内容正文:
第1章对环境的察觉
1.4光的反射和折射
第3课时 光的折射
精讲·吃透教材
要点一 光的折射
1.光从空气斜射入水中时,其传播方向会发生偏折,这种现象叫作光的折射。
2.在图中,PQ 是空气和水的分界面,O点是光的入射点,AO是入射光线,NN'是经过入射点O并垂直于水面的直线,即法线,入射光线与法线的夹角α叫作入射角,OC 是进入水中传播的折射光线,折射光线与法线的夹角γ叫作折射角。
3.常见的光的折射现象:海市蜃楼、筷子在水中“折断”、人在水面上看水下物体会感觉到物体的位置比实际位置要高一些。
例1 下列光现象中,与形成“海市蜃楼”的原理相同的是 ( )
解析“海市蜃楼”的原理是光的折射。手影是由光的直线传播形成的,故A不符合题意。水中倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B不符合题意。晷针留影是由光的直线传播形成的,故C不符合题意。筷子“折断”是由光的折射形成的,故D符合题意。
答案 D
要点二 光的折射规律
1.光的折射规律
(1)当光发生折射时,入射光线、折射光线、法线在同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
(2)当光从空气斜射入水或玻璃中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。当光从水、玻璃等其他透明物质斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角。入射角增大时,折射角也增大。
(3)当光从空气垂直射入水或玻璃中时,折射光的方向不变。
2.光路的可逆性:在折射现象中,光路是可逆的。
例2 潜在水中的潜水员能看到岸上的路灯,下列说法中错误的是( )
A.潜水员看到路灯的位置比实际位置要高些
B.潜水员看到路灯是光从水中传播到空气中的
C.潜水员潜在水中看到路灯的亮度比在空气中看到的亮度要暗些
D.潜水员潜在水中用激光手电筒对准看到的路灯照射,则激光手电筒的光能照到路灯
解析水中潜水员看到岸上的路灯,是路灯的光斜射入水中,发生折射进入潜水员眼睛的,而潜水员逆着光的方向看上去是路灯形成的虚像,所以比实际位置高,故A 正确,B错误。光斜射到水面上时会发生反射和折射现象,使得折射的光线的亮度变弱,所以潜水员潜在水中看到路灯的亮度比在空气中看到的亮度要暗些,故C正确。潜水员潜在水中用激光手电筒对准看到的路灯照射,根据光路可逆可知,激光手电筒的光能照到路灯,故D正确。
答案 B
精练分层进阶
A组
1.关于光的折射,下列说法中错误的是( )
A.折射光线、入射光线和法线在同一平面内
B.入射角增大,折射角随之减小
C.在光的折射现象中,光路是可逆的
D.折射光线与入射光线分别位于法线两侧
2.下列光现象中,与“潭清疑水浅”中“水浅”形成原理相同的是( )
A.日晷计时
B.水中的倒影
C.用凸面镜扩大视野
D.海市蜃楼
3.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,图为透视图,下同),往茶杯中倒入一些水后,又看见硬币了(如图乙)。下列光路图能解释“又看见了”原因的是( )
4.如图为光在空气和玻璃两种介质中传播的情形。下列说法中,正确的是( )
A.入射角等于40°
B.折射角等于50°
C. MM'的下侧是玻璃
D. MM'是玻璃和空气的分界面
5.小明和爷爷在岸上看到水中有一条鱼在白云里游泳,如图所示,其中看到的“白云”是 (填“虚像”或“实像”)。用鱼叉叉鱼时人看到的“鱼”是由光的 形成的像,只有瞄准所看到“鱼”的 (填“下方”或“上方”)才能叉到鱼。
6.如图,一束光从空气斜射入玻璃砖(入射角为45°)后,再折射入空气。
(1)光从空气斜射入玻璃砖时,折射角 (填“大于”“小于”或“等于”)45°。
(2)若光穿过玻璃砖后再射入空气,请完成光路图。
(3)若把该玻璃砖压在教材的“科学”两字上,则透过玻璃砖看到的“科学”两字是 (填字母)。
A.位置变高的虚像
B.位置变高的实像
C.位置变低的虚像
D.位置变低的实像
B组
7.人在 B 点观察到一个彩色玻璃球沉在水池底A 点,如图。若想在 B 点用激光照射玻璃球,则激光应顺着视线对准( )
A. A 点 B. A 点的上方
C. A 点的右侧 D. A 点的左侧
8.如图甲,小明在探究“光的折射现象”时,将一束入射角为50°的光斜射入杯中的水里,在底部可形成光斑1。当小明逐渐往杯中加酒精时,发现光斑的位置发生变化,小明认为可能是偏折程度不同。为了定量反映这种差异,小明将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,并根据所学科学知识和生活经验,对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想。
猜想 1:“偏折比”可能与液体的深度有关。
猜想2:“偏折比”可能与液体的种类有关。
猜想 3:“偏折比”可能与入射光的颜色有关。
(1)为验证猜想1,小明的操作是向水中加酒精来探究,认为是液体深度增加改变了“偏折比”,小华不赞同该结论,请你指出小明的错误之处: 。
(2)纠正后,小明继续探究猜想1。在介质种类相同时,向图甲中加水多次改变液体深度,发现入射角大小不变时,折射角的大小不变,即“偏折比”不变。请在图乙中画出:液体深度增加 h 后,激光折射光路图,并标明底部光斑2的位置。
(3)为验证猜想2,小明只将图甲中的水换成酒精。如图丙所示,酒精的深度小于水的深度,杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑的位置重合,对比可知:在相同条件下酒精对光的“偏折比” (填“等于”或“不等于”)水对光的“偏折比”。
(4)为了验证猜想3,小明在图甲装置中先后以相同入射角射入红色和蓝色的激光,杯底光斑位置如图丁所示,则 光的“偏折比”大。
C组
9.学校科技节开展“水流光纤”实验探究,同学们查阅资料得知:一定条件下光在水流中可通过全反射原理传输。科学小组的同学利用透明塑料瓶、激光笔、清水等材料模拟光纤原理。如图丙,在距瓶底10cm处开一直径为2mm的小孔(接出水管),注满水后形成稳定弯曲水流,用激光笔从瓶的另一侧对准小孔照射,观察现象。
(1)根据图甲与图乙分析,在模拟光纤的水流实验中,光能够沿弯曲水流传播的主要原因是 (填字母)。
A.水流对光的折射作用
B.光在水流表面发生多次全反射
C.水流的颜色吸引了光线
D.光在水中的传播速度较快
(2)实验中,水流需满足的条件:水流必须足够 (填“透明”或“浑浊”)才能清晰地观察到光沿水流传播的现象,原因是 。
(3)用图丙所示装置模拟光纤实验,该小组同学预期能观察到的实验现象为 。
科学广场
UFO可能是大气现象
据报道,曾在武汉、重庆等城市的天空相继发现不明物体,有不少人认为是UFO。它们究竟是什么呢?有的专家认为:这是“大气透镜”现象引起的。“大气透镜”产生的原因是在离地面约42km高处有一层气溶胶质粒所组成的冷空气团,由于冷空气团的密度比空气的密度大,所以这层冷空气团就形成了透镜效应。当远处射来一束光经过此冷空气团时,光会发生偏折,在离地面几千米的地方会形成一个亮斑,地面上的人看到这个亮斑会误认为是不明飞行物。亮班会上下、水平移动或停留在空中片刻。有趣的是,如果亮斑会聚在地面上,这时整个光斑会扫过地面,会把漆黑一团的村庄照亮得如同白天一样,过后又恢复平静。
1. B 2. D 3. D 4. D
5.虚像 折射 下方
6.(1)小于 (2)见图 (3)A
7. A
8.(1)未控制变量,存在液面高度和液体种类两个自变量(2)见图 (3)不等于 (4)红
9.(1)B(2)透明 透明水流才能让光线通过并发生全反射 (3)光沿直线通过塑料瓶后,沿弯曲水流传播,在水流落点处可观察到明亮的光斑
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