线看去，“鱼”的位置升高了，故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 【探究归纳】 1. 位置判断题：记住“虚像都偏高” 当我们从空气看水中物体，或者从水中看空气中物体，结论统一：‌看到的是偏高的虚像‌，比如： 岸上看池水：看起来比实际浅；看水中的鱼：位置比实际更高。 水中看岸上的树：看起来比实际更高，原理都是光折射后，人眼逆着光线看到虚像偏移。 2. 常见易错点避坑指南 ❌ 混淆“光线与界面的夹角”和“入射角/折射角”——所有角度都是和法线的夹角，一定要转换； ❌ 认为只要光从一种介质进入另一种介质一定折射——垂直入射时传播方向不变，不会发生偏折折射； ❌ 光路方向搞混，判断角度大小错误——记住“空气角一定更大”，不管光是从空气进介质还是介质进空气。 【即练1】在日常学习中，会遇到很多有趣的光现象，下列现象中由于光的折射形成的是（　　） A B C D A．窗框在桌面的影子 B．黑板的反光 C．刻度尺下的字“扭曲” D．傍晚时窗户中的“教学楼” 【答案】C 【详解】A．由于光沿直线传播，当光照到窗框上时，在其后面形成黑暗区域，在桌面形成影子，故A不符合题意； B．黑板的反光是由于黑板较光滑，光照到上面形成镜面反射，使某些部位的学生看不清黑板，故B不符合题意； C. 在刻度尺下的字看起来扭曲的情况下，是由于刻度尺玻璃厚薄不同，导致光线通过刻度尺时发生了折射，从而使刻度尺下的字看起来发生了变形，故C符合题意； D．窗户上的玻璃可以看做是平面镜，窗户中的“教学楼”实际上是真实教学楼的虚像，是平面镜的反射现象，故D不符合题意。故选C。 【即练2】将硬币放在碗底，后退至恰好看不到硬币，如图，向碗中倒入一些水后，又能看见硬币了，此时的“硬币”（    ） A．是实像 B．由光的反射形成的 C．比实际位置高 D．是光从人眼传到硬币形成的 【答案】C 【详解】ABC．人眼看不到硬币，是由于杯的边缘部分挡住了来自硬币的光线，光线进入不到眼睛，所以眼睛看不到硬币，这说明了光在均匀介质中是沿直线传播的；当缓缓向杯中加水时，来自硬币的光线会从水中斜射入空气中从而发生折射，当折射光线进入人眼时，人眼逆着折射光线看去，看到的便是由于光的折射而形成的虚像，虚像的位置比物体的实际位置偏高，所以在原位置也能看到硬币的虚像，故C正确，AB错误； D．人眼看硬币是硬币反射的光线进入人眼，故D错误。 故选C。 知识点03 光的色散 1. 光的色散 图4-3-9中无色透明的玻璃三棱柱叫做三棱镜。让一束太阳光通过狭缝照射三棱镜，从三棱镜射出的光照射到光屏上，可以观察到光屏上出现一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成的彩色光带。‌‌ （1）像这种白光被三棱镜分解成许多不同颜色的光的现象称为光的色散。 （2）单色光与复色光 如图4-3-10所示，将红色激光斜射至三棱镜的一边，发现红光经过三棱镜折射后，不会发生色散现象，这样的色光叫做单色光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。由多种色光合成的光叫做复色光，白光就是一种复色光。 （3）光发生色散的实质 若绿色激光从同一方向斜射至三棱镜的一边，发现绿光通过三棱镜后偏折程度大于红光。这说明三棱镜对不同色光的折射程度不同。其中红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大；所以白光经三棱镜后，在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。 （4）生活中的色散现象。例如，彩虹是太阳光被空气中水滴色散形成的。 2. 光的三原色 用放大镜观察计算机或手机屏幕上的白色图像，发现白色的图像并不是由白色光点组成的，而是由红、绿、蓝三种颜色光点组成的。 把红、绿、蓝叫作色光的三原色。进一步研究表明，红、绿、蓝三种色光是无法用其他色光混合而成的。如果把红、绿、蓝光按照一定的比例照射在白色光屏上，将看到的如图 4-3-11 所示的各种色光。 我们通过电视、手机的屏幕看到的影像都是由红、绿、蓝三种颜色的光点按照不同的比例混合，引起的视觉感受。 【例1】如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，在光屏上形成一条彩色的光带（颜色未标出）。关于此实验现象，以下说法正确的是（    ） A．该现象说明太阳光是单色光 B．将红光斜射到三棱镜上，也会在光屏上形成彩色光带 C．各种色光经过三棱镜后，红光偏折最明显 D．各种色光经过三棱镜后，紫光偏折最明显 【答案】D 【详解】A．太阳光通过三棱镜后被分解成各种颜色的光，说明太阳光是复色光，故A错误； B．红光是单色光，将红光斜射到三棱镜上，不会在光屏上形成彩色光带，故B错误； CD．太阳光通过三棱镜后被分解成七种颜色的光，红色光偏折程度最小，紫色光偏折最大，故D正确，C错误。 故选D。 【探究归纳】光的色散‌核心内容可归纳为定义原理、核心知识点和生活应用，具体如下： 1. 光的色散：指‌复色光（如太阳光/白光）通过三棱镜等介质时，因不同波长（颜色）的光折射率不同，被分解为单色光形成光谱的现象‌。 2. 单色光与复色光：1 666年牛顿通过三棱镜实验首次验证，证明太阳光是由‌红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫‌七种单色光组成的复色光。 3. 偏折规律：红光波长最长，折射率最小，偏折程度最小；紫光波长最短，折射率最大，偏折程度最大。 4. 色光三原色：红、绿、蓝‌被称为色光三原色，三种色光无法由其他色光混合得到，但按不同比例可混合出绝大多数颜色，我们日常看到的彩色屏幕就是基于这一原理。注意和颜料三原色（品红、黄、青）区分。 【即练1】如图是光的三原色色光照射在墙壁上的示意图，图中2号区域（斜线阴影）为三原色叠加区域，图中区域1和区域2应标的颜色分别是（　　） A．蓝色、白色 B．绿色、白色 C．黄色、黑色 D．黄色、白色 【答案】B 【详解】光的三原色是红、绿、蓝，光的三原色能合成白光。所以图中区域1和区域2应标的颜色分别是绿色和白色。故选B。 【即练2】如图甲所示，雾炮车利用大型鼓风机向空中喷射水雾，吸附空气中的PM2.5，若天气晴好，望向水雾可能会看到美丽的“彩虹”，这种现象在物理学上属于光的________现象；如图乙所示，一束太阳光通过三棱镜后，在白色光屏上呈现彩色光带，说明不同色彩的光的偏折角度不同，光屏上A、B是光带边缘的色光，其中A为 _____ 光；彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、绿 、_______三种色光混合而成的，这三种色光叫光的三原色。 【答案】 色散 红 蓝 【详解】“彩虹”是太阳光通过小水珠折射后分解成七种颜色的光，这是由于不同颜色的光在折射时偏折程度不同，从而将太阳光分散成各种色光，这种现象在物理学上属于光的色散现象。 太阳光通过三棱镜后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，在白色光屏上呈现彩色光带，这是光的色散现象。其中紫光偏折能力最强，红光偏折能力最弱。在图乙中，A的偏折角最小，即红光偏折能力最弱，所以A为红光。 色光的三原色是红、绿、蓝，彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光混合而成的。 1．光的三原色是（　　） A．红、橙、黄 B．红、绿、蓝 C．黄、红、蓝 D．红、白、蓝 【答案】B 【详解】光的三原色指的是红、绿、蓝三种色光，这三种色光按照不同比例混合，可以得到自然界中绝大多数的色光，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 2. 九寨沟的镜海中有着“鱼在天上飞，鸟在水中游”的美景奇观。关于看到水中的鱼和鸟的现象，下列说法正确的是（　　） A．鱼是光的反射形成的虚像 B．鸟是光的反射形成的实像 C．鱼是光的折射形成的虚像 D．鸟是光的折射形成的虚像 【答案】C 【详解】看到的水中的“鱼”，由于光的折射，从上面看时，会感到鱼的位置比实际位置高一些，是鱼的虚像；水中的“鸟”属于平面镜成像，是由光的反射形成的与物体等大的虚像。故C正确，ABD错误。 故选C。 3．一束光从水里斜射入空气中，若入射角为30°，则折射角可能为（　　） A．0° B．15° C．30° D．45° 【答案】D 【详解】由光的折射规律知，光由水中斜射入空气中，折射角大于入射角，入射角为30°，则折射角大于30°，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 4．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 【详解】“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．平面的水面相当于平面镜，水中倒影为平面镜成像，属于光的反射，故A不符合题意； B．光在均匀空气中沿直线传播，手挡住了光的传播而在光不能到达的区域形成手的影子，故B不符合题意； C．筷子“弯折”，看到水中的“筷子”，是由于光的折射形成的虚像，故C符合题意； D．激光准直说明光在同种均匀介质中沿直线传播，故D不符合题意。 故选C。 5. 小华走近岸边，一条小鱼正静卧湖底，下图光路图中符合他看到鱼的过程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题可知，鱼在水底，来自鱼的光从水中斜射向空气，进入人眼。根据光的折射规律可知，光从水进入空气时，折射角大于入射角。人眼逆着折射光线的方向看，会觉得鱼的位置比实际位置浅（即鱼的虚像在实物的上方），故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 6．图所示是光由空气斜射入玻璃时发生折射的光路图，一束光沿AO方向斜射到空气和玻璃交界面PQ上的O点，并沿着OB方向射出，MN是法线。下列说法正确的是（　　） A．∠AOP是入射角 B．∠NOB是折射角 C．若入射角增大，折射角会减小 D．若光沿着BO方向入射，不会沿着OA方向射出 【答案】B 【详解】A．∠AOP是入射光线与界面的夹角，不是入射角，故A错误； B．∠NOB是折射光线与法线的夹角，是折射角，故B正确； C．根据折射规律，若入射角增大，折射角会增大，故C错误； D．光的折射过程中，光路是可逆的，若光沿着BO方向入射，会沿着OA方向射出，故D错误。 故选B。 7．“伐竹取道，下见小潭，水尤清冽…潭中鱼可百许头，皆若空游无所依，日光下澈，影布石上”是唐代柳宗元《小石潭记》中描写的场景。游者看到潭水中的鱼是光发生折射所成的像__________（选填“A．实”或“B．虚”）；此时，日光斜射入水中的折射角________入射角（选填“A．大于”“B．等于”或“C．小于”）。 【答案】 B C 【详解】人看到潭水中的鱼，是鱼反射的光从水中斜射入空气中发生折射，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是鱼的虚像，因此选B。 根据光的折射规律，当光从空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，因此选C。 8．孔颖达在《礼记·月令》中写道：“云薄漏日，日照雨滴则虹生”。雨后彩虹是由于光的________而形成。英国物理学家牛顿通过三棱镜将一束太阳光分解为红到紫七种颜色的光，其中绿、蓝、________叫做光的三原色，太阳光属于________（选填“A．单色光”或“B．复色光”）。 【答案】 色散 红 B 【详解】[1] 雨后彩虹是太阳光通过小水滴被分解成不同色光，属于光的色散现象。 [2] 光的三原色是红、绿、蓝，而题目已经给出绿、蓝，所以填红。 [3] 太阳光能被分解成多种色光，因此其不是单一颜色的光，属于复色光。 故选B。 9. 林林同学观察到如图所示为一束光射向空气与水的分界面后发生反射与折射现象。由图可知，反射角是_______°，界面的_______（选填“上”“下”“左”或“右”）面是水，发生折射时光的传播方向改变了_______°。 【答案】 60 下 22 【详解】由于反射角等于入射角，所以由图可知AO、OC对应的是入射光线和反射光线，则MN为法线，PQ为界面，而入射光线和折射光线分居法线的两侧，故OB是折射光线，AO是入射光线，入射角为 所以反射角为。 根据光的折射定律可知，当光从空气射向水面时，折射光线向法线方向偏折，使折射角小于入射角，由图像可知，此时的折射角小于入射角，所以光线是由空气中斜射入水中，故界面的上面是空气，下面是水。由图可知，折射角为，光的传播方向改变的角度为。 10. 如图所示，一只小鸟正飞向水面掠食。在这个过程中，小鸟在水中的像的大小是________（选填“变大”“变小”或“不变”）的。小鸟看到水中的鱼是由于光从________斜射入________（两空选填“空气”或“水”）中时传播方向发生偏折而形成的________。（选填“实像”或“虚像”） 【答案】 不变 水 空气 虚像 【详解】水中的倒影属于平面镜的成像，根据平面镜成像时，像和物体的大小相等可知，当小鸟正飞向水面掠食时，它在水中像的大小将不变。 小鸟看到水中的鱼，是鱼反射的光线从水中斜射入空气时发生折射，传播方向发生偏折而形成的虚像。 11. 平底水槽内装有15cm深的水，由激光笔PQ发出的激光从空气斜射向水面，我们能同时观察到光的反射和光的折射现象，如图（a）所示。 （1）改变激光射入角度，当入射角为45°时，折射角为______。 A．0° B．32° C．60° D．90° （2）下列四个生活现象中，由于光的折射形成的有______。（不定项） A．地上人影 B．水中倒影 C．筷子在水中“折”了 D．海市蜃楼 （3）若在水槽内斜放一块平面镜，如图（b）所示，白光经反射和折射后能在墙壁上呈现一条美丽的彩色光带。这是光的______现象。下列色光中，不是三原色光的是______ A．红光        B．蓝光         C．绿光       D．黄光 【答案】（1）B；（2）CD；（3）色散；D 【解析】（1）入射角为，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，因此折射角一定小于，符合规律，故选B。 （2）A．地上人影是光的直线传播形成的，故A不符合题意； B．水中倒影是平面镜成像，属于光的反射，故B不符合题意； CD．筷子在水中“弯折”、海市蜃楼都是光的折射形成的，故CD符合题意。故选CD。 （3）白光经折射分解为彩色光带的现象是光的色散。 光的三原色为红、绿、蓝，黄光不属于三原色。故选D。 12. 为了研究光从空气斜射入各种透明介质时折射角的大小与哪些因素有关，小华同学利用激光笔、玻璃、水、量角器等进行实验探究。他先让光从空气斜射入水中，分别测出入射角和折射角的大小，记录在表一中。然后他又让光从空气斜射入玻璃中，重复上述实验，将数据记录在表二中。 表一 光从空气斜射入水 实验序号 入射角 折射角 1 30° 22° 2 45° 32° 3 60° 41° 表二 光从空气斜射入玻璃 实验序号 入射角 折射角 4 30° 19° 5 45° 28° 6 60° 35° （1）分析比较实验序号1或2或3或4或5或6中的数据可知：当光从空气斜射入其他透明介质时，_________； （2）分析比较实验序号1与2与3或4与5与6中的数据可知：_________； （3）分析比较实验序号_________中的数据可知：当光从空气中以相同入射角斜射入不同介质中时，折射角不同； （4）从上述实验分析，可得出的初步结论是：光从空气斜射入各种透明介质时折射角的大小与_________和_________有关； （5）在上述实验研究中所用到的科学方法叫_________，物理学家________在研究摆的摆动快慢的过程中也主要用到了这个科学方法。 【答案】 折射角小于入射角 光从空气斜射入相同介质时，入射角越大，折射角越大 1与4或2与5或3与6 入射角 介质种类 控制变量法 伽利略 【详解】（1）由图知，光不管是从空气斜射入水中，还是从空气斜射入玻璃中，折射光线都要靠近法线，折射角都小于入射角。 （2）分析比较实验序号1、2与3或4、5与6中的数据可知：折射角随入射角的改变而改变，光从空气斜射入同一介质时，入射角越大，折射角越大。 （3）分析比较实验序号1、4或2、5或3、6中的数据可知：当入射角相同时，在水中的折射角要大于在玻璃中的折射角，因此可知，光以相同的入射角从空气斜射入不同的介质中，折射角是不相同的。 （4）综上分析，光从空气斜射入各种透明介质时，入射角改变，折射角改变，介质种类不同，折射角不同，即折射角的大小与入射角和介质种类有关。 （5）在上述实验研究中，用到了控制变量法。 物理学家伽利略在研究摆的摆动快慢的过程中也主要用到了这个科学方法。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第13讲 光的折射 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 折射 色散 1. 通过实验，了解光的折射现象及其特点，发展观察现象归纳规律的实验能力。 2. 分析生活实例, 了解折射现象的原理。 3. 通过生活中的实例和实验现象，了解白光的组成和不同色光混合后的现象。 学习重点：通过实验研究了解光折射时的特点，对生活中的折射现象进行解释。 学习难点：应用光的折射特点对生活中的折射现象进行解释。 情｜境｜启｜思 如图4-3-1所示，将筷子斜插入盛有水的碗中。从碗的正上方看，整根筷子似乎是笔直的。而从侧上方看，筷子看起来向上弯折了，为什么会出现这种现象？ 概｜念｜构｜建 一、光的折射特点 1. 光的折射：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，叫做光的折射。 2. 实验：探究光折射时的特点 【设计实验】用水槽、激光笔、可折转的光屏等组成如图所示的实验装置，让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹。分析光束进入水中以后传播方向的偏折情况。 【进行实验与收集证据】 实验操作 实验现象 （1）让激光笔贴着光屏射出入射光，观察折射光线、法线和入射光线的位置关系；将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，观察光屏上是否还有折射光；比较折射角与入射角的大小关系 折射光线和入射光线分居法线的两侧；折射光线、法线与入射光线在同一平面内；折射光线向法线方向偏折，折射角小于人射角 （2）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况 折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小 （3）让光束垂直射入水中，观察现象 光的传播方向没有发生改变 （4）让光束逆着折射光的方向从水中射入空气中，观察实验现象。 射入空气中的折射光线也逆着入射光线方向射出，即光路是可逆的。 【实验结论】光的折射特点 光发生折射时，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的两侧。在折射现象中，光路可逆。 二、生活中的折射现象 1. 池底变浅 如图所示，水中池底S点发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由S′射出去的一样。S′就是我们看到的S的像（虚像），这点的位置比实际位置升高了。同理，叉鱼时，人眼看到的是鱼的虚像，并且在鱼的上方。因此，只有瞄准“鱼”的下方才能叉到鱼。 池底变浅 水中看岸上物体 2. 从水中看岸上物体 如图所示，空气中的发光点M发出的光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于入射角。人眼在水中逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由M′射出去的一样。M′就是人眼看到的M的虚像，这点的位置比实际位置升高了。 三、光的色散 1. 光的色散 （1）白光被三棱镜分解成许多不同颜色的光的现象称为光的色散。 （2）单色光与复色光 ①不能分解的光叫作单色光。 ②由多种色光合成的光叫做复色光，白光就是一种复色光。 2. 光的三原色 把红、绿、蓝叫作色光的三原色。红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光；红、绿、蓝三种色光按等比例混合可以产生白光。但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光无法用其他颜色的光混合的。 深｜研｜精｜炼 知识点01 光的折射特点 1. 光的折射 （1）光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生 的现象，叫做光的折射。 如图4-3-2所示，玻璃容器中盛有浓盐水，水面上方有烟雾。一束激光从空气斜射向水面，分别从侧面和上方观察激光的传播情况。 实验表明，光从空气斜射入浓盐水，光的传播方向发生变化。 实验中发现，从上方竖直向下看，反射光线 恰好遮住水中的折射光线，说明折射光线、反射 光线和法线在 内。 （2）发生折射的条件 光从一种物质 入另一种物质；光在 的同种物质中传播，也会发生折射。 2. 描述光折射现象的六要素：一点、两角、三线 （1）入射点：入射光线与界面的交点O； （2）入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO； （3）折射光线：进入另一种介质的光线OC； （4）法线：NN'为过入射点O且垂直于分界面的直线； （5）入射角：入射光线与法线的夹角θ1； （6）折射角：折射光线与法线的夹角θ3。 3. 实验：探究光折射时的特点 【提出问题】让一束光从空气以不同角度射入水中，传播方向是否会发生偏折?如果偏折，将怎样偏折? 【设计实验】用水槽、激光笔、可折转的光屏等组成如图所示的实验装置，让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹。分析光束进入水中以后传播方向的偏折情况。 【进行实验与收集证据】 实验操作 实验现象 （1）让激光笔贴着光屏射出入射光，观察折射光线、法线和入射光线的位置关系；将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，观察光屏上是否还有折射光；比较折射角与入射角的大小关系 折射光线和入射光线分居法线的两侧；折射光线、法线与入射光线在同一平面内；折射光线向法线方向偏折，折射角小于人射角 （2）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况 折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小 （3）让光束垂直射入水中，观察现象 光的传播方向没有发生改变 （4）让光束逆着折射光的方向从水中射入空气中，观察实验现象。 射入空气中的折射光线也逆着入射光线方向射出，即光路是可逆的。 【实验结论】当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。减小入射角，折射角也随之减小；增大入射角，折射角也随之增大。当光垂直于界面入射时，光的传播方向不发生偏折。 4. 光的折射特点 光发生折射时，折射光线、入射光线和法线在同一 内，折射光线和入射光线分别位于 的两侧。在折射现象中，光路 。 不同介质对光的折射本领是不同的。 【例1】小程和小黄两位同学利用光具盘等工具探究光的折射规律，分别选取他们实验时观察到的三种光路情况如图（a）、（b）、（c）所示。 (1)由图（a）、（b）可知：当光从空气斜射入玻璃时，入射角越大，______； (2)由图（a）、（c）可知：______（选填“玻璃”或“水”）对光线的折射能力更强。 【探究归纳】光的折射特点 1. 牢记折射特点 （1）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居法线‌两侧‌。 （2）角度规律：‌空气一侧光线与法线的夹角一定更大‌：光从空气斜射入水/玻璃时，折射角小于入射角；从水/玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。 （3）折射角随入射角增大而增大；垂直入射时传播方向‌不改变‌，且折射光路是可逆的。 2. 折射作图牢记四个要点： （1）先画法线（垂直于界面，用虚线画）； （2）区分光线位置：入射/反射光线在界面同侧，折射光线在另一侧； （3）角度符合规律：空气侧角度更大，标注箭头表示光线方向； （4）辅助线、虚像都用虚线表示，实际光线用实线加箭头。 3. 常见易错坑点提醒‌ （1）角度陷阱：题目给的是光线和界面的夹角，不是入射角，入射角是光线和法线的夹角，一定要记得转换（比如光线和界面夹角30°，入射角是60°）。 （2）方向陷阱：看水中物体，光线方向是‌从水中物体射向人眼‌，不要画反箭头。 （3）规律记错：不要死记硬背结论，记住「空气侧角度一定更大」，不管入射折射，直接对比就能判断偏折方向。 【即练1】如图所示，这是一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射现象和折射现象，下列说法正确的是（　　） A．入射角为30° B．折射角为60° C．界面上方是空气 D．光的传播方向改变了90° 【即练2】如图所示，光AO从介质2斜射入介质1，OA′是其折射光线，请你在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置。 知识点02 生活中的折射现象 1. 池底变浅 炎炎夏日，清澈见底的山中潭水（图4-3-5），让人有下水嬉戏的欲望，但千万不要觉得水看起来不深就贸然下水，在潭边上看水的深度总比实际的要浅一些，这是因为光发生了折射。 如图4-3-6所示，在容器底部有一个石块，它从水下发出的光线AO和AO'在斜射向空气时发生折射，折射光线OB和O'C进入人眼时，由于人感觉光是沿着直线传播的，会认为光线是从OB与O'C反向延长线的交点 射出的。人看到的石块的像在石块实际位置的 方。（选填“上”或“下”） 图 4-3-1中的筷子看上去折成两段也是同样的道理所致。 2. 钢笔错位 光的折射还会形成许多有趣的现象。图4-3-7中的笔好像被玻璃砖分成了三段、水中的一条小鱼似乎变成了两条小鱼等，这些现象都与光的折射有关。这种现象是‌光的两次折射‌造成的，具体原理如下： 折射过程分析：当我们斜着观察放在厚玻璃砖下的笔时，笔反射的光线需要先后穿过‌玻璃砖下表面、玻璃砖内部、玻璃砖上表面‌，最终进入空气到达人眼，会经历两次折射： 当光从空气斜射入玻璃砖（内表面）时，光线向法线方向偏折（折射角 < 入射角）； 光从玻璃砖再射出到空气（外表面）时，又远离法线偏折（折射角 > 入射角）； 由于玻璃砖有一定厚度，两次折射产生的位置偏移足够明显，肉眼会观察到：玻璃砖外、玻璃下、玻璃上三个区域的笔看起来不在同一条直线上，因此会出现“分成三段”的视觉效果。 【例1】储光羲在《钓鱼湾》中写道：“潭清疑水浅，荷动知鱼散。”诗人看到潭底变浅，是光的________现象，看到的是潭底的________（选填“A实像”或“B虚像”），关于人眼看见水中的鱼，如图所示的光路图中正确的是图________。 【探究归纳】 1. 位置判断题：记住“虚像都偏高” 当我们从空气看水中物体，或者从水中看空气中物体，结论统一：‌看到的是偏高的虚像‌，比如： 岸上看池水：看起来比实际浅；看水中的鱼：位置比实际更高。 水中看岸上的树：看起来比实际更高，原理都是光折射后，人眼逆着光线看到虚像偏移。 2. 常见易错点避坑指南 ❌ 混淆“光线与界面的夹角”和“入射角/折射角”——所有角度都是和法线的夹角，一定要转换； ❌ 认为只要光从一种介质进入另一种介质一定折射——垂直入射时传播方向不变，不会发生偏折折射； ❌ 光路方向搞混，判断角度大小错误——记住“空气角一定更大”，不管光是从空气进介质还是介质进空气。 【即练1】在日常学习中，会遇到很多有趣的光现象，下列现象中由于光的折射形成的是（　　） A B C D A．窗框在桌面的影子 B．黑板的反光 C．刻度尺下的字“扭曲” D．傍晚时窗户中的“教学楼” 【即练2】将硬币放在碗底，后退至恰好看不到硬币，如图，向碗中倒入一些水后，又能看见硬币了，此时的“硬币”（    ） A．是实像 B．由光的反射形成的 C．比实际位置高 D．是光从人眼传到硬币形成的 知识点03 光的色散 1. 光的色散 图4-3-9中无色透明的玻璃三棱柱叫做三棱镜。让一束太阳光通过狭缝照射三棱镜，从三棱镜射出的光照射到光屏上，可以观察到光屏上出现一条由 七种颜色组成的彩色光带。‌‌ （1）像这种白光被三棱镜分解成许多不同颜色的光的现象称为光的色散。 （2）单色光与复色光 如图4-3-10所示，将红色激光斜射至三棱镜的一边，发现红光经过三棱镜折射后，不会发生色散现象，这样的色光叫做单色光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。由多种色光合成的光叫做复色光，白光就是一种复色光。 （3）光发生色散的实质 若绿色激光从同一方向斜射至三棱镜的一边，发现绿光通过三棱镜后偏折程度大于红光。这说明三棱镜对不同色光的折射程度不同。其中 光偏折程度最小， 光偏折程度最大；所以白光经三棱镜后，在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。 （4）生活中的色散现象。例如，彩虹是太阳光被空气中水滴色散形成的。 2. 光的三原色 用放大镜观察计算机或手机屏幕上的白色图像，发现白色的图像并不是由白色光点组成的，而是由红、绿、蓝三种颜色光点组成的。 把 、 、 叫作色光的三原色。进一步研究表明，红、绿、蓝三种色光是无法用其他色光混合而成的。如果把红、绿、蓝光按照一定的比例照射在白色光屏上，将看到的如图 4-3-11 所示的各种色光。 我们通过电视、手机的屏幕看到的影像都是由 三种颜色的光点按照不同的比例混合，引起的视觉感受。 【例1】如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，在光屏上形成一条彩色的光带（颜色未标出）。关于此实验现象，以下说法正确的是（    ） A．该现象说明太阳光是单色光 B．将红光斜射到三棱镜上，也会在光屏上形成彩色光带 C．各种色光经过三棱镜后，红光偏折最明显 D．各种色光经过三棱镜后，紫光偏折最明显 【探究归纳】光的色散‌核心内容可归纳为定义原理、核心知识点和生活应用，具体如下： 1. 光的色散：指‌复色光（如太阳光/白光）通过三棱镜等介质时，因不同波长（颜色）的光折射率不同，被分解为单色光形成光谱的现象‌。 2. 单色光与复色光：1 666年牛顿通过三棱镜实验首次验证，证明太阳光是由‌红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫‌七种单色光组成的复色光。 3. 偏折规律：红光波长最长，折射率最小，偏折程度最小；紫光波长最短，折射率最大，偏折程度最大。 4. 色光三原色：红、绿、蓝‌被称为色光三原色，三种色光无法由其他色光混合得到，但按不同比例可混合出绝大多数颜色，我们日常看到的彩色屏幕就是基于这一原理。注意和颜料三原色（品红、黄、青）区分。 【即练1】如图是光的三原色色光照射在墙壁上的示意图，图中2号区域（斜线阴影）为三原色叠加区域，图中区域1和区域2应标的颜色分别是（　　） A．蓝色、白色 B．绿色、白色 C．黄色、黑色 D．黄色、白色 【即练2】如图甲所示，雾炮车利用大型鼓风机向空中喷射水雾，吸附空气中的PM2.5，若天气晴好，望向水雾可能会看到美丽的“彩虹”，这种现象在物理学上属于光的________现象；如图乙所示，一束太阳光通过三棱镜后，在白色光屏上呈现彩色光带，说明不同色彩的光的偏折角度不同，光屏上A、B是光带边缘的色光，其中A为 _____ 光；彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、绿 、_______三种色光混合而成的，这三种色光叫光的三原色。 1．光的三原色是（　　） A．红、橙、黄 B．红、绿、蓝 C．黄、红、蓝 D．红、白、蓝 2. 九寨沟的镜海中有着“鱼在天上飞，鸟在水中游”的美景奇观。关于看到水中的鱼和鸟的现象，下列说法正确的是（　　） A．鱼是光的反射形成的虚像 B．鸟是光的反射形成的实像 C．鱼是光的折射形成的虚像 D．鸟是光的折射形成的虚像 3．一束光从水里斜射入空气中，若入射角为30°，则折射角可能为（　　） A．0° B．15° C．30° D．45° 【答案】D 4．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 5. 小华走近岸边，一条小鱼正静卧湖底，下图光路图中符合他看到鱼的过程的是（　　） A． B． C． D． 6．图所示是光由空气斜射入玻璃时发生折射的光路图，一束光沿AO方向斜射到空气和玻璃交界面PQ上的O点，并沿着OB方向射出，MN是法线。下列说法正确的是（　　） A．∠AOP是入射角 B．∠NOB是折射角 C．若入射角增大，折射角会减小 D．若光沿着BO方向入射，不会沿着OA方向射出 7．“伐竹取道，下见小潭，水尤清冽…潭中鱼可百许头，皆若空游无所依，日光下澈，影布石上”是唐代柳宗元《小石潭记》中描写的场景。游者看到潭水中的鱼是光发生折射所成的像__________（选填“A．实”或“B．虚”）；此时，日光斜射入水中的折射角________入射角（选填“A．大于”“B．等于”或“C．小于”）。 8．孔颖达在《礼记·月令》中写道：“云薄漏日，日照雨滴则虹生”。雨后彩虹是由于光的________而形成。英国物理学家牛顿通过三棱镜将一束太阳光分解为红到紫七种颜色的光，其中绿、蓝、________叫做光的三原色，太阳光属于________（选填“A．单色光”或“B．复色光”）。 9. 林林同学观察到如图所示为一束光射向空气与水的分界面后发生反射与折射现象。由图可知，反射角是_______°，界面的_______（选填“上”“下”“左”或“右”）面是水，发生折射时光的传播方向改变了_______°。 10. 如图所示，一只小鸟正飞向水面掠食。在这个过程中，小鸟在水中的像的大小是________（选填“变大”“变小”或“不变”）的。小鸟看到水中的鱼是由于光从________斜射入________（两空选填“空气”或“水”）中时传播方向发生偏折而形成的________。（选填“实像”或“虚像”） 11. 平底水槽内装有15cm深的水，由激光笔PQ发出的激光从空气斜射向水面，我们能同时观察到光的反射和光的折射现象，如图（a）所示。 （1）改变激光射入角度，当入射角为45°时，折射角为______。 A．0° B．32° C．60° D．90° （2）下列四个生活现象中，由于光的折射形成的有______。（不定项） A．地上人影 B．水中倒影 C．筷子在水中“折”了 D．海市蜃楼 （3）若在水槽内斜放一块平面镜，如图（b）所示，白光经反射和折射后能在墙壁上呈现一条美丽的彩色光带。这是光的______现象。下列色光中，不是三原色光的是______ A．红光        B．蓝光         C．绿光       D．黄光 12. 为了研究光从空气斜射入各种透明介质时折射角的大小与哪些因素有关，小华同学利用激光笔、玻璃、水、量角器等进行实验探究。他先让光从空气斜射入水中，分别测出入射角和折射角的大小，记录在表一中。然后他又让光从空气斜射入玻璃中，重复上述实验，将数据记录在表二中。 表一 光从空气斜射入水 实验序号 入射角 折射角 1 30° 22° 2 45° 32° 3 60° 41° 表二 光从空气斜射入玻璃 实验序号 入射角 折射角 4 30° 19° 5 45° 28° 6 60° 35° （1）分析比较实验序号1或2或3或4或5或6中的数据可知：当光从空气斜射入其他透明介质时，_________； （2）分析比较实验序号1与2与3或4与5与6中的数据可知：_________； （3）分析比较实验序号_________中的数据可知：当光从空气中以相同入射角斜射入不同介质中时，折射角不同； （4）从上述实验分析，可得出的初步结论是：光从空气斜射入各种透明介质时折射角的大小与_________和_________有关； （5）在上述实验研究中所用到的科学方法叫_________，物理学家________在研究摆的摆动快慢的过程中也主要用到了这个科学方法。 1 / 1 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