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第4节 光的折射
第四章 光现象
1.光从空气斜射到一块玻璃表面,选项中可以较全面地反映光传播路径的是( )
解析:光从空气斜射到玻璃表面时,一部分光又回到空气中,这属于反射现象;一部分光进入玻璃中,传播方向发生改变,这属于折射现象。发生反射时,反射角等于入射角,发生折射时,折射角小于入射角。故C正确。
C
2.(易错题)关于“探究光的折射规律”的实验,下列说法错误的是( )
A.为了显示光的传播路径,可在空气中喷些烟雾,往水里滴些牛奶
B.光从空气斜射入水中,入射角增大时,折射角也随之增大
C.当入射光线垂直于分界面时,折射角为90°
D.光从一种介质斜射入另一种介质时,折射角小于入射角
解析:在光从空气进入水中的传播路径上,射向烟雾和牛奶小颗粒的光发生反射进入人眼,人就可以借助反射光看到光在空气和水中的传播路径,故A正确。光从空气斜射入水中,折射角随入射角的增大而增大,故B正确。当入射光线垂直于分界面时,折射光线、入射光线、法线三线重合,则折射角为0°,故C错误。光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,故D错误。
易错点:本题易出错的地方有两处,一是误认为折射光线与分界面的夹角为折射角而不选C;二是误认为任何情况下,折射角都小于入射角而不选D。
CD
解析:如图所示,反射光线与水面成53°角,法线与界面是垂直的,则反射角为90°-53°=37°;反射角等于入射角,则入射角为37°;反射光线与折射光线的夹角为90°,则折射光线与界面的夹角为90°-53°=37°,则折射角的大小为90°-37°=53°。
3.如图所示,一束光从水中斜射入空气中时,在水面上同时发生反射和折射(折射光线未画出)。反射光线与水面成53°角,若反射光线与折射光线的夹角为90°,则入射角的大小为 ,折射角的大小为 。
37°
53°
4.某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究光的折射规律。
(1)让激光笔发出的光从空气斜射入水中,发现进入水中的光的传播方向发生偏折,这种现象叫 。
光的折射
4.某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究光的折射规律。
(2)同学们将折射时的光路图画在纸上,如图乙所示。请回答:
①入射光线是 ,折射光线是 ,入射角是 ,折射角是 。
②光发生折射时,折射光线、入射光线和法线在 ,折射光线和入射光线分别位于法线的 。
AO
OB
∠AON
∠N ’OB
同一平面内
两侧
4.某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究光的折射规律。
(3)多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验,该小组测量并记录的数据如下表所示。分析数据得出的结论是光从空气斜射入水中时,折射角 (选填“大于”或“小于”)入射角,且折射角随着入射角的增大而 。
小于
增大
4.某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究光的折射规律。
(4)该小组同学继续用另一支激光笔让光线沿着BO射向水面时,可看到折射光线沿OA射出,这说明 ,同时说明光从水中斜射入空气中时,折射角 (选填“大于”或“小于”)入射角。
(5)使激光笔发出的光由空气垂直射入水中,传播方向 。
光发生折射时光路是可逆的
大于
不变
5.下列四种现象中,由光的折射形成的是( )
解析:
沿直线传播的光照到不透明的物体,被物体挡住,形成影子,影子是由光的直线传播形成的,A不属于光的折射现象。景物在水中的倒影是平面镜成像,是光的反射形成的,B不属于光的折射现象。人的腿在水中“变短”了是光线由水斜射入空气时发生折射,折射光线远离法线,向水面偏折,看起来腿在水中“变短”了,这是由光的折射形成的,故C正确。皮影在幕布上的影子,是由光的直线传播形成的,D不属于光的折射现象。
C
6.如图所示,站在岸边的人看到江水清澈见底便贸然跳下去游泳,很容易发生溺水事故,下列说法正确的是( )
A.该现象是光的反射产生的
B.该现象是光的直线传播产生的
C.在岸边看到的是水底变浅的虚像
D.这是光从空气斜射到水中时发生的折射现象
解析:
站立在水边看到的水深度要比实际的深度浅,这是由于河底反射的光由水进入空气中时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光进入人眼,人眼逆着折射光的方向看去,看到的是水底变浅了的虚像,故C正确。
C
7.(20-21·邯郸月考)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(如下图)。对此做法解释正确的光路图是( )
解析:
水中鱼反射的光,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,所以逆着折射光看去,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的鱼的下方位置,才能将鱼叉到,故B正确。
B
8.如图所示,一条光线从水下斜射入空气,请画出对应折射光线的大致位置。(图中虚线表示法线)
9.一束光从空气中垂直射向玻璃砖,如图所示,请画出这束光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的大致光线(注意标出法线,不考虑光的反射)。
10.如图所示的四个现象中,属于光的折射的是( )
A.①② B. ①③ C. ①②④ D. ②③④
解析:
①海市蜃楼是由于空气不均匀产生的折射现象。②日环食是由于光沿直线传播形成的现象。③水中的筷子看上去向上折,是光的折射形成的。④鸟的倒影是由于光的反射形成的虚像。故属于光的折射的是①③ 。
B
11.小方在家做了这样一个实验:把一枚硬币放在一个没有水的碗里,把碗放在桌子上并慢慢向远处推移,直到眼睛刚好看不到。保持头部不动,缓缓地向碗中倒水,倒着、倒着,怪事出现了,小明又重新看到碗底的硬币。下列四幅光路图中,正确的是( )
解析:倒水后重新看到碗底的硬币,是因为硬币反射的光从水中斜射入空气中时,发生了折射,折射光线向远离法线方向偏折,故B符合题意。
B
12.一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°
解析:根据光的反射定律和折射规律作图。设入射角为α,折射角为β,由题意知,入射光线与液面成30°角,则入射角α=90°-30°=60°,根据光的反射定律知,反射角等于入射角等于60°,故A、B错误;由反射光线与折射光线的夹角为83°知,折射角β=180°-60°-83°=37°,故D正确,C错误。
D
13.如图所示,在井底正中央P点趴着一只青蛙。抽干井水后,青蛙仍在P点,与抽水前相比,它的“观天范围”将( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.无法判断
解析:青蛙在枯井里,只能看到很小的一片天,这是因为光是沿直线传播的,如图(a)所示;当井里灌满水后,如图(b)所示,光线照到水面会发生折射现象,由于光是从空气斜射向水中的,所以入射角大于折射角,此时井底之蛙的视野范围比没水时大。
B
14.现在,一些大厦用许多大块的平板镀膜玻璃做外墙(俗称“玻璃幕墙”)。这种墙既能反射光线也能透过光线。下列四幅图中,能真实反映光通过“玻璃幕墙”进入室内传播途径的是( )
解析:光通过“玻璃幕墙”进入室内要发生两次折射,第一次是从室外空气中斜射入玻璃中时发生折射,折射光线要靠近法线,第二次是从玻璃中斜射入室内空气中时发生折射,折射光线要远离法线。故应选B。
B
15.(20-21·衡水期末)有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑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,使激光笔向右平移
B.保持激光射入角度不变,向容器内加水
C.保持激光笔不移动且射入角度不变,使容器向左移动
D.保持水面高度和入射点不变,使激光束远离法线
解析:保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故A错误。保持激光射入角度不变,向容器内加水,水位会升高;折射光路图如图4-16甲所示,比较可知,光斑会向左移动,故B正确。保持激光笔不移动且射入角度不变,使容器向左移动如图乙,此时的光斑相对于原来的光斑位置没有动,但相对于容器,光斑向右移动了,故C错误。保持水面高度和入射点不变,使激光束远离法线时,入射角增大,则折射角变大,光斑会向右移动,故D错误。
B
解析:
由题图可知,∠BOE=60°,所以∠COE=90°-60°=30°,而∠COF=30°,根据反射角、入射角相等,可知CD为法线,AB为界面。而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线,折射角为∠GOD=45°,根据折射角大于入射角可知界面AB的右侧是空气,左侧是玻璃。
16.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,其中反射角是 度,分界面 (选填“上”“下”“左”或“右”)侧为空气。
30
右
解析:人能看到水中的鱼,是因为鱼反射的光线经水面折射后进入人眼,人眼看到的是鱼的虚像,虚像在鱼的实际位置的上方,则图中A为水中鱼的像,B为水中的鱼;所以先连接AC,AC与水面的交点O为折射点,然后连接BO,光的传播方向是从B到O,再到C。
17.(20-21·沧州新华区期中)小明经常在水池边观察小鱼,如图所示,A、B其中之一(不知道是哪一个)是小明看到的水中的鱼的像,另一个是水中的鱼,C是小明的眼睛,画出小明看到鱼的光路图。
18.如图所示,请画出光从空气射入玻璃再从玻璃到空气的光路图。
解析:光从空气斜射入玻璃时,折射角小于入射角,而光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。
19.小明做了如下实验:按照图那样,让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中,此时折射角 入射角,另一部分光反射到玻璃砖内。逐渐增大光的入射角,将看到折射光线离法线越来越 ,而且越来越弱,反射光越来越强。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时, 光线就消失了,只剩下 光线。他把这个发现与小刚进行了交流,最后他们去请教老师,老师告诉他们这种现象叫做全反射,折射角变成了90°时的入射角叫临界角。他们又用水进行了实验,得出了同样的结论。
(1)根据小明和小刚的探究,判断下列说法是否正确(选填“√”或“×”)。
①当光以任何角度从玻璃射到空气中时都能发生全反射。( )
②当光从空气射到水中时,也会发生全反射。( )
大于
远
折射
反射
×
×
19.小明做了如下实验:按照图那样,让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中,此时折射角 入射角,另一部分光反射到玻璃砖内。逐渐增大光的入射角,将看到折射光线离法线越来越 ,而且越来越弱,反射光越来越强。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时, 光线就消失了,只剩下 光线。他把这个发现与小刚进行了交流,最后他们去请教老师,老师告诉他们这种现象叫做全反射,折射角变成了90°时的入射角叫临界角。他们又用水进行了实验,得出了同样的结论。
(2)根据上面小明的探究和已经学过的知识,请你总结一下发生全反射的条件:
① ;
② 。
大于
远
折射
反射
光从玻璃或水等斜射入空气
入射角大于或等于临界角