第12讲 光的折射 暑假讲义 2026-2027学年苏科版物理八年级上学期
2026-06-16
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版八年级上册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 一、光的折射 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 光的折射 |
| 使用场景 | 寒暑假-暑假 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 12.54 MB |
| 发布时间 | 2026-06-16 |
| 更新时间 | 2026-06-17 |
| 作者 | 物理怪老师课堂 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58372642.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
第12讲 光的折射
本讲定位:本节是光现象重要内容,承接光的直线传播、光的反射,是学习透镜知识的基础。依托分组实验探究折射规律,结合池水变浅、筷子弯折、幻日等生活与自然现象解析原理,作图、现象解释为高频考点。
核心重点:光的折射定义、折射光路五要素、光的折射特点、不同介质中折射角与入射角大小关系、常见折射现象分析。
高频易错点:混淆入射角、折射角概念;垂直入射时光路判断错误;作图时分不清光线偏折方向;误把折射现象归为反射现象。
学习建议:牢记 “空气中角度偏大” 的规律,结合实验光路图理解折射特点,分类记忆生活折射实例,规范光路作图步骤。
本讲内容导航
一、课标要求・素养目标
二、思维导图
三、知识梳理・核心考点
四、重点难点・易错警示
五、典例精讲・思路分析
六、基础过关精练
七、拔高培优专练
一、课标要求・素养目标
课程标准
核心素养维度
学习目标
通过实验探究光的折射规律,认识光的折射现象;能区分光的反射与折射;能用折射规律解释生活、自然中的相关现象,掌握折射光路作图方法
物理观念
1. 掌握光的折射定义,区分斜射与垂直入射两种传播情况;识别折射光路中的入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角;
2. 熟记光的折射三大特点,明确不同介质间光线偏折规律;能用折射原理解释池水变浅、硬币重现、幻日等现象。
根据实验现象归纳折射规律,结合光路分析视觉偏差成因,区分反射、折射两类光学现象
科学思维
通过实验现象总结物理规律,建立光路模型,利用几何思维分析光线偏折与成像特点。
完成光在空气、水、玻璃砖之间的折射探究实验,观察光路变化,记录实验现象
科学探究
熟悉实验操作流程,能观察并描述光线斜射、垂直入射时的光路差异,总结角度变化规律。
了解大气折射形成的自然奇观,感受光学知识的奇妙,体会物理与自然、生活的紧密联系
科学态度与责任
观察生活中的折射现象,乐于用物理知识解释自然奇观,培养探索自然的兴趣。
二、思维导图
三、知识梳理・核心考点
1. 光的折射基本概念
(1)光的折射定义:光从一种介质斜射入另一种透明介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。
补充特殊情况:当光线垂直于两种介质分界面入射时,光的传播方向不发生改变,此过程不属于偏折现象。
课本实验验证:向装有激光光斑的空容器中加水,底部光斑位置发生偏移,直观证明光发生了折射。
(2)折射光路五大要素(作图、填空必考)
结合标准光路图明确各部分名称,法线为核心参照线:
入射点:入射光线与两种介质分界面的交点;法线:过入射点,垂直于介质分界面的虚线,属于人为辅助线;入射光线:从原介质射向入射点的光线;入射角:入射光线与法线的夹角;折射光线:进入第二种介质的光线;折射角:折射光线与法线的夹角。
2. 探究光的折射特点
本实验分别探究空气与水、空气与玻璃砖之间的折射规律,通过多次改变入射角,总结出光的折射三大核心特点:
三线共面:折射光线、入射光线和法线在同一平面内;
两线分居:折射光线和入射光线分别位于法线两侧;
角度同步变化:入射角增大,折射角也随之增大;入射角减小,折射角也随之减小。
不同介质的角度大小与光线偏折规律 这是本讲重中之重,区分两种传播方向:
光从空气斜射入水、玻璃等密度更大的透明介质:折射光线偏向法线,折射角小于入射角;光从水、玻璃斜射入空气:折射光线偏离法线,折射角大于入射角。
总结口诀:斜射时,空气中的角度始终更大。
3.光通过玻璃砖的折射规律
光线从空气射入玻璃砖,会经历两次折射:
第一次:空气→玻璃,光线偏向法线,折射角小于入射角;
第二次:玻璃→空气,光线偏离法线,折射角大于入射角。
最终结论:光穿过玻璃砖后,入射光线与最后的出射光线相互平行,仅发生侧移,传播方向整体不变。
拓展:光斜射到两种介质分界面时,会同时发生光的反射和光的折射两种现象。
4.经典实验现象及原理
现象 1:碗底硬币 “重现”
无水时:硬币反射的光线被碗壁遮挡,光线无法进入人眼,因此看不到硬币;
注水后:硬币反射的光从水斜射入空气,折射角大于入射角,光线向上偏折,折射光进入人眼。人眼逆着光线看去,会看到硬币的虚像,因此重新观察到硬币。
现象 2:容器光斑偏移
激光斜射在空容器底部形成光斑,向容器内注水后,光从空气斜射入水中发生折射,光线偏向法线,光斑位置会向入射点一侧移动。
5.生活与自然中的折射现象
(1)日常光学现象
池水看起来变浅:水底物体反射的光从水射入空气时发生折射,折射光线偏离法线。人眼根据光沿直线传播的经验判断位置,所看到的是物体偏高的虚像,因此视觉上水的深度远小于实际深度,这也是野外涉水的安全隐患。
水中筷子弯折:插入水中的筷子,水下部分反射的光发生折射,人眼看到虚像位置上移,看起来筷子向上弯折。
杯下文字变形:装满水的玻璃杯相当于透明介质,光线穿过水杯时发生折射,导致观察到的文字大小、位置发生改变。
(2)大气折射奇观(同介质不均匀引发折射)
光的折射不仅发生在两种不同介质之间,同一种介质疏密分布不均匀时,光线同样会发生折射。
变形的太阳:傍晚海面附近空气温度、密度分布不均,太阳光在不均匀的空气中不断折射,我们看到的太阳会出现变扁、变方的形态;
幻日(三日同辉):高空中悬浮大量规则小冰晶,太阳光经过冰晶时同时发生反射与折射,在天空中形成多个太阳的奇特景观。
重点难点・易错警示
误区:入射角是入射光线与介质分界面的夹角;纠正:入射角、折射角均为光线与法线的夹角,法线是唯一参照标准。
误区:光线垂直入射时,传播方向发生偏折;纠正:只有斜射才会折射偏折;垂直入射,光路方向保持不变。
误区:光从玻璃射入空气,折射角依旧小于入射角;纠正:牢记 “空气侧角度更大”,光从其他介质射入空气,折射角大于入射角。
误区:把池水变浅、筷子弯折归为光的反射现象;纠正:此类视觉偏差均由光的折射形成,和反射现象区分开。
误区:认为光穿过玻璃砖后传播方向改变;纠正:两次折射相互抵消,入射光线与出射光线平行,仅发生小幅侧移。
五、典例精讲・思路分析
典例01.甲图为小猫叉鱼的情景,可简化为图乙所示,其中S为鱼的实际位置,为鱼像的位置,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。
思路分析:考点:光的折射光路作图
本题核心:人看到水中物体,是物体反射的光经水面折射后进入人眼,像为虚像,折射光线反向延长线过像点。
关键思路:连接眼睛A与虚像S′,交点为入射点;再依次画出入射光线、折射光线,反向延长线用虚线。
做题技巧:看水中像,先连眼和虚像找入射点,实物到入射点为入射光,入射点到眼睛为折射光,虚像侧画虚线。
典例02.某同学在碗中放一枚硬币,慢慢蹲下,当低至某一观察位置时,就看不到硬币了,如图甲所示。然后慢慢往碗中倒水,在同一观察位置就又能看到碗中的硬币了,如图乙所示。这是光的______现象,后来看到的是硬币的______(选填“实”或“虚”)像。
思路分析:考点:光的折射现象、实像与虚像判断。
本题核心:加水后硬币因光折射重新被看见,所成的是虚像。
关键思路:硬币反射的光从水斜射入空气发生折射,人逆着折射光线看到偏高的虚像。
做题技巧:池水变浅、碗中硬币重现、水中物体 “变形”,均属于光的折射,且成虚像。
典例03.某小组同学设计了如图甲的实验装置探究光的折射规律,在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成,其竖直方向的直径NOM为两半圆的分界线。
入射角
0°
15°
30°
45°
60°
折射角
0°
11.31°
22.1°
35.4°
40.9°
(1)将光屏F调至与光屏E在同一平面内,保持入射点O不变,多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验,
①分析表格数据得出的结论是:______(写出一条即可)。
②当光从空气垂直射入水中时,光的传播方向______(选填“改变”或“不改变”)。
(2)该小组同学在玻璃水槽底部用另一支激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时,可看到折射光线沿OA方向射出,这说明在光的折射现象中光路是______的。
(3)另一小组的小华在做光的折射实验时,将一束光以相同的入射角从空气分别斜射入水和玻璃中,如图乙所示,分析实验现象可知折射角是______(选填“不同”或“相同”)的,水对光的折射本领______(选填“大于”“等于”或“小于”)玻璃对光的折射本领。
(4)如图丙所示,站在清澈的游泳池里,在岸上的人会发现泳池里人的腿变短,能描述此现象的光路是图丁中的______(填序号)。
思路分析:考点:光的折射规律、光路可逆、不同介质的折射本领、折射光路判断。
本题核心:结合实验数据与光路图,综合考查光的折射全部核心规律,包含角度变化、垂直入射、光路可逆、介质折光能力差异、生活折射光路辨析。
关键思路::①分析表格数据,得出空气斜射入水时,折射角小于入射角,且入射角增大,折射角同步增大;光线垂直界面入射时,传播方向不改变。②光沿原折射路径反向入射,光路原路返回,证明折射光路具有可逆性。③入射角相同时,光射入水和玻璃的折射角不同,折射角越小,介质的折射本领越强。④岸上看水中物体,光线由水斜射入空气,折射角大于入射角,以此判断正确光路。
做题技巧:牢记 “空气侧角度大”;垂直入射光路不变;光路反向即验证可逆;同等入射角下,折射角越小,介质折光本领越强。
六、基础过关精练
1.清澈见底的池水看起来比实际浅,这种现象产生原因是光的( )
A.反射 B.直线传播 C.折射 D.色散
2.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中反射角和折射角分别是( )
A.30° 45° B.60° 45° C.30° 60° D.60° 30°
3.如图,向右匀速行驶的动车桌面上有杯水,一束光斜射到水面上,保持入射光方向不变。动车减速时( )
A.入射角不变,折射角不变 B.入射角变小,折射角变小
C.入射角变大,折射角变大 D.入射角变大,折射角变小
4.陶瓷茶杯底部放有一枚硬币,人移动到某一位置时看不见硬币(如图甲),往茶杯中倒入一些水后,又能够看见硬币了(如图乙),关于“看不见”和“又看见了”两种情况,下列分析正确的是( )
①“看不见”是由于硬币没有反射光
②“看不见”是由于硬币反射的光没有到达眼睛
③“又看见了”是由于硬币反射的光通过水面的反射到达眼睛
④“又看见了”是由于硬币反射的光通过水面的折射到达眼睛
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
5.如图所示,小明将一束激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,其中入射光线是____(用字母表示),折射角为____度,界面的____(上/下/左/右)边是玻璃。
6.如图所示,用鱼叉叉鱼时人看到的“鱼”是由光的__________形成的像,要朝着所看到的“鱼”更__________(选填“浅”或“深”)一些的位置叉去才能叉到鱼上。
7.如图所示,水面上盖有不透光的盖子,盖子上的P处有一透光小孔,S为水面下一点光源,在图示位置时S发出的光在P处能同时发生反射和折射,现点光源S沿竖直方向逐渐下沉,该过程S发出的光在P处的入射角________(变大/不变/变小)、折射光线________(顺/逆)时针转动、折射角_________(变大/不变/变小)
8.在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中,小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验,观察到如图所示的1、2、3三条光束,并在光具盘上用笔描出了对应的光路。
(1)图中的折射角大小为___________;
(2)根据实验现象初步发现,光从玻璃斜射入空气时,折射角___________(选填“>”、“=”或“<”)入射角;
(3)现在要探究光的折射现象中光路是否可逆,具体的操作是___________,如果看到___________现象,就可证明光路是可逆的。
9.如图1所示,为了探究“光折射时的特点”:
(1)当一束光射入杯中时,会在杯底形成光斑,保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,观察到杯底的光斑向______(选填“左”或“右”)移动;
(2)保持激光笔的位置不变,将杯的左侧底部缓慢抬起,相应的折射角将______(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)如改用手电筒垂直往下照射到一个空杯的底部,形成的光圈用虚线表示,若往杯中注满水,杯底部的光圈会变为图2中______。
10.2024年4月26日,神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站,装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱,如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S表示斑马鱼的实际位置,表示宇航员看到的斑马鱼像的位置,不考虑容器壁对光线的影响)。
七、拔高培优专练
1.喷水鱼因特殊的捕食方式而得名,能喷出一股水柱,准确击落空中的昆虫作为食物,下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图是( )
A. B.
C. D.
2.如图是小明同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路,经过多次实验并记录了实验数据,关于光的折射特点下列说法不正确的是( )
入射角α
10°
30°
45°
60°
折射角β
7.1°
20.7°
30°
37.8°
A.光发生折射时,入射角增大折射角也增大
B.折射光线和入射光线分居法线两侧
C.光从空气斜射入玻璃中,折射角小于入射角
D.光的折射实验中,光路是不可逆的
3.一束单色光从空气斜射入水中的情景如图所示,下列说法中正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠NOC是折射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
4.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,则入射角等于___________度,入射光线所在的介质是___________(选填“空气”或“玻璃”)。
5.将透明的薄壁(厚度忽略不计)方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,水槽中未注水时,在侧壁上A处得到一个光点:
(1)向水槽中注水,水面达到如图所示位置时,光点移至B处,这是由于光在水面处发生了光的折射现象,此时折射角___________入射角(选填“大于”或“小于”);
(2)为使B处的光点移至C处,应使水槽中的水量___________(选填“增加”或“减少”),若BC间距离为3cm,则水面高度的变化量Δh___________3cm(选填“>”、“<”或“=”)。
6.如图所示,把玻璃杯放在“物理”书上,往杯内注水近满,由上向下观察,发现杯内“物”比杯外的“理”高,产生该现象的主要原因是光从________(选填“水射向空气”或“空气射向水”)发生了光的________现象。若减少水量,则观察到“物”会向________移动。
7.诗句“大漠孤烟直,长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置,而是太阳光经过不均匀的大气层发生了______所成的像,太阳实际在图中______(选填“甲”或“乙”)的位置,若大气层消失则白天的时间会______(变长、变短或不变)。
8.在验证“光的折射规律”的实验中,小华同学利用激光笔、水槽、水和一个可绕NN' 折转的光屏进行了如图所示实验。
(1)当光沿着NO方向射入时,此时传播方向__________(选填“会”或“不会”)发生改变,此时折射角为________度。
(2)如图乙,小华继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,她使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否___________。
(3)光屏上呈现的光路如图丙所示,小华在光屏上记录下光路并标出了此时的入射角和折射角,据此她得出:光从空气斜射入水中时,折射角大于入射角这一错误结论,小华得出该错误结论的原因是___________________。
(4)纠正错误后,小华测得如下表所示的两组数据:
表一:光从空气斜射入水中
序号
1
2
3
入射角α/°
30
45
60
折射角γ/°
22
32
40
表二:光从水中斜射入空气中
序号
1
2
3
入射角α/°
22
◆
40
折射角γ/°
30
45
60
①表二中“◆”数据被遮挡住看不到,由表中信息可知这个数据是__________;
②如果小华在探究光从空气斜射入水中的折射规律时,完成了第4次实验,入射角是40°,折射角可能是__________。
A. 20° B.28° C.35° D.60°
9.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于O点,如下图甲所示。
(1)小华将玻璃砖的一个表面与齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AOC为同一直线)你认为出现光线OC是因为___________所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是___________,___________;
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段水平)并向水槽中慢慢注水至水面与齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射光线所在一侧的___________相同;
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE为折射光线),分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是___________;
(4)若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则___________射出的折射光线更远离法线,判断的理由是___________ 。
(5)如图所示,将透明的薄壁(厚度可忽略不计)方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,这是由于光在水面处发生了光的折射现象,此时入射角___________角θ;(θ为折射角,选填“大于”“等于”或“小于”)
(6)为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量___________,若BC间距离为2cm,则水面高度的变化量Δh___________2cm(选填“>”“=”或“<”);
10.如下图,光从空气射入玻璃中时,完成折射光路图。
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第12讲 光的折射
本讲定位:本节是光现象重要内容,承接光的直线传播、光的反射,是学习透镜知识的基础。依托分组实验探究折射规律,结合池水变浅、筷子弯折、幻日等生活与自然现象解析原理,作图、现象解释为高频考点。
核心重点:光的折射定义、折射光路五要素、光的折射特点、不同介质中折射角与入射角大小关系、常见折射现象分析。
高频易错点:混淆入射角、折射角概念;垂直入射时光路判断错误;作图时分不清光线偏折方向;误把折射现象归为反射现象。
学习建议:牢记 “空气中角度偏大” 的规律,结合实验光路图理解折射特点,分类记忆生活折射实例,规范光路作图步骤。
本讲内容导航
一、课标要求・素养目标
二、思维导图
三、知识梳理・核心考点
四、重点难点・易错警示
五、典例精讲・思路分析
六、基础过关精练
七、拔高培优专练
一、课标要求・素养目标
课程标准
核心素养维度
学习目标
通过实验探究光的折射规律,认识光的折射现象;能区分光的反射与折射;能用折射规律解释生活、自然中的相关现象,掌握折射光路作图方法
物理观念
1. 掌握光的折射定义,区分斜射与垂直入射两种传播情况;识别折射光路中的入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角;
2. 熟记光的折射三大特点,明确不同介质间光线偏折规律;能用折射原理解释池水变浅、硬币重现、幻日等现象。
根据实验现象归纳折射规律,结合光路分析视觉偏差成因,区分反射、折射两类光学现象
科学思维
通过实验现象总结物理规律,建立光路模型,利用几何思维分析光线偏折与成像特点。
完成光在空气、水、玻璃砖之间的折射探究实验,观察光路变化,记录实验现象
科学探究
熟悉实验操作流程,能观察并描述光线斜射、垂直入射时的光路差异,总结角度变化规律。
了解大气折射形成的自然奇观,感受光学知识的奇妙,体会物理与自然、生活的紧密联系
科学态度与责任
观察生活中的折射现象,乐于用物理知识解释自然奇观,培养探索自然的兴趣。
二、思维导图
三、知识梳理・核心考点
1. 光的折射基本概念
(1)光的折射定义:光从一种介质斜射入另一种透明介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。
补充特殊情况:当光线垂直于两种介质分界面入射时,光的传播方向不发生改变,此过程不属于偏折现象。
课本实验验证:向装有激光光斑的空容器中加水,底部光斑位置发生偏移,直观证明光发生了折射。
(2)折射光路五大要素(作图、填空必考)
结合标准光路图明确各部分名称,法线为核心参照线:
入射点:入射光线与两种介质分界面的交点;法线:过入射点,垂直于介质分界面的虚线,属于人为辅助线;入射光线:从原介质射向入射点的光线;入射角:入射光线与法线的夹角;折射光线:进入第二种介质的光线;折射角:折射光线与法线的夹角。
2. 探究光的折射特点
本实验分别探究空气与水、空气与玻璃砖之间的折射规律,通过多次改变入射角,总结出光的折射三大核心特点:
三线共面:折射光线、入射光线和法线在同一平面内;
两线分居:折射光线和入射光线分别位于法线两侧;
角度同步变化:入射角增大,折射角也随之增大;入射角减小,折射角也随之减小。
不同介质的角度大小与光线偏折规律 这是本讲重中之重,区分两种传播方向:
光从空气斜射入水、玻璃等密度更大的透明介质:折射光线偏向法线,折射角小于入射角;光从水、玻璃斜射入空气:折射光线偏离法线,折射角大于入射角。
总结口诀:斜射时,空气中的角度始终更大。
3.光通过玻璃砖的折射规律
光线从空气射入玻璃砖,会经历两次折射:
第一次:空气→玻璃,光线偏向法线,折射角小于入射角;
第二次:玻璃→空气,光线偏离法线,折射角大于入射角。
最终结论:光穿过玻璃砖后,入射光线与最后的出射光线相互平行,仅发生侧移,传播方向整体不变。
拓展:光斜射到两种介质分界面时,会同时发生光的反射和光的折射两种现象。
4.经典实验现象及原理
现象 1:碗底硬币 “重现”
无水时:硬币反射的光线被碗壁遮挡,光线无法进入人眼,因此看不到硬币;
注水后:硬币反射的光从水斜射入空气,折射角大于入射角,光线向上偏折,折射光进入人眼。人眼逆着光线看去,会看到硬币的虚像,因此重新观察到硬币。
现象 2:容器光斑偏移
激光斜射在空容器底部形成光斑,向容器内注水后,光从空气斜射入水中发生折射,光线偏向法线,光斑位置会向入射点一侧移动。
5.生活与自然中的折射现象
(1)日常光学现象
池水看起来变浅:水底物体反射的光从水射入空气时发生折射,折射光线偏离法线。人眼根据光沿直线传播的经验判断位置,所看到的是物体偏高的虚像,因此视觉上水的深度远小于实际深度,这也是野外涉水的安全隐患。
水中筷子弯折:插入水中的筷子,水下部分反射的光发生折射,人眼看到虚像位置上移,看起来筷子向上弯折。
杯下文字变形:装满水的玻璃杯相当于透明介质,光线穿过水杯时发生折射,导致观察到的文字大小、位置发生改变。
(2)大气折射奇观(同介质不均匀引发折射)
光的折射不仅发生在两种不同介质之间,同一种介质疏密分布不均匀时,光线同样会发生折射。
变形的太阳:傍晚海面附近空气温度、密度分布不均,太阳光在不均匀的空气中不断折射,我们看到的太阳会出现变扁、变方的形态;
幻日(三日同辉):高空中悬浮大量规则小冰晶,太阳光经过冰晶时同时发生反射与折射,在天空中形成多个太阳的奇特景观。
重点难点・易错警示
误区:入射角是入射光线与介质分界面的夹角;纠正:入射角、折射角均为光线与法线的夹角,法线是唯一参照标准。
误区:光线垂直入射时,传播方向发生偏折;纠正:只有斜射才会折射偏折;垂直入射,光路方向保持不变。
误区:光从玻璃射入空气,折射角依旧小于入射角;纠正:牢记 “空气侧角度更大”,光从其他介质射入空气,折射角大于入射角。
误区:把池水变浅、筷子弯折归为光的反射现象;纠正:此类视觉偏差均由光的折射形成,和反射现象区分开。
误区:认为光穿过玻璃砖后传播方向改变;纠正:两次折射相互抵消,入射光线与出射光线平行,仅发生小幅侧移。
五、典例精讲・思路分析
典例01.甲图为小猫叉鱼的情景,可简化为图乙所示,其中S为鱼的实际位置,为鱼像的位置,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】
【解析】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,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,为折射光线的反向延长线,为虚线。据此作图。
思路分析:考点:光的折射光路作图
本题核心:人看到水中物体,是物体反射的光经水面折射后进入人眼,像为虚像,折射光线反向延长线过像点。
关键思路:连接眼睛A与虚像S′,交点为入射点;再依次画出入射光线、折射光线,反向延长线用虚线。
做题技巧:看水中像,先连眼和虚像找入射点,实物到入射点为入射光,入射点到眼睛为折射光,虚像侧画虚线。
典例02.某同学在碗中放一枚硬币,慢慢蹲下,当低至某一观察位置时,就看不到硬币了,如图甲所示。然后慢慢往碗中倒水,在同一观察位置就又能看到碗中的硬币了,如图乙所示。这是光的______现象,后来看到的是硬币的______(选填“实”或“虚”)像。
【答案】 折射 虚
【解析】[1][2]加水后,硬币反射的光从水中斜射入空气时发生折射,折射角大于入射角,折射光线偏离法线,折射光进入了眼睛,人逆着折射光线的方向看到硬币的像,眼睛看到的实际上是升高了的硬币的虚像,如图所示:
思路分析:考点:光的折射现象、实像与虚像判断。
本题核心:加水后硬币因光折射重新被看见,所成的是虚像。
关键思路:硬币反射的光从水斜射入空气发生折射,人逆着折射光线看到偏高的虚像。
做题技巧:池水变浅、碗中硬币重现、水中物体 “变形”,均属于光的折射,且成虚像。
典例03.某小组同学设计了如图甲的实验装置探究光的折射规律,在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成,其竖直方向的直径NOM为两半圆的分界线。
入射角
0°
15°
30°
45°
60°
折射角
0°
11.31°
22.1°
35.4°
40.9°
(1)将光屏F调至与光屏E在同一平面内,保持入射点O不变,多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验,
①分析表格数据得出的结论是:______(写出一条即可)。
②当光从空气垂直射入水中时,光的传播方向______(选填“改变”或“不改变”)。
(2)该小组同学在玻璃水槽底部用另一支激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时,可看到折射光线沿OA方向射出,这说明在光的折射现象中光路是______的。
(3)另一小组的小华在做光的折射实验时,将一束光以相同的入射角从空气分别斜射入水和玻璃中,如图乙所示,分析实验现象可知折射角是______(选填“不同”或“相同”)的,水对光的折射本领______(选填“大于”“等于”或“小于”)玻璃对光的折射本领。
(4)如图丙所示,站在清澈的游泳池里,在岸上的人会发现泳池里人的腿变短,能描述此现象的光路是图丁中的______(填序号)。
【答案】(1)光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,入射角增大,折射角也随之增大 不改变;(2)可逆的;(3)不同 小于;(4)②
【解析】(1)[1]分析表中实验数据可得结论:当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,入射角增大,折射角也随之增大。
[2]当光从空气垂直射入水中时,入射角和折射角都为0°,此时入射光线、折射光线、法线三线重合,光的传播方向不改变。
(2)该小组同学用一束光沿着BO射向水面时,观察到折射光线沿OA方向射出,这说明在光的折射现象中光路是可逆的。
(3)[1][2]由图乙可知:第一个图中的折射角为90°﹣70°=20°
第二个图中的折射角为90°﹣75°=15°
所以以相同的入射角射向不同介质时,折射角大小不同;由于在水中的折射角要大于在玻璃中的折射角,所以水对光的折射本领小于玻璃对光的折射本领。
(4)如图丙所示,站在清澈的游泳池里,在岸上的人会发现泳池里人的腿变短,此时光线从 水中斜射向空气中,折射角大于入射角,能描述此现象的光路是图丁中②。
思路分析:考点:光的折射规律、光路可逆、不同介质的折射本领、折射光路判断。
本题核心:结合实验数据与光路图,综合考查光的折射全部核心规律,包含角度变化、垂直入射、光路可逆、介质折光能力差异、生活折射光路辨析。
关键思路::①分析表格数据,得出空气斜射入水时,折射角小于入射角,且入射角增大,折射角同步增大;光线垂直界面入射时,传播方向不改变。②光沿原折射路径反向入射,光路原路返回,证明折射光路具有可逆性。③入射角相同时,光射入水和玻璃的折射角不同,折射角越小,介质的折射本领越强。④岸上看水中物体,光线由水斜射入空气,折射角大于入射角,以此判断正确光路。
做题技巧:牢记 “空气侧角度大”;垂直入射光路不变;光路反向即验证可逆;同等入射角下,折射角越小,介质折光本领越强。
六、基础过关精练
1.清澈见底的池水看起来比实际浅,这种现象产生原因是光的( )
A.反射 B.直线传播 C.折射 D.色散
【答案】C
【解析】池底的光线由水中斜射到空气中时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得池底变浅了,这是光的折射现象,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中反射角和折射角分别是( )
A.30° 45° B.60° 45° C.30° 60° D.60° 30°
【答案】A
【解析】根据反射角和入射角相等,找出法线,从而确定界面,然后根据折射光线和入射光线的关系确定出折射光线、入射光线、反射光线以及反射角的度数。由图可知,∠BOE=60°,所以∠COE=90°-60°=30°,而∠COF=30°,根据反射角等于入射角,可知,CD为法线,AB为界面,反射角等于入射角都等于30°;而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,折射角为∠GOD=45°。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
3.如图,向右匀速行驶的动车桌面上有杯水,一束光斜射到水面上,保持入射光方向不变。动车减速时( )
A.入射角不变,折射角不变 B.入射角变小,折射角变小
C.入射角变大,折射角变大 D.入射角变大,折射角变小
【答案】C
【解析】动车减速,杯中水由于惯性还要保持原来的运动状态,所以杯中水面向前倾斜,入射光的方向不变,所以入射角变大,折射角随入射角变大而变大,故ABD错误;C正确。
故选C。
4.陶瓷茶杯底部放有一枚硬币,人移动到某一位置时看不见硬币(如图甲),往茶杯中倒入一些水后,又能够看见硬币了(如图乙),关于“看不见”和“又看见了”两种情况,下列分析正确的是( )
①“看不见”是由于硬币没有反射光
②“看不见”是由于硬币反射的光没有到达眼睛
③“又看见了”是由于硬币反射的光通过水面的反射到达眼睛
④“又看见了”是由于硬币反射的光通过水面的折射到达眼睛
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】D
【解析】①②未倒水时,硬币反射的光沿直线传播,“看不见”是由于硬币反射的光没有到达眼睛,故①错误,②正确;
③④往茶杯中倒入一些水后,硬币反射的光从水中进入空气时在水面发生折射,折射角大于入射角,人逆着折射光线看去,看到的是硬币的虚像,故③错误,④正确。综上,故ABC错误,D正确。
故选D。
5.如图所示,小明将一束激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,其中入射光线是____(用字母表示),折射角为____度,界面的____(上/下/左/右)边是玻璃。
【答案】 GO 60 右
【解析】由图知道,∠AOG=60°,所以∠GOF=90°-60°=30°
而∠EOF=30°,根据反射角等于入射角,所以BF为法线,AD为界面,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OC一定为折射光线,GO为入射光线,OE为反射光线
由图知道,折射角为∠COB=90°-30°=60°
因当光线从其它介质斜射入空气时,折射角大于入射角。所以这束光线是由玻璃进入空气,即分界面的左侧是空气,右侧是玻璃。
6.如图所示,用鱼叉叉鱼时人看到的“鱼”是由光的__________形成的像,要朝着所看到的“鱼”更__________(选填“浅”或“深”)一些的位置叉去才能叉到鱼上。
【答案】 折射 深
【解析】[1][2]渔民叉鱼时,看到的水中的鱼是由于水中鱼反射出的光,在水面处发生了折射,折射光线向远离法线的方向偏折,我们看到的是变浅的鱼的虚像,所以渔民叉鱼时要朝着所看到的“鱼”更深一些的位置插去,才能叉到鱼。
7.如图所示,水面上盖有不透光的盖子,盖子上的P处有一透光小孔,S为水面下一点光源,在图示位置时S发出的光在P处能同时发生反射和折射,现点光源S沿竖直方向逐渐下沉,该过程S发出的光在P处的入射角________(变大/不变/变小)、折射光线________(顺/逆)时针转动、折射角_________(变大/不变/变小)
【答案】 变小 逆 变小
【解析】[1][2][3]从点光源S发出的光线在P处从水中斜射入空气中,根据光的折射规律,入射光线、折射光线以及法线在同一平面内,折射角大于入射角,作出折射光线。现点光源S沿竖直方向逐渐下沉,再画出入射光线和折射光线,如图所示:
由图可知,该过程S发出的光在P处的入射角变小,折射光线逆时针转动,折射角变小。
8.在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中,小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验,观察到如图所示的1、2、3三条光束,并在光具盘上用笔描出了对应的光路。
(1)图中的折射角大小为___________;
(2)根据实验现象初步发现,光从玻璃斜射入空气时,折射角___________(选填“>”、“=”或“<”)入射角;
(3)现在要探究光的折射现象中光路是否可逆,具体的操作是___________,如果看到___________现象,就可证明光路是可逆的。
【答案】 80° > 让入射光沿光路2射入 折射光从光路1射出
【解析】(1)[1]由图可知,光束1是入射光,光束3是反射光,光束2是折射光。光束1和3中间所夹的直线为法线,与玻璃砖底面一致的直线为界面,折射光线与法线的夹角为折射角,则折射角为80°。
(2)[2]由图可知,反射角约为40°,由光的反射定律可知,反射角等于入射角,则入射角为40°,因此折射角大于入射角。
(3)[3][4]要探究光的折射现象中光路是否可逆,则只需让入射光沿折射光(光路2)入射到玻璃砖,若看到折射光沿光路1射出,就能说明折射现象中光路是可逆的。
9.如图1所示,为了探究“光折射时的特点”:
(1)当一束光射入杯中时,会在杯底形成光斑,保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,观察到杯底的光斑向______(选填“左”或“右”)移动;
(2)保持激光笔的位置不变,将杯的左侧底部缓慢抬起,相应的折射角将______(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)如改用手电筒垂直往下照射到一个空杯的底部,形成的光圈用虚线表示,若往杯中注满水,杯底部的光圈会变为图2中______。
【答案】(1)左
(2)不变
(3)B
【解析】(1)当一束光射入杯中时,会在杯底形成光斑,保持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,入射点左移,但入射角和折射角均不变,故可观察到杯底的光斑向左移动。
(2)将杯的左侧底部慢慢抬起,水面总保持相平,因为入射角不变,所以反射角也不变,折射角也不变。
(3)当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,下图为最左边和最右边折射光线的光路(注意外侧的光线表示没有折射时的光线,内侧的光线表示折射后的光线),如图:
从图中可以看出,折射光线在原来光线的内侧,由此可以联想到周围光线都是如此,故B图为正确图形。
故选B。
10.2024年4月26日,神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站,装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱,如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S表示斑马鱼的实际位置,表示宇航员看到的斑马鱼像的位置,不考虑容器壁对光线的影响)。
【答案】
【解析】眼睛以为光线是沿直线传播的,连接眼睛与像点,可得折射光线,折射光线与界面的交点为入射点,连接S点与入射点,可得入射光线,如图所示:
七、拔高培优专练
1.喷水鱼因特殊的捕食方式而得名,能喷出一股水柱,准确击落空中的昆虫作为食物,下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AC.喷水鱼在水中看到水面上方的昆虫等猎物,是因为水面上方的昆虫等猎物“发出”的光射向水面,发生折射,再进入喷水鱼的眼睛中,因此光的传播路线是由空气向水中,故AC错误;
BD.喷水鱼看到的昆虫,是因为昆虫反射光由空气斜射入水中,在水面发生折射,再进入鱼的眼睛中,根据光的折射规律可知,光从空气中斜射入水中,折射角小于入射角,故D正确,B错误。
故选 D。
2.如图是小明同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路,经过多次实验并记录了实验数据,关于光的折射特点下列说法不正确的是( )
入射角α
10°
30°
45°
60°
折射角β
7.1°
20.7°
30°
37.8°
A.光发生折射时,入射角增大折射角也增大
B.折射光线和入射光线分居法线两侧
C.光从空气斜射入玻璃中,折射角小于入射角
D.光的折射实验中,光路是不可逆的
【答案】D
【解析】A.由实验数据可以发现,当入射角逐渐增大时,折射角也随之增大,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,入射光线在法线的左侧,折射光线在法线的右侧,故折射光线和入射光线分别位于法线的两侧,故B正确,不符合题意;
C.由表格数据可以发现,当光从空气斜射入玻璃中时,入射角度数分别为10°、30°、45°、60°,对应的折射角分别为7.1°、20.7°、30°、37.8°,由此可知,光从空气斜射入玻璃中,折射角总小于入射角,故C正确,不符合题意;
D.在实验中发现,若光沿原来的折射光线入射,折射光线将沿着原来的入射光线射出,这说明,在光的折射现象中,光路是可逆的,故D错误,符合题意。
故选D。
3.一束单色光从空气斜射入水中的情景如图所示,下列说法中正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠NOC是折射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.过入射点O作垂直于界面的垂线即为法线PQ,如图所示:
根据反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其它透明介质时,折射角小于入射角,可知AO为入射光线、OB为反射光线,OC为折射光线,则∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,∠COQ是折射角,故AC错误,B正确;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,但不会沿OB射出,故D错误。
故选B。
4.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,则入射角等于___________度,入射光线所在的介质是___________(选填“空气”或“玻璃”)。
【答案】 60 空气
【解析】[1]在光的反射现象中,反射光线、入射光线分别位于法线两侧;在光的折射现象中,折射光线、入射光线分别位于法线两侧。故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时,折射光线、反射光线在法线同侧。
故M´C´为空气与玻璃的分界面,MN是法线,CO在法线一侧,OB、OA在法线另一侧,则CO为入射光线,CO、OB在同种介质中,则OB为反射光线,则OA为折射光线,此时反射角
入射角
[2]由[1]中解析可知,OA为折射光线,所以折射角
所以有入射角大于折射角,根据光的折射规律可知,此时入射角在空气中,折射角在玻璃中,所以光是由空气斜射入玻璃中,故入射光线在空气中。
5.将透明的薄壁(厚度忽略不计)方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,水槽中未注水时,在侧壁上A处得到一个光点:
(1)向水槽中注水,水面达到如图所示位置时,光点移至B处,这是由于光在水面处发生了光的折射现象,此时折射角___________入射角(选填“大于”或“小于”);
(2)为使B处的光点移至C处,应使水槽中的水量___________(选填“增加”或“减少”),若BC间距离为3cm,则水面高度的变化量Δh___________3cm(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)大于
(2) 增加 >
【解析】(1)根据光的折射现象可知,光从一种介质斜射入另一种介质时,其传播方向一定发生改变;光从水中射入空气中时,折射角大于入射角。折射角随入射角的改变而改变,水槽中未加水时,由于光的直线传播,激光射到侧壁上的A点;当水槽中加水时,光点下移至B处,这是由于光在水面处发生光的折射现象引起的,当光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角。
(2)[1][2]当水槽中的水量增加或减少时,入射光线不变,法线与水面始终垂直,则入射角和折射角都不变,要使B处的光点向上移到C处,由下图可知应使水槽中的水量增加,若BC间距离为3cm,因两次折射光线是平行的,如下图所示,则可知水面高度的变化量Δh大于3cm。
6.如图所示,把玻璃杯放在“物理”书上,往杯内注水近满,由上向下观察,发现杯内“物”比杯外的“理”高,产生该现象的主要原因是光从________(选填“水射向空气”或“空气射向水”)发生了光的________现象。若减少水量,则观察到“物”会向________移动。
【答案】 水射向空气 折射 下
【解析】[1][2]人们能看到不发光的物体,是因为物体反射的光进入了人的眼睛,故把玻璃杯放在“物理”书上,往杯内注水近满,由上向下观察,发现杯内“物”比杯外的“理”高,产生该现象的主要原因是光从水射向空气中时发生了光的折射,看到的是“物”变高的虚像。
[3]若减少水量,折射光线会向下移动,故观察到“物”会向下移动。
7.诗句“大漠孤烟直,长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置,而是太阳光经过不均匀的大气层发生了______所成的像,太阳实际在图中______(选填“甲”或“乙”)的位置,若大气层消失则白天的时间会______(变长、变短或不变)。
【答案】 折射 变短 乙
【解析】[1][2]太阳落山时,太阳的实际位置在地平线下面,通过折射我们看见了太阳的虚像(即观察到的落日),太阳的实际位置在图中的乙位置。
[3]若大气层消失,太阳光将在真空中沿直线传播,由于 地球是圆形的,所以只有太阳升到地平线才能观察到;而正因为地球表面上有大气层,阳光射入大气 层时会发生折射现象,能够提前观察到;所以如果地球表面不存在大气层,那么观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相比将延后,即这一天的白昼的时间与原来的白昼时间相比将会短一些。
8.在验证“光的折射规律”的实验中,小华同学利用激光笔、水槽、水和一个可绕NN' 折转的光屏进行了如图所示实验。
(1)当光沿着NO方向射入时,此时传播方向__________(选填“会”或“不会”)发生改变,此时折射角为________度。
(2)如图乙,小华继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,她使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否___________。
(3)光屏上呈现的光路如图丙所示,小华在光屏上记录下光路并标出了此时的入射角和折射角,据此她得出:光从空气斜射入水中时,折射角大于入射角这一错误结论,小华得出该错误结论的原因是___________________。
(4)纠正错误后,小华测得如下表所示的两组数据:
表一:光从空气斜射入水中
序号
1
2
3
入射角α/°
30
45
60
折射角γ/°
22
32
40
表二:光从水中斜射入空气中
序号
1
2
3
入射角α/°
22
◆
40
折射角γ/°
30
45
60
①表二中“◆”数据被遮挡住看不到,由表中信息可知这个数据是__________;
②如果小华在探究光从空气斜射入水中的折射规律时,完成了第4次实验,入射角是40°,折射角可能是__________。
A. 20° B.28° C.35° D.60°
【答案】(1) 不会 0
(2)在同一平面内
(3)见解析
(4) 32 B
【解析】(1)[1][2]当光从空气垂直入射到水面时,即入射角为0°,根据光的折射规律,光线不会发生偏折,传播方向不变,则此时折射角也为0°。
(2)可折转光屏的设计是为了验证折射光线、入射光线和法线是否共面,通过折转光屏,可以观察折射光线是否消失或仍出现在光屏上,从而判断三者是否在同一平面内。
(3)折射光线与法线的夹角是折射角,由图可知,小华将折射光线与界面的夹角当作了折射角,导致得出“折射角大于入射角”的错误结论。
(4)[1]表二为光从水中斜射入空气中的数据。根据光路可逆性原理,当光从水中以入射角α射入空气时,折射角γ应与光从空气以相同角度射入水时的折射角互为对应。参考表一:光从空气射入水时,入射角为45°,折射角为32°。因此,光从水中以32°入射到空气时,折射角应为45°。
[2]根据表一数据,光从空气斜射入水时,折射角始终小于入射角,且随入射角增大而增大。入射角40°介于30°和45°之间,因此折射角应介于22°和32°之间。选项中只有28°符合条件,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
9.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于O点,如下图甲所示。
(1)小华将玻璃砖的一个表面与齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AOC为同一直线)你认为出现光线OC是因为___________所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是___________,___________;
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段水平)并向水槽中慢慢注水至水面与齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射光线所在一侧的___________相同;
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE为折射光线),分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是___________;
(4)若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则___________射出的折射光线更远离法线,判断的理由是___________ 。
(5)如图所示,将透明的薄壁(厚度可忽略不计)方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,这是由于光在水面处发生了光的折射现象,此时入射角___________角θ;(θ为折射角,选填“大于”“等于”或“小于”)
(6)为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量___________,若BC间距离为2cm,则水面高度的变化量Δh___________2cm(选填“>”“=”或“<”);
【答案】(1) 玻璃砖与光屏间有缝隙,光没进入玻璃砖,依然在空气中沿直线传播 AO OB
(2)入射角
(3)玻璃
(4) 玻璃 折射时,光路可逆
(5)小于
(6) 增加 >
【解析】(1)[1]光线AO到OC,光的传播路线没有改变,说明光在同一种均匀介质中传播,所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播。
[2][3]本实验探究光的折射规律,要记录光的折射光线和入射光线,所以要记录的两条光线是AO和OB。
(2)探究光在玻璃和水的折射能力,要控制入射角相同,还要控制A点所在的介质相同,观察折射光线和折射角的变化情况,所以入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射光角相同,并且介质相同。
(3)如乙丙图,当光在空气中传播时AO入射,OC传播;当光线从空气斜射入水中,AO入射,OE传播;当光线从空气斜射入玻璃中,AO入射,OB传播,比较两条折射光线OB和OE,OB偏离OC更多,所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。
(4)[1][2]光从空气斜射入玻璃中的偏折能力比在水中的偏折能力强,根据光路是可逆的,当光从玻璃斜射入空气中时的偏折能力比光从水中斜射入空气中时的偏折能力强,所以从玻璃中射出的折射光线更远离法线。
(5)水槽中未加水时,由于光的直线传播,激光射到侧壁上的A点,当水槽中加水时,光点下移到B点位置,这是由于光的折射现象引起的,当光从水中射入空气中时,折射角大于入射角,此时入射角小于角θ。
(6)[1]因入射角和折射角都不变,要使B处的光点向上移到C处,则应使水槽中的水量增加。
[2]若BC间距离为2cm,因两次折射光线是平行的,如图所示,则水面高度的变化量大于2cm。
10.如下图,光从空气射入玻璃中时,完成折射光路图。
【答案】
【解析】图中是光从空气斜射入玻璃,根据折射规律知,折射角小于入射角,先画出法线,然后画出折射光线。如图所示:
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