人教版八年级上册《4.4
光的折射
》2021年同步练习卷
一.选择题(共10小题,满分30分,每小题3分)
1.(3分)“潭清疑水浅”,清澈的潭水看起来浅,实质可能不浅,为安全起见,不要轻易涉足哟,下列四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的是( )
A.
B.
C.
D.
2.(3分)如图所示,光在玻璃和空气的界面同时发生了反射和折射,以下说法正确的是( )
A.入射角为60°,界面左侧是空气
B.折射角为60°,界面左侧是空气
C.入射角为30°,界面左侧是玻璃
D.折射角为30°,界面左侧是玻璃
3.(3分)光射到水和空气的界面时发生反射和折射现象如图所示,由图可知( )
A.EO为入射光线
B.BF为水和空气的界面
C.折射角的大小为60°
D.AD的右侧为空气
4.(3分)两块完全相同的平行玻璃砖放置在水平桌面上,它们相互垂直,如图所示。一束单色光从左侧水平射入左侧玻璃砖,从右侧玻璃砖的右侧射出,则经过两块玻璃砖的出射光线与原入射光线( )
A.平行
B.不平行,向上偏折
C.不平行,向下偏折
D.都有可能
5.(3分)如图所示,一束光射入一杯水中,在杯底形成光斑,逐渐往杯中加水,杯底的光斑将( )
A.向左移动
B.向右移动
C.光斑仍在原位
D.光斑先向左后向右移动
6.(3分)如图所示,小梦用激光对准看到的小鱼照射,以下说法正确的是( )
A.能照亮小鱼,因为激光照到了鱼身上
B.不能照亮小鱼,因为激光照到鱼身的上方
C.不能照亮小鱼,因为激光照到鱼身的下方
D.能照亮小鱼,因为激光照到鱼的像上,使像的反射的光变强
7.(3分)如图所示,四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A.倒影
B.水面“折”枝
C.手影
D.镜中花
8.(3分)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),往茶杯中倒入一些水后,又能够看见硬币了(如图乙)。能正确反映其中奥秘的光路图的是( )
A.
B.
C.
D.
9.(3分)如图为光在空气和玻璃的分界面传播的示意图,其中实线分别表示入射光线、反射光线和折射光线,下列说法正确的是( )
A.OB是折射光线
B.AO是入射光线
C.入射角是30°
D.空气在MM′的下侧
10.(3分)有圆柱形敞口容器,从其左侧某高度斜射一束激光,在容器底渧生一个光斑O,如图所示,下列操作使光斑向左移动的是( )
A.保持水面高度不变使激光向右平移
B.保持激光射入角度不变使水面下降
C.保持激光射入角度不变使水面上升
D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
二.填空题(共6小题,满分18分,每小题3分)
11.(3分)如图所示,小明在水槽右侧竖直放置一个光屏,用激光笔照射水面,在水槽底部出现一个亮点A,同时在光屏上出现了一个亮点P1,其中P1点形成的原因是光的
(选填“反射”或“折射”)。欲使亮点P1下移至P2处,应使入射光线绕着入射点O沿
(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动,同时观察到另一亮点由A点可能会移到
点(选填“B”或“C)”。若保持入射光线不变,欲使亮点A左移至B点,应使水面
填(选填“上升”或“下降”),在水面变化过程中,折射角
(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
12.(3分)如图所示,是光斜射到空气和玻璃界面上,发生了反射和折射现象。则
是法线,入射光线为
,反射角为
度,界面
边是玻璃。
13.(3分)一束光从某透明物质射到空气,入射光线与界面的夹角为60°,折射光线与入射光线的夹角为175°,反射角为
,折射角为
。
14.(3分)向水中叉鱼时要往看到的鱼的下方叉,是因为来自鱼的光从水中斜射到空气中,发生折射,折射角
入射角,人眼逆着折射光线看到的是水中鱼变
的虚像。
15.(3分)如图是一束光在空气和某种透明物质界面上发生反射和折射现象,图中OA、OB、OC表示光线,则入射光线是
,折射角的大小是
空气在界面
边。
16.(3分)如图所示,小明将一枚硬币放在碗底,眼睛在A处恰好看不到它,沿碗壁缓缓向碗中加水,小明在A处又能看到“硬币”。这是因为光从
斜射入
中时发生了
现象。
三.作图题(共4小题)
17.如图,OB是一束从水中射到空气后的折射光线,请在图中画出其入射光线的大致位置、对应的反射光线,标出折射角的度数。
18.如图乙所示,AO为入射光线,O为入射点,MN是法线。根据光的折射特点在图中画出折射光线,并用字母γ表示折射角。
19.如图所示,一束光线在空气和水两种介质的分界面上同时发生反射和折射,图中已标出了反射光线OB,请画出折射光线OC的大致方向和入射光线AO。
20.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NN’和MM’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MM’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
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MM’水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM’齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证
,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)若激光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。
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题,满分30分,每小题3分)
1.(3分)“潭清疑水浅”,清澈的潭水看起来浅,实质可能不浅,为安全起见,不要轻易涉足哟,下列四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)潭底反射的光线由水中斜射入空气时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,向水面偏折,人逆着折射光线看去,潭底的位置升高了;
(2)根据光线的传播方向及入射角与折射角间的关系分析各光路图,选出符合要求的选项。
【解答】解:人看到潭底变浅是由于从潭底“发出”的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得潭底变浅了。
A、图中光从空气射入水中,故A错误;
B、图中光从空气射入水中,故B错误;
C、图中光线从水中射入空气中时传播方向没有改变,故C错误;
D、该图中,光由水中斜射入空气中,折射角大于入射角,故D正确;
故选:D。
2.(3分)如图所示,光在玻璃和空气的界面同时发生了反射和折射,以下说法正确的是( )
A.入射角为60°,界面左侧是空气
B.折射角为60°,界面左侧是空气
C.入射角为30°,界面左侧是玻璃
D.折射角为30°,界面左侧是玻璃
【分析】光的反射规律的内容: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:折射光线、法线、入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。
【解答】解:由图可知,a与AB之间的夹角的大小为90°﹣30°=60°;根据反射角等于入射角可知,AB为法线,CD为界面;
折射光线和入射光线分居在法线的两侧,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,所以b为入射光线,a为反射光线,c为折射光线,入射角为60°,折射角为90°﹣60°=30°;由于折射角小于入射角,所以CD的左侧为空气,右侧为玻璃;
综上所述,A正确,BCD错误。
故选:A。
3.(3分)光射到水和空气的界面时发生反射和折射现象如图所示,由图可知( )
A.EO为入射光线
B.BF为水和空气的界面
C.折射角的大小为60°
D.AD的右侧为空气
【分析】(1)光的反射定律:反射光线、入射光线和法线都在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;
(2)光的折射规律:折射光线、入射光线和法线都在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。
【解答】解:
AB、因“反射光线与入射光线关于法线对称”,则由图可知BF是法线,AD是界面;
因折射光线与入射光线分居法线两侧,所以GO是入射光线,OE是反射光线,OC是折射光线;故A、B错误;
CD、由∠GOA=60°可知,入射角∠GOF=30°;又知∠COD=30°,所以折射角∠COB=60°;因折射角大于入射角,所以是光线从水中斜射入空气中,即AD的右侧是水,左侧是空气;故C正确,D错误。
故选:C。
4.(3分)两块完全相同的平行玻璃砖放置在水平桌面上,它们相互垂直,如图所示。一束单色光从左侧水平射入左侧玻璃砖,从右侧玻璃砖的右侧射出,则经过两块玻璃砖的出射光线与原入射光线( )
A.平行
B.不平行,向上偏折
C.不平行,向下偏折
D.都有可能
【分析】(1)光线从空气斜射入玻璃中时,折射光线向靠近法线方向偏折,折射角小于入射角;光线从玻璃斜射入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折,折射角大于入射角;
(2)本题中,光线经过四次折射,空气→玻璃→空气→玻璃→空气,按要求做出图象,就可以得到答案。
【解答】解:光线通过第一块玻璃砖再进入空气发生两次折射:
第一次是从空气斜射进入玻璃砖,折射光线应该靠近法线偏折,折射角小于入射角;
第二次是从玻璃砖斜射进入空气,折射光线应该远离法线偏折,折射角大于入射角。
由于玻璃砖上下表面垂直,第二次折射的入射角等于第一次折射的折射角,所以第二次折射的折射角等于第一次折射的入射角,最后的出射光线与入射光线相比,只是作了平移,即出射光线与入射光线平行。
同理,经过第二块玻璃砖时,也是这样两次折射,第四次的折射光线,与第三次的入射光线即第二次的折射光线平行;第二次的折射光线与第与第一次的入射光线平行,因此经过两块玻璃砖折射后,出射光线与入射光线平行,如下图:
故选:A。
5.(3分)如图所示,一束光射入一杯水中,在杯底形成光斑,逐渐往杯中加水,杯底的光斑将( )
A.向左移动
B.向右移动
C.光斑仍在原位
D.光斑先向左后向右移动
【分析】光由空气斜射入水中,发生折射现象,折射角小于入射角,当入射角不变时,折射角也不变,根据作图可以知道光斑移动方向。
【解答】解:当杯子内逐渐加水时,光的折射程度不变,所以入射角、折射角的大小不变;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杯子底的光斑会逐渐向右移动,当水加满后,光斑就停止移动,故B正确。
故选:B。
6.(3分)如图所示,小梦用激光对准看到的小鱼照射,以下说法正确的是( )
A.能照亮小鱼,因为激光照到了鱼身上
B.不能照亮小鱼,因为激光照到鱼身的上方
C.不能照亮小鱼,因为激光照到鱼身的下方
D.能照亮小鱼,因为激光照到鱼的像上,使像的反射的光变强
【分析】小梦能看到鱼是由于光从水中斜射到空气中发生了折射的缘故;根据光的折射中光路是可逆的知,要想从水面上照到鱼,应该使激光对准看到的鱼的位置就能射到鱼。
【解答】解:鱼射出的光线在水面处发生折射,折射光线进入眼睛,小梦就看到了鱼,由于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,故A正确。
故选:A。
7.(3分)如图所示,四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A.倒影
B.水面“折”枝
C.手影
D.镜中花
【分析】①在生活中,激光准直、小孔成像、影子的形成、日食月食的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的;
②光照射到两种物质界面上时,一部分光被反射回原来介质的现象是光的反射,现象有:平面镜成像、水中倒影等;
③当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,这是光的折射,现象有:看水里的鱼比实际位置浅、彩虹、透镜成像等。
【解答】解:A、平静湖面上景物的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故A不符合题意;
B、从水中“枝”上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是“枝”的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,故B符合题意;
C、手影中影子的形成说明光是沿直线传播的,由于光的直线传播,被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故C不符合题意;
D、镜中花属于平面镜成像,是由于光的反射形成的。故D不符合题意。
故选:B。
8.(3分)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),往茶杯中倒入一些水后,又能够看见硬币了(如图乙)。能正确反映其中奥秘的光路图的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】光在同种均匀介质中沿直线传播,在人眼睛和被看的物体之间如果有障碍物挡住,人就看不到物体了;如果由于反射或折射,光的传播方向改变了,人就可能再看到物体。
【解答】解:硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住,人看不见硬币了,这是光在同种均匀介质中沿直线传播的缘故;
倒入一些水后,硬币反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射光线远离法线方向,人眼逆着折射光线看去,看到的是变高的硬币的像。
故选:D。
9.(3分)如图为光在空气和玻璃的分界面传播的示意图,其中实线分别表示入射光线、反射光线和折射光线,下列说法正确的是( )
A.OB是折射光线
B.AO是入射光线
C.入射角是30°
D.空气在MM′的下侧
【分析】①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。
②光的折射定律的内容: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。
③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:由图可知,水平方向是MM′,竖直方向是NN′,∠M′OA=∠MOB=30°,
∠N′OA=∠N′OB=90°﹣30°=60°;
根据光的反射定律可知,这两个角一个是入射角,一个是反射角,所以NN′是法线,MM′是界面;根据折射光线和入射光线分居法线两侧,可判断AO为入射光线,OB为反射光线,OC为折射光线;根据光由空气斜射入玻璃时,折射角小于入射角,可知∠N′OA是入射角,∠N′OB是反射角,∠NOC是折射角,由∠NOC小于∠N′OA,可知空气在MM′上侧,玻璃在MM′下侧。
故选:B。
10.(3分)有圆柱形敞口容器,从其左侧某高度斜射一束激光,在容器底渧生一个光斑O,如图所示,下列操作使光斑向左移动的是( )
A.保持水面高度不变使激光向右平移
B.保持激光射入角度不变使水面下降
C.保持激光射入角度不变使水面上升
D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
【分析】(1)光斑的形成原因,激光由空气斜射进入水中,光线要发生偏折;
(2)光斑的移动原因,水面上升或下降,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、保持水面高度不变使激光笔向右平移,光斑右移,故A错误;
BC、向水槽内注水,水位升高;光的折射的光路图分别如B、A图所示:
比较可知,水位升高,光斑向左移动,故C正确,B错误;
D、保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大,折射角变大,光斑右移,故D错误。
故选:C。
二.填空题(共6小题,满分18分,每小题3分)
11.(3分)如图所示,小明在水槽右侧竖直放置一个光屏,用激光笔照射水面,在水槽底部出现一个亮点A,同时在光屏上出现了一个亮点P1,其中P1点形成的原因是光的 反射 (选填“反射”或“折射”)。欲使亮点P1下移至P2处,应使入射光线绕着入射点O沿 逆时针 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动,同时观察到另一亮点由A点可能会移到 C 点(选填“B”或“C)”。若保持入射光线不变,欲使亮点A左移至B点,应使水面 上升 填(选填“上升”或“下降”),在水面变化过程中,折射角 不变 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【分析】(1)光斜射到水面时,会同时发生反射和折射,据此分析A、P1点的形成原因;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:(1)当光从空气斜射到水面时,同时会发生反射和折射现象,其中P1点形成的原因是光的反射,A点形成的原因是光的折射,如图所示:
由于光反射和折射时,反射角等于入射角,折射角小于入射角,现保持入射点O的位置不变,欲使亮点P1下移至P2处,则反射角增大,根据反射角等于入射角,则应使入射光线绕着O点沿逆时针方向转动。(图中红色光线标注)。
(2)当入射光线绕着O点沿逆时针方向转动时,入射角增大,折射角随着入射角的增大而变大,因此同时观察到折射点由A点可能会移到C点。
(3)若保持入射光线不变,欲使亮点A左移至B点,应使水面上升,在水面变化过程中,折射角不变,如图所示:
故答案为:反射;逆时针;C;上升;不变。
12.(3分)如图所示,是光斜射到空气和玻璃界面上,发生了反射和折射现象。则 XX′ 是法线,入射光线为 CO ,反射角为 30 度,界面 右 边是玻璃。
【分析】光的反射定律:反射光线、入射光线和法线都在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;
光的折射定律:折射光线、入射光线和法线都在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。
【解答】解:(1)由图可知,XX′是∠BOC的角平分线,因此XX′是法线;YY′为界面;
(2)因为CO和BO分居法线两侧,并且在同种介质中,因此CO为入射光线,OB为反射光线,OA为折射光线;
∠BOX′为反射角,大小为90°﹣60°=30°。
(3)由图可知,入射角∠COX′小于折射角∠AOX,所以光是从玻璃斜射入空气中,即界面的右边为玻璃。
故答案为:XX′;CO;30;右。
13.(3分)一束光从某透明物质射到空气,入射光线与界面的夹角为60°,折射光线与入射光线的夹角为175°,反射角为 30° ,折射角为 35° 。
【分析】先求出入射角,然后根据反射定律表示出入射光线、反射光线以及折射光线,然后根据入射角等于反射角以及折射光线与入射光线的夹角即可求出反射角和折射角。
【解答】解:因为入射光线与界面的夹角为60°,所以入射角为:90°﹣60°=30°;根据反射角等于入射角,可知,反射角也为30°;根据折射光线与入射光线的夹角为175°,可知折射角大于入射角,并标出如图所示:
从图中可以看出折射光线与界面的夹角为:175°﹣30°﹣90°=55°,则折射角为:90°﹣55°=35°。
故答案为:30°;35°。
14.(3分)向水中叉鱼时要往看到的鱼的下方叉,是因为来自鱼的光从水中斜射到空气中,发生折射,折射角 大于 入射角,人眼逆着折射光线看到的是水中鱼变 高(或浅) 的虚像。
【分析】从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线,就会觉得鱼的位置偏高,变浅了。
【解答】解:水中鱼反射出的光,在水面处发生了折射,折射光线向远离法线的方向偏折,折射角大于入射角,我们逆着折射光线的方向看去,便可看到水中变高(或浅)的鱼的虚像。
故答案为:大于;高(或浅)。
15.(3分)如图是一束光在空气和某种透明物质界面上发生反射和折射现象,图中OA、OB、OC表示光线,则入射光线是
CO ,折射角的大小是
48° 空气在界面
左 边。
【分析】光的反射定律: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:折射光线与入射光线、法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,当光线从空气斜射入其它透明介质时,折射角小于入射角;当光线从其它透明介质斜射入空气时,折射角大于入射角。
此题首先根据反射角和入射角相等,找出界面和法线以及折射光线,然后根据折射光线和入射光线的位置关系确定出入射光线、反射光线;根据折射角和入射角的定义结合图示判断两角的大小,最后根据光的折射规律确定空气在界面的哪一侧。
【解答】解:如下图所示:
图中∠1=∠2=30°,因光发生反射时反射角等于入射角,所以可知在EF的右侧发生了光的反射,则EF为界面,MN为法线,EF左侧的OA为折射光线;
因为折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则CO为入射光线,OB为反射光线;
入射角∠1=30°,折射角∠3=90°﹣42°=48°;
比较可知折射角大于入射角,所以光线从其它透明介质斜射入空气,即空气在界面的左边。
故答案为:CO;48°;左。
16.(3分)如图所示,小明将一枚硬币放在碗底,眼睛在A处恰好看不到它,沿碗壁缓缓向碗中加水,小明在A处又能看到“硬币”。这是因为光从 水中 斜射入 空气 中时发生了 折射 现象。
【分析】光从一种介质斜射入另一介质时,光的传播方向会发生偏折,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线就看到了物体的虚像。
【解答】解:当沿碗壁缓缓向碗中加水时,来自硬币的光线会从水中斜射入空气中从而发生折射,当折射光线进入人眼时,人眼逆着折射光线看去,看到的便是由于光的折射而形成的虚像(虚像的位置比物体的实际位置偏高),所以小明在A处也能看到硬币的虚像,这是利用了光的折射现象。
故答案为:水中;空气;折射。
三.作图题(共4小题)
17.如图,OB是一束从水中射到空气后的折射光线,请在图中画出其入射光线的大致位置、对应的反射光线,标出折射角的度数。
【分析】根据入射光线、反射光线以及法线在同一平面内,并且反射角等入射角,画出反射光线;
根据入射光线、折射光线以及法线在同一平面内,光由水中斜入空气中时,折射角大于入射角,确定折射光线的方向。折射角是法线与折射光线的夹角。
【解答】解:先过入射点作出法线,折射角等于90°﹣40°=50°,光线从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,根据折射角大于入射角,在法线右侧的水中画出入射光线,根据反射角等于入射角,在法线左侧的水中画出反射光线。如图所示:
18.如图乙所示,AO为入射光线,O为入射点,MN是法线。根据光的折射特点在图中画出折射光线,并用字母γ表示折射角。
【分析】光的折射定律:折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其它透明介质时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;当光由其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角。据此作图。
【解答】解:过入射点O垂直界面作出法线,当光由水斜射进入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折,折射角大于入射角,用γ标出折射角,如图:
19.如图所示,一束光线在空气和水两种介质的分界面上同时发生反射和折射,图中已标出了反射光线OB,请画出折射光线OC的大致方向和入射光线AO。
【分析】根据反射定律: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,作出反射光线;
根据光由空气斜射进入水中折射光线向法线偏折,折射角小于入射角作出折射光线。
【解答】解:首先作出法线,法线和水面垂直于O点;此时反射角为90°﹣30°=60°,所以入射角也为60°,根据反射角等于入射角作出入射光线AO;
光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,在水中法线的另一侧作出折射光线OC,如图所示:
。
20.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NN’和MM’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MM’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,而依旧在空气中传播 所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是 AO和OB 。
(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MM’水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM’齐平,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 ,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的 介质 相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(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 玻璃 。
(4)若激光相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则 玻璃 射出的折射光线更远离法线。
【分析】(1)光在同种均匀介质中沿直线传播。探究光的折射规律,一定要记录光的折射光线和入射光线;
(2)探究物体问题时一般要控制其他量不变,这是物理上常用的控制变量法;
(3)光在同种均匀介质中沿直线传播,当遇到另一种介质时光线发生偏折,光线偏折的角度越大,偏折能力越大;
(4)光路可逆的性质进行分析。
【解答】解:(1)光线AO到OC,光的传播路线没有改变,说明光在同一种均匀介质中传播,所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播。本实验探究光的折射规律,要记录光的折射光线和入射光线,所以要记录的两条光线是AO和OB。
(2)探究光在玻璃和水的折射能力,要控制入射光线相同,还要控制A点所在的介质相同,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,并且介质相同。
(3)如乙丙图,当光在空气中传播时AO入射,OC传播;当光线从空气斜射入水中,AO入射,OE传播;当光线从空气斜射入玻璃中,AO入射,OB传播,比较两条折射光线OB和OE,OB偏离OC更多,所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。
(4)光从空气斜射入玻璃中的偏折能力比在水中的偏折能力强,根据光路是可逆的,当光从玻璃斜射入空气中时的偏折能力比光从水中斜射入空气中时的偏折能力强,所以从玻璃中射出的折射光线更远离法线。
故答案为:(1)有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播;AO和OB;(2)入射光线重合;介质;(3)玻璃;(4)玻璃。