4.4光的折射
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共12小题,共24.0分)
有经验的渔民都知道:只有瞄准看到的鱼的下方才能叉到鱼。对此做法解释正确的光路图是( )
A. B.
C. D.
以下描述中与光的折射现象有关的是( )
A. 形影相随,亲密无间 B. 海市蜃楼,虚无缥缈
C. 镜中生花,脱离实际 D. 水中捞月,一无所得
“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”的中国诗词大会,深受观众的青睐。下列对古诗文中涉及的光现象与原理相符合的是:( )
A. 白云生镜里,明月落阶前“白云生镜里”是光的反射现象
B. 池水映明月,潭清疑水浅“潭清疑水浅”是光的反射现象
C. 举杯邀明月,对影成三人“对影成三人”是光的折射现象
D. 野旷天低树,江清月近人“江清月近人”是光的折射现象
下面说法正确的是( )
A. 太阳和恒星都是光源
B. 光在水和玻璃中的传播速度是相同的
C. 光在反射时光路是可逆的,在折射时光路是不可逆的
D. 光线由空气垂直射入水中,它在水中传播方向发生改变
如图所示,点光源发出的光经玻璃砖后从点斜射入空气,为出射光线,点光源的位置可能是图中的( )
A. 点
B. 点
C. 点
D. 点
如图所示,是我们看到的筷子斜插入水中的情况,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
一束平行光从水中射入空气,是其中的一条反射光线,如图所示。能正确反映光线的光路图是( )
A. B. C. D.
小明在岸上看见鱼在水中游玩,看到的“鱼”是( )
A. 光的反射形成的实像 B. 光的反射形成的虚像
C. 光的折射形成的实像 D. 光的折射形成的虚像
下列关于光学实验的说法中,错误的是( )
A. 探究光的反射定律时,硬纸板可以显示光的传播路径
B. 探究平面镜成像特点时,使用两支相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系
C. 探究光的折射特点时,光从空气射入水中,传播方向一定会发生改变
D. 探究小孔成像规律时,小孔的形状对成像特点没有影响
关于光的折射规律,下列说法正确的是( )
A. 光从空气中射入水中时,折射角一定大于入射角
B. 光从空气中射入水中时,折射角一定小于入射角
C. 光从水中射入空气中时,传播方向有可能改变
D. 光从水中射入空气中时,传播方向一定改变
如图所示,一束光从空气斜射入水中,同时发生反射和折射,下列说法正确的是( )
A. 入射角为,是法线
B. 折射角为,是界面
C. 折射角为,是界面
D. 反射角为,是法线
如图,一探照灯照入游泳池中,在池底形成一光斑,当向游泳池中加水时,光斑( )
A. 向点移动 B. 向点移动
C. 仍在点 D. 先向点移动,后向点移动
二、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
如图所示,一束激光从空气中射到半圆形玻璃砖上为圆心,发生了反射和折射,请在图中画出:反射光线;折射光线的大致方向。
光从空气斜射向玻璃,发生反射和折射请完成光路,并标出反射角的度数.
三、实验探究题(本大题共3小题,共18.0分)
如图甲是李阳学习光的折射的实验情景,图乙是示意图
实验前,点燃固定在盒盖下方的蚊香盖上盒盖打开亮度较亮的激光可清晰观察到沿直线传播的光路在透明塑料盒的右侧面上可看到一个亮点,之所以能够看清光路是利用了光的______知识。
向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点,这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的______现象形成的还有一个在原来亮点的下方,这是由于光在______处传播方向发生改变而产生的。
为了研究入射角增大时折射角的变化情况结合图乙说明,应进行的操作是______。
李阳又联想到渔民叉鱼的情景,如图丙所示,渔民看到水中处有一条鱼,为了叉到鱼,他们不是对准,而是对准位置更深的叉去。因为才是鱼真实的位置,处是鱼的像的位置。请你在丙图中作出一条由发出,经过水面后射入人眼的光线。
为了探究“光折射时的特点”,如图所示:
让光束沿射入杯中时,光束进入水中后折射光线会向______方向偏折;当入射角增大时,折射角______。
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,观察到杯底的光斑向______选填“左”或“右”移动。
把一枚硬币放入杯底,看到硬币的位置比它实际的位置要偏______选填“高”或“低”。
阅读短文并回答下列问题:
光的全反射
一束激光从某种玻璃中射向空气如图所示,保持入射点不动,改变入射角每次增加,当入射角增大到引时,折射光线消失,只存在入射光线与反射光线,这种现象叫做光的全反射,发生这种现象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.
上述玻璃的临界角是____.
折射光线消失后反射光线的亮度会增强,其原因是折射光消失后,入射光几乎全部变为____.
当光从空气射向玻璃,____选填“会”或“不会”发生光的全反射现象.
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如图所示,请在图中完成这束入射光的光路图.
答案和解析
1.【答案】
【解析】解:水中鱼反射出的光,在水面处发生了折射,折射角大于入射角,人认为光是沿直线传播的,所以逆着折射光线看上去,看到的是变浅的鱼的虚像。所以有经验的渔民应该用鱼叉瞄准看到鱼的下方位置,才能将鱼叉到;故B正确、ACD错误。
故选:。
从鱼身上反射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,就会觉得鱼变浅了。
此题主要考查光的折射现象,理解掌握光的折射规律是解决此类折射问题的关键,无论是从水中看岸上的物体,还是从岸上看水中的物体,看到的都是升高的虚像。本题属于基础题。
2.【答案】
【解析】
【分析】
此题通过几个词语考查学生对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解,解题的关键是理解词语反应的物理情境,一定程度上考查了学生的语文知识,在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象。
【解答】
A.影子是光沿直线传播形成的,故A不符合题意;
B.海市蜃楼是光在不均匀的大气中发生光的折射形成的,故B符合题意;
C.镜中生花是指花在镜子中成像,属于平面镜成像,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.水中捞月是指月在“镜子”中成像,属于平面镜成像,是光的反射形成的,故D不符合题意。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
光学现象是生活中最常见的现象,从诗句中分析出现象,再与知识相联系,是我们应该掌握的技能。
光在同种均匀物质中沿直线传播,在日常生活中,激光准直、小孔成像和影子的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的;
当光照射到物体界面上时,有一部分光被反射回来,例如:平面镜成像、水中倒影等;
当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会偏折,发生折射现象,如:看水里的鱼比实际位置浅等。
【解答】
A.“白云生镜里”属于平面镜成像,是光的反射形成的,故A正确;
B.“潭清疑水浅”是由于池底的光从水中斜射入空气中时发生折射,折射角大于入射角而形成的,故B错误;
C.“举杯邀明月,对饮成三人”中的一人是饮酒者本人,另外两“人”是饮酒者形成的影,它是光沿直线传播形成的,故C错误;
D.“江清月近人”属于平面镜成像,是光的反射形成的,故D错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】解:、太阳和恒星自身能发光,是光源,故A正确;
B、光在水和玻璃中的传播速度是不同的,故B错误;
C、在光的反射与折射中,光路都是可逆的,故C错误;
D、光线由空气垂直射入水中,它在水中的传播方向不发生改变,故D错误。
故选:。
本题考查了光源、光速、光路的可逆性、光的折射等问题,是一道光学综合题,难度不大,熟练掌握基础知识即可正确解题。
5.【答案】
【解析】
【分析】
此题主要考查学生对折射定律的理解和掌握,解答此题的关键是过作法线,通过比较其入射角和折射角的关系很容易得出正确答案。
【解答】
根据光的折射定律,光从玻璃射入空气中,发生折射,折射光线和入射光线也分居法线两侧,折射角大于入射角,
A.过作法线,由下图可知从发出的光线,垂直入射,光线不经过点,故A错误的;
B.从点发出的光线折射角大于入射角,所以点光源的位置可能是图中的点,故B符合题意;
C.从点发出的光线,折射角等于入射角,故C错误;
D.从点发出的光线折射角小于入射角,故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】解:此时筷子斜插入水中,由于光的折射作用,从上面看筷子水中的部分的位置比实际位置高一些,看起来向上弯折;
故选:。
我们看到水中的筷子,水的筷子反射的光线,从水中射入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折。
本题主要考查的是学生对光的折射现象的认识,平时多观察、多思考。
7.【答案】
【解析】解:
由题知,是一束平行光从水中射入空气时的一条反射光线,所以入射光线应在法线右侧的水中,因为反射角等于入射角,所以入射光线和反射光线与水平面的夹角也相等均为;
折射光线应在法线左侧的空气中,且折射角大于入射角;
由以上分析可知,图正确。
图中折射角小于入射角,故A错误;
图中折射光线与入射光线在法线的同侧,故C错误;
图中反射角与入射角不相等,故D错误。
故选:。
此题主要考查了光的反射和光的折射的图像识别,同时考查了反射角、入射角、折射角的概念,难度不大;关键是熟记这些基本规律即可。
8.【答案】
【解析】解:看到水中的鱼是由于光线从水中通过空气进入人的眼睛的,因此是光的折射现象形成的,并且像为虚像,故ABC错误,D正确。
故选:。
光的折射:光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,光线的传播方向会发生改变,折射时形成的像是虚像。
本题考查了光的折射,是一道考查学生学以致用能力的好题。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查的知识点较多,根据光学规律逐一分析各个光学现象,难度不大。
光的传播路径我们看不见,可通过一些方法间接看到;
探究平面镜成像特点时,用两个相同的蜡烛,便于比较物像大小关系;
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生变化,这是光的折射现象;
小孔成像与物体的形状有关,与小孔的形状无关。
【解答】
A.如果看不见光的传播路径,就无法对光线进行研究,在探究光的反射定律时,安装一个硬纸板后,能够在硬纸板上看到光的传播途径,故A正确,不符合题意;
B.探究平面镜成像特点时,用两支相同的蜡烛,便于比较物和像的大小关系,故B正确,不符合题意;
C.光从空气中斜射入水中时,传播方向一定会发生改变,但垂直入射时,光的传播方向不变,故C错误,符合题意;
D.小孔成像与物体的形状有关,与小孔的形状无关。所以,探究小孔成像特点时,小孔的形状对成像特点没有影响,故D正确,不符合题意。
故选C。
10.【答案】
【解析】解:光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射角小于入射角,但当光垂直入射到两种介质的分界面时,光的传播方向不改变,折射角与入射角相等,故A、B错误;光从水中射入空气中时,如果是斜射,则折射角大于入射角,如果是垂直入射,则光的传播方向不变,即光从水中射入空气中时,传播方向有可能改变,也有可能不改变,故C正确,D错误。
11.【答案】
【解析】解:如下图所示,
,
根据反射角等于入射角,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,所以为法线,为界面,为折射光线;
入射光线与法线的夹角为入射角,入射角,
反射光线与法线的夹角为反射角,反射角,
折射光线与法线的夹角为折射角,折射角。
综上所述,选项C正确,ABD错误。
故选:。
光的反射定律: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;
光的折射定律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时,折射光线向靠近法线方向偏折,折射角小于入射角;当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折,折射角大于入射角。
解此类问题,要深刻理解反射定律和折射定律的内容,特别容易出错的地方是光线的方向、位置和角度的大小。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查光的折射现象和光的折射规律的应用,光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,入射光线位置不随灌满水的过程而发生变化,随着水位的上升,入射点逐渐向光线发出的方向移动。
在同种均匀介质中,光沿直线传播;
光的折射规律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内;折射光线、入射光线分居法线两侧;当光由空气斜射入水中或其它透明介质中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;当光由水中或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。
【解答】
当池中的水增多时,作图如下:
水增多时液面升高,但入射光线的角度没变,折射光线的角度也不变,由图可知光斑向移动。故ACD错误,B正确。
故选B。
13.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了光的反射定律和折射规律,是中考热点之一,要求学生不仅要会根据反射定律和折射定律由入射光线画反射光线和折射光线,而且要会根据反射或折射画出入射光线。
光的反射定律: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;
折射定律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光由空气斜射进入玻璃中时,折射光线靠近法线,折射角小于入射角。
【解答】
图中法线已经画出,根据反射角等于入射角,在法线上侧的空气中作出反射光线;当光由空气斜射入玻璃中时,根据折射角小于入射角,在法线上侧的玻璃中作出折射光线,如下图所示:。
14.【答案】
【解析】
【分析】
先过入射点作出法线,然后根据入射光线、反射光线以及法线在同一平面内,并且反射角等于入射角,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,折射角小于入射角,确定折射光线的方向。
本题主要考查反射定律和折射定律的应用情况,注意光线为实线,法线为虚线;是一道基础题。
【解答】
由图可知,入射角为,在光的反射中,反射角等于入射角,故反射角也为;根据反射角等于入射角,在法线左侧的空气中作出反射光线;反射角为反射光线与法线的夹角,大小为;
光从空气斜射入其它介质时,折射角小于入射角,在法线左侧的空气中作出折射光线。如图所示:
.
15.【答案】漫反射 反射 水面 增大入射角,观察折射角的变化
【解析】解:烟是固体颗粒,光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射,反射的光进入人的眼睛,人能看到光的传播路线。
向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水,达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点,这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的反射现象形成的,还有一个在原来亮点的下方,这是由于光在水面处发生折射传播方向发生改变而产生的;
为了研究入射角增大时折射角的变化情况,应将绕点逆时针旋转,增大入射角,同时注意观察折射角的变化。
人之所以能看到水中的鱼,是由鱼反射的光线经水面折射后进入人眼,因此光的传播方向大致为;鱼的像是人眼逆着折射光线看到的,所以直接连接,与水面的交点即为入射点;连接和入射点即为入射光线,如图所示:
故答案为:漫反射;反射;水面;增大入射角,观察折射角的变化;如图。
空气是透明的,不能反射光,没有光线进入人的眼睛,人不能看到光的传播路径,当空气中有灰尘、小水珠、或其它固体颗粒时,颗粒发生漫反射现象,反射的光线能进入人眼,人能看到光路。
当光线射向两种介质的界面上时,会同时发生反射和折射。
在光的折射中,折射角随入射角的增大而增大。
人看到的鱼在水中,光是从水中折射入空气中进入了船上的人的眼睛,当光从水、玻璃等透明介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,船上的人感觉光是沿直线传播的,逆着光看去,好像是从光的反向延长线的交点处来的,比实际位置偏高。
此题主要考查光的折射规律,注意光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,折射光线是靠近法线的,折射光线向下偏折。
16.【答案】法线 增大 左 高
【解析】解:由光的折射定律可知,光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射角小于入射角,折射光线将向靠近法线方向偏折;当入射角增大时,折射角随之增大。
若杯中的水增多,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,光斑向左移动。
从硬币发出的漫反射光经水面折射,折射光线远离法线向下偏折,当光线射入人眼,人凭光直线传播的感觉,认为硬币在折射光线的反向延长线上,其实人看到的是硬币的虚像,比实际的位置要高。
故答案为:法线;增大;左;高。
根据光的折射定律分析解答。光的折射规律可概括为“三线同面,两线分居”,当光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角。
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。
硬币本身不发光,我们能从不同的方向看到硬币,是因为它漫反射其它光源的光;以及光的折射规律。
本题考查了光的折射规律的应用,记住:光由空气斜射入水,折射角小于入射角;光由水斜射入空气,折射角大于入射角;折射角随着入射角的增大而增大,入射角不变,折射角也不变。
17.【答案】反射光
不会
【解析】
【分析】
本题主要考查了光的折射现象以及光的全反射现象的实验,要读熟实验的过程,并能总结出相应的结论加以运用。同时还考查了光的折射的光路图,有一定综合性。
由题意知光从玻璃射向空气时入射角与反射角、折射角的关系,可知当入射角为时,折射光线消失了;
根据光的反射和折射规律可以判断,当光从小于临界角向临界角靠近时,其光线强弱的变化;
根据折射角和入射角的关系进行分析,即当折射角大于入射角时,并且入射角又等于临界角时,才会发生全反射现象;
当光从一种透明介质垂直射入另一种透明介质时,传播方向不变,当光从其他透明介质斜射入空气时,根据临界角画出光路图。
【解答】
由题意可以知道,当入射角为时,折射光线消失了,所以玻璃的临界角为;
当入射光线从一种介质斜射入另一种介质时,会发生折射,同时也发生反射,所以反射光线要比入射光线暗一些,而当光从小于临界角向临界角靠近,当折射光线消失后,发生了全反射,光线全变为反射光线;
光从空气射向玻璃,折射角总小于入射角,故不会发生全反射;
光线从空气进入玻璃时,因是垂直照射,所以方向不变;当从玻璃中斜射入空气时,其入射角为大于临界角,故其发生全反射,其大致路径如下图:
。
故答案为:;反射光;不会;。