3.4 光的折射规律（讲义）物理新教材沪粤版八年级上册

本初中物理讲义聚焦“光的折射规律”核心知识点，从折射概念（传播方向改变的现象及条件）切入，系统梳理折射规律（三线共面、两线分居、折射角与入射角关系、光路可逆），再延伸到生活现象解释（池水变浅、水中物体变高、海市蜃楼）及实验探究，构建完整知识链。 该资料通过实验数据记录与分析培养科学探究能力，易错提醒强化科学思维严谨性，分层练习题（基础、素养、创新）助力物理观念应用。如“池水变浅”现象解释题，帮助学生用折射规律解决实际问题，课中辅助教师实验教学，课后学生可通过练习查漏补缺。

第三章 光和眼睛 3.4 光的折射规律 课标要点 1．认识光的折射现象，知道光射到两种介质分界面时会同时发生反射和折射。 2．通过实验探究光的折射规律，理解折射定律的内容，知道折射光路可逆。 3．能识别入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角，能正确比较折射角与入射角的大小。 4．能运用光的折射规律解释生活中的折射现象，如铅笔 “折断”、池水变浅、水中鱼的虚像等。 5．了解全反射现象，能规范完成折射光路作图，培养实验探究能力。 学习重难点 重点：光的折射规律；生活中折射现象的解释；三线共面、两线分居的规律。 难点：折射角与入射角的大小关系；虚像位置的分析；折射光路的作图；全反射的理解。 知识点 光的折射概念 1. 光的折射概念：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。 2. 发生折射的条件 （1）光从一种介质斜射入另一种介质。若光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化。 （2）光在同种不均匀介质中传播时，也会发生折射现象。如阳光穿过大气层时传播方向会发生变化。 易错提醒 1. 注意折射与反射同时发生：光从一种透明介质进入另一种透明介质时，在两种介质的分界面上，光的传播方向一般要发生改变。其中一部分光发生反射，同时还有一部分光进入另一种介质中而发生折射，即反射和折射现象同时发生，发生反射时不一定发生折射，但发生折射时一定发生反射。 2. 光发生折射的原因：光在不同种介质中传播的速度不同。 随学随练 1．如图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（     ） A．水杯中“分离”的勺子 B．树荫下的光斑 C．水中桥的倒影 D．景物在镜中的成像 【答案】A 【解析】A．水杯中“分离”的勺子是勺子反射的光由水中进入空气时发生折射，折射光线远离法线形成的，属于光的折射现象，故A符合题意； B．树荫下的光斑是小孔成像现象，是由于光的直线传播形成的，故B不符合题意； C．水中桥的倒影是平面镜成像，属于光的反射现象，故C不符合题意； D．汽车后视镜是凸面镜，景物在镜中的成像是由于光的反射形成的，故D不符合题意。故选A。 2. 把玻璃杯放在有字的卡片上，往杯内注水近满。由上向下观察，看到如图所示的现象，这主要是因为（     ） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散 【答案】C 【解析】玻璃杯和水形成了一个类似凸透镜的结构，光线从空气进入水中再进入空气，发生了折射现象。由于凸透镜具有放大作用，所以我们看到卡片上的字变大了，这正是光的折射导致的。故选C。 知识点 光的折射规律 1. 描述光的折射中的基本概念 （1）入射光线：从光源射向两透明介质分界面的光线； （2）折射光线：从入射点射向另一介质的光线； （3）法线：过入射点垂直于两分界面的虚线； （4）入射点：入射光线与两介质分界面的交点； （5）入射角：入射光线与法线之间的夹角； （6）折射角：折射光线与法线之间的夹角。 简称“一点”（入射点）、“一面”（分界面）、“二角”（入射角和折射角）、“三线”（入射光线、折射光线和法线）。 2. 光的折射特点 （1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内； （2）折射光线和入射光线分居法线的两侧； （3）光从空气斜射入水或其它介质时，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。 （4）光从空气垂直射入水（或其它介质）中时，传播方向不变。 （5）折射时光路可逆。 3. 对光的折射特点的理解 （1）弄清入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线和法线的含义，特别是法线，它既是界面的垂线，又是作图时画入射角和折射角的参照标准。 （2）折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小），但不是正比例关系，叙述时应先说折射角后说入射角。 （3）无论光是从空气斜射入水中或其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的角（入射角或折射角）总是大于在水中或其他介质中的角（折射角或入射角）。 易错提醒 ‌1. 核心折射特点 光从一种透明介质斜射入另一种时，传播方向会发生偏折；垂直入射时方向不变。折射规律可记为“三线共面、两线分居，空气中的角始终更大”：光从空气斜入水或玻璃，折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角，且折射光路完全可逆。 2. 高频易错点 因果关系颠倒：只能说“折射角随入射角变化”，不能表述为“入射角等于折射角”，角的变化有先后逻辑。 介质判断失误：看到“池水变浅”“水中筷子弯折”时，要明确虚像位置比实际物体偏高，不少同学会误判像的偏移方向。 光路方向混淆：判断“鱼看岸上昆虫”“人看水底鹅卵石”的光路时，牢记“看谁谁发光”，光线从被观察物体射向观察者眼睛，不能画反传播方向。 特殊情况遗漏：忽略垂直入射时折射角为0°的特例，错认为所有折射都会让光线偏折。 随学随练 1．一束光从空气斜射入水中，入射光线与水面的夹角为 40°，则下列说法正确的是（　　） A．入射角为 40° B．折射角大于 50° C．折射角小于 50° D．折射角等于 40° 【答案】C 【解析】A．入射角是入射光线与法线的夹角，法线与水面垂直，因此入射角为 ，故A错误； BCD．由光的折射规律可知，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，即折射角小于 50°，故BD错误，C正确。故选C。 2. 如图，一束光斜射入杯中，在杯底形成光斑。当逐渐向杯中加水，下列说法正确的是（　　） A．入射角变大，光斑向右移动 B．折射角不变，光斑向左移动 C．折射角变大，光斑向左移动 D．折射角不变，光斑向右移动 【答案】D 【解析】向杯中加水时，入射光线的方向不变，水面始终保持水平，法线始终垂直于水面，因此入射角大小不变；光从空气斜射入水中，入射角不变时，根据光的折射规律，折射角大小也不变；随着水面升高，入射点沿入射光线向右上方移动，由于折射光线和原折射光线平行，因此杯底的光斑会随入射点右移向右移动。故选D。 知识点 生活中的折射现象 1. 从岸上看水中的物体，“池水变浅”；位置“变高” 如图甲所示，从池底A点反射出的光线经折射后射入人眼，因为光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，所以折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从S点发出的，S点就是人看到的A的虚像，它比实际位置偏高。 甲 在岸边看水里的物体 乙 在水中看岸上的物体 2. 从水中看岸上的物体“变高” 例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。如图乙所示，从昆虫上点A射出的光线经折射后射入水中的人眼，因为光由空气中斜射入水中，折射角小于入射角，所以折射光线靠拢法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从A′点发出的，A′点就是人看到的昆虫的虚像，它比昆虫的实际位置偏高。 3. 海市蜃楼 海市蜃楼的成因 多发生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比较低。海面地表上方不同高度的空气层相当于一层层密度不同的透明介质。密度大的空气层为光密介质，密度小的空气层为光疏介质。远方景物射出的光在层与层之间连续发生折射。从整体来看，光逐渐向地面弯曲进入观察者的眼中。在观察者看来，光好像是从海面上空的物体射出的。 海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象。 易错提醒 现象判断易混淆：很多同学会把水中倒影、镜面反光这类同种介质内的反射现象误判为折射，要记住折射必须发生在两种不同透明介质的界面处，比如空气和水、空气和玻璃之间。 虚像位置记反：看到水中的鱼、池底的物体时，折射形成的虚像会比实际位置偏高，不少同学误以为像在真实物体下方，导致用鱼叉叉鱼时瞄准方向出错。 随学随练 1．如图为游客在上海某海洋馆拍到的一头北极熊在水中身体错位的照片，关于该现象，下列说法正确的是（     ） A．由光的反射形成 B．由光的折射形成 C．由光的直线传播形成 D．游客看到的北极熊在水中的身体是实像 【答案】B 【解析】北极熊在水中身体错位的成因是北极熊在水中的身体反射的光，从水中斜射入空气时发生折射，折射光线偏离法线，人眼逆着折射光线看去，看到的虚像位置与实际位置不同，从而出现身体错位的现象，这是光的折射现象，折射形成的像是虚像，故B正确，ACD错误。故选B。 2. 小明在岸上观察到一条小鱼静卧在湖底。下列能正确表示小明看到的“鱼”的光路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】C．小明在岸上看到水中的鱼，是鱼反射的光进入小明的眼睛，因此光的传播方向是从水斜射入空气， 故C错误； B．B是空气中的反射光路，人看不到鱼，故B错误； AD．光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线会远离法线，故A错误，D正确。 故选D。 知识点 探究光折射时的特点 【实验过程】 （1）如图甲所示，让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气和水中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。将数据记入表格中。 （2）让光逆着折射光的方向从水射入空气中，观察光束在空气中的径迹。 【收集证据】实验数据记录表格： 实验次数 入射角 折射角 1 0∘ 0∘ 2 20∘ 15∘ 3 40∘ 29∘ 4 60∘ 40∘ 【分析论证】 （1）一束光从空气以不同的角度射入水中，光束在空气和水中的径迹如图所示，其中1和1'、2和2'……4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可以得出：当入射角增大时，折射角也增大；且折射角小于入射角。 （2）当光从空气垂直射入水中时，传播方向不变。 （3）如果让光逆着折射光的方向从水或玻璃射入空气中，可以看到，进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。也就是说，在折射现象中，光路可逆。 【实验结论】经过精确的实验，得出光的折射特点： 光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或玻璃中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 易错提醒 1. 操作类易错点：液面未与光具盘圆心重合，会导致入射点偏离刻度中心，无法准确测量入射角和折射角；验证光路可逆时，未沿原折射光线所在的空气侧射向入射点，导致无法正确验证光路可逆的规律。 2.实验严谨性易错点：仅通过空气和水一组介质就总结普遍的折射规律，未换用玻璃、油等其他透明介质重复实验，导致结论缺乏普遍性。 随学随练 1．如图是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下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 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反射，此时反射光、折射光的夹角为________°。 【答案】（1）漫反射；（2）折射角小于入射角；（3）小于；（4）0；（5） 45；105 【解析】（1）在实验中，我们需要从光具盘的前方不同角度都能看到光传播的径迹。光具盘的表面通常是粗糙的，当光线照射到粗糙表面时，会向四面八方反射，这种现象称为漫反射。 （2）由表可知，折射角总是小于入射角。同时，随着入射角的增大，折射角也在增大，因此可得出结论，在光的折射中，折射角小于入射角（或折射角随入射角的增大而增大）。 （3）由表可知，当入射角为时，折射角恰好是。根据前面得出的规律，即折射角随入射角的增大而增大，当入射角减小到时，其对应的折射角也会相应减小，因此必定小于。 （4）入射角是指入射光线与法线之间的夹角。当光线垂直射入玻璃表面时，入射光线与法线重合，它们之间的夹角为。 （5）[1]表格中显示，当光从空气以 的入射角射入玻璃时，折射角为 。根据光路可逆，如果光以的入射角从玻璃射入空气，其折射角将是。 [2]当光以的入射角从玻璃射向空气界面时，一部分光发生反射，一部分发生折射。根据光的反射定律，反射角等于入射角，即反射角为 。反射光线在玻璃中，折射光线在空气中，根据前面的推导，折射角为。反射光线和折射光线分别位于界面的两侧。反射光线与界面的夹角为 折射光线与界面的夹角为 所以反射光与折射光之间的夹角为 题型 光的折射 ‌1. 先辨现象本质：判断场景是否涉及两种不同透明介质，比如空气和水、空气和玻璃，若光线穿过两种介质且传播方向偏折，就属于折射现象，可直接排除影子、小孔成像这类光的直线传播，以及倒影、镜面反射这类光的反射场景。 2. 牢记“空气大角”规律：光从水或玻璃斜射入空气时，空气中的折射角一定大于介质内的入射角，这是判断光路方向的核心依据，比如岸上看水中的鱼、水中看岸上的树，虚像位置都会比实际位置偏高。 3. 水面动态类题型技巧：容器底部有固定光源时，往容器里加水，水底的光斑会随水面升高向入射点的偏折侧移动，这类题可直接通过水面高度变化判断光点移动方向，不用反复画光路图。 4. 光路可逆验证法：遇到判断人眼所见虚像位置的题目，可将光路反向推演，验证折射光线的反向延长线是否交于虚像点，快速排除错误选项。 活学活用 1．如图所示，有同学用激光笔发出一束光从空气斜射入水中，为入射光线，保持入射点不动，在竖直平面内，顺时针旋转入射光线至虚线位置，将______（选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】变大 【解析】保持入射点O不动，在竖直平面内，顺时针旋转入射光线AO至虚线DO位置，入射角变小，根据反射定律，反射角变小，反射光线逆时针转动；根据折射规律，折射角也变小，即OC顺时针转动，故∠BOC将变大。 2. 如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面上同时发生反射和折射，其中玻璃位于MM′的_____侧，折射光线是_______。 【答案】 下 OC 【解析】因为反射光线、入射光线与法线之间的夹角相等，所以AO、BO中一条为入射光线，一条为反射光线，图中N′N为法线； 再根据折射光线与入射光线在法线两侧、且在两种介质中，所以OC为折射光线，那么AO为入射光线，OB为反射光线，图中的MM′是界面； ∠AON′是入射角，∠CON是折射角，由于折射角大于入射角，图中MM′下方是玻璃，上方是空气。 题型生活中的折射现象 1. 先辨现象本质：判断场景是否涉及两种不同透明介质，比如空气和水、空气和玻璃，若光线穿过两种介质且传播方向偏折，就属于折射现象，可直接排除影子、小孔成像这类光的直线传播，以及倒影、镜面反射这类光的反射场景。 2. 牢记“空气大角”规律：光从水或玻璃斜射入空气时，空气中的折射角一定大于介质内的入射角，这是判断光路方向的核心依据，比如岸上看水中的鱼、水中看岸上的树，虚像位置都会比实际位置偏高。 3. 水面动态类题型技巧：容器底部有固定光源时，往容器里加水，水底的光斑会随水面升高向入射点的偏折侧移动，这类题可直接通过水面高度变化判断光点移动方向，不用反复画光路图。 4. 光路可逆验证法：遇到判断人眼所见虚像位置的题目，可将光路反向推演，验证折射光线的反向延长线是否交于虚像点，快速排除错误选项。 活学活用 1．孩子在湖边观鱼,看见鱼是在________点处，小孩看到鱼的深度比鱼所在的实际深度_______。光是从_________（选填“空气中射到水中”或“水中射到空气中”），鱼的反射光线折射时______（选填“靠近”或“偏离”）法线。 【答案】 D 浅 水中射到空气中 偏离 【解析】鱼反射的光线从水中斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线会偏离法线。我们逆着折射光线看去，看到的是鱼的虚像，这个虚像的位置比鱼的实际位置（C 点）更浅，也就是图中的D点。 2．麦积区翠湖公园的西边生长着许多荷花，花朵绽放时非常好看，点缀出翠湖美丽的风景。如图所示是一条鱼跃出水面咬食荷花的画面，鱼在水中看到的“荷花”其实是荷花的________（选填“虚像”或“实像”），鱼要准确地咬到荷花，应该跃向看到荷花所在的________位置（选填“上方”“下方”或“本身”）。 【答案】 虚像 下方 【解析】荷花反射的光从空气斜射入水中时会发生折射，折射角小于入射角，折射光线向法线偏折，鱼逆着折射光线看，会看到荷花的虚像，且这个虚像的位置比荷花实际位置更高，因此鱼要准确咬到荷花，应该跃向看到荷花所在位置的下方。 基础通关 1．下列是生活中常见的镜子，其中利用光的折射的是（　　） A．化妆用的镜子 B．三棱镜 C．汽车观后镜 D．太阳灶 【答案】B 【解析】A．化妆镜利用光的反射成像，无论是平面镜还是起放大作用的凹面镜，都利用了光的反射原理，故A不符合题意； B．光穿过三棱镜时会发生偏折，利用的是光的折射，故B符合题意； C．汽车观后镜是凸面镜，依靠光的反射扩大视野，故C不符合题意； D．太阳灶是凹面镜，依靠光的反射会聚光线，故D不符合题意。 故选B。 2．下列现象属于光的折射的是（　　） A．通过潜望镜观察海面上的船只 B．观察楼房在水中的倒影 C．从水中看岸上的物体比实际位置高 D．在路灯下出现了人的影子 【答案】C 【解析】A．潜望镜依靠平面镜改变光路，属于光的反射，故A不符合题意； B．水中的楼房倒影是平面镜成像，原理是光的反射，故B不符合题意； C．岸上物体的光从空气斜射入水中时发生折射，人眼逆着折射光线看到的虚像比实际位置更高，属于光的折射，故C符合题意； D．影子是光沿直线传播时被遮挡形成的，属于光的直线传播，故D不符合题意。 故选C。 3．若阳光从空气斜射入水中时，折射角为30°，入射角可能为（     ） A．0° B．20° C．30° D．40° 【答案】D 【解析】根据光的折射规律，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角。折射角为30°，因此入射角必须大于30°，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．在岸上看池塘不深，但是下水后几乎要把人淹没了，能解释这一现象的光路图是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】池底反射的光从水中斜射入空气，光线箭头从水到空气；光由水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，池底虚像上移，看起来池水变浅，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 5．当水中的光源发出的光束斜射到空气中时，折射角___________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。当你在露天游泳池游泳时，潜入水中观看池边树梢，看到的是树梢的___________（选填“实像”或“虚像”），像的位置比树梢的实际位置___________（选填“高”或“低”）。 【答案】 大于 虚像 高 【解析】[1]根据光的折射规律，光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。 [2]潜入水中观看池边树梢时，树梢反射的光从空气斜射入水中发生折射，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是由折射光线的反向延长线会聚形成的虚像。 [3]由于光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线向法线偏折，人眼逆着折射光线看去，会觉得光线是从更高的位置射来的，所以像的位置比树梢的实际位置高。 6．“潭清疑水浅”中的“水浅”指水看起来比实际的浅，是因为潭底的像在潭底实际位置的________（选填“上”或“下”）方，这是一种由光的________而产生的现象。 【答案】 上 折射 【解析】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，会把潭底的虚像感知在实际潭底的上方。 潭底看起来变浅的现象，是由于光在水和空气的界面发生了传播方向的偏折，这属于光的折射现象。 7．如图所示，岸上的人看到水中一条鱼游到一朵花的倒影中央。人看到的花在水中的倒影是__像，人看到的鱼是__像。（均选填“虚”或“实”） 【答案】 虚 虚 【解析】[1]人看到的花在水中的倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的虚像。 [2]他们看到的鱼，是鱼反射的光线从水中斜射入空气中时在水面发生折射形成的虚像。 8．如图所示，碗中放置一枚硬币，小刚站在离碗合适的距离处，起初碗看起来是空的，当小明慢慢往碗中倒水时，就会发现碗中还藏着一枚硬币，如图所示。小刚看到的是硬币的__________（选填“实”或“虚”）像，这是因为光从________（选填“空气射入水”或“水射入空气”）中发生_________（选填“光的直线传播”、“反射”或“折射”）的缘故。 【答案】 虚 水射入空气 折射 【解析】[1][2][3]当小明慢慢往碗中倒水，硬币反射的光从水中射入空气时，会发生折射，导致原来不会被反射进入人眼的光经折射后能够进入人眼，小刚看到的硬币比实际位置高，形成虚像。 9．如图为探究光的反射和折射规律的实验装置，其中光屏F可绕直径前后折转。 （1）实验时让一束光紧贴光屏E沿从空气中斜射入水中，在光屏F上能看到反射光线和折射光线，将光屏F绕直径向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到反射光线和折射光线，说明反射光线、折射光线和入射光线都______（选填“在”或“不在”）同一平面内。 （2）改变入射光线与的夹角进行多次实验，得到的实验数据如下表所示。分析数据可知，光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，其反射角和折射角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 入射角 0° 15° 30° 45° 60° 反射角 0° 15° 30° 45° 60° 折射角 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° 【答案】（1）在；（2）增大 【解析】（1）当光屏F绕NOM向后折转后，光屏E和F不再处于同一平面，此时无法在F上观察到反射光线和折射光线，该现象说明反射光线、折射光线和入射光线都在同一平面内。 （2）分析表格数据可知，入射角增大的过程中，反射角的数值、折射角的数值都随入射角的增大而变大，因此可得结论，光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，反射角和折射角都增大。 10．按要求填空。 （1）如图甲所示，敲击音叉发声，使它与悬挂着的乒乓球接触，乒乓球被弹起，说明声音是由物体的________产生。 （2）如图乙所示，太阳光经过三棱镜后被分解成各种色光，这种现象叫做光的________。 （3）如图丙所示，把平面镜放在水平桌面上，为了在白纸板上呈现反射光线，白纸板应________放在平面镜上。 （4）如图丁所示，让一束光斜射入水中，光进入水中后向靠近法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向________（选填“改变”或“不改变”）。 【答案】（1）振动；（2）色散；（3）垂直/竖直；（4）改变 【解析】（1）本实验中乒乓球将音叉的微小振动放大，音叉发声时振动弹开乒乓球，说明声音是由物体的振动产生的。 （2）太阳光经过三棱镜分解为多种单色光的现象，叫做光的色散。 （3）光的反射实验中，只有白纸板垂直放在水平放置的平面镜上，才能让入射光线、法线、反射光线都在白纸板平面内，从而在白纸板上呈现出反射光线（平面镜水平放置时，垂直放置也等同于竖直放置）。 （4）光进入水中后向靠近法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向发生了改变。 11．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】 【解析】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。 12．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。 素养提升 13．如图所示是刊登在《美文》上题为：“鱼和楼的故事”的其中一张照片，下列说法中正确的是（　　） A．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是光的反射现象 B．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是光的折射现象 C．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是实像 D．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是虚像 【答案】D 【解析】AB．看到楼的“倒影”是光的反射现象，但看到水中的鱼是鱼反射的光从水中斜射入空气中发生折射，我们看到的是鱼的虚像，是光的折射现象，故AB错误。 CD．楼的“倒影”是平面镜成像，成的是虚像；水中的鱼是光的折射形成的虚像，故C错误，D正确。 故选D。 14．在下面四种现象中，属于光的折射现象的是（　　） A．潜水艇利用潜望镜观察水面情况 B．站在河水中的同学看到水中的腿变短了 C．光线射到不透明物体上，在物体后面形成影子 D．汽车司机通过观后镜看到汽车后面的物体 【答案】B 【解析】A．潜水艇利用潜望镜观察水面情况，潜望镜是利用平面镜来改变光的传播方向，属于光的反射现象，故A不符合题意； B．站在河水中的同学看到水中的腿变短了，这是因为光从水中斜射入空气中时发生了折射，使得人眼看到的像的位置发生了变化，属于光的折射现象，故B符合题意； C．光线射到不透明物体上，在物体后面形成影子，这是由于光沿直线传播，遇到不透明物体时，在物体后面形成的无光区域，属于光的直线传播现象，C不符合题意； D．汽车司机通过观后镜看到汽车后面的物体，观后镜是凸面镜，利用了光的反射来扩大视野，属于光的反射现象，故D不符合题意。 故选B。 15．如图，喷水池无水时，射灯发出的一束光照在点。现往池内注水，水面升至位置时，站在池旁的人看到亮斑的位置在点，则（     ） A．点在点的下方 B．点在点的上方 C．点与点重合 D．无法判断点位置 【答案】A 【解析】无水时，光沿直线传播，射灯发出的光直接照在池壁的S点。水面升至a位置后，光线从水中斜射入空气中，根据光的折射规律：光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线会远离法线向下偏折，最终射到池壁的亮斑位置P在S点的下方，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 16．光在空气和玻璃的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示，其中折射角为∠___________，分界面的___________方为玻璃（选“上”、“下”、“左”、“右”），当入射角减小时，反射光线与折射光线的夹角将___________。 【答案】 2 上 变大 【解析】由光的反射定律中反射角等于入射角可知，∠1与∠3为入射角和反射角，因此竖直直线为法线，水平直线为分界面。折射角是折射光线与法线的夹角，故折射角为∠2。 因折射角大于入射角，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，故分界面的上方为玻璃。 当入射角减小时，反射角、折射角均随之减小，反射光线与折射光线的夹角为180°减去反射角和折射角，故该夹角将变大。 17．如图所示，一个透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽放置在水平桌面上。用固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，水槽中未注水时侧壁上A处有一个光点，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________现象，此时入射角________（选填“大于”“等于”或“小于”）角θ；为使B处的光点移至C处，应向水槽中________（选填“注水”或“抽水”），并在图中画出此时水面的位置。 【答案】 折射 小于 注水 【解析】水槽未注水时，光沿直线传播照亮A点；注入水后，光从水斜射入空气，在水面发生折射现象，因此光点偏移到B点。 入射角是水中入射光线与法线的夹角，θ是空气中折射光线与法线的夹角。根据折射规律，光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，因此入射角小于θ。 若要让光点从B向上移到C处，需要升高水位，水位升高后，激光方向不变，入射点沿入射光向上偏移，由于入射角不变，折射光线和原折射光线平行，最终光点会上移到C处。 18．人眼在A处看见水中鹅卵石B的像在处，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→”方向）照射，这是利用了_____的原理。 【答案】 折射 A→ 光路的可逆性 【解析】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，这是光的折射现象。 连接点A和，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。 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处沿方向射出激光，激光经水面折射后就会沿原入射光线的路径传播，正好射到鹅卵石B上，所以选择沿 方向照射。 19．小东是个爱动手、动脑、喜欢物理的同学，下面是他做的一些小探究，请你填写完整。 （1）他测课本的长度，若三次读数分别为26.14cm、26.13cm、26.14cm，则该课本的长度应为____________cm，其中准确值为____________cm，估计值为____________cm。 （2）他测出自己的步长为60cm，从教室走到同一楼层的实验室共走了106步，则该教室到实验室的距离是____________m。 （3）他用自制的器材探究光的折射现象，如图，光AO从空气斜射入水中，折射光沿OB射出，折射角____________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。减小入射光线与水面的夹角，入射角会____________，折射角随之____________（后两空选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1）26.14 26.1 0.04；（2）63.6；（3）小于 变大 变大 【解析】（1）三次测量的准确值一致，则所测数据正确，取其平均值以减小误差，则该课本的长度应为 测量结果中需估读一位，所以准确值为26.1cm，估计值为0.04cm。 （2）步长为60cm，从教室走到同一楼层的实验室共走了106步，则其距离 （3）如图，光AO从空气斜射入水中，折射光沿OB射出，折射光线靠近法线，折射角小于入射角。入射光线与法线的夹角叫入射角，减小入射光线与水面的夹角，则入射角会变大；折射时，折射角随入射角的变大而变大，所以折射角随之变大。 20．小明和某实验小组用激光笔、水、水槽、可折转的光屏组成如图所示的装置“研究光的折射现象”。 （1）实验中应选择表面较________（选填“粗糙”或“光滑”）的光屏，目的是更好地________。 （2）实验小组选择可折转的光屏是为了观察折射光线和入射光线是否________。 （3）实验开始后，实验小组改变入射角，进行多次实验，测量每次实验的入射角和折射角，将实验过程测得的数据记录在下表中。 入射角 15° 30° 45° 60° 折射角 11° 22° 32° 40° ①分析表格数据可得：光从空气斜射入水中时，折射角________（选填“大于”或“小于”）入射角。 ②根据表格数据判断：当光以35°的入射角从空气射入水中时，其折射角________（选填“大于”“小于”或“等于”）22°。 （4）进行完实验后，请你解释渔民在叉鱼时，要瞄准鱼的下方才能叉到鱼的原因是：__________。 【答案】（1）粗糙 显示光路；（2）在同一平面内；（3）小于 大于；（4）因为人眼看到的“鱼”是由水中的鱼反射的光经水面折射后进入人眼所成的虚像，折射角大于入射角，导致人眼看到的“鱼”其实是位于鱼真实位置的上方 【解析】（1）光屏的表面应选择较粗糙的，光线射在上面时发生漫反射，反射光线射向各个方向，无论从哪个角度看，都能看得清楚。 （2）将光屏的右半部分向前后翻折，就不会看到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到折射光线，说明折射光线、入射光线、法线在同一平面内。 （3）[1][2]根据表格中的数据可知，入射角始终大于折射角，所以可以得到结论：光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，且入射角变大时，折射角也随之变大，而入射角为30°时，折射角为22°，所以当入射角变为35°，则折射角一定大于22°。 （4）见答案。 21．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】 【解析】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，据此作图。 22．作图说明：潜在水中的潜水员看岸上的物体比实际的物体变高还是变矮了。 【答案】变高了 【解析】光由岸上的灯斜射向水面，在水面处发生折射，折射角小于入射角，折射光线进入潜水员的眼睛，所以潜水员逆着折射光线看去，看到岸上的灯比实际位置高。据此作图。 迁移创新 23．如图是一束光从空气斜射入水球的光路图（其中球心与入射点的连线为法线）。若向水球中注水，球心O的位置不变而水球体积变大。下列选项中带箭头的虚线代表原光路，则水球变大后新的光路图可能正确的为（   ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 当光从空气斜射入水中时，会发生折射现象，折射光线向法线方向偏折，即折射角小于入射角。球心与入射点的连线为法线。当水球体积变大，球心O位置不变时，入射光线与水球表面的交点（入射点）会发生改变。从图中可以看出，新的入射点比原来的入射点更远离球心O的垂线。连接新的入射点和球心O，得到新的法线。通过几何关系可知，新的入射角比原来的入射角要小。根据光的折射规律，当光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的减小而减小。由于新的入射角变小了，所以新的折射角也比原来的折射角要小。折射角和入射角都变小了，综上，故ACD错误，B正确。 故选 B。 24．人站在清澈的河水中会发现水中腿变短，潜水员看岸上的树会发现树变高，能描述这两种现象的光路依次是图中的______和______。 【答案】 ② ④ 【解析】[1]人在水中的腿反射的光线射到水面上会发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入岸上人的眼睛，岸上的人逆着折射光线看去，人腿的入射光线会向上偏折，所以岸上的人看到站在游泳池里人的腿是变短的，故选②。 [2]岸上的树反射的光线射到水面上会发生折射，折射角小于入射角，折射光线进入潜水员的眼睛，潜水员逆着折射光线看去，看到的是由折射光线的反向延长线会聚而成的位置比实际位置偏高的虚像，所以潜水员看岸上的树会发现树变高，故选④。 25．小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。 A．  B．  C． D． （1）实验时，光贴着光屏从空气射入水中，小明将F板向后折转一定的角度，则在F板上__________（选填“能”或“不能”）看到折射光，此时折射光线和入射光线__________（选填“在”或“不在”）同一平面内； （2）小明将光屏F恢复原状，保持入射光不动，继续加水，会看到杯底的亮斑B向__________（选填“左”、“右”或“上”）移动； （3）小明继续用另一只激光笔让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明__________； （4）让一束激光从某玻璃斜射向空气（如图乙）。保持入射点不动，改变入射角（每次增加0.2°），当入射角增大到41.8°时，折射光消失，只存在入射光与反射光，这种现象叫做光的全反射，如图丙所示.此时的入射角叫做这种物质的临界角.当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射，根据以上内容可判断： ①当光从空气射向玻璃时__________（填“会”或“不会”）发生光的全反射现象； ②一个三棱镜由上述玻璃制成，一束光垂直于三棱镜的一个面射入，如图丁所示，则关于这束光经过三棱镜后的光路描述，如图中正确的是__________。 （5）下表中是光在几种不同介质中的传播速度；如图甲、乙是光在这几种介质中发生折射的光路。 ①综合分析表中的数据和图甲的光路图可以得出的结论是：光束从传播速度大的介质中斜射入传播速度小的介质中时，折射角__________入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）； 介质 水 玻璃 冰 空气 酒精 光速（/） 2.25×108 2.0×108 2.30×108 3.0×108 2.2×108 ②现代医学中常用超声波击碎人体内的结石，超声波从空气中斜射入人体后也类似光一样要发生折射，如图乙所示超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的__________（选填“左侧”或“右侧”）。 【答案】（1）不能 在；（2）左；（3）在折射现象中，光路是可逆的；（4）不会 C；（5）小于 左侧 【解析】（1）[1][2]当F板向后折转一定的角度后，则呈现折射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内，所以在F板上不能看到折射光；但此时折射光线和入射光线在同一平面内。 （2）小明将光屏F恢复原状，保持入射光不动，继续加水，水面上升，如图所示： 可见，当水增多时，液面升高，入射角不变，折射角也不变，光斑会向左移动。 （3）小明继续用另一只激光笔让光线沿着BO射向水面时，可看到折射光线沿OA射出，这说明：在折射现象中，光路是可逆的。 （4）[1]光从空气斜射向玻璃，折射角总小于入射角，折射角总小于90°，故不会发生全反射现象。 [2]光线从空气垂直于玻璃入射时，光的传播方向不变；当光射到玻璃的右表面时，由图可知入射角为45°，大于临界角41.8°，所以会发生全反射现象（折射光线消失，只有反射光线），其光路图如下图所示： 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （5）[1]分析表中的数据可知，v水＞v玻璃、v冰＞v玻璃、v空气＞v冰，由图甲得出，当光从水斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，光从玻璃斜射入冰中时，折射角大于入射角，光从冰斜射入空气中时，折射角大于入射角。由此可得：光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角。 [2]超声波从空气进入人体（主要是水）后，传播速度变大，折射角大于入射角，折射声波偏离法线，要使超声波进入人体击碎结石，入射点应在O点的左侧。 26．请完成以下几个光学问题。 （1）如图甲所示，“小孔成像”是由于________形成的，在半透明的塑料膜上能看到蜡烛________立的像。 （2）有一种液面监视器，基本结构原理如图乙所示，光束发射器始终以一定角度向液面发射一细光束，其反射光被水平放置的光电转换接收器接收，再通过显示器显示出来。若光束与液面夹角为45°，则： ①反射光线与入射光线的夹角为________度； ②液面上升________cm时，接收器上的两反射光点和间的距离为10cm。 （3）“坐井观天”出自韩愈《原道》：“坐井而观天，曰天小者，非天小也”。如图丙所示，一只青蛙在枯井底向外张望，看到天的范围较小，若枯井中灌满水，井底青蛙的位置不变，青蛙看到天的范围变大了。本题中，光是从________斜射入另一种介质中的（选填“空气”或“水”），折射角________入射角。 【答案】（1）光沿直线传播 倒；（2）90 5；（3）空气 小于 【解析】（1）[1][2]“小孔成像”是由于光沿直线传播形成的，成的是倒立的实像。 （2）[1]若光束与液面夹角为45°，则光束与法线的夹角为45°，即入射角等于45°，在光的反射现象中，反射角等于入射角，所以反射角也等于45°，因此，反射光线与入射光线的夹角为 [2] 如上图所示，当液面上升时，光束的入射点改变，反射点也随之改变，接收器上的两反射光点和间的距离为10cm，则也为10cm，反射光线与入射光线的夹角为，则为等腰直角三角形，则液面上升的高度 （3）[1][2]若枯井中灌满水，青蛙看到天的范围变大了，此时光是从空气斜射入水中的，根据光的折射定律，当光从空气斜射入其他介质中时，折射角小于入射角。 27．阅读短文，回答问题。 全反射现象 如图甲所示，当光线从一种介质1（如水）射向另一种介质2（如空气）时，一部分光进入介质2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光。如图乙所示，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此时折射光消失，只剩下反射光，这种现象称为全反射现象，刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比叫做折射率，光从折射率大的介质入射到折射率小的介质才有可能发生全反射现象，且折射率越大，临界角度数越小。 折射率较大的称为光密介质，折射率较小的称为光疏介质，光密介质和光疏介质是相对而言的，相对于空气而言，水是光密介质，空气是光疏介质；水相对于玻璃而言，水就是光疏介质。只有当光由光密介质斜射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。 光纤通信就是利用光的全反射原理，如图丙所示，光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同介质，光从内芯传播时遇到光纤弯曲处，会发生全反射现象，而保证光线不会泄漏到光纤外。 （1）由全反射的条件可知，当光从空气斜射到水中时___________（选填“会”或“不会”）发生全反射现象； （2）若光由水进入空气的临界角是48.5°，则入射光以60°的入射角从水中射向空气时___________（选填“会”或“不会”）发生全反射现象； （3）若光由玻璃中进入空气中时也想发生全反射现象，则临界角度数可能为___________； A．42° B．48.5° C．53.5° D．60° （4）光导纤维的外套相对于内芯介质来说是___________（选填“光疏介质”或“光密介质”）。 【答案】（1）不会；（2）会；（3）A；（4）光疏介质 【解析】（1）只有当光由光密介质斜射入光疏介质且折射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。根据光的折射规律，当光从空气斜射到水中时，折射光线会靠近法线，即折射角小于入射角，不会发生全反射现象。 （2）若光由水进入空气的临界角是48.5°，则入射光以60°的入射角从中水射向空气时，根据光的折射规律，折射光线会远离法线，折射角大于入射角，即折射角大于60°，大于临界角48.5°，会发生全反射现象。 （3）水相对于玻璃而言，水是光疏介质，因此当光由玻璃中进入空气中时，玻璃的折射率更大，因此临界角小于光从水中斜射入空气中时的临界角度，由（2）可知，光由水进入空气的临界角是48.5°，则光由玻璃中进入空气中时想发生全反射现象，临界角小于48.5°，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （4）只有当光由光密介质斜射入光疏介质且折射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象，故光从内芯传播到外套时会发生全反射现象，则光导纤维的外套相对于内芯介质来说是光疏介质。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 光和眼睛 3.4 光的折射规律 课标要点 1．认识光的折射现象，知道光射到两种介质分界面时会同时发生反射和折射。 2．通过实验探究光的折射规律，理解折射定律的内容，知道折射光路可逆。 3．能识别入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角，能正确比较折射角与入射角的大小。 4．能运用光的折射规律解释生活中的折射现象，如铅笔 “折断”、池水变浅、水中鱼的虚像等。 5．了解全反射现象，能规范完成折射光路作图，培养实验探究能力。 学习重难点 重点：光的折射规律；生活中折射现象的解释；三线共面、两线分居的规律。 难点：折射角与入射角的大小关系；虚像位置的分析；折射光路的作图；全反射的理解。 知识点 光的折射概念 1. 光的折射概念：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生______的现象叫作光的折射。 2. 发生折射的条件 （1）光从一种介质斜射入另一种介质。若光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化。 （2）光在同种不均匀介质中传播时，也会发生折射现象。如阳光穿过大气层时传播方向会发生变化。 易错提醒 1. 注意折射与反射同时发生：光从一种透明介质进入另一种透明介质时，在两种介质的分界面上，光的传播方向一般要发生改变。其中一部分光发生反射，同时还有一部分光进入另一种介质中而发生折射，即反射和折射现象同时发生，发生反射时不一定发生折射，但发生折射时一定发生反射。 2. 光发生折射的原因：光在不同种介质中传播的速度不同。 随学随练 1．如图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（     ） A．水杯中“分离”的勺子 B．树荫下的光斑 C．水中桥的倒影 D．景物在镜中的成像 2. 把玻璃杯放在有字的卡片上，往杯内注水近满。由上向下观察，看到如图所示的现象，这主要是因为（     ） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散 知识点 光的折射规律 1. 描述光的折射中的基本概念 （1）入射光线：从光源射向两透明介质分界面的光线； （2）折射光线：从入射点射向另一介质的光线； （3）法线：过入射点垂直于两分界面的虚线； （4）入射点：入射光线与两介质分界面的交点； （5）入射角：入射光线与法线之间的夹角； （6）折射角：折射光线与法线之间的夹角。 简称“一点”（入射点）、“一面”（分界面）、“二角”（入射角和折射角）、“三线”（入射光线、折射光线和法线）。 2. 光的折射特点 （1）折射光线、入射光线和法线在____________内； （2）折射光线和入射光线分居法线的______侧； （3）光从空气斜射入水或其它介质时，折射角______入射角；当入射角增大时，折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时，折射角______入射角。 （4）光从空气垂直射入水（或其它介质）中时，传播方向______。 （5）折射时光路______。 3. 对光的折射特点的理解 （1）弄清入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线和法线的含义，特别是法线，它既是界面的垂线，又是作图时画入射角和折射角的参照标准。 （2）折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小），但不是正比例关系，叙述时应先说折射角后说入射角。 （3）无论光是从空气斜射入水中或其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的角（入射角或折射角）总是大于在水中或其他介质中的角（折射角或入射角）。 易错提醒 ‌1. 核心折射特点 光从一种透明介质斜射入另一种时，传播方向会发生偏折；垂直入射时方向不变。折射规律可记为“三线共面、两线分居，空气中的角始终更大”：光从空气斜入水或玻璃，折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角，且折射光路完全可逆。 2. 高频易错点 因果关系颠倒：只能说“折射角随入射角变化”，不能表述为“入射角等于折射角”，角的变化有先后逻辑。 介质判断失误：看到“池水变浅”“水中筷子弯折”时，要明确虚像位置比实际物体偏高，不少同学会误判像的偏移方向。 光路方向混淆：判断“鱼看岸上昆虫”“人看水底鹅卵石”的光路时，牢记“看谁谁发光”，光线从被观察物体射向观察者眼睛，不能画反传播方向。 特殊情况遗漏：忽略垂直入射时折射角为0°的特例，错认为所有折射都会让光线偏折。 随学随练 1．一束光从空气斜射入水中，入射光线与水面的夹角为 40°，则下列说法正确的是（　　） A．入射角为 40° B．折射角大于 50° C．折射角小于 50° D．折射角等于 40° 2. 如图，一束光斜射入杯中，在杯底形成光斑。当逐渐向杯中加水，下列说法正确的是（　　） A．入射角变大，光斑向右移动 B．折射角不变，光斑向左移动 C．折射角变大，光斑向左移动 D．折射角不变，光斑向右移动 知识点 生活中的折射现象 1. 从岸上看水中的物体，“池水变浅”；位置“变高” 如图甲所示，从池底A点反射出的光线经折射后射入人眼，因为光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，所以折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从S点发出的，S点就是人看到的A的虚像，它比实际位置偏______。 甲 在岸边看水里的物体 乙 在水中看岸上的物体 2. 从水中看岸上的物体“变高” 例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。如图乙所示，从昆虫上点A射出的光线经折射后射入水中的人眼，因为光由空气中斜射入水中，折射角小于入射角，所以折射光线靠拢法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从A′点发出的，A′点就是人看到的昆虫的虚像，它比昆虫的实际位置偏______。 3. 海市蜃楼 海市蜃楼的成因 多发生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比较低。海面地表上方不同高度的空气层相当于一层层密度不同的透明介质。密度大的空气层为光密介质，密度小的空气层为光疏介质。远方景物射出的光在层与层之间连续发生折射。从整体来看，光逐渐向地面弯曲进入观察者的眼中。在观察者看来，光好像是从海面上空的物体射出的。 海市蜃楼是一种由光的______产生的现象。 易错提醒 现象判断易混淆：很多同学会把水中倒影、镜面反光这类同种介质内的反射现象误判为折射，要记住折射必须发生在两种不同透明介质的界面处，比如空气和水、空气和玻璃之间。 虚像位置记反：看到水中的鱼、池底的物体时，折射形成的虚像会比实际位置偏高，不少同学误以为像在真实物体下方，导致用鱼叉叉鱼时瞄准方向出错。 随学随练 1．如图为游客在上海某海洋馆拍到的一头北极熊在水中身体错位的照片，关于该现象，下列说法正确的是（     ） A．由光的反射形成 B．由光的折射形成 C．由光的直线传播形成 D．游客看到的北极熊在水中的身体是实像 2. 小明在岸上观察到一条小鱼静卧在湖底。下列能正确表示小明看到的“鱼”的光路图是（　　） A． B． C． D． 知识点 探究光折射时的特点 【实验过程】 （1）如图甲所示，让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气和水中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。将数据记入表格中。 （2）让光逆着折射光的方向从水射入空气中，观察光束在空气中的径迹。 【收集证据】实验数据记录表格： 实验次数 入射角 折射角 1 0∘ 0∘ 2 20∘ 15∘ 3 40∘ 29∘ 4 60∘ 40∘ 【分析论证】 （1）一束光从空气以不同的角度射入水中，光束在空气和水中的径迹如图所示，其中1和1'、2和2'……4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可以得出：当入射角增大时，折射角也______；且折射角______入射角。 （2）当光从空气垂直射入水中时，传播方向______。 （3）如果让光逆着折射光的方向从水或玻璃射入空气中，可以看到，进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。也就是说，在折射现象中，光路可逆。 【实验结论】经过精确的实验，得出光的折射特点： 光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或玻璃中时，传播方向不变。 在折射现象中，光路可逆。 易错提醒 1. 操作类易错点：液面未与光具盘圆心重合，会导致入射点偏离刻度中心，无法准确测量入射角和折射角；验证光路可逆时，未沿原折射光线所在的空气侧射向入射点，导致无法正确验证光路可逆的规律。 2.实验严谨性易错点：仅通过空气和水一组介质就总结普遍的折射规律，未换用玻璃、油等其他透明介质重复实验，导致结论缺乏普遍性。 随学随练 1．如图是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下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 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反射，此时反射光、折射光的夹角为________°。 题型 光的折射 ‌1. 先辨现象本质：判断场景是否涉及两种不同透明介质，比如空气和水、空气和玻璃，若光线穿过两种介质且传播方向偏折，就属于折射现象，可直接排除影子、小孔成像这类光的直线传播，以及倒影、镜面反射这类光的反射场景。 2. 牢记“空气大角”规律：光从水或玻璃斜射入空气时，空气中的折射角一定大于介质内的入射角，这是判断光路方向的核心依据，比如岸上看水中的鱼、水中看岸上的树，虚像位置都会比实际位置偏高。 3. 水面动态类题型技巧：容器底部有固定光源时，往容器里加水，水底的光斑会随水面升高向入射点的偏折侧移动，这类题可直接通过水面高度变化判断光点移动方向，不用反复画光路图。 4. 光路可逆验证法：遇到判断人眼所见虚像位置的题目，可将光路反向推演，验证折射光线的反向延长线是否交于虚像点，快速排除错误选项。 活学活用 1．如图所示，有同学用激光笔发出一束光从空气斜射入水中，为入射光线，保持入射点不动，在竖直平面内，顺时针旋转入射光线至虚线位置，将______（选填“变大”“不变”或“变小”）。 2. 如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面上同时发生反射和折射，其中玻璃位于MM′的_____侧，折射光线是_______。 题型生活中的折射现象 1. 先辨现象本质：判断场景是否涉及两种不同透明介质，比如空气和水、空气和玻璃，若光线穿过两种介质且传播方向偏折，就属于折射现象，可直接排除影子、小孔成像这类光的直线传播，以及倒影、镜面反射这类光的反射场景。 2. 牢记“空气大角”规律：光从水或玻璃斜射入空气时，空气中的折射角一定大于介质内的入射角，这是判断光路方向的核心依据，比如岸上看水中的鱼、水中看岸上的树，虚像位置都会比实际位置偏高。 3. 水面动态类题型技巧：容器底部有固定光源时，往容器里加水，水底的光斑会随水面升高向入射点的偏折侧移动，这类题可直接通过水面高度变化判断光点移动方向，不用反复画光路图。 4. 光路可逆验证法：遇到判断人眼所见虚像位置的题目，可将光路反向推演，验证折射光线的反向延长线是否交于虚像点，快速排除错误选项。 活学活用 1．孩子在湖边观鱼,看见鱼是在________点处，小孩看到鱼的深度比鱼所在的实际深度_______。光是从_________（选填“空气中射到水中”或“水中射到空气中”），鱼的反射光线折射时______（选填“靠近”或“偏离”）法线。 2．麦积区翠湖公园的西边生长着许多荷花，花朵绽放时非常好看，点缀出翠湖美丽的风景。如图所示是一条鱼跃出水面咬食荷花的画面，鱼在水中看到的“荷花”其实是荷花的________（选填“虚像”或“实像”），鱼要准确地咬到荷花，应该跃向看到荷花所在的________位置（选填“上方”“下方”或“本身”）。 基础通关 1．下列是生活中常见的镜子，其中利用光的折射的是（　　） A．化妆用的镜子 B．三棱镜 C．汽车观后镜 D．太阳灶 2．下列现象属于光的折射的是（　　） A．通过潜望镜观察海面上的船只 B．观察楼房在水中的倒影 C．从水中看岸上的物体比实际位置高 D．在路灯下出现了人的影子 3．若阳光从空气斜射入水中时，折射角为30°，入射角可能为（     ） A．0° B．20° C．30° D．40° 4．在岸上看池塘不深，但是下水后几乎要把人淹没了，能解释这一现象的光路图是（     ） A． B． C． D． 5．当水中的光源发出的光束斜射到空气中时，折射角___________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。当你在露天游泳池游泳时，潜入水中观看池边树梢，看到的是树梢的___________（选填“实像”或“虚像”），像的位置比树梢的实际位置___________（选填“高”或“低”）。 6．“潭清疑水浅”中的“水浅”指水看起来比实际的浅，是因为潭底的像在潭底实际位置的________（选填“上”或“下”）方，这是一种由光的________而产生的现象。 7．如图所示，岸上的人看到水中一条鱼游到一朵花的倒影中央。人看到的花在水中的倒影是__像，人看到的鱼是__像。（均选填“虚”或“实”） 8．如图所示，碗中放置一枚硬币，小刚站在离碗合适的距离处，起初碗看起来是空的，当小明慢慢往碗中倒水时，就会发现碗中还藏着一枚硬币，如图所示。小刚看到的是硬币的__________（选填“实”或“虚”）像，这是因为光从________（选填“空气射入水”或“水射入空气”）中发生_________（选填“光的直线传播”、“反射”或“折射”）的缘故。 9．如图为探究光的反射和折射规律的实验装置，其中光屏F可绕直径前后折转。 （1）实验时让一束光紧贴光屏E沿从空气中斜射入水中，在光屏F上能看到反射光线和折射光线，将光屏F绕直径向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到反射光线和折射光线，说明反射光线、折射光线和入射光线都______（选填“在”或“不在”）同一平面内。 （2）改变入射光线与的夹角进行多次实验，得到的实验数据如下表所示。分析数据可知，光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，其反射角和折射角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 入射角 0° 15° 30° 45° 60° 反射角 0° 15° 30° 45° 60° 折射角 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9° 10．按要求填空。 （1）如图甲所示，敲击音叉发声，使它与悬挂着的乒乓球接触，乒乓球被弹起，说明声音是由物体的________产生。 （2）如图乙所示，太阳光经过三棱镜后被分解成各种色光，这种现象叫做光的________。 （3）如图丙所示，把平面镜放在水平桌面上，为了在白纸板上呈现反射光线，白纸板应________放在平面镜上。 （4）如图丁所示，让一束光斜射入水中，光进入水中后向靠近法线的方向偏折，说明光从空气斜射入水中时传播方向________（选填“改变”或“不改变”）。 11．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。 12．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。 素养提升 13．如图所示是刊登在《美文》上题为：“鱼和楼的故事”的其中一张照片，下列说法中正确的是（　　） A．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是光的反射现象 B．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是光的折射现象 C．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是实像 D．看到楼的“倒影”和水中游鱼都是虚像 14．在下面四种现象中，属于光的折射现象的是（　　） A．潜水艇利用潜望镜观察水面情况 B．站在河水中的同学看到水中的腿变短了 C．光线射到不透明物体上，在物体后面形成影子 D．汽车司机通过观后镜看到汽车后面的物体 15．如图，喷水池无水时，射灯发出的一束光照在点。现往池内注水，水面升至位置时，站在池旁的人看到亮斑的位置在点，则（     ） A．点在点的下方 B．点在点的上方 C．点与点重合 D．无法判断点位置 16．光在空气和玻璃的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示，其中折射角为∠___________，分界面的___________方为玻璃（选“上”、“下”、“左”、“右”），当入射角减小时，反射光线与折射光线的夹角将___________。 17．如图所示，一个透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽放置在水平桌面上。用固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，水槽中未注水时侧壁上A处有一个光点，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________现象，此时入射角________（选填“大于”“等于”或“小于”）角θ；为使B处的光点移至C处，应向水槽中________（选填“注水”或“抽水”），并在图中画出此时水面的位置。 18．人眼在A处看见水中鹅卵石B的像在处，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→”方向）照射，这是利用了_____的原理。 19．小东是个爱动手、动脑、喜欢物理的同学，下面是他做的一些小探究，请你填写完整。 （1）他测课本的长度，若三次读数分别为26.14cm、26.13cm、26.14cm，则该课本的长度应为____________cm，其中准确值为____________cm，估计值为____________cm。 （2）他测出自己的步长为60cm，从教室走到同一楼层的实验室共走了106步，则该教室到实验室的距离是____________m。 （3）他用自制的器材探究光的折射现象，如图，光AO从空气斜射入水中，折射光沿OB射出，折射角____________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。减小入射光线与水面的夹角，入射角会____________，折射角随之____________（后两空选填“变大”“变小”或“不变”）。 20．小明和某实验小组用激光笔、水、水槽、可折转的光屏组成如图所示的装置“研究光的折射现象”。 （1）实验中应选择表面较________（选填“粗糙”或“光滑”）的光屏，目的是更好地________。 （2）实验小组选择可折转的光屏是为了观察折射光线和入射光线是否________。 （3）实验开始后，实验小组改变入射角，进行多次实验，测量每次实验的入射角和折射角，将实验过程测得的数据记录在下表中。 入射角 15° 30° 45° 60° 折射角 11° 22° 32° 40° ①分析表格数据可得：光从空气斜射入水中时，折射角________（选填“大于”或“小于”）入射角。 ②根据表格数据判断：当光以35°的入射角从空气射入水中时，其折射角________（选填“大于”“小于”或“等于”）22°。 （4）进行完实验后，请你解释渔民在叉鱼时，要瞄准鱼的下方才能叉到鱼的原因是：__________。 21．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。 22．作图说明：潜在水中的潜水员看岸上的物体比实际的物体变高还是变矮了。 迁移创新 23．如图是一束光从空气斜射入水球的光路图（其中球心与入射点的连线为法线）。若向水球中注水，球心O的位置不变而水球体积变大。下列选项中带箭头的虚线代表原光路，则水球变大后新的光路图可能正确的为（   ） A． B． C． D． 24．人站在清澈的河水中会发现水中腿变短，潜水员看岸上的树会发现树变高，能描述这两种现象的光路依次是图中的______和______。 25．小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。 A．  B．  C． D． （1）实验时，光贴着光屏从空气射入水中，小明将F板向后折转一定的角度，则在F板上__________（选填“能”或“不能”）看到折射光，此时折射光线和入射光线__________（选填“在”或“不在”）同一平面内； （2）小明将光屏F恢复原状，保持入射光不动，继续加水，会看到杯底的亮斑B向__________（选填“左”、“右”或“上”）移动； （3）小明继续用另一只激光笔让光沿着BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明__________； （4）让一束激光从某玻璃斜射向空气（如图乙）。保持入射点不动，改变入射角（每次增加0.2°），当入射角增大到41.8°时，折射光消失，只存在入射光与反射光，这种现象叫做光的全反射，如图丙所示.此时的入射角叫做这种物质的临界角.当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射，根据以上内容可判断： ①当光从空气射向玻璃时__________（填“会”或“不会”）发生光的全反射现象； ②一个三棱镜由上述玻璃制成，一束光垂直于三棱镜的一个面射入，如图丁所示，则关于这束光经过三棱镜后的光路描述，如图中正确的是__________。 （5）下表中是光在几种不同介质中的传播速度；如图甲、乙是光在这几种介质中发生折射的光路。 ①综合分析表中的数据和图甲的光路图可以得出的结论是：光束从传播速度大的介质中斜射入传播速度小的介质中时，折射角__________入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）； 介质 水 玻璃 冰 空气 酒精 光速（/） 2.25×108 2.0×108 2.30×108 3.0×108 2.2×108 ②现代医学中常用超声波击碎人体内的结石，超声波从空气中斜射入人体后也类似光一样要发生折射，如图乙所示超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的__________（选填“左侧”或“右侧”）。 26．请完成以下几个光学问题。 （1）如图甲所示，“小孔成像”是由于________形成的，在半透明的塑料膜上能看到蜡烛________立的像。 （2）有一种液面监视器，基本结构原理如图乙所示，光束发射器始终以一定角度向液面发射一细光束，其反射光被水平放置的光电转换接收器接收，再通过显示器显示出来。若光束与液面夹角为45°，则： ①反射光线与入射光线的夹角为________度； ②液面上升________cm时，接收器上的两反射光点和间的距离为10cm。 （3）“坐井观天”出自韩愈《原道》：“坐井而观天，曰天小者，非天小也”。如图丙所示，一只青蛙在枯井底向外张望，看到天的范围较小，若枯井中灌满水，井底青蛙的位置不变，青蛙看到天的范围变大了。本题中，光是从________斜射入另一种介质中的（选填“空气”或“水”），折射角________入射角。 27．阅读短文，回答问题。 全反射现象 如图甲所示，当光线从一种介质1（如水）射向另一种介质2（如空气）时，一部分光进入介质2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光。如图乙所示，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此时折射光消失，只剩下反射光，这种现象称为全反射现象，刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比叫做折射率，光从折射率大的介质入射到折射率小的介质才有可能发生全反射现象，且折射率越大，临界角度数越小。 折射率较大的称为光密介质，折射率较小的称为光疏介质，光密介质和光疏介质是相对而言的，相对于空气而言，水是光密介质，空气是光疏介质；水相对于玻璃而言，水就是光疏介质。只有当光由光密介质斜射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。 光纤通信就是利用光的全反射原理，如图丙所示，光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同介质，光从内芯传播时遇到光纤弯曲处，会发生全反射现象，而保证光线不会泄漏到光纤外。 （1）由全反射的条件可知，当光从空气斜射到水中时___________（选填“会”或“不会”）发生全反射现象； （2）若光由水进入空气的临界角是48.5°，则入射光以60°的入射角从水中射向空气时___________（选填“会”或“不会”）发生全反射现象； （3）若光由玻璃中进入空气中时也想发生全反射现象，则临界角度数可能为___________； A．42° B．48.5° C．53.5° D．60° （4）光导纤维的外套相对于内芯介质来说是___________（选填“光疏介质”或“光密介质”）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $