3.4 光的折射规律（重难点专练）物理新教材沪粤版八年级上册

**基本信息** 以“现象-规律-应用-实验-拓展”为逻辑主线，通过6大题型系统构建光的折射知识体系，提炼“三线两角分析”“虚像位置判断”等核心方法，强化科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |折射现象辨析|4题|本质区别对比法、现象归类法|从定义出发，通过反射与折射本质区别建立概念认知| |折射规律要点|4题|“空气中角大”口诀、三线两角关系模型|以三线共面、两线分居为基础，推导角度变化规律| |光路图与计算|4题|界面法线判断法、几何关系计算法|结合规范作图，实现规律到定量计算的转化| |生活现象解释|4题|虚像位置偏高原理、光路逆向分析法|用折射规律解释池水变浅等现象，体现物理观念| |实验探究|4题|变量控制法、多次测量归纳法|通过器材作用与操作目的，培养科学探究能力| |全反射现象|4题|临界角条件判断法、应用迁移法|拓展光密/疏介质概念，完善折射规律认知体系|

3.4 光的折射规律 ▌题型01 光的折射现象辨析 1．B 2．B 3．C 4．D ▌题型02 光的折射规律核心要点 5．折射 小于 注水 6．（1）不能；（2）折射 较小；（3）左侧 7．漫反射 浅 水 空气 8．折射 复色 ▌题型03 折射光路图与角度计算 9．D 10．C 11． 上 12．B 60 顺时针 大于 ▌题型04 生活中的折射现象解释 13．B 14．C 15．勺子水中部分是直的 光的折射规律 见解析 16．折射 乙 虚 直线 ▌题型05 实验探究：光的折射规律 17．（1）反射 折射 AO；（2）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（3）等于 小于 增大；（4）OA 18．（1）是；（2）30°；（3）2、3、4 增大；（4）小于 介质种类 强；（5）入射角和折射角 19．（1）彩虹；（2）B；（3）1、2、3/4、5、6/7、8、9 当入射角和光的颜色相同时，折射角相对入射角变化的大小与介质的种类有关。（4）白 可以 20．（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 ▌题型06 全反射现象（拓展考点） 21．（1）大于 增强；（2）41.8°；（3）；（4）D；（5） 22．（1）虚；（2）大于 41.8；（3）a；（4）0 20 23．（1）小；（2）大于；（3）光密介质；（4）A 24．（1）光密；（2）上方 虚；（3）D；（4）不可能；（5）D 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4 光的折射规律 题型01 光的折射现象辨析 题型02 光的折射规律核心要点 题型03 折射光路图与角度计算 题型04 生活中的折射现象解释 题型05 实验探究：光的折射规律 题型06 全反射现象（拓展考点） ▌题型01 光的折射现象辨析 1．定义：光由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。 特殊情况：光垂直射到两种介质的分界面时，传播方向不变，这也属于光的折射现象。 2．与光的反射的本质区别 光的反射：光线返回原介质； 光的折射：光线进入另一种介质，传播方向一般发生偏折。 3．常见折射现象 水中铅笔 “折断”、池水看起来比实际浅、叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方； 海市蜃楼、星星闪烁、太阳视位置偏差； 透过玻璃砖看物体错位、透镜类成像。 4．高频易错点 误认为只要光从一种介质进入另一种介质，传播方向就一定改变（垂直入射时方向不变）； 误认为水中倒影是折射现象（倒影是光的反射）。 5．考法点拨：单元测、月考常以选择题形式给出生活现象，要求辨析光现象类型；中考常结合光的直线传播、反射、色散综合考查，需准确区分各类现象的本质原理。 1．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 2．如图是抚顺月牙岛雨后湖边的景象，下列说法正确的是（     ） A．水面上的倒影是光的折射形成的实像 B．天空中的彩虹是光的色散现象 C．水中的彩虹是由于光的直线传播形成的 D．看到水中的鱼是光的反射形成的虚像 3．下列关于 “池水变浅” 现象的说法正确的是（     ） A．池底反射的光从空气斜射入水中发生折射，让人看到池底的虚像 B．人看到的池底是实像，位置比实际位置高 C．池底反射的光从水中斜射入空气，折射角大于入射角 D．潜水员在水中看岸边的人，会觉得人比实际更矮 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（如图甲所示），往茶杯中倒入一些水后，又能够看见硬币了（如图乙所示）。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被杯沿挡住后无法到达眼睛； ③“又看见了”是由于硬币反射的光在水面发生反射后到达眼睛； ④“又看见了”是由于硬币反射的光在水面发生折射后到达眼睛。 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ ▌题型02 光的折射规律核心要点 1．折射规律的核心内容（三线两角关系） ① 三线共面：折射光线、入射光线和法线在同一平面内； ② 两线分居：折射光线和入射光线分别位于法线两侧； ③ 两角不等（斜射时）： 光从空气斜射入水或玻璃等介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角； 光从水或玻璃等介质斜射入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角； 可简记为：空气中的角总是更大。 ④ 同增同减：入射角增大时，折射角也随之增大；入射角减小时，折射角也随之减小。 ⑤ 垂直入射：光垂直射到介质表面时，入射角为 0°，折射角也为 0°，传播方向不变。 光路可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的。 3．高频易错点 入射角、折射角都是与法线的夹角，不是与界面的夹角； 表述规律时要明确介质方向，不能笼统说 “折射角小于入射角”； 垂直入射时传播方向不变，但仍属于折射现象，不是 “没有发生折射”。 4．考法点拨：单元测常考规律辨析、角度大小比较；中考常结合光路图考查规律应用，或结合界面、法线判断考查角度计算。 5．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。 6．下表是光在几种不同均匀介质中的传播速度，图甲所示的是光在不同的均匀介质中传播的光路图。 介质 玻璃 冰 水 酒精 空气 光速（×108m/s） 1.87 2.29 2.25 2.26 3.00 （1）通过分析表格数据，___________（选填“能”或“不能”）得出结论：光在固体中传播速度最小，在气体中传播速度最大。 （2）结合光路图和表格数据，可得出结论：光从一种介质斜射入另一种介质时，在界面处会发生___________，在传播速度较小的介质内，光线与法线的夹角___________（选填“较大”或“较小”）。 （3）如图所示，一束光经过A点，要射中B点，则入射点应在O点的___________（选填“左侧”或“右侧”）。 7．同学们在教室里，能从不同方向看到老师在黑板上所写的粉笔字，这是因为光发生了______反射的缘故.在空碗里放一枚硬币，当碗内盛满水时，看上去碗底的硬币要比实际的深度______些（选填“深”或“浅”），这是由于光从______进入______时发生折射的缘故。 8．2023年12月12日，新疆阿勒泰地区吉木乃县出现了“幻日”奇观，如图。“幻日”是一种罕见的大气现象，多出现在冬季，是冰晶______（选填“反射”或“折射”）太阳光所形成的。“幻日”发生时，可观察到彩色光环，说明太阳光是______光。 ▌题型03 折射光路图与角度计算 1．光路图作图规范 法线用虚线表示，与两种介质的分界面垂直，标注垂足； 入射光线、折射光线用实线表示，标注箭头，箭头方向与光的传播方向一致； 斜射时，空气一侧的光线与法线的夹角更大；垂直入射时，三线重合，方向不变。 2．界面与法线的判断方法（常考题型） 先找到两个大小相等的角，这两个角是入射角和反射角； 两个角的角平分线即为法线，与法线垂直的直线即为两种介质的分界面； 根据折射角与入射角的大小关系，判断哪一侧是空气（角大的一侧是空气）。 3．角度计算要点 法线与界面垂直，夹角为 90°； 反射角等于入射角； 结合几何关系计算折射角、入射角的度数。 4．考法点拨：单元测、期中必考作图题和角度计算题；中考常结合光的反射定律，综合考查三线判断、角度计算与光路补画。 9．一束光从空气斜射到某液面上发生反射和折射，如图所示，入射光线与液面成30°角，反射光线与折射光线的夹角为83°，则（　　） A．入射角为30° B．反射角为30° C．折射角为53° D．折射角为37° 设入射角为，折射角为，由题意知，入射光线与液面成，则入射角为；根据光的反射定律知：反射角等于入射角等于，则折射角 10．一束光线从某种透明物质斜射入空气中，折射光线和反射光线垂直，且和入射光线成，则反射角和折射角的大小分别为（  ） A．和 B．和 C．和 D．和 11．如图，光源S发出一束激光与PQ夹角为，在MN上形成光斑A，当PQ和MN之间放入一块玻璃砖，且玻璃砖左右两边与PQ和MN贴合，光线偏折后，在MN上形成光斑B，此时折射光线OB与OA夹角为，则此时折射角____________（用、及特殊数值的角度表示）；若光源S以速度沿垂直于PQ的方向向右匀速运动，并保持不变，则光斑B将向____________（选填“上”或“下”）运动。 12．如图所示，一束光由介质A斜射入介质B，MN是A、B两种介质的分界面，两种介质分别是玻璃和空气，则介质 _____ （选填“A”或“B”）是空气，折射角为 _______ 度，若入射光线绕入射点顺时针转动5°角，则折射光线将绕入射点 ________ （选填“顺时针”或“逆时针”）转动，且转动角度 _______ （选填“大于”“等于”或“小于”）5°。 ▌题型04 生活中的折射现象解释 1．核心原理：物体发出（或反射）的光从一种介质斜射入另一种介质时发生折射，人眼逆着折射光线看去，会觉得光从折射光线的反向延长线的交点发出，形成虚像，虚像的位置比实际物体的位置偏高。 2．典型现象详解 池水变浅：池底的光从水斜射入空气中，折射角大于入射角，人眼逆着折射光看到的是池底的虚像，虚像在实际池底的上方，因此看起来水更浅。 叉鱼技巧：水中的鱼反射的光射出水面时发生折射，人看到的是鱼的虚像，位置比实际位置高，因此叉鱼要瞄准看到的鱼的下方。 水中铅笔 “折断”：铅笔水下部分的光射出水面时折射，虚像上移，因此看起来水面处的铅笔好像 “折断” 了。 海市蜃楼 / 星星闪烁：空气密度分布不均匀，光在传播过程中不断发生折射，导致虚像位置偏移或星光闪烁。 3．高频易错点 虚像的位置是 “偏高”，不是偏低； 光的传播方向是从物体射向人眼，不是从人眼射向物体。 4．考法点拨：单元测常以简答题、作图题形式考查现象解释；中考常结合生活情境考查原理分析，或要求画出对应光路图。 13．某游客在景区看到如图所示的情景，下列说法正确的是（     ） A．树在水中的倒影是由光的折射形成的 B．游客看到的水中鹅卵石的位置比它的实际位置浅 C．树在水中的倒影是实像 D．游客看到的水中的“鱼”是实像 14．如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口枯井，一口水井（水面在井口之下）两井底部中间位置各有一只青蛙，则（     ） A．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 B．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 C．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 15．有些广告制作忽视了科学性。如图甲所示的广告图中就有一处，请你找出来并简要说明它违背了什么物理原理或规律。 （1）错误：______，它违背了______； （2）请用上述原理或规律解释图乙的现象______。 16．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（如图所示），而是太阳光经过不均匀的大气层发生了_________（选填“反射”或“折射”）所成的像，太阳实际在图中_________（选填“甲”或“乙”）的位置。人眼所看到的太阳是________（选填“实”或“虚”）像，在特殊的日子我们会看到惊艳的日食现象，日食是由于光沿_________传播产生的。 ▌题型05 实验探究：光的折射规律 1．实验器材及作用 玻璃水槽 / 玻璃砖：提供两种介质的分界面； 激光笔：提供入射光线； 量角器：测量入射角和折射角的大小； 可折转光屏：验证折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。 2．关键操作与目的 多次改变入射角的大小进行测量：避免实验偶然性，总结普遍规律； 换用不同介质（水、玻璃）重复实验：验证折射规律的普遍性； 将光屏沿法线向后折转：探究折射光线、入射光线和法线是否共面。 3．实验结论 折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；入射角增大，折射角也增大；垂直入射时传播方向不变。 4．高频考点细节 实验在较暗环境中进行：使光线更清晰，便于观察； 光线要紧贴光屏入射：让光线呈现在光屏上，便于显示光路。 5．考法点拨：单元测、月考高频实验题，常考操作目的、现象分析、结论总结；中考常作为光学实验综合题的一部分，考查实验设计与规律推导。 17．某同学用如图所示的装置探究光的反射和折射特点，在水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成。NOM为两半圆光屏的分界线，光屏F可绕直径NOM前后折转，向水槽中加水后，当E和F两个半圆形光屏在同一平面时的某次实验光路如图所示。 （1）光从空气斜射到水中时，将同时发生_______ 和_______ 现象；其中_______ 光线最亮（选填“AO”“OB”或“OC”）； （2）实验过程中，将光屏F绕直径NOM向后多次折转不同角度，发现光屏F上始终没有反射光线，这说明____________________ ； （3）角度测量数据如下表所示，分析表中数据，可得出结论： 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 反射角β 0° 15° 30° 45° 60° 折射角λ 0° 11° 22.1° 35.4° 40.9° ①在光的反射中，反射角_______ （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角； ②光从空气斜射到水中时，折射角_______ （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角，且折射角随入射角的增大而_______ ； （4）若入射光线沿BO方向从水中射入空气，则折射光线将沿_______ 射出，此现象说明折射时光路是可逆的。 18．小明利用激光笔、玻璃、水、背景屏等器材“探究光的折射特点”，实验装置如图甲所示。 （1）让介质的上表面恰好通过背景屏的圆心O，激光笔发出的一束光从空气经圆心O射入介质中，调整背景屏，观察到背景屏上显示出的光路，因此折射光线、入射光线、法线______（是/否）在同一平面内。 让光从空气斜射入不同介质中，分别测出入射角和折射角的大小，记录在表中。 实验序号 介质种类 入射角/ 折射角/ 1 水 60 40.5 2 透明树脂 60 35.3 3 透明树脂 45 28.1 4 透明树脂 30 19.5 5 玻璃 60 31.7 （2）如图甲所示是某次实验情形，此次实验的入射角是______； （3）分析序号为______的三次实验数据可得初步结论：光从空气斜射入某种透明介质中时，折射角随入射角的增大而______； （4）分析序号为1、2、5的三次实验数据可知，当入射角相同时，光从空气斜射入玻璃的折射角______（选填“大于”“小于”或“等于”）光从空气斜射入水的折射角，因此，光从空气斜射入其他介质时，折射角大小还与______有关；和水相比玻璃对光的折射本领较______； （5）图甲、图乙两种组装器材的方式中，小明认为更合理的是图乙，理由是此种组装方式能更方便地测出______。 19．光从空气斜射入其他介质中时，传播方向发生偏折，折射角随入射角的增大而增大，它们变化的幅度是否相同呢?实验小组的同学猜想折射角相对入射角变化的大小可能与下列因素有关： 猜想1：入射角的大小 猜想2：介质的种类 猜想3：光的颜色 他们找来与图甲中相同的三个烧杯，杯中装入不同的液体，用激光笔向液面发射激光，利用量角器测出入射角和折射角的大小进行探究。 （1）根据生活中的______现象可判断猜想3是正确的； （2）他们利用红光实验的数据记录如下表。 介质 类别    数据 液体A 液体B 液体C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 入射角/度 30.0 45.0 60.0 30.0 45.0 60.0 30.0 45.0 60.0 折射角/度 24.6 36.1 46.2 22.1 32.1 40.6 9.5 28.1 35.3 角度变化/度 5.4 8.9 13.8 7.9 12.9 19.4 16.9 24.7 处理数据时，发现第7组数据被墨迹遮挡，可以判断，该处数据为 。 A．9.5 B．19.5 C．29.5 D．39.5 （3）分析数据可知，根据第______组数据，可以初步判断猜想1是正确的；根据第1、4、7或2、5、8或3、6、9组数据，可以初步得出的结论是_____； （4）小明同学用图乙所示厚为d的长方体玻璃砖探究猜想3，他将一束_____光斜射到玻璃砖上表面，在玻璃砖下方白纸1上记录不同色光的出射点依次为A、B、C…现仅将长方体玻璃砖换成同材质的半球形玻璃砖（半径为d），让上述光线以相同入射角斜射到球心O，记录下方白纸2上各色光的落点依次为A'、B'、C'…，如图丙。将白纸1、2叠放在一起，发现A和A'、B和B'、C和C'____（选填“可以”或“不可以”）都完全重合。已知半球内从圆心射向球面的光线射出时传播方向不发生变化。 20．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”）。 ▌题型06 全反射现象（拓展考点） 1．定义：光从水、玻璃等介质斜射入空气中时，入射角增大到某一角度，折射角达到 90°，折射光线完全消失，入射光线全部被反射回来的现象，叫做光的全反射。 2．发生条件 光从光密介质（如水、玻璃）射向光疏介质（如空气）； 入射角大于或等于临界角。 3．典型应用：光纤通信，光在光纤内壁不断发生全反射，从而实现信息的远距离传输。 4．考法点拨：属于教材拓展内容，单元测、月考常以基础选择题考查概念识别；中考要求较低，一般了解现象与应用即可。 21．阅读短文，回答问题： 如图甲所示，让一束光入射到半圆形玻璃砖中，会看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中，另一部分光线反射入玻璃砖内。逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到41.8°，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射，刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。光并非在任何界面都会发生全反射现象，只有在折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到包层处时，会发生全反射现象，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 （1）光线从玻璃斜射向空气时，折射角____________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角，而且随着入射角逐渐变大，反射光线的亮度会____________（选填“增强”“减弱”或“不变”）； （2）当玻璃刚好发生全反射现象时，此时的反射角是____________； （3）光纤是利用光在光导纤维中全反射原理而制成的传输工具，其传输速度为____________km/s； （4）光线从光导纤维的包层斜射向内芯时，____________； A．折射角大于入射角，可能会发生全反射 B．折射角小于入射角，可能会发生全反射 C．折射角大于入射角，不可能会发生全反射 D．折射角小于入射角，不可能会发生全反射 （5）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，请在图戊中完成这束入射光的光路图。 22．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，此时折射角大于入射角、根据折射规律可知，当入射角增大时，折射角也随之增大，而当入射角增大到某值时（小于 90°），折射角会增大到90°，此时的入射角叫做临界角。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，这种现象叫做全反射。 某次探究光的全反射实验中，光从玻璃射向空气时的一些实验数据如下表所示。 入射角i 20° 30° 40° 折射角γ （1）海市蜃楼情景中，人眼看到的空中的“景物”是___________（选填“实”或“虚”）像。 （2）分析材料可知只有当入射角___________（选填“大于”“小于”或“等于”）临界角时，才会发生全反射现象。实验中光发生全反射的临界角为___________度。 （3）图丙中的图线 ___________（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系。 （4）分析表格中的数据可知，若光从空气垂直射向玻璃，此时的折射角为___________度；若光从空气射向玻璃且入射角为30°时，此时的折射角为___________度。 23．阅读短文，回答问题。 光的全反射 光从一种介质斜射入另一种介质时，入射角增大到某一个值（临界角），折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做光的全反射。发生全反射时仍然遵循光的反射定律。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。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，例如：水晶对水来说就是光密介质，而对金刚石来说就是光疏介质。 其实在生活中也有许多利用光的全反射的例子，如自行车尾灯、光纤通信等。光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，从而保证光线不会泄漏到光纤外，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图所示。 （1）折射率越大，光在这种介质中的传播速度就越______（选填“大”或“小”）； （2）光在空气（真空）中的传播速度大于在其他介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都______（选填“大于”“小于”或“等于”）1； （3）光导纤维的内芯相对于包层。内芯是______（选填“光疏介质”或“光密介质”）； （4）光导纤维全长为L，光在空气和光纤内芯中的传播速度分别为、，则关于光在光纤中传播的时间t，正确的是______。 A． B． C． D． 24．阅读短文，回答以下问题。 光纤的奥秘 光纤电缆是本世纪最重要的发明之一，光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃纤维，这是为什么呢？ 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，偏折的方向和介质的种类有关。光在不同介质中传播速度大小不同，相对而言，光速大的介质是光疏介质，光速小的介质是光密介质。光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角，光从光疏介质斜射入光密介质时，折射角小于入射角。如果同一种介质不均匀，光速大小不同，也会形成折射现象。 如图甲所示，以某种玻璃为例，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上，可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中，此时折射角大于入射角，另一部分光线反射入玻璃砖内；逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到，使折射角达到时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。并非光线在任何界面都会发生全反射现象，这种现象只有在光从一种介质射向另一介质且折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 （1）相比于空气来说，玻璃是___________（光疏/光密）介质； （2）大气层密度是不均匀的，越到高空越稀薄，早晨我们看到初升的太阳是在它实际位置的___________（上/下方），是太阳的___________（虚/实）像； （3）图乙中，当入射角逐渐增大时___________； A．折射角逐渐增大，反射角逐渐减小； B．折射角逐渐减小，反射角逐渐增大； C．折射光线逐渐增强，反射光线逐渐减弱； D．折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强； （4）光从空气进入玻璃时，增大入射角___________（有可能/不可能）发生全反射； （5）光线从光导纤维的包层斜射向内芯时___________。 A．折射角大于入射角，可能会发生全反射； B．折射角小于入射角，可能会发生全反射； C．折射角大于入射角，不可能会发生全反射； D．折射角小于入射角，不可能发生全反射。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4 光的折射规律 题型01 光的折射现象辨析 题型02 光的折射规律核心要点 题型03 折射光路图与角度计算 题型04 生活中的折射现象解释 题型05 实验探究：光的折射规律 题型06 全反射现象（拓展考点） ▌题型01 光的折射现象辨析 1．定义：光由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。 特殊情况：光垂直射到两种介质的分界面时，传播方向不变，这也属于光的折射现象。 2．与光的反射的本质区别 光的反射：光线返回原介质； 光的折射：光线进入另一种介质，传播方向一般发生偏折。 3．常见折射现象 水中铅笔 “折断”、池水看起来比实际浅、叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方； 海市蜃楼、星星闪烁、太阳视位置偏差； 透过玻璃砖看物体错位、透镜类成像。 4．高频易错点 误认为只要光从一种介质进入另一种介质，传播方向就一定改变（垂直入射时方向不变）； 误认为水中倒影是折射现象（倒影是光的反射）。 5．考法点拨：单元测、月考常以选择题形式给出生活现象，要求辨析光现象类型；中考常结合光的直线传播、反射、色散综合考查，需准确区分各类现象的本质原理。 1．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。 2．如图是抚顺月牙岛雨后湖边的景象，下列说法正确的是（     ） A．水面上的倒影是光的折射形成的实像 B．天空中的彩虹是光的色散现象 C．水中的彩虹是由于光的直线传播形成的 D．看到水中的鱼是光的反射形成的虚像 【答案】B 【解析】A．水面倒影属于平面镜成像，是光的反射形成的虚像，不是光的折射形成的实像，故A错误； B．雨后天空中的彩虹，是太阳光通过空气中的小水珠发生折射，分解为多种色光，属于光的色散现象，故B正确； C．水中的彩虹是天空的彩虹经水面反射形成的，属于光的反射现象，不是光的直线传播形成的，故C错误； D．看到水中的鱼，是鱼反射的光线从水斜射入空气时发生折射，形成的虚像，不是光的反射形成的，故D错误。 故选B。 3．下列关于 “池水变浅” 现象的说法正确的是（     ） A．池底反射的光从空气斜射入水中发生折射，让人看到池底的虚像 B．人看到的池底是实像，位置比实际位置高 C．池底反射的光从水中斜射入空气，折射角大于入射角 D．潜水员在水中看岸边的人，会觉得人比实际更矮 【答案】C 【解析】A ．是池底的光从水中斜射入空气发生折射，故A错误； B.．人看到的是池底的虚像，由折射光线的反向延长线会聚形成，故B错误； C．光从水斜射入空气，折射角大于入射角，符合 “空气角大” 规律，故C正确； D．潜水员看岸边的人，光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，虚像位置比实际人更高，故D错误。 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（如图甲所示），往茶杯中倒入一些水后，又能够看见硬币了（如图乙所示）。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被杯沿挡住后无法到达眼睛； ③“又看见了”是由于硬币反射的光在水面发生反射后到达眼睛； ④“又看见了”是由于硬币反射的光在水面发生折射后到达眼睛。 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【答案】D 【解析】①②、光在同种均匀的空气中沿直线传播，硬币本身会反射光，但硬币反射的光被茶杯杯沿挡住，无法到达人眼，因此人看不见硬币。故①错误，②正确。 ③④、茶杯中加水后，硬币反射的光从水斜射入空气时，在水面发生折射，折射光线进入人眼，人通过折射光线就能看到硬币的虚像，属于光的折射现象，不是光的反射。故③错误，④正确。 综上可知，D正确、ABC错误。 故选D。 ▌题型02 光的折射规律核心要点 1．折射规律的核心内容（三线两角关系） ① 三线共面：折射光线、入射光线和法线在同一平面内； ② 两线分居：折射光线和入射光线分别位于法线两侧； ③ 两角不等（斜射时）： 光从空气斜射入水或玻璃等介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角； 光从水或玻璃等介质斜射入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角； 可简记为：空气中的角总是更大。 ④ 同增同减：入射角增大时，折射角也随之增大；入射角减小时，折射角也随之减小。 ⑤ 垂直入射：光垂直射到介质表面时，入射角为 0°，折射角也为 0°，传播方向不变。 光路可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的。 3．高频易错点 入射角、折射角都是与法线的夹角，不是与界面的夹角； 表述规律时要明确介质方向，不能笼统说 “折射角小于入射角”； 垂直入射时传播方向不变，但仍属于折射现象，不是 “没有发生折射”。 4．考法点拨：单元测常考规律辨析、角度大小比较；中考常结合光路图考查规律应用，或结合界面、法线判断考查角度计算。 5．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。 6．下表是光在几种不同均匀介质中的传播速度，图甲所示的是光在不同的均匀介质中传播的光路图。 介质 玻璃 冰 水 酒精 空气 光速（×108m/s） 1.87 2.29 2.25 2.26 3.00 （1）通过分析表格数据，___________（选填“能”或“不能”）得出结论：光在固体中传播速度最小，在气体中传播速度最大。 （2）结合光路图和表格数据，可得出结论：光从一种介质斜射入另一种介质时，在界面处会发生___________，在传播速度较小的介质内，光线与法线的夹角___________（选填“较大”或“较小”）。 （3）如图所示，一束光经过A点，要射中B点，则入射点应在O点的___________（选填“左侧”或“右侧”）。 【答案】（1）不能；（2）折射 较小；（3）左侧 【解析】（1）根据表格中的数据可知，光在空气中的传播速度是最快的，但在冰中的传播速度要大于在水、酒精中的速度，所以不能得出光在固体中传播速度最小。 （2）[1]由图可知，光从一种介质斜射入另一种介质时，在界面处会发生折射。 [2]光从速度大的空气中斜射入光速小的玻璃中时，折射光线靠近法线，即折射角小于入射角；光从速度小的玻璃中斜射入光速大的空气中时，折射光线会远离法线偏折，即折射角大于入射角；所以在传播速度较小的介质内，光线与法线的夹角较小。 （3）光从玻璃斜射入冰中，光的传播速度会变大，则折射角会大于入射角，折射光线会远离法线，要想射中B点，入射点应在O点的左侧。 7．同学们在教室里，能从不同方向看到老师在黑板上所写的粉笔字，这是因为光发生了______反射的缘故.在空碗里放一枚硬币，当碗内盛满水时，看上去碗底的硬币要比实际的深度______些（选填“深”或“浅”），这是由于光从______进入______时发生折射的缘故。 【答案】 漫反射 浅 水 空气 【解析】[1]粉笔字表面不光滑，光照射到上面时会向各个方向反射，这种反射称为漫反射，正是因为漫反射，教室里不同位置的同学才能从不同方向看到黑板上的粉笔字，故此处为漫反射。 [2]碗内盛满水后，硬币反射的光从水中传播到空气中时发生折射，折射光线会远离法线；人眼逆着折射光线看去，看到的是硬币的虚像，这个虚像的位置比硬币实际位置更高，所以看上去硬币比实际深度浅，故此处为浅。 [3]光的折射现象发生在两种不同的透明介质之间，此处硬币的光先在水中传播，再进入另一种介质，所以光首先从水这种介质出发，故此处为水。 [4]结合光的传播路径，硬币的光从水传播出来后，进入的是空气这种介质，进而发生折射形成虚像，故此处为空气。 8．2023年12月12日，新疆阿勒泰地区吉木乃县出现了“幻日”奇观，如图。“幻日”是一种罕见的大气现象，多出现在冬季，是冰晶______（选填“反射”或“折射”）太阳光所形成的。“幻日”发生时，可观察到彩色光环，说明太阳光是______光。 【答案】 折射 复色 【解析】[1]“幻日”现象是由于太阳光通过高空中的冰晶时发生折射形成的。因为冰晶的结构类似于三棱镜，太阳光进入冰晶后，从一种介质斜射入另一种介质，发生折射，从而形成幻日奇观。 [2]“幻日”发生时，可观察到彩色光环，这是光的色散现象，说明太阳光是复色光，太阳光是由多种色光混合而成的。 ▌题型03 折射光路图与角度计算 1．光路图作图规范 法线用虚线表示，与两种介质的分界面垂直，标注垂足； 入射光线、折射光线用实线表示，标注箭头，箭头方向与光的传播方向一致； 斜射时，空气一侧的光线与法线的夹角更大；垂直入射时，三线重合，方向不变。 2．界面与法线的判断方法（常考题型） 先找到两个大小相等的角，这两个角是入射角和反射角； 两个角的角平分线即为法线，与法线垂直的直线即为两种介质的分界面； 根据折射角与入射角的大小关系，判断哪一侧是空气（角大的一侧是空气）。 3．角度计算要点 法线与界面垂直，夹角为 90°； 反射角等于入射角； 结合几何关系计算折射角、入射角的度数。 4．考法点拨：单元测、期中必考作图题和角度计算题；中考常结合光的反射定律，综合考查三线判断、角度计算与光路补画。 9．一束光从空气斜射到某液面上发生反射和折射，如图所示，入射光线与液面成30°角，反射光线与折射光线的夹角为83°，则（　　） A．入射角为30° B．反射角为30° C．折射角为53° D．折射角为37° 【答案】D 【解析】根据光的反射定律和折射的规律作图，如下： 设入射角为，折射角为，由题意知，入射光线与液面成，则入射角为；根据光的反射定律知：反射角等于入射角等于，则折射角 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 10．一束光线从某种透明物质斜射入空气中，折射光线和反射光线垂直，且和入射光线成，则反射角和折射角的大小分别为（  ） A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】C 【解析】一束光线从某种透明物质斜射入空气中，根据光的反射定律和折射的规律作图，如下所示 设入射角为，折射角为，则 由题意知 解得。折射角为① 反射角等于入射角，反射角为，折射角为，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 11．如图，光源S发出一束激光与PQ夹角为，在MN上形成光斑A，当PQ和MN之间放入一块玻璃砖，且玻璃砖左右两边与PQ和MN贴合，光线偏折后，在MN上形成光斑B，此时折射光线OB与OA夹角为，则此时折射角____________（用、及特殊数值的角度表示）；若光源S以速度沿垂直于PQ的方向向右匀速运动，并保持不变，则光斑B将向____________（选填“上”或“下”）运动。 【答案】 上 【解析】折射角是折射光线与法线的夹角，本题中PQ是竖直界面，法线垂直于PQ（水平方向）。已知入射光线与界面PQ夹角为α，因此入射光线与法线的夹角（入射角）为 又已知折射光线OB与原入射方向OA的夹角为β（折射光线向法线偏折了β），因此折射角 光源S垂直PQ向右匀速运动，保持α不变，入射点O会沿PQ向上移动；由于折射光线角度不变，因此光斑B随O点向上移动。 12．如图所示，一束光由介质A斜射入介质B，MN是A、B两种介质的分界面，两种介质分别是玻璃和空气，则介质 _____ （选填“A”或“B”）是空气，折射角为 _______ 度，若入射光线绕入射点顺时针转动5°角，则折射光线将绕入射点 ________ （选填“顺时针”或“逆时针”）转动，且转动角度 _______ （选填“大于”“等于”或“小于”）5°。 【答案】 B 60 顺时针 大于 【解析】[1][2]直线MN为界面，过入射点先作出法线EF，如图所示： 入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角，折射角是折射光线与法线的夹角。   由图可知，入射光线与界面的夹角为40°，则入射角为90°-40°=50° 根据光的反射定律可知，反射角＝入射角＝50°，  图中的折射角为90°-30°=60°   当光线从其它透明介质斜射入空气时，折射角大于入射角。因为图中的折射角大于入射角，故光线从其它透明介质斜射入空气中，则上方介质B为空气。 [3][4]若入射光线绕入射点顺时针转动5°角，入射角减小，折射角也减小，则折射光线将绕入射点顺时针转动，由于折射角大于入射角，假如都转动到入射角0度时，折射光线转动的角度较大，因而折射光转动角度大于5°。 ▌题型04 生活中的折射现象解释 1．核心原理：物体发出（或反射）的光从一种介质斜射入另一种介质时发生折射，人眼逆着折射光线看去，会觉得光从折射光线的反向延长线的交点发出，形成虚像，虚像的位置比实际物体的位置偏高。 2．典型现象解析 池水变浅：池底的光从水斜射入空气中，折射角大于入射角，人眼逆着折射光看到的是池底的虚像，虚像在实际池底的上方，因此看起来水更浅。 叉鱼技巧：水中的鱼反射的光射出水面时发生折射，人看到的是鱼的虚像，位置比实际位置高，因此叉鱼要瞄准看到的鱼的下方。 水中铅笔 “折断”：铅笔水下部分的光射出水面时折射，虚像上移，因此看起来水面处的铅笔好像 “折断” 了。 海市蜃楼 / 星星闪烁：空气密度分布不均匀，光在传播过程中不断发生折射，导致虚像位置偏移或星光闪烁。 3．高频易错点 虚像的位置是 “偏高”，不是偏低； 光的传播方向是从物体射向人眼，不是从人眼射向物体。 4．考法点拨：单元测常以简答题、作图题形式考查现象解释；中考常结合生活情境考查原理分析，或要求画出对应光路图。 13．某游客在景区看到如图所示的情景，下列说法正确的是（     ） A．树在水中的倒影是由光的折射形成的 B．游客看到的水中鹅卵石的位置比它的实际位置浅 C．树在水中的倒影是实像 D．游客看到的水中的“鱼”是实像 【答案】B 【解析】A．树在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．鹅卵石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，人眼逆着折射光线看去，看到的是位置变浅的虚像，故B正确； C．树在水中的倒影属于平面镜成像，成的是正立、等大的虚像，故C错误； D．游客看到水中的“鱼”，是鱼反射的光从水中斜射入空气中发生折射形成的虚像，故D错误。 故选B。 14．如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口枯井，一口水井（水面在井口之下）两井底部中间位置各有一只青蛙，则（     ） A．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 B．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 C．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 【答案】C 【解析】如图所示 枯井里的青蛙看井口，根据光的直线传播可知，井口的大小为视角α的范围； 水井里的青蛙在水中，沿井口边缘从空气斜射入水中的光线会发生折射，折射光线向法线偏折，青蛙逆着折射光线看井口，井口的大小为视角β的范围，所以枯井中青蛙觉得井口大些； 枯井中的青蛙看到井外的范围，根据光的直线传播可知，依然为视角α的范围； 水井中的青蛙看到的范围，根据光的折射规律可知，为视角γ的范围，即水井中的青蛙看到井外的范围较大，所以水井中的青蛙能看到更多的星星，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 15．有些广告制作忽视了科学性。如图甲所示的广告图中就有一处，请你找出来并简要说明它违背了什么物理原理或规律。 （1）错误：______，它违背了______； （2）请用上述原理或规律解释图乙的现象______。 【答案】 勺子水中部分是直的 光的折射规律 见解析 【解析】（1）[1][2]水中物体发出的光线射向空气中时会发生折射，折射光线远离法线，从水面上看起来会向上弯折，而图中勺子水中部分看起来是直的，违背了光的折射规律。 （2）[3]由于光的折射，水中的物体看起来会变浅，所以岸上的人观察池塘中的水不深，但实际上池水要比看起来要深，超过了这个人身高，发生了危险，高呼救命。 16．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（如图所示），而是太阳光经过不均匀的大气层发生了_________（选填“反射”或“折射”）所成的像，太阳实际在图中_________（选填“甲”或“乙”）的位置。人眼所看到的太阳是________（选填“实”或“虚”）像，在特殊的日子我们会看到惊艳的日食现象，日食是由于光沿_________传播产生的。 【答案】 折射 乙 虚 直线 【解析】[1][2][3]太阳落山时，太阳的实际位置在地平线下面，但太阳光经过不均匀的大气层时发生了折射，通过折射我们看见了太阳的虚像（即观察到的落日），此时，太阳的实际位置在图中的乙位置。 [4]当月球运动到太阳和地球中间，如果三者正好处在一条直线时，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。由此可知，日食是由于光在同一均匀介质中沿直线传播产生的。 ▌题型05 实验探究：光的折射规律 1．实验器材及作用 玻璃水槽 / 玻璃砖：提供两种介质的分界面； 激光笔：提供入射光线； 量角器：测量入射角和折射角的大小； 可折转光屏：验证折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。 2．关键操作与目的 多次改变入射角的大小进行测量：避免实验偶然性，总结普遍规律； 换用不同介质（水、玻璃）重复实验：验证折射规律的普遍性； 将光屏沿法线向后折转：探究折射光线、入射光线和法线是否共面。 3．实验结论 折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；入射角增大，折射角也增大；垂直入射时传播方向不变。 4．高频考点细节 实验在较暗环境中进行：使光线更清晰，便于观察； 光线要紧贴光屏入射：让光线呈现在光屏上，便于显示光路。 5．考法点拨：单元测、月考高频实验题，常考操作目的、现象分析、结论总结；中考常作为光学实验综合题的一部分，考查实验设计与规律推导。 17．某同学用如图所示的装置探究光的反射和折射特点，在水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成。NOM为两半圆光屏的分界线，光屏F可绕直径NOM前后折转，向水槽中加水后，当E和F两个半圆形光屏在同一平面时的某次实验光路如图所示。 （1）光从空气斜射到水中时，将同时发生_______ 和_______ 现象；其中_______ 光线最亮（选填“AO”“OB”或“OC”）； （2）实验过程中，将光屏F绕直径NOM向后多次折转不同角度，发现光屏F上始终没有反射光线，这说明____________________ ； （3）角度测量数据如下表所示，分析表中数据，可得出结论： 入射角α 0° 15° 30° 45° 60° 反射角β 0° 15° 30° 45° 60° 折射角λ 0° 11° 22.1° 35.4° 40.9° ①在光的反射中，反射角_______ （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角； ②光从空气斜射到水中时，折射角_______ （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角，且折射角随入射角的增大而_______ ； （4）若入射光线沿BO方向从水中射入空气，则折射光线将沿_______ 射出，此现象说明折射时光路是可逆的。 【答案】（1）反射 折射 AO；（2）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（3）等于 小于 增大；（4）OA 【解析】（1）光从空气斜射到水面时，一部分光会返回空气发生反射，另一部分光会进入水中发生折射，因此同时发生反射和折射现象； 入射光线AO是光源直接发出的光线，能量最集中，因此是三条光线里最亮的。 （2）当光屏F绕直径NOM向后折转一定的角度后，则呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内，在F板上不能看到反射光线，这说明反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内，否则反射光线将不会出现在光屏F上。 （3）由表中数据可知，在光的反射中，反射角等于入射角。 光从空气斜射到水面时，折射角小于入射角，当入射角不断增大时，折射角也随之增大。 （4）若入射光线沿BO方向从水中射入空气，则折射光线沿OA射出，这说明光的折射过程是可逆的。 18．小明利用激光笔、玻璃、水、背景屏等器材“探究光的折射特点”，实验装置如图甲所示。 （1）让介质的上表面恰好通过背景屏的圆心O，激光笔发出的一束光从空气经圆心O射入介质中，调整背景屏，观察到背景屏上显示出的光路，因此折射光线、入射光线、法线______（是/否）在同一平面内。 让光从空气斜射入不同介质中，分别测出入射角和折射角的大小，记录在表中。 实验序号 介质种类 入射角/ 折射角/ 1 水 60 40.5 2 透明树脂 60 35.3 3 透明树脂 45 28.1 4 透明树脂 30 19.5 5 玻璃 60 31.7 （2）如图甲所示是某次实验情形，此次实验的入射角是______； （3）分析序号为______的三次实验数据可得初步结论：光从空气斜射入某种透明介质中时，折射角随入射角的增大而______； （4）分析序号为1、2、5的三次实验数据可知，当入射角相同时，光从空气斜射入玻璃的折射角______（选填“大于”“小于”或“等于”）光从空气斜射入水的折射角，因此，光从空气斜射入其他介质时，折射角大小还与______有关；和水相比玻璃对光的折射本领较______； （5）图甲、图乙两种组装器材的方式中，小明认为更合理的是图乙，理由是此种组装方式能更方便地测出______。 【答案】（1）是；（2）30°；（3）2、3、4 增大；（4）小于 介质种类 强；（5）入射角和折射角 【解析】（1）在实验中，背景屏是一个平面，当激光笔发出的光从空气经圆心O射入介质中时，背景屏上能同时显示出折射光线、入射光线和法线，说明折射光线、入射光线和法线在同一个平面内。 （2）入射角为入射光线与法线的夹角，由图可知，此时的入射角为30°。 （3）要得出“光从空气斜射入某种透明介质中时，折射角随入射角的变化规律”，需要控制介质种类相同，改变入射角大小，所以应选择2、3、4这三次实验。 实验序号2、3、4的介质都是透明树脂，入射角分别为60°、45°、30°，对应的折射角分别为35.3°、28.1°、19.5°，可以得到入射角增大时，折射角也随之增大。 （4）分析1、2、5实验可知，入射角都为60°，介质的种类不同，光从空气斜射入玻璃的折射角为31.7°，光从空气斜射入水的折射角为40.5°，所以光从空气斜射入玻璃的折射角小于光从空气斜射入水的折射角，因此可知折射角大小与介质种类有关。 由以上可知，光从空气斜射入玻璃的折射角更小，说明光在玻璃中偏折程度更大，即玻璃对光的折射本领较强。 （5）入射角和折射角分别为入射光线和折射光线与法线的夹角，图乙中入射光线和折射光线在量角器对应的刻度线能直接表示入射角与折射角的大小。 19．光从空气斜射入其他介质中时，传播方向发生偏折，折射角随入射角的增大而增大，它们变化的幅度是否相同呢?实验小组的同学猜想折射角相对入射角变化的大小可能与下列因素有关： 猜想1：入射角的大小 猜想2：介质的种类 猜想3：光的颜色 他们找来与图甲中相同的三个烧杯，杯中装入不同的液体，用激光笔向液面发射激光，利用量角器测出入射角和折射角的大小进行探究。 （1）根据生活中的______现象可判断猜想3是正确的； （2）他们利用红光实验的数据记录如下表。 介质 类别    数据 液体A 液体B 液体C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 入射角/度 30.0 45.0 60.0 30.0 45.0 60.0 30.0 45.0 60.0 折射角/度 24.6 36.1 46.2 22.1 32.1 40.6 9.5 28.1 35.3 角度变化/度 5.4 8.9 13.8 7.9 12.9 19.4 16.9 24.7 处理数据时，发现第7组数据被墨迹遮挡，可以判断，该处数据为 。 A．9.5 B．19.5 C．29.5 D．39.5 （3）分析数据可知，根据第______组数据，可以初步判断猜想1是正确的；根据第1、4、7或2、5、8或3、6、9组数据，可以初步得出的结论是_____； （4）小明同学用图乙所示厚为d的长方体玻璃砖探究猜想3，他将一束_____光斜射到玻璃砖上表面，在玻璃砖下方白纸1上记录不同色光的出射点依次为A、B、C…现仅将长方体玻璃砖换成同材质的半球形玻璃砖（半径为d），让上述光线以相同入射角斜射到球心O，记录下方白纸2上各色光的落点依次为A'、B'、C'…，如图丙。将白纸1、2叠放在一起，发现A和A'、B和B'、C和C'____（选填“可以”或“不可以”）都完全重合。已知半球内从圆心射向球面的光线射出时传播方向不发生变化。 【答案】（1）彩虹；（2）B；（3）1、2、3/4、5、6/7、8、9 当入射角和光的颜色相同时，折射角相对入射角变化的大小与介质的种类有关。（4）白 可以 【解析】（1）猜想3是“光的颜色”影响折射情况，生活中彩虹的形成能说明光的颜色会影响折射，因此可以判断猜想3是正确的。 （2）表格中“角度变化”指的是折射角相对入射角的变化，第7组数据的入射角为30.0度，折射角为9.5度，所以角度变化为度，19.5度更接近，故选B。 （3）[1]猜想1是“入射角的大小”影响折射，需要控制介质相同、光的颜色相同，改变入射角。 看第1、2、3组（或4、5、6组或7、8、9组），介质相同，入射角增大，折射角也增大，角度变化也增大，所以根据第1、2、3（或4、5、6或7、8、9）组数据，可判断猜想1正确。 [2]第1、4、7（或2、5、8或3、6、9）组数据，入射角相同、光的颜色相同，介质不同，折射角不同，角度变化不同，可以得出结论：当入射角和光的颜色相同时，折射角相对入射角变化的大小与介质的种类有关。 （4）[1]猜想3是“光的颜色”对折射的影响，所以需要用不同颜色的光（如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）进行实验，白光是由多种不同颜色的光混合而成，因此可以用一束白光斜射到玻璃砖上表面。 [2]长方体玻璃砖中，不同颜色的光折射程度不同，出射点不同；换成半球形玻璃砖后，从圆心O射向球面的光线传播方向不变，不同颜色的光在半球内的折射路径最终都会沿半径方向射出，所以光斑可以完全重合。 20．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。 ▌题型06 全反射现象（拓展考点） 1．定义：光从水、玻璃等介质斜射入空气中时，入射角增大到某一角度，折射角达到 90°，折射光线完全消失，入射光线全部被反射回来的现象，叫做光的全反射。 2．发生条件 光从光密介质（如水、玻璃）射向光疏介质（如空气）； 入射角大于或等于临界角。 3．典型应用：光纤通信，光在光纤内壁不断发生全反射，从而实现信息的远距离传输。 4．考法点拨：属于教材拓展内容，单元测、月考常以基础选择题考查概念识别；中考要求较低，一般了解现象与应用即可。 21．阅读短文，回答问题： 如图甲所示，让一束光入射到半圆形玻璃砖中，会看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中，另一部分光线反射入玻璃砖内。逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到41.8°，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射，刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。光并非在任何界面都会发生全反射现象，只有在折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到包层处时，会发生全反射现象，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 （1）光线从玻璃斜射向空气时，折射角____________（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角，而且随着入射角逐渐变大，反射光线的亮度会____________（选填“增强”“减弱”或“不变”）； （2）当玻璃刚好发生全反射现象时，此时的反射角是____________； （3）光纤是利用光在光导纤维中全反射原理而制成的传输工具，其传输速度为____________km/s； （4）光线从光导纤维的包层斜射向内芯时，____________； A．折射角大于入射角，可能会发生全反射 B．折射角小于入射角，可能会发生全反射 C．折射角大于入射角，不可能会发生全反射 D．折射角小于入射角，不可能会发生全反射 （5）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，请在图戊中完成这束入射光的光路图。 【答案】（1）大于 增强；（2）41.8°；（3）；（4）D；（5） 【解析】（1）光的传播需要介质，光线从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角，而且随着入射角逐渐变大，折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线的亮度会增强。 （2）让一束光入射到半圆形玻璃砖中，当入射角增大到41.8°，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，发生全反射，则当玻璃刚好发生全反射现象时，入射角为41.8°，反射角等于入射角，则此时的反射角是41.8°。 （3）光在玻璃中的传播速度为真空中的，真空中光速，则光在光纤中的传输速度 （4）光从内芯传播时遇到包层处时，会发生全反射现象；光线从光导纤维的包层斜射向内芯时，不可能会发生全反射，折射角小于入射角，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （5）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，光的传播方向不变，当光线进入玻璃三棱镜后，此时的入射角为，大于该玻璃的临界角41.8°，发生全反射，反射角等于入射角为45°，反射光线沿竖直向下方向传播；到达底边时垂直入射，传播方向不变，垂直射出三棱镜，据此作图。 22．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，此时折射角大于入射角、根据折射规律可知，当入射角增大时，折射角也随之增大，而当入射角增大到某值时（小于 90°），折射角会增大到90°，此时的入射角叫做临界角。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，这种现象叫做全反射。 某次探究光的全反射实验中，光从玻璃射向空气时的一些实验数据如下表所示。 入射角i 20° 30° 40° 折射角γ （1）海市蜃楼情景中，人眼看到的空中的“景物”是___________（选填“实”或“虚”）像。 （2）分析材料可知只有当入射角___________（选填“大于”“小于”或“等于”）临界角时，才会发生全反射现象。实验中光发生全反射的临界角为___________度。 （3）图丙中的图线 ___________（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系。 （4）分析表格中的数据可知，若光从空气垂直射向玻璃，此时的折射角为___________度；若光从空气射向玻璃且入射角为30°时，此时的折射角为___________度。 【答案】（1）虚；（2）大于 41.8；（3）a；（4）0 20 【解析】（1）海市蜃楼是光的折射、全反射形成的，人眼看到的“景物”是折射光线反向延长线会聚形成的，不是实际光线直接会聚而成，因此是虚像。 （2）[1][2]根据材料定义：折射角增大到时的入射角为临界角，入射角继续增大（大于临界角）时，折射光消失，发生全反射。从表格数据可知，入射角为时折射角恰好为，因此本次实验的临界角为。 （3）实验中，当折射角达到时，入射角仅为，小于，对应图丙中图线满足“折射角到时入射角小于”的关系，因此符合实验规律。 （4）光垂直入射到两种介质界面时，传播方向不变，折射角为；根据光路可逆原理：光从玻璃射向空气时，玻璃内入射角为时，空气中折射角为，因此反过来，光从空气射向玻璃，空气中入射角为时，玻璃内的折射角为。 23．阅读短文，回答问题。 光的全反射 光从一种介质斜射入另一种介质时，入射角增大到某一个值（临界角），折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做光的全反射。发生全反射时仍然遵循光的反射定律。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。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，例如：水晶对水来说就是光密介质，而对金刚石来说就是光疏介质。 其实在生活中也有许多利用光的全反射的例子，如自行车尾灯、光纤通信等。光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，从而保证光线不会泄漏到光纤外，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图所示。 （1）折射率越大，光在这种介质中的传播速度就越______（选填“大”或“小”）； （2）光在空气（真空）中的传播速度大于在其他介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都______（选填“大于”“小于”或“等于”）1； （3）光导纤维的内芯相对于包层。内芯是______（选填“光疏介质”或“光密介质”）； （4）光导纤维全长为L，光在空气和光纤内芯中的传播速度分别为、，则关于光在光纤中传播的时间t，正确的是______。 A． B． C． D． 【答案】（1）小；（2）大于；（3）光密介质；（4）A 【解析】（1）由材料可知，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，所以折射率越大的介质，光在这种介质中的传播速度小。 （2）光在空气（真空）中的传播速度大于在其他介质中的传播速度，根据发生折射时，某种介质的折射率等于光在空气（真空）中的传播速度与光在这种介质中的传播速度之比，所以任何介质的折射率都大于1。 （3）光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，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，所以内芯的折射率大，是光密介质。 （4）因为光在内芯不断反射向前传播，所以传播路程要大于L，所以时间t大于在内芯中直线传播时间，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 24．阅读短文，回答以下问题。 光纤的奥秘 光纤电缆是本世纪最重要的发明之一，光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃纤维，这是为什么呢？ 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，偏折的方向和介质的种类有关。光在不同介质中传播速度大小不同，相对而言，光速大的介质是光疏介质，光速小的介质是光密介质。光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角，光从光疏介质斜射入光密介质时，折射角小于入射角。如果同一种介质不均匀，光速大小不同，也会形成折射现象。 如图甲所示，以某种玻璃为例，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上，可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中，此时折射角大于入射角，另一部分光线反射入玻璃砖内；逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到，使折射角达到时，折射光线就消失了，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。并非光线在任何界面都会发生全反射现象，这种现象只有在光从一种介质射向另一介质且折射角大于入射角时才能发生。光纤通信就是利用光的全反射原理，光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤包层处，会发生全反射现象，这样光就只能在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图丁所示。 （1）相比于空气来说，玻璃是___________（光疏/光密）介质； （2）大气层密度是不均匀的，越到高空越稀薄，早晨我们看到初升的太阳是在它实际位置的___________（上/下方），是太阳的___________（虚/实）像； （3）图乙中，当入射角逐渐增大时___________； A．折射角逐渐增大，反射角逐渐减小； B．折射角逐渐减小，反射角逐渐增大； C．折射光线逐渐增强，反射光线逐渐减弱； D．折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强； （4）光从空气进入玻璃时，增大入射角___________（有可能/不可能）发生全反射； （5）光线从光导纤维的包层斜射向内芯时___________。 A．折射角大于入射角，可能会发生全反射； B．折射角小于入射角，可能会发生全反射； C．折射角大于入射角，不可能会发生全反射； D．折射角小于入射角，不可能发生全反射。 【答案】（1）光密；（2）上方 虚；（3）D；（4）不可能；（5）D 【解析】（1）根据短文定义，光速更小的介质是光密介质，光在玻璃中的传播速度小于在空气中的传播速度，因此玻璃相对于空气是光密介质。 （2）大气层越到高空越稀薄，光速越大，属于光疏介质，近地面密度更大、光速更小，属于光密介质；太阳光从高空的光疏介质斜射入近地面的光密介质，折射角小于入射角，折射光线向下偏折，人眼逆着折射光线看去，会形成太阳的虚像，虚像位置比太阳实际位置更高，因此我们看到的初升太阳在实际位置的上方，是虚像。 （3）根据短文描述，入射角逐渐增大时，折射角随入射角增大而增大，反射角等于入射角，因此反射角也随之增大，故A、B不符合题意；该过程中折射光线越来越弱，反射光线越来越强，故C不符合题意，D符合题意，故选D。 （4）根据短文内容，全反射只有在折射角大于入射角时才能发生，光从空气进入玻璃时，折射角始终小于入射角，因此增大入射角也不可能发生全反射。 （5）光纤的内芯光速更小，是光密介质，包层光速更大，是光疏介质；光线从包层斜射向内芯时，是从光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角；而全反射需要满足折射角大于入射角的条件，因此不可能发生全反射，故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $