3.1 光的折射 同步练习 2026-2027学年苏科版八年级上册物理

**基本信息** 以“核心易错点+典例变式”分层设计，覆盖光的折射现象、规律及应用，通过基础辨析→实验探究→综合作图的进阶路径，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|单一现象辨析（折射/反射/直线传播区分）|典例直击易错点（如海市蜃楼成因判断）| |进阶应用|实验数据与规律应用（折射角计算、光路可逆）|变式题梯度提升（选择→实验填空→数据推理）| |综合拓展|多情境综合作图（光斑移动、不同介质折射）|融合科学探究（如液面变化对光斑影响实验）|

3.1 光的折射 一．光的折射现象 【核心易错点】 1. 混淆三类光学原理，池水倒影、照相机成像误判为折射；影子、小孔成像误判为折射 【正确思路】：影子、小孔成像、立竿见影→光的直线传播；水面倒影、平面镜成像→光的反射；池水变浅、海市蜃楼、筷子弯折、相机镜头→光的折射。 2. 小孔成像光斑大小判断错误，认为缝隙越大光斑越大 【正确思路】：光斑是太阳实像，大小由树叶缝隙到地面的距离决定，和缝隙自身大小无关。 3. 混淆实像与虚像，认为折射所成的像为实像 【正确思路】：人眼看到水中鱼、池底都是折射形成虚像；小孔、照相机成实像；平面镜反射成虚像。 4. 海市蜃楼成因记错，归为光的反射、色散 【正确思路】：空气密度不均匀，光发生折射形成海市蜃楼。 【通用解题思路】 先区分现象载体：不透明遮挡出影子 = 直线传播；水面镜面成像 = 反射；跨两种介质偏折 = 折射。 随堂练习 【典例】．北宋科学家沈括的《梦溪笔谈》登州海市中写道：在登州海中，时有云气，如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之海市，如图所示。这种现象的成因是（　　） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散 【分析】光在同种均匀介质中沿直线传播，光在不同介质或同种不均匀介质中传播时会发生折射。 【解答】解：由于空气分布不均匀，物体发出或反射的光在不均匀的空气中传播时会发生折射，海市蜃楼是由光的折射产生的现象，是由于空气的密度不均匀而引起的； 故选：C。 【点评】此题考查的是我们对生活中光现象原理的判断，这是我们光现象中的重点，是中考时必考的一个知识点。 【变式1】．关于光现象，下列说法正确的是（　　） A．图甲中树荫下的光斑是太阳的像，其大小由树叶缝隙的大小决定 B．图乙中观察到筷子变弯，这是由于光的折射形成的 C．图丙中入射角增大5°后，反射光线与入射光线间的夹角变为130° D．图丁中人与平面镜中的“视力表”的距离为5.4m 【分析】（1）小孔成像时，像与物体的形状相同，与小孔的形状无关； （2）光从一种介质斜射入另一种介质中时，光的传播方向发生改变，这是光的折射现象； （3）在光的反射现象中，反射角等于入射角； （4）据平面镜成像特点进行判断：平面镜成的像与物体等大，与物体到平面镜的距离相等，与物体的连线与镜面垂直，是虚像。 【解答】解：A．图甲中，树荫下的亮斑是小孔成像现象，是太阳通过树叶缝隙成的实像，是圆形的，与树叶缝隙的形状不同，其大小由树叶缝隙与物的距离决定，故A错误； B．图乙中，水中的筷子变弯了，是光从水斜射向空气中时发生折射形成的，故B正确； C．图丙中，入射角为30°，入射角增大5°后，反射光线与入射光线间的夹角变为70°，故C错误； D．图丁中，平面镜成像时，像与物体到平面镜的距离相等，所以视力表到镜面的距离为2.5m，此时小华到平面镜的距离应为2.1m，小明到视力表的像的距离为2.5m+2.1m＝4.6m，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查了小孔成像、光的折射、光的反射现象等，属于光学综合题。 【变式2】．下列光现象中，原理相同的是（　　） A．（1）（2） B．（2）（3） C．（3）（4） D．（1）（4） 【分析】（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。 【解答】解：（1）海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，是由于空气的密度不均匀而引起的； （2）平静的水面相当于平面镜，山在水中形成倒影，是平面镜成像，原理是光的反射； （3）影是光的直线传播形成的； （4）日食现象是由光的直线传播形成的。 由上可知，（3）（4）的原理相同，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 【点评】此题通过几个日常生活中的现象考查了对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解，在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象，达到学以致用的目的。 【变式3】．光与影是生活，也是艺术，奇妙而瑰丽。下列光现象的事例中，说法正确的是（　　） A．看到的水中的鱼，是由于光的折射形成的虚像 B．在水面上看到的树的倒影，是光的直线传播形成的 C．皮影戏中的影，是光的折射形成的 D．照相机内所成的像，是光的反射形成的实像 【分析】（1）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光在同一均匀介质中沿直线传播，光沿直线传播的例子有：小孔成像、影子的形成、日食和月食现象等。 （4）u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机。 【解答】解：A．人看到水中的鱼是因为光从水中斜射入空气时，发生了折射，折射角大于入射角，逆着折射光线看到的虚像，故A正确； B．在水面上看到树的倒影，属于平面镜成像，是光的反射形成的，故B错误； C．皮影戏中的影，是由于光沿直线传播，光被不透明的皮影挡住后，在后面形成的阴影区域，故C错误； D．照相机内所成的像，是利用光的折射，通过镜头（凸透镜）使物体成像在底片上，成的是倒立、缩小的实像，不是光的反射形成的，故D错误。 故选：A。 【点评】现实生活中有很多与光有关的现象，平时要注意多观察，多思考，并用所学光学知识去解释观察到的光学现象，这能提高我们运用所学知识解决实际问题的能力。 【变式4】．下列现象或情景中，由于光的折射形成的是（　　） A．立竿见影 B．桥在水中的倒影 C．树荫下的光斑 D．池水变“浅”了 【分析】（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼、凸透镜成像等都是光的折射形成的。 【解答】解：A、立竿见影是光沿直线传播，竿子遮挡光线形成影子，故A不符合题意； B、平静的水面相当于平面镜，桥在水中的倒影属于平面镜成像，原理是光的反射，故B不符合题意； C、树荫下的光斑是小孔成像现象，是由光的直线传播形成，故C不符合题意； D、池水变“浅”，是池底反射的光从水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，看到比实际位置偏高的池底虚像，因此池水看起来变浅，故D符合题意。 故选：D。 【点评】此题通过几个日常生活中的现象考查了对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解，在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象，达到学以致用的目的。 二．探究光折射时的特点 【核心易错点】 1. 垂直入射时认为折射角不为 0，传播路线发生偏折 【正确思路】：光垂直射入另一种介质，入射角、折射角均为 0，传播方向不变。 2. 误以为液体深度改变会改变偏折程度、偏折比 【正确思路】：液面升降仅改变入射点，入射角、折射角不变，偏折比固定，和液体深度无关。 3. 光路可逆运用错误，空气→玻璃数据不能反向使用 【正确思路】：折射光路可逆；空气以 45° 射入玻璃折射 30°，则玻璃以 30° 射入空气折射 45°。 4. 不同色光偏折程度相同，红光紫光折射角无区别 【正确思路】：紫光偏折能力更强，折射角更小；红光偏折弱，折射角更大。 5. 几何判断液面变化量与光斑移动距离，认为二者相等 【正确思路】：多次折射光线互相平行，液面高度变化量一定大于侧壁光斑移动距离。 6. 分不清两种介质偏折能力，直接判断折射角大小 【正确思路】：同等入射角，玻璃折射角小于水；光从水射入玻璃，折射角小于入射角。 【通用解题思路】 抓住变量：深度不改变角度；光路可逆直接互换两角；介质密度越大，光偏折越明显。 随堂练习 【典例】．如图1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。 （1）图1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。为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量　增加　 ，若BC间距离为2cm，则水面高度的变化量Δh　＞　 2cm（填“＞”、“＝”或“＜”） （2）如图2所示，小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则激光笔照射的方向应满足的条件是　平行于DE　 ，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区　②　 （填“①”、“②”或“③”）内 【分析】（1）要使B点的光移到C处，则应使水槽内的水量增加，若BC间距离为2cm，由几何关系可知水面高度的变化量应大于2cm； （2）因为光在水中和空气中发生折射时在空气中的角度较大则为了使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，激光笔应该与DE平行入射到区域2的位置，才能实现。 【解答】解：（1）如下面图1所示，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。因水面方向、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。若BC间距离为2cm，因两次折射光线是平行的，则水面高度的变化量大于2cm； （2）将激光笔移至虚线框内向水槽底部（厚度可忽略不计）照射，因光从空气斜射进入水中和从水斜射进入空气中时，两次发生折射，一次折射角减小，另一次折射角增大，则最终的折射光线与最初的入射光线是平行的，所以激光笔应该与DE平行入射到区域②的位置，才能实现，如下面图2所示，则激光笔照射的方向应满足的条件是平行与DE，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区域②。 故答案为：（1）增加；＞；（2）平行于DE；②。 【点评】此题考查了光的折射规律，难度不是很大，要认真分析。 【变式1】．如图所示是某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如表所示数据： 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘能显示光的路径，因为光在盘面发生了　漫反射　 ； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论：光从空气斜射入玻璃中时，　折射角小于入射角　 ；（写出一点即可） （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角　小于　 30°； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，入射角为　0　 °。 （5）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是　45　 °；有部分微弱的光在玻璃表面发生了发射，此时反射光、折射光的夹角为　105　 °。 【分析】（1）在不同方向都能看到光的传播路径，是由于光在光具盘上发生了漫反射而进入我们的眼里； （2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角； （3）根据表格中的数据得出结论； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，光线不发生偏折，故折射角为0°； （5）根据光路的可逆性，进行分析。 【解答】解：（1）实验时从光具盘前不同的方向都能看到入射光线，是由于光具盘表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故； （2）根据表中数据可知，实验中，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出的结论是：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角； （3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小了，折射角随之变小，所以折射角会小于30°； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，入射光线与法线夹角为0，故入射角为0°，光线不发生偏折，故折射角为0°； （5）已知当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°。根据光路的可逆性，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°； 有部分微弱的光在玻璃表面发生了发射，反射角等于30°，反射光线与界面的夹角是90°﹣30°＝60°，折射角是45°，折射光线与界面的夹角是45°，此时反射光、折射光的夹角，60°+45°＝105°。 故答案为：（1）漫反射；（2）折射角小于入射角；（3）小于；（4）0；（5）45；105。 【点评】本题是探究光的折射规律的实验，主要考查了学生利用光路图和实验数据进行分析、总结光的折射规律的能力。 【变式2】．如图甲所示，在探究光的折射现象时，将一束入射角为50°的光斜射入杯内水中，在杯底形成光斑。兴趣小组对实验中光偏折程度产生了兴趣，为了定量反映这种偏折程度，小组成员将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学物理知识和生活经验，他们对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想。 猜想1：“偏折比”大小可能与液体的深度有关； 猜想2：“偏折比”大小可能与液体的种类有关； 猜想3：“偏折比”大小可能与入射光的颜色有关。 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 　0.7　 ，向杯中缓慢加水过程中，杯底光斑将向 　右　 （选填“左”或“右”）移动； （2）小组成员认为猜想1是错误的，因为 　水面上升或下降时，入射角和折射角都不变　 ； （3）为了验证猜想2，小组在乙杯中加油，如图乙，当油的深度小于水的深度，此时杯底光斑的位置恰与图甲中光斑的位置重合，对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”　大于　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）水对光的“偏折比”； （4）对于猜想3，小组准备用图甲装置先后入射红、紫色光束进行探究；请你结合光的色散实验，推测红光的光斑应位于图丁中的 　A　 （选填“A”或“B”）点； （5）让一束光斜穿过如图戊所示的玻璃砖，若光在其上表面折射入玻璃砖时的“偏折比”为0.8，则光在其下表面折射出玻璃砖时的“偏折比”为 　1.25　 。 【分析】（1）已知入射角和折射角，根据“偏折比”的定义可求得答案；容器内加水后，就会发生折射现象，根据光的折射规律可知当光从空气斜射入水中时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角，然后分析光斑的移动情况； （2）根据水面上升或下降时，入射角和折射角是否发生改变，结合“偏折比”的定义解答； （3）将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，根据几何知识可知此时折射角变小，然后即可判断“偏折比”的大小； （4）光线的入射角和入射点不变，根据几何知识判断出红、蓝色激光的折射角，然后根据“偏折比”的定义可求得答案； （5）画出一束激光穿过玻璃砖的光路图，根据几何知识，即可求出光在下表面折射时的“偏折比”。 【解答】解：（1）图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比0.7，即偏折比为0.7； 当容器内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在容器底的光斑会逐渐向右移动； （2）由图可知，水面上升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值不变，即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确； （3）将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合，如图1，由图1可知，水中的折射角大于油中的折射角，由于入射角相同，则在相同条件下，油对光的偏折比比水对光的偏折比大； （4）光线的入射角和入射点不变，红、紫色激光的折射光线，如图2，由图2可知，红色激光的折射角大于紫色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知：红光的“偏折比”大，红光的光斑应位于图中的A点； （5）将一束激光穿过如图戊所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为i′，折射角为γ′，如图3，此时“偏折比”为0.8，即， 当光在下表面折射时，如图3所示，则此时入射角为i''，折射角为γ''，根据几何知识可知∠i′＝∠γ“、∠γ′＝∠i''， 所以光在下表面折射时的“偏折比”为： ， 光在其下表面折射出玻璃砖时的“偏折比”为1.25。 故答案为：（1）0.7；右；（2）水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）大于；（4）A；（5）1.25。 【点评】此题主要考查光的折射规律，注意光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线是靠近法线的，折射光线向下偏折。 【变式3】．小聪在探究光的折射规律实验中，让光从空气分别射入水和玻璃中，测出相应的入射角、折射角，记录在表格中，分析数据，可以得出： 空气中的入射角i/° 0 30 45 60 水中的折射角i/° 0 22 32 40 玻璃中的折射r/° 0 19 28 35 （1）光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向　不变　 ；光从空气斜射入其他介质时，折射角随入射角的增大而　增大　 。 （2）光以19°的入射角从玻璃斜射向空气时，折射角大小为　30　 °。 （3）分析表中数据猜想，光从水中斜射入空气中，逐渐增大入射角，　折射角　 （选填“入射角”或“折射角”）先达到90°。 （4）如图所示，保证入射光传播方向不变，若容器中装入适量的水，把容器的右侧略微抬高，折射角　不变　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （5）从表中数据看出，同一光线在不同介质中的偏折程度不同。可以猜想，当光从水中斜射入玻璃时，折射角　小于　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）入射角。 【分析】（1）根据表格中入射角i为0°的情况进行分析； 根据表格中入射角和折射角的大小分析； （2）在光的折射中，光路是可逆的； （3）光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角； （4）首先分析入射角是如何变化的，然后根据折射规律判断反射角和折射角的变化情况； （5）根据水和玻璃对光线的折射情况的程度分析。 【解答】解：小聪在探究光的折射规律实验中，让光从空气分别射入水和玻璃中，测出相应的入射角、折射角，记录在表格中，分析数据，可以得出： （1）光从一种介质垂直射入另一种介质时，光的传播方向不会发生偏折； 根据表格中数据可知，当在空气中的入射角增大时，在水中的折射角和在玻璃中的折射角都增大，说明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）在光的折射现象中，光路可逆，故当光以19°的入射角从玻璃斜射向空气时，可以看成光从空气射入玻璃，在玻璃中的折射角为19°的逆过程，此时入射角为30°，故折射角为30°； （3）根据题中的表格数据可知，光从水中斜射入空气中时，入射角小于折射角，故逐渐增大入射角的过程中，折射角先达到90°； （4）将容器的右侧抬高，水面仍然是水平的，入射光线与法线的夹角不变，即入射角不变，故折射角也不变； （5）根据题中的表格数据可知，当光在空气中的入射角相同时，在玻璃中的折射角小于在空气中的折射角，说明玻璃使光偏折的能力更强，故当光从水中斜射入玻璃时，折射角小于入射角。 故答案为：（1）不变；增大；（2）30；（3）折射角；（4）不变；（5）小于。 【点评】此题主要考查了学生根据现象和数据总结的能力，同时还考查了对新知识的应用，要解决此题最基本的要掌握光的折射定律的内容。 三．光折射的光路可逆性 【核心易错点】 1. 叉鱼思路套用到激光照射，瞄准虚像下方 【正确思路】：叉鱼要瞄准下方；激光利用光路可逆，直接对准看到的虚像即可照亮实物。 2. 认为只有反射光路可逆，折射光路不可逆 【正确思路】：光的反射、折射，光路全部可逆。 【通用解题思路】 激光照水下物体：瞄准人眼看到的虚像；木棍叉鱼：瞄准虚像下方实物位置。 随堂练习 【典例】．渔民用激光枪射鱼，应该使激光对准（　　） A．看到的鱼 B．看到的鱼的上方 C．看到的鱼的下方 D．看到的鱼的左上方 【分析】渔民在叉鱼时，是对着看到的鱼的下方叉，这是由于光从水中斜射到空气中发生了折射的缘故。 从水面上能看到鱼，光的折射中光路是可逆的，要想从水面上照到鱼，正对着鱼射击。 【解答】解：鱼反射的光线从水斜射向空气中时，在水面处发生折射，折射光线进入眼睛，因光的折射中光路是可逆的，从看到鱼的位置正对鱼照射，能把鱼照亮，所以渔民应瞄准看到“鱼”的开始射击。 故选：A。 【点评】此题主要考查光的折射现象，理解掌握光的折射规律是解决此类折射问题的关键；有时可以利用折射时光路可逆帮助解题，属于基础题。 【变式1】．站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体，如图，如他想用一束强光照亮物体，则应瞄准（　　） A．看到的物体 B．看到的物体的下方 C．看到的物体的上方 D．看到的物体的前方 【分析】根据人眼能看见物体的原因和光的可逆性解答此题。 【解答】解：我们看到水中的物体，是物体的光经水面折射以后进入我们眼睛形成的，如果用一束光照此物体，根据光传播路径的可逆性，只要逆着光传播的方向照射就可以； 故选：A。 【点评】此题主要考查光的折射规律和成像原因，以及光线传播的可逆性，属于基础题。 【变式2】．下列说法中正确的是（　　） A．光在同种介质中一定沿直线传播 B．镜面反射遵守反射定律，漫反射不遵守反射定律 C．无论反射和折射现象中，光路都是可逆的 D．投影仪、小孔成像、平面镜所成的像都是实像 【分析】（1）光在同一种均匀介质中才是沿直线传播的，光进入不同的介质或介质不均匀时，传播方向会发生变化； （2）漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律； （3）在光的反射与折射现象中，光路都是可逆的； （4）投影仪和小孔成像都是实际光线会聚形成的，是实像；平面镜所成的像不是由实际光线会聚而成的，是虚像。 【解答】解：A．光在同种均匀介质中沿直线传播，介质不同或同种介质但介质不均匀，光不会沿直线传播，故A错误； B．由光的反射规律可知，漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律，故B错误； C．在光的反射与折射现象中，光路都是可逆的，故C正确； D．投影仪、小孔成像所成的像都是实像，而平面镜成的像是虚像，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了光的直线传播、光的反射、光的折射、平面镜成像、凸透镜成像、小孔成像，都是基础知识。 【变式3】．站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体，如图，如果他想用一束强光照亮物体，则应瞄准（　　） A．看到的物体 B．看到的物体的下方 C．看到的物体的上方 D．看到的物体的前方 【分析】根据人眼能看见物体的原因和光的可逆性解答此题。 【解答】解：我们看到水中的物体，是物体的光经水面折射以后进入我们眼睛形成的，如果用一束光照此物体，根据光传播路径的可逆性，只要逆着光传播的方向照射就可以； 故选：A。 【点评】此题主要考查光的折射规律和成像原因，以及光线传播的可逆性，属于基础题。 四．光折射规律的应用 【核心易错点】 1. 分不清法线与界面，把界面当成法线计算角度 【正确思路】：相等的一对角是入射角、反射角，其角平分线为法线，垂直法线的直线是分界面。 2. 分不清空气侧与水 / 玻璃侧，折射角大于入射角判定为空气 【正确思路】：光从空气斜射入透明介质，折射角＜入射角；角度更大的一侧是空气。 3. 入射光线顺时针转动，误判反射、折射光线夹角变大 【正确思路】：入射角增大，反射角、折射角同步增大，反射光线与折射光线夹角变小。 4. 水面升降后认为入射角改变 【正确思路】：水面始终水平，光源固定时，入射光线角度不变，折射角不变。 【通用解题思路】 先找相等两角确定法线；角度大的介质为空气；水面水平则入射角恒定。 随堂练习 【典例】．如图所示，在烧杯正中心上方固定一手电筒光源，光线向下投射到空烧杯底部形成一个圆形光斑（图中虚线所示），现在往烧杯中注水，随着烧杯内液面高度的增加，下列关于圆形光斑的面积变化情况描述正确的是（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后变大 【分析】光的折射规律：光从空气斜射入其它透明介质时，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，折射光线靠近法线偏折，折射角小于入射角；通过最左边和最右边的两条折射光线我们可以想象出光圈的变化。 【解答】解：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： 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，即圆形光斑的面积逐渐变小，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【点评】本题考查光的折射定律的内容，属于光学作图的基本考查，关键是需要具备一定的空间思维能力。 【变式1】．人在B处观察到一个彩色玻璃球沉在水池底A处，如图所示。B处用激光射到玻璃球上，则激光应对着（　　） A．正对 A 点 B．A 点的上方些 C．A 点的下方些 D．A 点的左侧 【分析】光从一种介质斜射入另一种介质，光路会发生改变，所以看到水中的玻璃球是由光的折射形成的；从玻璃球上反射的光线会进入眼睛，由于光路是可逆的，所以B处的手电发出的光会照射到A处的玻璃球上。 【解答】解：连接BA，过折射点做法线，根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角画出折射光线的位置，虽然人看到的A点是玻璃球的虚像，玻璃球的实际位置在A点的正下方，因为激光在进入水的时候也会发生折射，所以沿着A点照射，激光刚好照在玻璃球上，如图所示： 故选：A。 【点评】本题考查了光的折射规律的应用，利用好折射光路的可逆性是关键，要注意人看到水中的物体是由于水中的物体反射的光线经折射进入人的眼睛造成的，体现了物理知识来源于生活、服务于生活的理念。 【变式2】．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° 【分析】光的反射定律的内容：反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。 光的折射规律的内容：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气射入其它透明介质时，折射角小于入射角；当光线从其它介质斜射入空气时，折射角大于入射角。 此题首先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。 【解答】解：由图知，∠CON＝30°，所以∠COQ＝90°﹣30°＝60°，∠BOQ＝60°， 根据反射角等于入射角且共边，则MN为界面，PQ为法线； 反射光线、折射光线均与入射光线分居在法线的两侧，所以CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线；由于折射角小于入射角，所以MN的右边是空气； 折射角是折射光线与法线的夹角，由图可知，折射角为38°，故C正确，ABD错误。 故选：C。 【点评】此题考查了光的反射定律、光的折射定律的应用，首先要掌握定律的内容，根据反射角与入射角之间的关系确定法线，从而确定界面，则可首先确定出折射光线，根据折射光线与入射光线的关系确定出入射光线，最后确定反射光线。 【变式3】．如图所示，固定在水面上方的光源S发出一束光斜射到水面上（折射光线未画），此时光源经过水面反射所成的像S'到水面的距离为L0，下列描述折射角γ与入射角α的变化关系、像S'到水面的距离L与水面上升的高度h的关系图线中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【分析】（1）光从空气斜射入水或其它透明介质中时： ①折射光线与入射光线、法线在同一个 平面上； ②折射光线和入射光线分居法线两侧； ③折射角小于入射角； ④入射角增大时，折射角也随着增大； ⑤当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。 （2）光从水或其它透明介质斜射入空气中，折射角大于入射角。 （3）平面镜成正立、等大、等距的虚像。 【解答】解：如图所示为固定在水面上方的光源S发出一束光线斜射到水面时的光路图（折射光线未画），此时光源经过水面反射所成的像S′到水面的距离为L0，下列描述S′到水面的距离L与水面上升的高度h的关系、折射角γ与α的变化关系图线中，则： AB．当水面上升时，入射光线的位置不变，入射角大小不变，折射角大小不变，故AB错误，不符合题意； CD．如图，像S′到水面的距离为L0，根据平面镜成像时像和物体到镜面的距离相等可知，光源S到水面的距离为L0；水面上升h时，光源距离水面的高度为L0﹣h，光源在水在中的像S′到水面的距离L＝L0﹣h，当h＝0时，L＝L0；当h＝L0时，L＝0，故D正确，符合题意，C错误，不符合题意。 故选：D。 【点评】本题考查光的折射规律和平面镜成像特点，是一道综合题。 【变式4】．如图所示，水面上方有一发光点S，a、b、c、d是S发出的四束光线，其中一束光线射入水中经过M点。已知光线b的延长线经过M点，则该束光线可能是（　　） A．a B．b C．c D．d 【分析】光的折射规律：光从空气斜射入水或其它透明介质中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角，据此分析解答。 【解答】解：光从空气斜射入水中，所以折射角小于入射角，折射光线应靠近法线，则光线a符合要求，光线a与水面交点为入射点，连接入射点与M的连线为折射光线，故A正确，BCD错误。 故选：A。 【点评】此题主要考查了光的折射光路的画法，关键是搞清折射角与入射角之间的关系。 【变式5】．光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示，其中反射角为∠　1　 （选填“1”、“2”或“3”），分界面的 　下　 方为水。当入射光线顺时针转动时，反射光线与折射光线的夹角将变 　小　 。 【分析】（1）反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；根据定律反射光线和入射光线与法线的夹角一定相等，由此可确定入射光线和反射光线，以及法线和界面。 （2）折射定律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；因为入射光线和折射光线一定在相对的两个区域中，由此确定入射光线和折射光线。 （3）最后根据确定的入射光线、反射光线、折射光线判断反射光线与折射光线的夹角变化。 【解答】解：由图可知，∠3是入射角，∠1等于∠3，∠1是反射角，因此①是法线，②是界面，CO是入射光线，OA是反射光线，OB是折射光线； 又因为∠2小于∠3，即折射角小于入射角，所以分界面上方是空气，下方是水； 因反射角等于入射角，所以入射光线顺时针转动时，入射角变大时，反射角变大，折射角也会变大，所以反射光线与折射光线的夹角将变小。 故答案为：1；下；小。 【点评】在两种透明介质的界面上，会同时发生折射和反射，反射光线与入射光线分居法线两侧且在同种介质中；折射光线与入射光线也是分居法线两侧，但在两种不同介质中。 五．光折射的光斑移动 【核心易错点】 1. 空槽加水，认为底部光斑向外扩大、向右移动 【正确思路】：光折射靠近法线，光斑向水槽中心左侧缩小、左移。 2. 持续缓慢注水，误以为入射角不断变化 【正确思路】：入射光线方向不变，水面水平，入射角、折射角全程不变，仅入射点上移，光斑持续左移。 3. 只改变水面高度，认为折射角发生改变 【正确思路】：折射角只由入射角、介质决定，液面高低不影响角度大小。 【通用解题思路】 加水光斑左移缩小；持续注水角度不变，光斑持续左移。 随堂练习 【典例】．如图，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，下列说法正确的是（　　） A．保持入射点O位置不变，欲使A点下移至A1，应使入射光线MO绕点O沿逆时针方向转动 B．入射光线MO绕着点O沿顺时针方向转动，能观察到另一亮点B点会移动到点B2 C．若保持入射光线不变，欲使B点下移至B2，应使水面上升 D．当水面上升或下降时，折射角大小在变化 【分析】（1）根据光的反射规律知，当入射角变大时，反射角也变大，且反射角等于入射角。 （2）根据光的折射规律知，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，当入射角变大时，折射角也变大，但折射角总小于入射角。 【解答】解： AB、当光从空气斜射到水面时，同时会发生反射和折射现象，反射角等于入射角，折射角小于入射角；如图所示： 现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A1处，则反射光线偏离法线，反射角增大，根据反射角等于入射角，则入射角也需增大，故使入射光线绕着O点沿顺时针方向转动。同时，入射角增大，折射角也会相应增大，因此，会观察到另一亮点B 点会移动到点B1，如图所示： ，故AB错误； C、在水面变化过程中，由于入射光线不变，即入射角不变，则折射也不发生改变，保持入射光线不变，使B点下移至B2，应使水面上升，故C正确； D、在水面变化过程中，入射角大小不变，折射角不变，故D错误； 故选：C。 【点评】本题考查了光的反射定律和折射规律的理解与运用，难度不大。 【变式1】．如图所示，长方体水槽一定深度处支架上有一激光笔，沿图示方向发出一束激光，在侧壁上B处形成一个光斑，下列操作不能使光斑向上移动的是（　　） A．其他条件不变时，激光笔竖直向上移动 B．其他条件不变时，激光笔水平向左移动 C．其他条件不变时，激光笔逆时针旋转动 D．其他条件不变时，从水槽水中取出适量的水 【分析】（1）激光由水中斜射进入空气中，光线要发生偏折； （2）水面下降，入射角不会发生变化折射角也不会发生变化，但折射点要发生移动，折射光线要发生平行移动，所以找到折射点与水面升降的关系的变化规律，即可找到光斑移动与水面升降的变化关系。 【解答】解：A．其他条件不变时，激光笔竖直向上移动，光线入射角不变，入射点左移，折射光线也向左侧移动，且与原折射光线平行，因此光斑向上移动，故A不符合题意； B．其他条件不变时，激光笔水平向左移动，光线入射角不变，入射点左移，折射光线也向左侧移动，且与原折射光线平行，因此光斑向上移动，故B不符合题意； C．其他条件不变时，激光笔逆时针旋转动，入射点左移，光线入射角减小，根据光的折射规律可知，折射角也减小，使侧壁上的光斑向上移动，故C不符合题意； D．其他条件不变时，从水槽水中取出适量的水，水面下降，入射点左移，光线入射角不变，折射光线也向下侧移动，且与原折射光线平行，因此光斑向下移动，故D符合题意。 故选：D。 【点评】本题考查了对光的折射规律的理解和掌握，能够结合光路图理解会更容易，难度不大。 【变式2】．如图，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，会形成一个光斑。现向水槽中注入适量水后，则水槽底部光斑移到O点的　左　 （左/右）侧。继续沿水槽壁缓慢注水，则入射角将　不变　 （增大/不变/减小）。随着水位的上升，则水槽底部光斑　向左移动　 （向左移动/静止不动/向右移动）。 【分析】光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播；光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向发生改变，称为光的折射。 【解答】解：一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，会形成一个光斑。当向水槽内注入适量的水后，光从空气斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，因此光线移动到O点左侧； 继续沿水槽壁缓慢注水，折射光线逐渐向左偏折，但是入射角不变，折射角和反射角的大小也不变； 当水位慢慢升高时，激光笔位置没动，入射角度也没变，所以入射点会沿着原来的激光路径向上移动，虽然折射光线相互平行，但它们是从不同的“起始高度”发出的，且池底是固定的水平面。由于折射光线方向固定（向法线偏折，更陡），且起始点（入射点）随水位升高而上移，折射光线在池底的投射点必然向入射方向的“上游”偏移，在图中即为向左移动。 故答案为：左；不变；向左移动。 【点评】本题考查了光的折射，属于基础题目。 六．水面变化对折射光路的影响 【核心易错点】 1. 无水亮斑 S，加水后亮斑向上偏移 【正确思路】：光从水射向空气折射远离法线，亮斑先出现在 S 下方；水位升高，入射点上移，亮斑逐步上移。 2. 水位没过侧壁反射区后，亮斑位置不变 【正确思路】：水位过高，光线在水中直线传播，亮斑回到原始 S 点。 【通用解题思路】 少量加水亮斑下移；持续加水亮斑逐步上移；满水无折射，亮斑回到原处。 随堂练习 【典例】．某校新建成一个喷水池，在池底中央安装了一只射灯。射灯发出的一束光照在右边的池壁上，当池内无水时，站在池旁左边的人，看到在S点形成一个亮斑，如图所示，现往池内灌水，水面升至a位置时，人看到亮斑的位置在P点；若水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，则（　　） A．P点在S点的下方，Q点与S点重合 B．P点在S点的上方，Q点与S点重合 C．P点在S点的上方，Q点在S点的上方 D．P点在S点的下方，Q点在S点的上方 【分析】（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，从一种介质进入另一介质时，光的传播方向发生改变，产生折射现象； （2）水面升至a位置时，光从水斜射入空气中时，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，确定折射光线的方向； （3）水面上升至b位置时，光线先在水池侧壁发生反射，反射角等于入射角，反射光线再从水中斜射入空气里发生折射，折射角大于入射角。 【解答】解：（1）往池内注水，水面升至a位置时，光在水面发生折射，根据折射定律，P点如下图所示： （2）水面上升至b位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射定律和折射定律，Q点如下图所示： 通过画图可知：P点在S点的下方，Q点在S点的上方。 故选：D。 【点评】本题重点考查的是作反射光线和折射光线，理解并掌握光的反射定律和折射定律是解决此题的关键。此题通过作图说明，学生一目了然，效果更好。 【变式1】．小刚同学找来一些实验器材探究光的折射的相关问题。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，小刚通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的折射特点。为使A处的光点移至B处，应 　增加　 水槽中的水量，此时折射角大小 　不变　 （选填“变大”“变小”或“不变”）；若水面高度的变化量ΔH＝2cm，则AB间距离 　＜　 2cm（选填“＞”“＜”或“＝”）。 【分析】要使A点的光移到B处，因入射光线不变，法线与水面始终垂直，则入射角和折射角都不变，通过作图判断水槽内的水量如何变化； 若水面高度的变化量为2cm，由几何关系可知AB间距离与2cm的大小关系。 【解答】解：要使A处的光点向上移到B处，由下图可知应使水槽中的水量增加； 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， 若水面高度的变化量ΔH为2cm，如下图所示，因两次折射光线是平行的，AB间距离小于2cm， 故答案为：增加；不变；＜。 【点评】本题考查了光的折射规律的应用，知道光的折射规律的内容是解题的关键。 【变式2】．某校在新建设的喷水池底部安装了一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在左侧池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示。往池内注水，水面升至图中的a位置时，在左侧池壁上亮斑的位置在S点的 　下方　 （上方/下方）；水面从a位置升至b位置的过程中，左侧池壁上亮斑的位置会 　上移　 （上移/不变/下移）；当水面升至c位置时，水面下左侧池壁亮斑的位置在 　S点　 （S点/S点上方/S点下方）。 【分析】（1）从一种介质进入另一介质时，光的传播方向发生改变，产生折射现象； 水面升至a位置时，光从水斜射入空气中时，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，确定折射光线的方向； （2）水面上升至b位置时，根据折射定律分析解答； （3）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播。 【解答】解：（1）往池内注水，水面升至a位置时，光发生折射，根据光的折射定律知，折射角大于入射角，左侧池壁上亮斑的位置在S点的下方，如图所示； ； （2）同理，水面上升至b位置时，入射角的大小不变，折射角的大小也不变，所以左侧池壁上亮斑的位置上移； （3）水面上升到c的位置时，光线在水中的传播方向不变，故照射在S点。 故答案为：下方；上移；S点。 【点评】本题重点考查的是折射规律的应用，理解并掌握光的折射规律是解决此题的关键。 七．光折射的光路图 【核心易错点】 1. 光线方向画反，从人眼射向水中物体 【正确思路】：光线由水中物体发出，折射后进入人眼；箭头指向人眼。 2. 作图不画法线、无垂直符号，只画折射光线 【正确思路】：发生折射必须先画法线，标注直角；斜射同时存在反射、折射两条光线。 3. 水中筷子光路，光线直接直线连接实物与像 【正确思路】：实物光线经水面折射，人眼逆着折射光线反向延长形成虚像，虚像位置偏高。 【通用解题思路】 光线从介质射向空气；法线垂直界面；反向延长线画虚线表示虚像。 随堂练习 【典例】．能正确反映水中的筷子（如图所示）看起来向上偏折的光路是图中的（　　） A． B． C． D． 【分析】光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向会发生偏折，这种现象叫光的折射； 光从水中斜射入空气时，传播方向将远离法线，折射角大于入射角。 【解答】解： （1）水中的筷子看起来向上偏折，是光线从水中射入空气时发生折射造成的，而BD图都是光从空气射向水里，故BD错误； （2）当光从水中射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线远离法线，折射角大于入射角，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上，从而位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折，而A图折射角小于入射角。故C正确。 故选：C。 【点评】此题考查了光的折射现象的理解，要知道光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，这是解答此题的关键。 【变式1】．游泳时若潜在水中，看泳池边的同学，总是感觉个子比平时高。如图所示，B、C点分别代表水面外的物体及其对应的像，请画出水中的人从A点看到水外物体的光路图。 【分析】由人在水下A处看到物体的像为C，据此可确定入射点，然后根据光从空气中斜射入水中时，折射角小于入射角即可画出水下A处的人看到C的光路图。 【解答】解：由题知，人在水下A处看到物体的像为C，则连接AC与界面的交点即为入射点；光从空气中斜射入水中时，折射角小于入射角，则入射点与A的连线为折射光线，连接B与入射点并标上箭头即为入射光线，据此画出水下A处的人看到物体的光路图，如下图所示： 【点评】此题主要考查光的折射现象，理解掌握光的折射规律是解决此类折射问题的关键。 【变式2】．如图，一束光斜射入水中，请您画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。 【分析】根据反射定律：反射光线、入射光线在同一平面内，反射光线、入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，作出反射光线； 根据折射定律：折射光线、入射光线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，光由空气进入水中，折射角小于入射角，作出折射光线。 【解答】解：图中已经过入射点作出了法线，已知入射角为30°，根据反射角等于入射角等于30°，在法线左侧作出反射光线， 光从空气斜射入水中，所以折射角小于入射角，由此可以在水中法线的左侧画出对应的折射光线，如图所示： 【点评】折射与反射是在两种介质的界面上同时发生的现象，反射在同一种介质中，在界面的同一侧；折射在两种介质中，在界面的两侧。 八．光在不同介质中的折射作图 【核心易错点】 1. 方形玻璃内有空气泡，光线直接直线穿过 【正确思路】：光从玻璃（光密）射入空气（光疏），折射远离法线，发生两次偏折。 2. 垂直射入圆形玻璃砖，认为光线全程不偏折 【正确思路】：平面垂直入射无偏折，圆弧出射时再次发生折射。 1. 激光照亮实物时，对准实物 B 而非虚像 B′ 【正确思路】：光路可逆，激光沿人眼看向虚像的方向发射，即可照亮水底实物。 2. 虚像用实线绘制，折射光线反向延长线无虚线 【正确思路】：实际光线实线带箭头；反向延长找虚像必须用虚线。 【通用解题思路】 玻璃进空气，折射角大于入射角；两次界面分别判断偏折方向。 找入射点：连接人眼与虚像，和水面交点即为入射点；再连接入射点与实物，完成光路。 随堂练习 【典例】．如图所示，一束光射入带有三角形空气泡的方形玻璃砖，下列光路图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【分析】根据光的折射定律和玻璃砖的光学特性分析光路。知道光从玻璃斜射入空气泡中时，折射角大于入射角，光从空气中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 【解答】解：光从玻璃斜射入空气泡中时，折射角大于入射角，光从空气中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，因此在进入三角形空气泡时，光线会远离法线方向；而从空气泡再进入玻璃时，又会偏向法线的方向，最后从玻璃中斜射入空气中时，折射光线远离法线。故ABC错误，D正确。 故选：D。 【点评】解决本题的关键要掌握折射定律，知道折射光线与入射光线分居法线两侧，光从玻璃斜射入空气泡中时，折射角大于入射角，光从空气中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 【变式1】．人眼在A处看见水中鹅卵石B的像在B′处，这是光的　折射　 现象，请作出光路图。若想在A处用激光笔照亮鹅卵石B，应沿　A→B′　 （选填“A→B”方向或“A→B′”方向）照射，这是利用了　折射时光路是可逆性　 的原理。 【分析】光从一种介质斜射入另一种介质或光在同种不均匀介质中，光的传播方向会发生偏折，所以看到水中的鹅卵石是由光的折射形成的；从鹅卵石上反射的光线会进入眼睛，根据光的可逆性分析解答。 【解答】解：水中的鹅卵石B反射的光从水斜射入空气时发生折射，人眼逆着折射光线看去，会形成一个变浅的虚像，也就是图中的B′，这是光的折射现象。 连接点A和B′，与水面的交点即为光的入射点O，连接BO，即为入射光线，连接OA，即为折射光线，如图所示： 原本B的光经折射后能到达人眼A处，根据光路可逆原理可知，从A处沿A→B′方向射出激光，激光经水面折射后就会沿原入射光线O→B的路径传播，正好射到鹅卵石B上，所以选择沿A→B′方向照射。 故答案为：折射；；A→B′；折射时光路是可逆性。 【点评】本题考查了光的折射定律认识和理解，要知道光路的可逆性，还要能熟练运用折射定律解决相关现象。 【变式2】．如图，鱼缸内一条金鱼，图中A、B两点，其中有一个是鱼，另一个是鱼的像。夜晚小刚用激光笔S照亮水中的鱼，请做出水中金鱼被照亮的光路图（保留作图痕迹）。 【分析】根据光从水中进入空气中时折射角大于入射角的规律作光路图即可。 【解答】解：由于折射时光路是可逆的，要用激光灯照亮鱼，需对准鱼的虚像照射，激光进入水中发生折射，折射光线射向金鱼，金鱼就被照亮，水中物体发出的光射向空气中时发生折射，折射角大于入射角，折射光线偏离法线，眼睛沿着折射光线会看到物体所成的虚像，在物体的上方；如图所示： 【点评】此题通过作图考查了学生有关光的折射规律的知识，难点是确定光的入射点与光线的方向。 【变式3】．如图所示，一束光线垂直入射到圆形玻璃砖的平面上，请画出光线通过玻璃出射到空气中的光路图。 【分析】此题主要考查光的折射规律： 当光从空气斜射入玻璃时，入射光线和折射光线分居法线的两侧，折射角小于入射角。 当光从玻璃斜射入空气时，入射光线和折射光线分居法线的两侧，折射角大于入射角。 【解答】解：光从空气垂直入射到玻璃界面上，传播方向不变，当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线将远离法线。在作图时，注意先做出法线。 如图所示： 【点评】此题主要考查了光的折射规律，一定要熟练掌握光的折射定律的内容，关键是搞清折射角与入射角之间的关系。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 光的折射 一．光的折射现象 【核心易错点】 1. 混淆三类光学原理，池水倒影、照相机成像误判为折射；影子、小孔成像误判为折射 【正确思路】：影子、小孔成像、立竿见影→光的直线传播；水面倒影、平面镜成像→光的反射；池水变浅、海市蜃楼、筷子弯折、相机镜头→光的折射。 2. 小孔成像光斑大小判断错误，认为缝隙越大光斑越大 【正确思路】：光斑是太阳实像，大小由树叶缝隙到地面的距离决定，和缝隙自身大小无关。 3. 混淆实像与虚像，认为折射所成的像为实像 【正确思路】：人眼看到水中鱼、池底都是折射形成虚像；小孔、照相机成实像；平面镜反射成虚像。 4. 海市蜃楼成因记错，归为光的反射、色散 【正确思路】：空气密度不均匀，光发生折射形成海市蜃楼。 【通用解题思路】 先区分现象载体：不透明遮挡出影子 = 直线传播；水面镜面成像 = 反射；跨两种介质偏折 = 折射。 随堂练习 【典例】．北宋科学家沈括的《梦溪笔谈》登州海市中写道：在登州海中，时有云气，如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之海市，如图所示。这种现象的成因是（　　） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散 【变式1】．关于光现象，下列说法正确的是（　　） A．图甲中树荫下的光斑是太阳的像，其大小由树叶缝隙的大小决定 B．图乙中观察到筷子变弯，这是由于光的折射形成的 C．图丙中入射角增大5°后，反射光线与入射光线间的夹角变为130° D．图丁中人与平面镜中的“视力表”的距离为5.4m 【变式2】．下列光现象中，原理相同的是（　　） A．（1）（2） B．（2）（3） C．（3）（4） D．（1）（4） 【变式3】．光与影是生活，也是艺术，奇妙而瑰丽。下列光现象的事例中，说法正确的是（　　） A．看到的水中的鱼，是由于光的折射形成的虚像 B．在水面上看到的树的倒影，是光的直线传播形成的 C．皮影戏中的影，是光的折射形成的 D．照相机内所成的像，是光的反射形成的实像 【变式4】．下列现象或情景中，由于光的折射形成的是（　　） A．立竿见影 B．桥在水中的倒影 C．树荫下的光斑 D．池水变“浅”了 二．探究光折射时的特点 【核心易错点】 1. 垂直入射时认为折射角不为 0，传播路线发生偏折 【正确思路】：光垂直射入另一种介质，入射角、折射角均为 0，传播方向不变。 2. 误以为液体深度改变会改变偏折程度、偏折比 【正确思路】：液面升降仅改变入射点，入射角、折射角不变，偏折比固定，和液体深度无关。 3. 光路可逆运用错误，空气→玻璃数据不能反向使用 【正确思路】：折射光路可逆；空气以 45° 射入玻璃折射 30°，则玻璃以 30° 射入空气折射 45°。 4. 不同色光偏折程度相同，红光紫光折射角无区别 【正确思路】：紫光偏折能力更强，折射角更小；红光偏折弱，折射角更大。 5. 几何判断液面变化量与光斑移动距离，认为二者相等 【正确思路】：多次折射光线互相平行，液面高度变化量一定大于侧壁光斑移动距离。 6. 分不清两种介质偏折能力，直接判断折射角大小 【正确思路】：同等入射角，玻璃折射角小于水；光从水射入玻璃，折射角小于入射角。 【通用解题思路】 抓住变量：深度不改变角度；光路可逆直接互换两角；介质密度越大，光偏折越明显。 随堂练习 【典例】．如图1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。 （1）图1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。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（填“＞”、“＝”或“＜”） （2）如图2所示，小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则激光笔照射的方向应满足的条件是　 　 ，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区　 　 （填“①”、“②”或“③”）内 【变式1】．如图所示是某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如表所示数据： 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘能显示光的路径，因为光在盘面发生了　 　 ； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论：光从空气斜射入玻璃中时，　 　 ；（写出一点即可） （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角　 　 30°； （4）当光从空气垂直射入玻璃中时，入射角为　 　 °。 （5）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是　 　 °；有部分微弱的光在玻璃表面发生了发射，此时反射光、折射光的夹角为　 　 °。 【变式2】．如图甲所示，在探究光的折射现象时，将一束入射角为50°的光斜射入杯内水中，在杯底形成光斑。兴趣小组对实验中光偏折程度产生了兴趣，为了定量反映这种偏折程度，小组成员将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学物理知识和生活经验，他们对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想。 猜想1：“偏折比”大小可能与液体的深度有关； 猜想2：“偏折比”大小可能与液体的种类有关； 猜想3：“偏折比”大小可能与入射光的颜色有关。 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 　 　 ，向杯中缓慢加水过程中，杯底光斑将向 　 　 （选填“左”或“右”）移动； （2）小组成员认为猜想1是错误的，因为 　 　 ； （3）为了验证猜想2，小组在乙杯中加油，如图乙，当油的深度小于水的深度，此时杯底光斑的位置恰与图甲中光斑的位置重合，对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）水对光的“偏折比”； （4）对于猜想3，小组准备用图甲装置先后入射红、紫色光束进行探究；请你结合光的色散实验，推测红光的光斑应位于图丁中的 　 　 （选填“A”或“B”）点； （5）让一束光斜穿过如图戊所示的玻璃砖，若光在其上表面折射入玻璃砖时的“偏折比”为0.8，则光在其下表面折射出玻璃砖时的“偏折比”为 　 　 。 【变式3】．小聪在探究光的折射规律实验中，让光从空气分别射入水和玻璃中，测出相应的入射角、折射角，记录在表格中，分析数据，可以得出： 空气中的入射角i/° 0 30 45 60 水中的折射角i/° 0 22 32 40 玻璃中的折射r/° 0 19 28 35 （1）光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向　 　 ；光从空气斜射入其他介质时，折射角随入射角的增大而　 　 。 （2）光以19°的入射角从玻璃斜射向空气时，折射角大小为　 　 °。 （3）分析表中数据猜想，光从水中斜射入空气中，逐渐增大入射角，　 　 （选填“入射角”或“折射角”）先达到90°。 （4）如图所示，保证入射光传播方向不变，若容器中装入适量的水，把容器的右侧略微抬高，折射角　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （5）从表中数据看出，同一光线在不同介质中的偏折程度不同。可以猜想，当光从水中斜射入玻璃时，折射角　 　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）入射角。 三．光折射的光路可逆性 【核心易错点】 1. 叉鱼思路套用到激光照射，瞄准虚像下方 【正确思路】：叉鱼要瞄准下方；激光利用光路可逆，直接对准看到的虚像即可照亮实物。 2. 认为只有反射光路可逆，折射光路不可逆 【正确思路】：光的反射、折射，光路全部可逆。 【通用解题思路】 激光照水下物体：瞄准人眼看到的虚像；木棍叉鱼：瞄准虚像下方实物位置。 随堂练习 【典例】．渔民用激光枪射鱼，应该使激光对准（　　） A．看到的鱼 B．看到的鱼的上方 C．看到的鱼的下方 D．看到的鱼的左上方 【变式1】．站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体，如图，如他想用一束强光照亮物体，则应瞄准（　　） A．看到的物体 B．看到的物体的下方 C．看到的物体的上方 D．看到的物体的前方 【变式2】．下列说法中正确的是（　　） A．光在同种介质中一定沿直线传播 B．镜面反射遵守反射定律，漫反射不遵守反射定律 C．无论反射和折射现象中，光路都是可逆的 D．投影仪、小孔成像、平面镜所成的像都是实像 【变式3】．站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体，如图，如果他想用一束强光照亮物体，则应瞄准（　　） A．看到的物体 B．看到的物体的下方 C．看到的物体的上方 D．看到的物体的前方 四．光折射规律的应用 【核心易错点】 1. 分不清法线与界面，把界面当成法线计算角度 【正确思路】：相等的一对角是入射角、反射角，其角平分线为法线，垂直法线的直线是分界面。 2. 分不清空气侧与水 / 玻璃侧，折射角大于入射角判定为空气 【正确思路】：光从空气斜射入透明介质，折射角＜入射角；角度更大的一侧是空气。 3. 入射光线顺时针转动，误判反射、折射光线夹角变大 【正确思路】：入射角增大，反射角、折射角同步增大，反射光线与折射光线夹角变小。 4. 水面升降后认为入射角改变 【正确思路】：水面始终水平，光源固定时，入射光线角度不变，折射角不变。 【通用解题思路】 先找相等两角确定法线；角度大的介质为空气；水面水平则入射角恒定。 随堂练习 【典例】．如图所示，在烧杯正中心上方固定一手电筒光源，光线向下投射到空烧杯底部形成一个圆形光斑（图中虚线所示），现在往烧杯中注水，随着烧杯内液面高度的增加，下列关于圆形光斑的面积变化情况描述正确的是（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后变大 【变式1】．人在B处观察到一个彩色玻璃球沉在水池底A处，如图所示。B处用激光射到玻璃球上，则激光应对着（　　） A．正对 A 点 B．A 点的上方些 C．A 点的下方些 D．A 点的左侧 【变式2】．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° 【变式3】．如图所示，固定在水面上方的光源S发出一束光斜射到水面上（折射光线未画），此时光源经过水面反射所成的像S'到水面的距离为L0，下列描述折射角γ与入射角α的变化关系、像S'到水面的距离L与水面上升的高度h的关系图线中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式4】．如图所示，水面上方有一发光点S，a、b、c、d是S发出的四束光线，其中一束光线射入水中经过M点。已知光线b的延长线经过M点，则该束光线可能是（　　） A．a B．b C．c D．d 【变式5】．光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示，其中反射角为∠　 　 （选填“1”、“2”或“3”），分界面的 　 　 方为水。当入射光线顺时针转动时，反射光线与折射光线的夹角将变 　 　 。 五．光折射的光斑移动 【核心易错点】 1. 空槽加水，认为底部光斑向外扩大、向右移动 【正确思路】：光折射靠近法线，光斑向水槽中心左侧缩小、左移。 2. 持续缓慢注水，误以为入射角不断变化 【正确思路】：入射光线方向不变，水面水平，入射角、折射角全程不变，仅入射点上移，光斑持续左移。 3. 只改变水面高度，认为折射角发生改变 【正确思路】：折射角只由入射角、介质决定，液面高低不影响角度大小。 【通用解题思路】 加水光斑左移缩小；持续注水角度不变，光斑持续左移。 随堂练习 【典例】．如图，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，下列说法正确的是（　　） A．保持入射点O位置不变，欲使A点下移至A1，应使入射光线MO绕点O沿逆时针方向转动 B．入射光线MO绕着点O沿顺时针方向转动，能观察到另一亮点B点会移动到点B2 C．若保持入射光线不变，欲使B点下移至B2，应使水面上升 D．当水面上升或下降时，折射角大小在变化 【变式1】．如图所示，长方体水槽一定深度处支架上有一激光笔，沿图示方向发出一束激光，在侧壁上B处形成一个光斑，下列操作不能使光斑向上移动的是（　　） A．其他条件不变时，激光笔竖直向上移动 B．其他条件不变时，激光笔水平向左移动 C．其他条件不变时，激光笔逆时针旋转动 D．其他条件不变时，从水槽水中取出适量的水 【变式2】．如图，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，会形成一个光斑。现向水槽中注入适量水后，则水槽底部光斑移到O点的　 　 （左/右）侧。继续沿水槽壁缓慢注水，则入射角将　 　 （增大/不变/减小）。随着水位的上升，则水槽底部光斑　 　 （向左移动/静止不动/向右移动）。 六．水面变化对折射光路的影响 【核心易错点】 1. 无水亮斑 S，加水后亮斑向上偏移 【正确思路】：光从水射向空气折射远离法线，亮斑先出现在 S 下方；水位升高，入射点上移，亮斑逐步上移。 2. 水位没过侧壁反射区后，亮斑位置不变 【正确思路】：水位过高，光线在水中直线传播，亮斑回到原始 S 点。 【通用解题思路】 少量加水亮斑下移；持续加水亮斑逐步上移；满水无折射，亮斑回到原处。 随堂练习 【典例】．某校新建成一个喷水池，在池底中央安装了一只射灯。射灯发出的一束光照在右边的池壁上，当池内无水时，站在池旁左边的人，看到在S点形成一个亮斑，如图所示，现往池内灌水，水面升至a位置时，人看到亮斑的位置在P点；若水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，则（　　） A．P点在S点的下方，Q点与S点重合 B．P点在S点的上方，Q点与S点重合 C．P点在S点的上方，Q点在S点的上方 D．P点在S点的下方，Q点在S点的上方 【变式1】．小刚同学找来一些实验器材探究光的折射的相关问题。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，小刚通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的折射特点。为使A处的光点移至B处，应 　 　 水槽中的水量，此时折射角大小 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）；若水面高度的变化量ΔH＝2cm，则AB间距离 　 　 2cm（选填“＞”“＜”或“＝”）。 【变式2】．某校在新建设的喷水池底部安装了一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在左侧池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示。往池内注水，水面升至图中的a位置时，在左侧池壁上亮斑的位置在S点的 　 　 （上方/下方）；水面从a位置升至b位置的过程中，左侧池壁上亮斑的位置会 　 　 （上移/不变/下移）；当水面升至c位置时，水面下左侧池壁亮斑的位置在 　 　 （S点/S点上方/S点下方）。 七．光折射的光路图 【核心易错点】 1. 光线方向画反，从人眼射向水中物体 【正确思路】：光线由水中物体发出，折射后进入人眼；箭头指向人眼。 2. 作图不画法线、无垂直符号，只画折射光线 【正确思路】：发生折射必须先画法线，标注直角；斜射同时存在反射、折射两条光线。 3. 水中筷子光路，光线直接直线连接实物与像 【正确思路】：实物光线经水面折射，人眼逆着折射光线反向延长形成虚像，虚像位置偏高。 【通用解题思路】 光线从介质射向空气；法线垂直界面；反向延长线画虚线表示虚像。 随堂练习 【典例】．能正确反映水中的筷子（如图所示）看起来向上偏折的光路是图中的（　　） A． B． C． D． 【变式1】．游泳时若潜在水中，看泳池边的同学，总是感觉个子比平时高。如图所示，B、C点分别代表水面外的物体及其对应的像，请画出水中的人从A点看到水外物体的光路图。 【变式2】．如图，一束光斜射入水中，请您画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。 八．光在不同介质中的折射作图 【核心易错点】 1. 方形玻璃内有空气泡，光线直接直线穿过 【正确思路】：光从玻璃（光密）射入空气（光疏），折射远离法线，发生两次偏折。 2. 垂直射入圆形玻璃砖，认为光线全程不偏折 【正确思路】：平面垂直入射无偏折，圆弧出射时再次发生折射。 1. 激光照亮实物时，对准实物 B 而非虚像 B′ 【正确思路】：光路可逆，激光沿人眼看向虚像的方向发射，即可照亮水底实物。 2. 虚像用实线绘制，折射光线反向延长线无虚线 【正确思路】：实际光线实线带箭头；反向延长找虚像必须用虚线。 【通用解题思路】 玻璃进空气，折射角大于入射角；两次界面分别判断偏折方向。 找入射点：连接人眼与虚像，和水面交点即为入射点；再连接入射点与实物，完成光路。 随堂练习 【典例】．如图所示，一束光射入带有三角形空气泡的方形玻璃砖，下列光路图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】．人眼在A处看见水中鹅卵石B的像在B′处，这是光的　 　 现象，请作出光路图。若想在A处用激光笔照亮鹅卵石B，应沿　 　 （选填“A→B”方向或“A→B′”方向）照射，这是利用了　 　 的原理。 【变式2】．如图，鱼缸内一条金鱼，图中A、B两点，其中有一个是鱼，另一个是鱼的像。夜晚小刚用激光笔S照亮水中的鱼，请做出水中金鱼被照亮的光路图（保留作图痕迹）。 【变式3】．如图所示，一束光线垂直入射到圆形玻璃砖的平面上，请画出光线通过玻璃出射到空气中的光路图。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $