4.4 光的折射（举一反三·讲义）物理新教材人教版八年级上册

本讲义聚焦初中物理“光的折射”核心知识点，从生活现象（筷子折断、池水变浅等）导入，系统梳理折射定义与基本概念、实验探究折射定律（三线共面、两线分居、两角关系）、定律内容理解及生活应用，构建完整知识支架。 资料以情景导入激发兴趣，通过半圆形玻璃砖实验等设计培养科学探究能力，结合“池水变浅”等实例强化物理观念，核心易错点总结助力科学思维提升。课中辅助实验教学，课后作业多样题型帮助学生查漏补缺，巩固知识。

4.4 光的折射 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+5个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 同学们，请想一想以下这些现象： 把筷子斜插入水中，为什么看起来筷子好像在水面处“折断”了？ 游泳池的水看起来比实际深度浅，这是为什么？ 在岸上看水中的鱼，鱼的位置看起来比实际位置浅，这是为什么？ 这些现象都与我们今天要学习的内容有关——光的折射。 知识归纳 【知识点1 光的折射现象（定义与基本概念）】 1. 光的折射定义 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，叫做光的折射。 2. 光的折射基本概念 入射光线（AO）：从空气射向水面的光线。 折射光线（OB）：进入水中的光线。 法线（NN′）：过入射点且垂直于界面的直线。 入射角（i）：入射光线与法线的夹角。 折射角（r）：折射光线与法线的夹角。 3. 光的折射发生条件 (1) 光从一种介质斜射入另一种介质。（垂直射入时，传播方向不变） (2) 两种介质必须是不同的介质。 【例1】列现象中，属于光的折射现象的是（ ） A. 小孔成像 B. 水中倒影 C. 池水看起来变浅 D. 影子的形成 【答案】C 【详解】A选项，小孔成像是光的直线传播现象，故A错误。B选项，水中倒影是光的反射现象（平面镜成像），故B错误。C选项，池水看起来变浅，是光从水中斜射入空气中时发生折射形成的，故C正确。D选项，影子的形成是光的直线传播现象，故D错误。因此，正确答案是C。 【变式1-1】关于光的折射，下列说法正确的是（ ） A. 光从空气斜射入水中时，传播方向一定发生偏折 B. 光从空气垂直射入水中时，传播方向发生偏折 C. 光从空气斜射入水中时，折射光线远离法线偏折 D. 光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角 【答案】A 【详解】A选项，光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，故A正确。B选项，光垂直射入水中时，传播方向不变，故B错误。C选项，光从空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，故C错误。D选项，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，故D错误。因此，正确答案是A。 【变式1-2】（多选）下列关于光的折射的说法中，正确的是（     ） A．光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定会发生偏折 B．光垂直入射到两种介质分界面时，传播方向不变，不属于光的折射现象 C．折射角是折射光线与介质分界面的夹角 D．光在密度不均匀的大气中传播时，也会发生光的折射现象 【答案】BD 【详解】A．光从一种介质垂直入射另一种介质时，传播方向不发生偏折，故A错误； B．根据课本上光的折射现象的定义，光垂直入射到两种介质分界面时，传播方向未改变，且也不是从一种介质斜射入另一种介质，不属于光的折射现象，故B正确； C．折射角是折射光线与法线的夹角，故C错误； D．光在密度不均匀的大气中传播时，也会发生光的折射现象，如海市蜃楼现象，故D正确。 故选BD。 【知识点2 探究光的折射定律（实验与规律）】 1. 实验目的 探究光从空气斜射入玻璃（或水）中时，折射光线与入射光线之间的位置关系。 2. 实验器材 半圆形玻璃砖、激光笔、带角度的刻度盘 3. 实验装置 4. 实验步骤 （1）让光从空气斜射入玻璃中，观察折射光线与入射光线的位置关系。 （2）改变入射角的大小，多次实验，记录入射角和对应的折射角。 （3）让光从玻璃斜射入空气中，观察折射光线的偏折方向。 （4）让光垂直射入玻璃中，观察传播方向。 （5）将板向后折转，观察还能否看到折射光线。 5. 实验现象与结论 实验序号 实验操作 现象 结论 1 光从空气斜射入玻璃 折射光线向法线偏折，折射角小于入射角 光从空气斜射入水中（或玻璃）时，折射角小于入射角 2 光从玻璃斜射入空气 折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角 光从水中（或玻璃）斜射入空气时，折射角大于入射角 3 光垂直射入玻璃 传播方向不变 垂直入射时，折射角=入射角=0° 4 板向后折转 看不到折射光线 折射光线、入射光线和法线在同一平面内 【例2】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（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在________传播所致，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，入射光线应该从A点向O点射入，这是为了保证入射光线________，其实本实验小华还考虑了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为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。 (4)若用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。 【答案】(1) 空气中 AO和OB (2) 重合 介质 (3)玻璃 (4)玻璃 【详解】（1）玻璃砖表面与齐平放置时，部分光线没有进入玻璃砖，依旧在空气中沿直线传播，因此出现和入射光线AO共线的OC；本实验目的是探究光从空气斜射入不同介质的折射规律，因此需要记录入射光线AO和进入玻璃砖后的折射光线OB。 （2）探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光线相同，入射角相同，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线重合，入射角相同，同时也保证入射侧的介质都是空气，控制只有折射介质（水/玻璃）这一个变量不同。 （3）相同入射角下，对比水中的折射光线OE和玻璃中的折射光线OB：OB比OE更靠近法线，说明玻璃对光线的偏折程度更大，偏折能力更强。 （4）根据光路可逆原理，当以相同入射角分别从玻璃、水斜射入空气时，原本偏折能力更强的介质，对应的折射光线会更远离法线，因此从玻璃射出的折射光线更远离法线。 【变式2-1】小明利用图示装置研究光的折射规律，水里的激光笔发出的光从水中斜射入空气中，在放置在空气中的光屏上形成了光斑。 (1)实验过程中，保持入射点不变，逐渐减小激光笔射向水面的入射角，则折射角逐渐_______（选填“增大”或“减小”），光斑逐渐向_______（选填“上”或“下”）移动； (2)当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，此时的折射角等于_______； (3)当光从空气射向水中时，_______（选填“会”或“不会”）激光笔出现折射光线消失的情况。 【答案】(1) 减小 上 (2)90°/90度 (3)不会 【详解】（1）当入射角减小时，折射光线会向法线方向偏折，所以折射角逐渐减小； 折射角减小，意味着折射光线更靠近法线，射到光屏上的光斑会逐渐向上移动。 （2）由于光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，所以当增大到某一角度时，观察不到折射光线，此时折射角等于90°。 （3）由于光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，所以当折射角增大到某种程度后，折射光线会消失；而光线从空气斜射向水中时，折射角小于入射角，所以不会出现折射光线消失的情况。 【变式2-2】小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中： (1)如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将________（向左移动/向右移动/不动），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向________（一定/不一定）发生偏折。 (2)如图乙为探究光的折射规律的实验装置，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。 ①实验时让光束沿AO射入水中，光束进入水中后，折射光线向________（法线/界面）方向偏折。 ②实验时，在水中倒入少量牛奶并搅拌均匀，其目的是__________。 ③将光屏F绕直径NOM向后折转与光屏E形成一定角度后，在光屏F上就看不到折射光线了，说明折射光线和入射光线________（在/不在）同一平面内。 ④多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量记录如表所示。分析数据可知，当光从空气斜射入水或玻璃中时，入射角增大，折射角________（增大/减小），且折射角________入射角，由此可猜想，光从空气斜射入其他介质时，折射角________（可能/不可能）达到90°。 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 折射角β 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° ⑤若让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明在光折射现象中光路是________。 【答案】(1) 向左移动 一定 (2) 法线 显示光路 在 增大 小于 不可能 可逆的 【详解】（1）光从空气斜射入水或其它透明介质时，折射角小于入射角；小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，光线在水面处发生折射，水槽底部光斑的位置将向左移动，说明光从空气斜射入水中时，传播方向会发生改变。 （2）让光束沿AO射入水中，光束进入水中后，由于折射角要小于入射角，则折射光线会向法线（OM）方向偏折。 水中倒入少量牛奶并搅拌均匀，牛奶颗粒可以使光发生散射，从而能更清晰地显示光的传播路径，方便 观察光在水中的折射情况。 当将光屏F绕直径NOM向后折转与光屏E形成一定角度后，两块光屏不在同一平面内，在光屏F上看不到折射光线，只有当光屏E、F在同一平面时才能看到折射光线，这表明折射光线和入射光线在同一平面内。 从表格数据可以看出，入射角增大时，折射角也随之增大。 光从空气斜射入其他介质时，折射角始终小于入射角，因此折射角不可能达到90°。 让光沿着BO射向水面时，折射光沿OA射出，这和原来光从AO入射，从OB折射的路径相反，说明在光折射现象中光路是可逆的。 【知识点3 光的折射定律（内容与理解）】 1. 光的折射定律 经过大量实验，人们归纳出光的折射遵循以下规律： 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居法线两侧。 两角关系： 光从空气斜射入水中（或玻璃）时，折射角小于入射角。 光从水中（或玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角。 光垂直射入时，传播方向不变，折射角等于入射角（都等于0°）。 光路可逆：在折射现象中，光路也是可逆的。如果让光逆着折射光的方向从水中射向空气，那么光进入空气后，会逆着原来的入射光的方向射出。 2. 理解折射定律的注意事项 折射角的变化规律：入射角增大时，折射角也增大，但折射角总是小于（或大于）入射角，具体取决于光是从哪种介质射入哪种介质。 “空气角大”：空气中的角（入射角或折射角）总是更大的那个。 光路可逆的应用：小明通过水面看到小红的眼睛，根据光路可逆，小红也一定能通过水面看到小明的眼睛。利用光路可逆性，还可以解释“池水看起来变浅”的原因。 【例3】如图，液面升降监测装置原理图，点光源S发出一束与水平面成40°角的激光，保持方向不变，下列说法不正确的是（     ） A．反射角的大小为50° B．当液面上升时，反射角不变，光点将向左移动 C．无论液面深浅，光的传播方向都改变了100° D．比S暗，是因为一部分光线折射进入液体中 【答案】C 【详解】A．入射光线与水平面成，法线垂直于水平面，入射角 由光的反射定律可知反射角，故A正确； B．当液面上升时，入射点沿入射光线向左上方移动，入射角不变则反射角不变，反射光线平行于原反射光线向左平移，光点将向左移动，故B正确； C．反射光线与入射光线的夹角 反射光传播方向改变的角度 光折射进入液体时，折射角小于入射角，传播方向改变的角度（为折射角），显然不等于，故C错误； D．光射到液面时同时发生反射和折射，一部分光线折射进入液体中，导致反射光能量减弱，所以光点比光源暗，故D正确。 故选C。 【变式3-1】夏天我们不能到不熟悉的水域游泳，因为在一些看似比较浅的水域，实际远远比预想的要深。关于这种现象形成原因的光路图，下列正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】人看到水底，是因为水底反射的光从水中斜射入空气中进入人眼，光线从水指向空气。根据光的折射规律得折射角大于入射角，所以空气中的折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，看到的虚像位置比实际位置高，导致水看起来变浅。 故选B。 【变式3-2】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，其中反射光线是________，右边是_________（选填“空气”或“玻璃”）。 【答案】 OB 玻璃 【详解】根据反射定律中反射角等于入射角，由图可知，CO、OB中一条为入射光线，一条为反射光线，为法线，为界面，再根据折射光线与入射光线分居法线两侧、分居界面两侧，从而可知入射光线为，反射光线为，折射光线为。 由图可知，折射角大于入射角，根据光的折射规律，光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，故右边是玻璃。 【例4】如图所示，在平静的湖边上方有一盏路灯，潜水员在水下E处看到了路灯的像，图中A、B两点，其中一点是路灯的发光点，另一点是路灯的像点。请在图中画出水下E处的潜水员看到路灯的光路图。 【答案】 【详解】路灯发出的光从空气斜射入水中时，折射光线会向法线偏折，潜水员的眼睛逆着折射光线看去，会认为光沿直线传播，因此看到的虚像位置会比实际路灯的位置偏高，由此区分出更高的A是像点、更低的B是实际发光点，光线的传播方向是从路灯B出发，经水面折射后进入潜水员的眼睛E。连接E点与A点，EA 与水面界面的交点即为入射点O；OE是折射光线，BO是入射光线，据此即可画出水下E处的人看到路灯B的光路图。 【变式4-1】如图所示，一束光线从空气射入水中，在空气和水的分界面上同时发生反射和折射。请在图中作出折射光线的大致方向。 【答案】 【详解】首先确定入射光线与水面的相交点为入射点O，过入射点O作垂直于界面的法线，根据光由空气斜射入水中时折射角小于入射角，在法线右侧水中画出折射光线。据此作图。 【变式4-2】如图所示，一束光线由空气射向玻璃三棱镜。画出这束光线经三棱镜两次折射后再进入空气的光路图，保留法线痕迹，用r标出第二次折射的折射角。 【答案】 【详解】过入射点作法线垂直于界面，当光从空气斜射入玻璃时，折射光线和入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，折射光线和入射光线分居法线的两侧，折射角大于入射角；折射光线与法线的夹角为折射角，如图所示： 【知识点4 生活中的折射现象（应用与解释）】 1. 池水看起来变浅 现象：站在岸上看池水，感觉池水比实际深度浅。 原理：光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是池底的虚像，位于池底实际位置的上方，所以看起来池水变浅了。 2. 筷子在水面处“折断” 现象：把筷子斜插入水中，从上面看，筷子好像在水面处折断了。 原理：光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是筷子的虚像，位于筷子上方，所以看起来筷子在水面处向上弯折了。 3. 海市蜃楼 现象：在沙漠或海面上，有时能看到远处物体的虚像，如“空中楼阁”。 原理：空气密度不均匀，光在密度不均匀的空气中传播时，发生折射，把远处的景物呈现在人们眼前。 4. 从岸上看水中的鱼 现象：在岸上看水中的鱼，鱼的位置看起来比实际位置浅。 原理：光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是鱼的虚像，位于鱼的实际位置的上方。 【例5】下列光现象与“潭清疑水浅”成因相同的是（     ） A．①⑤ B．②③ C．④⑤ D．③④ 【答案】A 【详解】“潭清疑水浅”是光的折射现象。 ①．水面“折笔”是光从水斜射入空气发生折射形成的； ②．日晷之影是光的直线传播形成的； ③．小孔成像是光的直线传播形成的； ④．水面倒影属于平面镜成像现象，是由光的反射形成的； ⑤．幻日是大气中光经过冰晶折射后形成的光学现象，属于光的折射。 ①⑤与“潭清疑水浅”成因相同，故选A。 【变式5-1】如图现象中由于光的折射形成的是（     ） A．弯折的筷子 B．照镜子 C．斑马倒影 D．日全食 【答案】A 【详解】A．水中筷子反射的光从水斜射入空气时，传播方向发生偏折，所以看起来像被弯折了，这属于光的折射现象，故A符合题意； BC．照镜子和斑马倒影均属于平面镜成像，由光的反射形成，故BC不符合题意； D．日全食是由光沿直线传播形成，故D不符合题意。 故选A。 【变式5-2】“海市蜃楼”在我国古书《史记》《梦溪笔谈》中都有记载，下列光现象中与“海市蜃楼”形成原理相同的是（     ） A．手在墙上形成手影 B．钢勺在水面处“折断” C．景物在镜中成像 D．山在水中形成“倒影” 【答案】B 【详解】海市蜃楼由光的折射形成。 A．手影由光的直线传播形成的影子，故A错误； B．钢勺在水面处“折断”由光的折射形成，故B正确； CD．景物在镜中成像与山在水中形成“倒影”均由光的反射形成，故CD错误。 故选B。 【核心易错点与总结】 概念 关键区别 常见错误 折射角与入射角的关系 光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射角小于入射角；光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角 只记住“折射角小于入射角”，忽略了方向性 垂直入射 传播方向不变，折射角=入射角=0° 误认为垂直入射时也会发生偏折 折射与反射的区分 折射是光进入另一种介质，反射是光返回原介质 混淆折射和反射现象 池水变浅 vs 水变深 池水看起来变浅（光的折射），水看起来变深（光的折射的反向应用） 误认为池水看起来变深 海市蜃楼 空气密度不均匀，光的折射形成 误认为是光的反射或直线传播 光路可逆 在折射现象中，光路也是可逆的 只记得反射中光路可逆，忘记折射中也可逆 模块三 课后作业 一、单选题 1．下列现象中不属于光的直线传播的是 A．小孔成像    B．穿过森林的太阳     C．海市蜃楼    D．手影游戏 【答案】C 【详解】小孔成像、穿过森林的太阳光、手影游戏都是由于光的直线传播形成的；海市蜃楼是光的折射形成的，属于光的折射现象，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．将一根吸管斜放入装有水的圆柱形玻璃杯中，将会看到的现象是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】吸管在水中部分的光线斜射向水面时，发生偏折，且折射角大于入射角，所以水面处的吸管像是折断了，且水中部分变浅，而圆柱形玻璃杯中装有水，相当于凸透镜将吸管水中部分放大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．下列说法正确的是（　　） A．水中的“倒影”是由光的折射形成的 B．夏天打开冰箱冒出的“白气”是由冰升华形成的 C．站在平面镜前的人远离平面镜时，他在平面镜中所成的像变小 D．在山崖前喊话后听到的回声是由声波的反射形成的 【答案】D 【详解】A．水中的“倒影”，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故A错误； B．夏天，打开冰箱门时空气中的水蒸气遇冷液化变成小水珠，形成“白气”，属于液化现象，故B错误； C．根据平面镜成像特点可知，像与物大小相等，所以，站在平面镜前的人远离平面镜时，人的大小不变，他在平面镜中所成的像的大小不变，故C错误； D．回声是声音在传播过程中遇到大的障碍物，从而反射回来的现象，所以，在山崖前喊话后听到的回声是由声波的反射形成的，故D正确。 故选D。 4．下列成语中与光的折射现象有关的是（　　） A．海市蜃楼 B．坐井观天 C．镜花水月 D．一叶障目 【答案】A 【详解】A．海市蜃楼是光线经过不均匀空气时发生折射形成的，属于光的折射现象，故A符合题意； B．坐井观天是因光线直线传播导致观察范围较小，属于光的直线传播，故B不符合题意； C．镜花水月属于平面镜成像，属于光的反射现象，故C不符合题意； D．一叶障目是光线经过不透明物体时被遮挡的一种现象，属于光的直线传播，故D不符合题意。 故选A。 5．人们看见水中的鱼，其实看见的是鱼的像，如图所示的两条“鱼”，分别是鱼和像。下列说法正确的（   ） A．看见的水中鱼是虚像 B．鱼的实际位置在像的上方 C．水中“鱼”是光的反射形成的像 D．看见的水中鱼是光由空气射入水中形成的像 【答案】A 【详解】AB．人们看见水中的鱼，是由鱼身上反射的光线经水面折射进入人的眼睛，而人觉得光是沿直线传播的因此逆着进入人眼的光线看到的是比真实鱼靠上的虚像，故A正确，B错误； C．水中“鱼”是由光的折射形成的，故C错误； D．看见的水中鱼是光由水中射入空气中形成的像，故D错误。 故选A。 6．手电筒发出的光垂直照射到一个空烧杯的底部，光线投射到烧杯底部的光圈如图中虚线所示。在烧杯中倒入一些水后，烧杯底部的光圈会变为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】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，如图所示： 从图中可以看出，折射光线在原来光线的内侧，由此可以联想都周围光线都是如此，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 二、多选题 7．下列说法正确的是（　　） A．物质从气态直接变成固态的过程叫做升华 B．物体的运动和静止是相对的 C．光垂直射入介质表面时入射角和折射角都为90° D．水结成冰的过程，质量不变，密度变小，体积变大 【答案】BD 【详解】A．物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华，故A错误； B．同一个物体是运动还是静止，取决于所选的参照物，这就是运动和静止的相对性，故B正确； C．光垂直射入介质表面时入射角和折射角都为0°，故C错误； D．质量是物体的属性，只与所含物质的多少有关，与物体的位置、状态、形状、温度无关，水结成冰的过程，质量不变，密度变小，由可知体积变大，故D正确。 故选BD。 8．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，下列判断正确的是（　　） A．该图是光线由空气斜射入玻璃的光路图 B．折射光线与反射光线夹角为105° C．EO是入射光线，入射角等于60° D．AB为界面，界面右面为空气 【答案】BD 【详解】A．根据反射角等于入射角，法线与镜面垂直、入射光线与反射光线、折射光线分居法线两侧得，CD为法线、AB为界面，EO为入射光线、OF为反射光线、OC为折射光线，则入射角小于折射角，则光线由玻璃斜射入空气的光路图，故A错误； B．由图得，折射光线与反射光线夹角为 故B正确； C． EO为入射光线，入射角为 故C错误； D．AB为界面，界面右面的折射角大于入射角，则界面右面为空气，故D正确。 故选BD。 三、填空题 9．如图所示是一束光从空气斜射入玻璃时的光路图，其中光线OB是 ___________光线，反射角是 ___________°，界面是 ___________，界面的 ___________（选填“上”“下”“左”或“右”）边是空气。 【答案】 折射 60 左 【详解】由图可知，，则 所以，根据反射角等于入射角可知，为法线，为界面； 折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OB一定为折射光线，AO为入射光线，OC为反射光线；是入射角，是反射角，是折射角，折射角为 根据折射角小于入射角可知，界面的左边是空气，右边是玻璃。 10．《康熙几暇格物编•蒙气》中记载：“置钱碗底，远视若无，及盛满水时，则钱随水光而显见矣。”描述的是光的______（选填“反射”或“折射”）现象。当看到钱在水中的像时，像的位置比物体的实际位置______（选填“高”或“低”） 【答案】 折射 高 【详解】[1][2]碗中没有水时，碗底的钱反射出的光被碗的侧壁挡住，此时看不见钱；倒入水后，钱反射的光从水中斜射入空气中时，在水面发生折射，此时折射角大于入射角，折射光线偏离法线，人眼逆着折射光线看去，看到的是变高的钱的虚像。 11．用如图所示的装置探究“光的折射特点”。让光束沿AO方向射入杯中时，此时入射角___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）折射角；当入射角增大时，折射角___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；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，观察到杯底的光斑将会向___________（选填“左”或“右”）移动。 【答案】 大于 增大 左 【详解】[1]让光束沿射入杯中时，光束进入水中后折射光线会向法线方向偏折，此时折射角小于入射角。 [2]当入射角增大时，折射角也随之增大。 [3]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，如图所示： 12．光在真空中传播的速度是 _____m/s；从各个角度都能看到黑板上的字，这是黑板表面发生了 _____反射。小海在玻璃缸中盛上清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路线如图所示，这属于光的 _____（选填“反射”、“折射”）现象。当搅拌缸中的水后，观察到光的路线呈直线，说明光在 _____介质中沿直线传播的。 【答案】 3×108 漫 折射 同种均匀 【详解】[1]光在不同介质中传播的速度不同，光在真空中的传播速度是3×108m/s。 [2]我们能看到本身不发光的物体，是因为物体反射的光进入我们的眼睛，我们能从不同方向看到本身不发光的物体，说明物体反射的光向各个方向都有，所以能从各个角度都能看到黑板上的字，这是黑板表面发生了漫反射。 [3][4]当向盛有清水的玻璃缸沿缸壁轻轻注入浓糖水时，玻璃缸内的液体就变的不均匀了，越深密度越大，光线在里面传播时就会发生折射，形成如图所示的现象；当搅拌缸中的水后，玻璃缸内的液体就会变的均匀了，由于光在同一种均匀介质中才沿直线传播，所以会观察到光的路线呈直线。 四、作图题 13．如图所示，一束光线从玻璃斜射入空气中，请再图中画出折射光线的大致传播方向。 【答案】 【详解】过入射点作垂直于界面的法线，当光由玻璃斜射进入空气中时，折射角大于入射角，如下图所示： 14．如图，一束光AO由玻璃砖内斜射进入空气，请画出这束光的反射光线和大致的折射光线，并保留作图痕迹。 【答案】 【详解】过入射点O做法线，由于反射角等于入射角，在法线右侧玻璃中画出反射光线OC；光从玻璃中斜射入空气，折射角大于入射角，由此可以做出对应的折射光线OB。如图所示： 15．某同学在探究光的折射规律的实验时，将一束激光从玻璃砖的圆弧边射向圆心，如图所示，发现在圆心处既发生了折射也发生了反射，请在圆心处画出折射光线的大致位置并作出反射光线。 【答案】 【详解】图中法线已经画出，根据反射角等于入射角，在法线右侧的玻璃中作出反射光线；当光由玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角。 五、综合题 16．如图所示，水面下有灯S，a是S发出的光线，b是a射出水面后的折射光线，SO是另外一条射向水面的光线，其对应的折射光线可能是___________（选填“1”、“2”），判断的依据是：___________；图中垂直水面的入射光线c对应的入射角∠i=___________，请在图中画出光线c射出水面后的光路。( ) 【答案】 1 折射角随入射角的减小而减小 0° 【详解】[1][2]光从水中斜射入空气中会发生折射，折射角大于入射角，且折射角随入射角的减小而减小；如图所示，a是S发出的光线，b是a射出水面后的折射光线，SO是另外一条射向水面的光线，由图可知，SO光线的入射角小于a光线的入射角，所以SO光线折射后的折射角应该小于b光线的折射角，所以其对应的折射光线可能是1；判断的依据是：折射角随入射角的减小而减小。 [3][4]光从水中垂直射入空气中，入射角为0°，所以图中垂直水面的入射光线c对应的入射角∠i=0°，经水面后传播方向不变，故光线c射出水面后的光路如下图所示。 六、科普阅读题 17．阅读短文，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，这种全反射。 海面上出现的海市蜃楼奇景如图乙所示，就是因为光的在空气层中多次折射和全反射而形成的自然景观。在夏季，白昼海水温度比较低，所以在海面上方的空气出现下冷上暖的现象。由于空气的热胀冷缩，因此空气层下密上疏。景物的光线先由密的空气层逐渐折射进入稀的空气层，并在上层发生了全反射，光线又折回到下层密的气层中来，经过这样弯曲的线路，最后投入人的眼中。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此看到的“景物”比实物抬高了许多。 某次探究光的全反射实验中，光从玻璃射向空气时的一些数据如表，请根据上述材料，回答下列问题： 入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42° 折射角γ 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° / （1）海市蜃楼情景中，人眼看到的空中的“景物”是______像（选填“实”或“虚”）； （2）分析以上数据可知光从玻璃射向空气在发生全反射之前，折射角随入射角的变化关系是：______； （3）由表格数据可知：图中图线______（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系； （4）光发生全反射时，入射角______临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）； （5）当光从空气斜射向玻璃时______（选填“能”或“不能”）发生全反射现象。 【答案】 虚 折射角随入射角的增大而增大 a 大于 不能 【详解】（1）[1]海市蜃楼是光在不均匀的大气中传播时，发生的多次折射和全反射的自然景观，人眼看到的“景物”是比物体实际位置高些的虚像。 （2）[2]由表中数据可知，入射角增大时，对应折射角也增大，由此可得出的结论是：折射角随入射角的增大而增大。 （3）[3]由表格数据可知：入射角增大折射角也增大，当入射角大于41.8°时，折射光线已经不存在了，所以选图线a。 （4）[4]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。 （5）[5]根据光路可逆，当光从空气斜射向玻璃时，折射角小于入射角，因此折射光线不能消失，则不能发生全反射现象。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 光的折射 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+5个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 同学们，请想一想以下这些现象： 把筷子斜插入水中，为什么看起来筷子好像在水面处“折断”了？ 游泳池的水看起来比实际深度浅，这是为什么？ 在岸上看水中的鱼，鱼的位置看起来比实际位置浅，这是为什么？ 这些现象都与我们今天要学习的内容有关——光的折射。 知识归纳 【知识点1 光的折射现象（定义与基本概念）】 1. 光的折射定义 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，叫做光的折射。 2. 光的折射基本概念 入射光线（AO）：从空气射向水面的光线。 折射光线（OB）：进入水中的光线。 法线（NN′）：过入射点且垂直于界面的直线。 入射角（i）：入射光线与法线的夹角。 折射角（r）：折射光线与法线的夹角。 3. 光的折射发生条件 (1) 光从一种介质斜射入另一种介质。（垂直射入时，传播方向不变） (2) 两种介质必须是不同的介质。 【例1】列现象中，属于光的折射现象的是（ ） A. 小孔成像 B. 水中倒影 C. 池水看起来变浅 D. 影子的形成 【变式1-1】关于光的折射，下列说法正确的是（ ） A. 光从空气斜射入水中时，传播方向一定发生偏折 B. 光从空气垂直射入水中时，传播方向发生偏折 C. 光从空气斜射入水中时，折射光线远离法线偏折 D. 光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角 【变式1-2】（多选）下列关于光的折射的说法中，正确的是（     ） A．光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定会发生偏折 B．光垂直入射到两种介质分界面时，传播方向不变，不属于光的折射现象 C．折射角是折射光线与介质分界面的夹角 D．光在密度不均匀的大气中传播时，也会发生光的折射现象 【知识点2 探究光的折射定律（实验与规律）】 1. 实验目的 探究光从空气斜射入玻璃（或水）中时，折射光线与入射光线之间的位置关系。 2. 实验器材 半圆形玻璃砖、激光笔、带角度的刻度盘 3. 实验装置 4. 实验步骤 （1）让光从空气斜射入玻璃中，观察折射光线与入射光线的位置关系。 （2）改变入射角的大小，多次实验，记录入射角和对应的折射角。 （3）让光从玻璃斜射入空气中，观察折射光线的偏折方向。 （4）让光垂直射入玻璃中，观察传播方向。 （5）将板向后折转，观察还能否看到折射光线。 5. 实验现象与结论 实验序号 实验操作 现象 结论 1 光从空气斜射入玻璃 折射光线向法线偏折，折射角小于入射角 光从空气斜射入水中（或玻璃）时，折射角小于入射角 2 光从玻璃斜射入空气 折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角 光从水中（或玻璃）斜射入空气时，折射角大于入射角 3 光垂直射入玻璃 传播方向不变 垂直入射时，折射角=入射角=0° 4 板向后折转 看不到折射光线 折射光线、入射光线和法线在同一平面内 【例2】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（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在________传播所致，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，入射光线应该从A点向O点射入，这是为了保证入射光线________，其实本实验小华还考虑了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为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。 (4)若用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。 【变式2-1】小明利用图示装置研究光的折射规律，水里的激光笔发出的光从水中斜射入空气中，在放置在空气中的光屏上形成了光斑。 (1)实验过程中，保持入射点不变，逐渐减小激光笔射向水面的入射角，则折射角逐渐_______（选填“增大”或“减小”），光斑逐渐向_______（选填“上”或“下”）移动； (2)当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，此时的折射角等于_______； (3)当光从空气射向水中时，_______（选填“会”或“不会”）激光笔出现折射光线消失的情况。 【变式2-2】小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中： (1)如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将________（向左移动/向右移动/不动），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向________（一定/不一定）发生偏折。 (2)如图乙为探究光的折射规律的实验装置，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。 ①实验时让光束沿AO射入水中，光束进入水中后，折射光线向________（法线/界面）方向偏折。 ②实验时，在水中倒入少量牛奶并搅拌均匀，其目的是__________。 ③将光屏F绕直径NOM向后折转与光屏E形成一定角度后，在光屏F上就看不到折射光线了，说明折射光线和入射光线________（在/不在）同一平面内。 ④多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量记录如表所示。分析数据可知，当光从空气斜射入水或玻璃中时，入射角增大，折射角________（增大/减小），且折射角________入射角，由此可猜想，光从空气斜射入其他介质时，折射角________（可能/不可能）达到90°。 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 折射角β 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° ⑤若让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明在光折射现象中光路是________。 【知识点3 光的折射定律（内容与理解）】 1. 光的折射定律 经过大量实验，人们归纳出光的折射遵循以下规律： 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居法线两侧。 两角关系： 光从空气斜射入水中（或玻璃）时，折射角小于入射角。 光从水中（或玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角。 光垂直射入时，传播方向不变，折射角等于入射角（都等于0°）。 光路可逆：在折射现象中，光路也是可逆的。如果让光逆着折射光的方向从水中射向空气，那么光进入空气后，会逆着原来的入射光的方向射出。 2. 理解折射定律的注意事项 折射角的变化规律：入射角增大时，折射角也增大，但折射角总是小于（或大于）入射角，具体取决于光是从哪种介质射入哪种介质。 “空气角大”：空气中的角（入射角或折射角）总是更大的那个。 光路可逆的应用：小明通过水面看到小红的眼睛，根据光路可逆，小红也一定能通过水面看到小明的眼睛。利用光路可逆性，还可以解释“池水看起来变浅”的原因。 【例3】如图，液面升降监测装置原理图，点光源S发出一束与水平面成40°角的激光，保持方向不变，下列说法不正确的是（     ） A．反射角的大小为50° B．当液面上升时，反射角不变，光点将向左移动 C．无论液面深浅，光的传播方向都改变了100° D．比S暗，是因为一部分光线折射进入液体中 【变式3-1】夏天我们不能到不熟悉的水域游泳，因为在一些看似比较浅的水域，实际远远比预想的要深。关于这种现象形成原因的光路图，下列正确的是（     ） A． B． C． D． 【变式3-2】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，其中反射光线是________，右边是_________（选填“空气”或“玻璃”）。 【例4】如图所示，在平静的湖边上方有一盏路灯，潜水员在水下E处看到了路灯的像，图中A、B两点，其中一点是路灯的发光点，另一点是路灯的像点。请在图中画出水下E处的潜水员看到路灯的光路图。 【变式4-1】如图所示，一束光线从空气射入水中，在空气和水的分界面上同时发生反射和折射。请在图中作出折射光线的大致方向。 【变式4-2】如图所示，一束光线由空气射向玻璃三棱镜。画出这束光线经三棱镜两次折射后再进入空气的光路图，保留法线痕迹，用r标出第二次折射的折射角。 【知识点4 生活中的折射现象（应用与解释）】 1. 池水看起来变浅 现象：站在岸上看池水，感觉池水比实际深度浅。 原理：光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是池底的虚像，位于池底实际位置的上方，所以看起来池水变浅了。 2. 筷子在水面处“折断” 现象：把筷子斜插入水中，从上面看，筷子好像在水面处折断了。 原理：光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是筷子的虚像，位于筷子上方，所以看起来筷子在水面处向上弯折了。 3. 海市蜃楼 现象：在沙漠或海面上，有时能看到远处物体的虚像，如“空中楼阁”。 原理：空气密度不均匀，光在密度不均匀的空气中传播时，发生折射，把远处的景物呈现在人们眼前。 4. 从岸上看水中的鱼 现象：在岸上看水中的鱼，鱼的位置看起来比实际位置浅。 原理：光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是鱼的虚像，位于鱼的实际位置的上方。 【例5】下列光现象与“潭清疑水浅”成因相同的是（     ） A．①⑤ B．②③ C．④⑤ D．③④ 【变式5-1】如图现象中由于光的折射形成的是（     ） A．弯折的筷子 B．照镜子 C．斑马倒影 D．日全食 【变式5-2】“海市蜃楼”在我国古书《史记》《梦溪笔谈》中都有记载，下列光现象中与“海市蜃楼”形成原理相同的是（     ） A．手在墙上形成手影 B．钢勺在水面处“折断” C．景物在镜中成像 D．山在水中形成“倒影” 【核心易错点与总结】 概念 关键区别 常见错误 折射角与入射角的关系 光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射角小于入射角；光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角 只记住“折射角小于入射角”，忽略了方向性 垂直入射 传播方向不变，折射角=入射角=0° 误认为垂直入射时也会发生偏折 折射与反射的区分 折射是光进入另一种介质，反射是光返回原介质 混淆折射和反射现象 池水变浅 vs 水变深 池水看起来变浅（光的折射），水看起来变深（光的折射的反向应用） 误认为池水看起来变深 海市蜃楼 空气密度不均匀，光的折射形成 误认为是光的反射或直线传播 光路可逆 在折射现象中，光路也是可逆的 只记得反射中光路可逆，忘记折射中也可逆 模块三 课后作业 一、单选题 1．下列现象中不属于光的直线传播的是 A．小孔成像    B．穿过森林的太阳     C．海市蜃楼    D．手影游戏 2．将一根吸管斜放入装有水的圆柱形玻璃杯中，将会看到的现象是图中的（　　） A． B． C． D． 3．下列说法正确的是（　　） A．水中的“倒影”是由光的折射形成的 B．夏天打开冰箱冒出的“白气”是由冰升华形成的 C．站在平面镜前的人远离平面镜时，他在平面镜中所成的像变小 D．在山崖前喊话后听到的回声是由声波的反射形成的 4．下列成语中与光的折射现象有关的是（　　） A．海市蜃楼 B．坐井观天 C．镜花水月 D．一叶障目 5．人们看见水中的鱼，其实看见的是鱼的像，如图所示的两条“鱼”，分别是鱼和像。下列说法正确的（   ） A．看见的水中鱼是虚像 B．鱼的实际位置在像的上方 C．水中“鱼”是光的反射形成的像 D．看见的水中鱼是光由空气射入水中形成的像 6．手电筒发出的光垂直照射到一个空烧杯的底部，光线投射到烧杯底部的光圈如图中虚线所示。在烧杯中倒入一些水后，烧杯底部的光圈会变为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 7．下列说法正确的是（　　） A．物质从气态直接变成固态的过程叫做升华 B．物体的运动和静止是相对的 C．光垂直射入介质表面时入射角和折射角都为90° D．水结成冰的过程，质量不变，密度变小，体积变大 8．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，下列判断正确的是（　　） A．该图是光线由空气斜射入玻璃的光路图 B．折射光线与反射光线夹角为105° C．EO是入射光线，入射角等于60° D．AB为界面，界面右面为空气 三、填空题 9．如图所示是一束光从空气斜射入玻璃时的光路图，其中光线OB是 ___________光线，反射角是 ___________°，界面是 ___________，界面的 ___________（选填“上”“下”“左”或“右”）边是空气。 10．《康熙几暇格物编•蒙气》中记载：“置钱碗底，远视若无，及盛满水时，则钱随水光而显见矣。”描述的是光的______（选填“反射”或“折射”）现象。当看到钱在水中的像时，像的位置比物体的实际位置______（选填“高”或“低”） 11．用如图所示的装置探究“光的折射特点”。让光束沿AO方向射入杯中时，此时入射角___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）折射角；当入射角增大时，折射角___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；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，观察到杯底的光斑将会向___________（选填“左”或“右”）移动。 12．光在真空中传播的速度是 _____m/s；从各个角度都能看到黑板上的字，这是黑板表面发生了 _____反射。小海在玻璃缸中盛上清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路线如图所示，这属于光的 _____（选填“反射”、“折射”）现象。当搅拌缸中的水后，观察到光的路线呈直线，说明光在 _____介质中沿直线传播的。 四、作图题 13．如图所示，一束光线从玻璃斜射入空气中，请再图中画出折射光线的大致传播方向。 14．如图，一束光AO由玻璃砖内斜射进入空气，请画出这束光的反射光线和大致的折射光线，并保留作图痕迹。 15．某同学在探究光的折射规律的实验时，将一束激光从玻璃砖的圆弧边射向圆心，如图所示，发现在圆心处既发生了折射也发生了反射，请在圆心处画出折射光线的大致位置并作出反射光线。 五、综合题 16．如图所示，水面下有灯S，a是S发出的光线，b是a射出水面后的折射光线，SO是另外一条射向水面的光线，其对应的折射光线可能是___________（选填“1”、“2”），判断的依据是：___________；图中垂直水面的入射光线c对应的入射角∠i=___________，请在图中画出光线c射出水面后的光路。( ) 六、科普阅读题 17．阅读短文，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，这种全反射。 海面上出现的海市蜃楼奇景如图乙所示，就是因为光的在空气层中多次折射和全反射而形成的自然景观。在夏季，白昼海水温度比较低，所以在海面上方的空气出现下冷上暖的现象。由于空气的热胀冷缩，因此空气层下密上疏。景物的光线先由密的空气层逐渐折射进入稀的空气层，并在上层发生了全反射，光线又折回到下层密的气层中来，经过这样弯曲的线路，最后投入人的眼中。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此看到的“景物”比实物抬高了许多。 某次探究光的全反射实验中，光从玻璃射向空气时的一些数据如表，请根据上述材料，回答下列问题： 入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42° 折射角γ 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° / （1）海市蜃楼情景中，人眼看到的空中的“景物”是______像（选填“实”或“虚”）； （2）分析以上数据可知光从玻璃射向空气在发生全反射之前，折射角随入射角的变化关系是：______； （3）由表格数据可知：图中图线______（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系； （4）光发生全反射时，入射角______临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）； （5）当光从空气斜射向玻璃时______（选填“能”或“不能”）发生全反射现象。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $