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八下科学 2.2 光的折射
考点梳理
1.探究光的折射定律
【知识点的认识】
实验器材:光源(激光笔)、水槽、一个可折叠的光屏、一块玻璃砖。
实验步骤:
1.如图所示,让光从空气进入水中,观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系;
2.比较折射角与入射角的大小;
3.改变入射角的大小,观察折射角的变化情况;
4.换用玻璃砖,将上面的实验过程重复一次;
5.让光从水中斜射到空气中,观察入射角和折射角的变化。
实验结论:
光的折射规律:光在折射时,折射光线、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的两侧;折射角随入射角的改变而改变,入射角增大时,折射角也增大;入射角减小时,折射角也减小。
【命题方向】
①实验器材及其应用;②实验注意事项;③实验结论。
例1:小刚用如图的实验装置探究光的折射特点,他让一束光分别从空气中以不同角度射入水(如图甲)和玻璃(如图乙)中,将入射角与折射角记录在表一和表二中。
表一 光从空气射入水中
入射角/° 0 30 45 60
折射角/° 0 21 35 40
表二 光从空气射入玻璃中
入射角/° 0 30 45 60
折射角/° 0 17 24 30
通过分析表一和表二中的数据可知:
(1)光从空气斜射入其他介质中时,折射角 小于 入射角;
(2)对比表一和表二可知:入射角不为0的情况下,对光偏折角度较大的是 玻璃 。
(3)若一束光从玻璃斜射入空气中,入射角是24°,根据光路可逆,则折射角是 45° °
分析:(1)(2)结合表格中的入射角和折射角的关系进行总结规律;(3)根据光路可逆分析回答。
解:(1)由图知,光不管是从空气斜射入水中,还是从空气斜射入玻璃中,折射光线都要靠近法线,折射角都小于入射角;
(2)偏折角度是指折射光线与原来入射光线的延长线之间的夹角,即入射角与折射角大小之差;
由表中的数据可知:入射角由30°增加到60°,光从空气射入水中的折射角由21°增加到40°,而光从空气射入玻璃中的折射角由17°增加到30°,所以入射角不为0的情况下,对光偏折程度较大的是玻璃;
(3)折射现象中光路是可逆的,则用一束光沿折射光线的反方向由玻璃射向空气,发现此时的折射光线与原入射光线重合,由表二知,若一束光从玻璃斜射入空气中,入射角是24°,则折射角是45°。
点评:本题主要考查学生对光的折射规律的实验的探究,以及从实验数据中得出结论的能力。同时也培养学生的动手操作能力。
【解题方法点拨】
①光能射入某种介质,则这种介质一定是透明的。否则光只会被反射。
②在两种介质的交界面上,如果是透明的介质交界面会发生两种光现象:折射和反射。如果介质不是透明的,比如钢板等等,就只会发生“反射”。
③光的传播方向一般会发生变化,但特殊情况下,光垂直入射时,传播方向将不变化,也就是说,折射不一定都“折”。
2.光的反射现象
【知识点的认识】一种光学现象,指光在传播到不同物质时,在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。光的反射分为漫反射和镜面反射两类,镜面反射反射面平滑,漫反射反射平面不平整,凹凸不平。镜面反射和漫反射的相同点就是都遵循反射定律。
【命题方向】
给出一些光的现象(光的直线传播、光的反射、光的折射)来判断是否是光的那种现象,属于光的反射,应当属于哪类?镜面反射和漫反射是否遵循反射定律?是命题方向。
【解题方法点拨】
知道光的反射现象的定义及分类,熟记特点。
3.光的反射定律的应用
【知识点的认识】
(1)反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内;
(2)反射光线、入射光线分居法线两侧;
(3)反射角等于入射角。
(4)光在反射时光路是可逆的
【命题方向】
光的反射定律是中考考查的重点内容,从命题形式来看,选择题、作图题、填空题仍然是主要的三种题型,作图题将更加重视与社会、生活的联系和应用。希望在今后的学习中要多观察,勤思考,灵活运用所学知识解决实际问题。
【解题方法点拨】
由入射光线决定反射光线,叙述时要先叙述入射光线如何变化,再叙述反射光线如何变化。发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处:入射点;结果:返回原介质中。
反射角随入射角的增大而增大,减小而减小,当垂直入射时,入射角等于反射角,皆为0度。
4.作光的反射光路图
【知识点的认识】根据光的反射规律作光路图的方法是:
①由入射光线和反射面确定入射点,入射点一般用字母0表示.
②由入射点和反射面确定法线,法线用虚线画出.
③由入射光线和法线确定入射角,入射角一般用字母∠i、∠a或∠1表示.
④根据光的反射定律确定反射角,反射角一般用字母∠γ、∠β或∠2表示.
⑤由法线和反射角确定反射光线.光线用实线画出,注意入射光线和反射光线的箭头方向.
【命题方向】
作光的反射光路图是中考的热点.例如 画出反射光线佃的入射光线AO,并标出入射角及其大小.
【解题方法点拨】
解决这类问题的关键是正确理解光的反射规律.光的反射规律可包括两点:
(1)一是反射光线跟入射光线、法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居在法线两侧.可记作“三线共面,法(线)居中间”.
(2)二是反射角等于入射角.可见对于一条确定的入射光线、反射光线是唯一的.在学习光的反射定律时要明确以下三点:
①反射角、入射角都是指各自的光线与法线的夹角.切不可把它们与镜面的夹角,当成入射角和反射角.
②入射光线靠拢法线,入射角减小,根据光的反射定律知反射角也减小,反射光线也靠近法线.当入射光线垂直射在平面镜上,法线与入射光线重合,这时入射角为0°,反射光线沿原路返回.反射角也是0°,学生易错认为是90°.
③在光的反射中,光路是可逆的.这就是说,若沿原来的反射光线的方向入射到镜面上,反射光线将沿原来入射光线的方向射出.
5.凸面镜和凹面镜
【知识点的认识】
凸面镜:用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凸面镜。凹面镜:反射面为凹面的反射镜。都属于光的反射。
凸面镜与凹透镜的区别:
一。结构不同
凸面镜是由两面磨成球面的透明镜体组成
凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成
二。对光线的作用不同
凸面镜主要对光线起发散作用
凹面镜主要对光线起汇聚作用
三。成像性质不同
凸面镜是反射成像 成的像只能是 正立、缩小的虚像。起散光作用
凹面镜是反射成像 成的像可以是:倒立、放大的实像,或倒立、等大的实像,或倒立、缩小的实像,或正立、放大的虚像。(看起来是一样的,实际上不一样:凸透镜实像与物体在异侧,虚像与物体在同侧;凹面镜实像与物体在同一侧,虚像与物体在异侧),起聚光作用
透镜(包括凸透镜)是使光线透过,使用光线折后成像的仪器,光线遵守折射定律。
面镜(包括凸面镜)不是使光线透过,而是反射回去成像的仪器,光线遵守反射定律。
凹面镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。也可把平行光会聚,可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像,主要用扩大视野
【命题方向】
凸面镜和凹面镜的应用是命题的关键,一般以选择、填空的形式出现。应用举例:1、利用凹面镜对光线的会聚作用:太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达。
2.利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯。
还有太阳能焊接机,医用头灯,反射式望远镜等。
【解题方法点拨】
从定义、结构、作用、性质来分析是解题关键。
6.光的折射规律的应用
【知识点的认识】
折射定律是几何光学的基本定律之一。是在光的折射过程中,确定折射光线与入射光线之间关系的定律。光从一种介质斜射入另一种介质中时,传播方向一般发生变化,这种现象叫做光的折射。
光的折射规律:
(1)光从空气斜射入水或其它透明介质中时:
①折射光线与入射光线、法线在同一个 平面上;
②折射光线和入射光线分居法线两侧;
③折射角小于入射角;
④入射角增大时,折射角也随着增大;
⑤当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变。
(2)光从水或其它透明介质斜射入空气中,折射角大于入射角。
【命题方向】
利用光的折射规律解题,包括实验探究,以及用光的折射解释生活中的一些简单现象。
【解题方法点拨】
注意理解熟记实验高度光的折射规律。
7.作光的折射光路图
【知识点的认识】
光的折射作图方法:(1)光的折射(2)光路可逆性
【命题方向】
光的折射作图是中考命题的主要知识点,(例如凸透镜、凹透镜光线作图)
【解题方法点拨】
(1)利用光的折射规律:
①光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角;
②光从水或其他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;
③光垂直界面射入时,传播方向不改变;此时入射角等于折射角等于0。
④光的折射现象例子:海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。
(2)根据光路可逆的可逆性。
若光是由较密的介质射入较疏的介质时呢?画出下图
8.光的折射现象
【知识点的认识】
折射现象是指当光由一种介质(比如水)斜射入第二介质(比如空气)时,在界面上部份光发生偏离原来路线而与原来路线产生夹角的现象。人们利用折射原理发明了透镜透镜有凸透镜和凹透镜,
中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜,中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜,凸透镜具有会聚光线的作用,所以也叫“会聚透镜”、“正透镜”(可用于远视与老花镜),凹透镜具有发散光线的作用,所以也叫“发散透镜”、“负透镜”(可用于近视眼镜)。
【命题方向】
用光的折射现象解释生活中的现象,光的折射现象例子:海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。
例如:鱼儿在清澈的水里面游动,可以看得很清楚。然而,沿着你看见鱼的方向去叉它,却叉不到。有经验的渔民都知道,只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。
从上面看水,玻璃等透明介质中的物体,会感到物体的位置比实际位置高一些。这是光的折射现象引起的。
【解题方法点拨】
解题时要注意折射规律的内容,属于识记、理解内容。
八下科学 2.2 光的折射浙江各地期中真题
一.探究光的折射定律(共4小题)
1.(2023春 北仑区校级期中)小科学完光学知识后回家进行了实验,先根据课本介绍将铅笔放入水中观察到了预期的现象(图甲),后又发现将铅笔竖直放入盛有水的圆柱形的杯子当中,观察到水中的铅笔变朝并错位。将铅笔由水杯中间向两边移动,发现水中的铅笔借位更加明显,快到水杯边上时,水中的铅笔竟然“消失”了,如图乙。于是小科在老师的指导下,查阅了一些资料,并且将实验现象画成简图。资料一:若界面为弧形,可以将折射点及反射点的切面视为该点的折射由(图丙)。资料二:光从水中射向空气中折射角与入射角的变化规律如下表,
入射角 折射角
0° 0°
10° 13.4°
20° 27.1°
30° 41.7°
40° 58.7°
50° 无
60° 无
(1)请在图丙中画出入射光线ao大致的折射光线。
(2)当铅笔放入盛有水的圆柱形杯子当中,水杯相当于凸透镜,铅笔的位置小于一倍焦距成正立放大的 虚 (填“虚”或“实”)像,因此筷子变粗。
(3)分析表中数据,反射的光线通过折射面射入人眼,折射角大于入射角,进一步分析可得到折射角之间的差值,随着入射角的增大而 增大 ,因此铅笔错位更加厉害。
【答案】(1)见解析;(2)虚;(3)增大
【解答】解:(1)根据光的折射规律可知,光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,折射光线会偏离法线,如图所示:
;
(2)水杯相当于凸透镜,铅笔的位置小于一倍焦距时,成正立、放大的虚像,因此筷子变粗;
(3)分析表中数据,反射的光线通过折射面射入人眼,折射角大于入射角;进一步分析可得到折射角之间的差值,随着入射角的增大而增大,因此铅笔错位更加厉害。
故答案为:(1)见解析;(2)虚;(3)增大。
2.(2023春 温州期中)在探究“光从空气斜射入水和油时,哪种液体对光的偏折本领较大“的实验中,小明提出如下实验方案:先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中,记录下光斑位置(如图甲所示)。接着分别倒入水和油,记录对应的光斑位置,再通过分析就可得到实验结论,经讨论,同学们认为这一方案是可行的,于是进行了探究实验。
(1)要实现探究目标,请在B图中补充液面与入射光线位置与A组形成对照。
(2)实验时,同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺,这样做的目的是为了 确定光斑的位置,方便比较 。
(3)某小组同学经多次实验后,记录下三次光斑的相对位置如图乙所示,经分析可得出实验结论: 光从空气斜射入水和油时,油对光的偏折本领较大 。
(4)小明在完成上述实验探究后观察到一束白光经三棱镜折射后,在光屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,如图丙所示。于是他想继续探究光偏折程度的影响因素。小明根据图丙的现象提出了猜想: 不同色光在同种液体中的偏折程度可能不同 。
【答案】(1)见解答图;(2)确定光斑的位置,方便比较;(3)光从空气斜射入水和油时,油对光的偏折本领较大;(4)不同色光在同种液体中的偏折程度可能不同。
【解答】解:(1)为便于比较水和油对光的偏折本领,实验中应控制光的入射点、入射角度、液面的高度相同,如下图所示:
(2)实验时,同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺,这样做的目的是为了确定光斑的位置,方便比较;
(3)由图乙可知,在入射点、入射角度相同的情况下,油中的光斑更靠右,说明光从空气斜射入水和油时,油对光的偏折本领较大;
(4)由图丙知红光和紫光的入射角度相同,入射的介质相同,光偏折程度不同,故可以提出不同色光在同种液体中的偏折程度可能不同。
故答案为:(1)见解答图;(2)确定光斑的位置,方便比较;(3)光从空气斜射入水和油时,油对光的偏折本领较大;(4)不同色光在同种液体中的偏折程度可能不同。
3.(2023春 苍南县期中)小灵利用如图所示的实验装置探究光的折射,在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的,NOM为两个半圆形光屏的分界线,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。实验测量数据如表所示。
入射角 0° 30° 45° 60°
折射角 0° 22° 32° 41°
(1)通过分析表格数据,你能得出什么结论: 当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角 。
(2)如图所示,若小灵将光屏F绕直径NOM前后折转一定角度,在光屏F上 不能 (选填“能”或“不能”)看到折射光线。
(3)根据所学知识及表格数据,当光与水面成68°角从水斜射入空气中时,折射角等于 30 度。
(4)为了更好地显示实验时光在水中的传播路径,请你给小灵提供一个合理的措施 在水中倒入适量牛奶并搅拌均匀 。
【答案】(1)当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;(2)不能;( 3)30;(4)在水中倒入适量牛奶并搅拌均匀。
【解答】解:(1)①由表格中的第一列数据可知,当入射角为0°时,折射角也为0°;
②由表格的第一行可知,当入射角增大时,第二行和第三行的折射角也随着增大;
③由表格数据可知,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;
(2)由于折射光线、入射光线和法线在同一平面内,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;
(3)由于光路是可逆的,当光与水面成58°角从水斜射入空气中时,入射角为90°﹣68°=22°时,利用表格中数据可知:折射角为30°;
(4)光在空气中是沿直线传播的,但传播路径不容易直接观察,在水中倒入适量牛奶并搅拌均匀,有利于观察光的传播路径。
4.(2023春 永嘉县期中)小嘉在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮(如图1),老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小嘉塞查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示:
入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角r 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而 增大 。
(2)由表格数据可知:图2中能反映上述实验中的入射角与折射角之间的关系的是 a (选填“a”或“b”),其理由是 入射角增大,折射角也会增大,折射角增大的幅度比入射角更大,当入射角为 41.8°时,折射角达到 90°,a曲线符合 。
(3)当光从空气斜射向玻璃时,不能发生全反射现象,原因是折射角 < 入射角。(选填“>”“=”或“<”)
(4)利用这个原理,工程师制造出了光导纤维,结合题目信息,简要说明光导纤维在传播信息过程中有哪些优势?
【答案】(1)增大;(2)a;入射角增大,折射角也会增大,折射角增大的幅度比入射角更大,当入射角为 41.8°时,折射角达到 90°,a曲线符合;(3)<;(4)用光纤传导信息,能量损失少,可以进行远距离传输。
【解答】解:(1)分析表中数据可知,光从玻璃斜射向空气时,折射角随着入射角的增大而增大,反射能量也随着入射角的增大而增大;
(2)光从玻璃斜射向空气时,折射角随着入射角的增大而增大,且折射角总大于入射角;
图线b中,当入射角等于45°时,折射角也等于45°;图线a中的折射角始终大于入射角,且入射角接近45°时,折射角达到90°(即发生全反射),符合题意,因此图线a反映了折射角与入射角的关系;
(3)根据光路可逆,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角,因此折射光线不能消失,则不能发生全反射现象;
(4)用光纤传导信息,能量损失少,可以进行远距离传输。
二.作光的反射光路图(共1小题)
5.(2023春 嵊州市期中)如图是经过平面镜反射的两条光线,请标出光源S的位置及对应的两条入射光线(保留必要的作图痕迹)
【答案】
【解答】解:先将两条反射光线AB、CD反向延长交于一点S′,在通过平面镜作出S′的对称点S,即为发光点的位置,并联接SA、SC画出入射光线,如图所示:
三.光的折射规律的应用(共4小题)
6.(2023春 长兴县期中)如图,一束光线跟水平面成45°角,从空气中斜射到水面时,发生了反射和折射,则反射光线和折射光线夹角的范围是( )
A.大于135°小于150° B.小于90°
C.小于135°大于90° D.大于135°
【答案】C
【解答】解:光在水的表面发生反射,反射角等于入射角;光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,如图所示;
由图知,折射光线与水平面的夹角大于45°,反射光线与折射光线的夹角应大于45°+45°=90°,而小于45°+90°=135°,C正确。
故选:C。
7.(2023春 北仑区校级期中)在天宫课堂中,航天员王亚平将空气注入水球,形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示,其中球心O与入射点O1的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】A
【解答】解:光从水中斜射入空气中,会发生折射,折射角大于入射角,对于球体而言,入射点与球心所在的直线即法线,入射光线和折射光线分别位于法线两侧,就图而言,OO2所在的直线即法线,进入气泡球的折射光线可能为①。
故选:A。
8.(2023春 慈溪市期中)某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在S点形成一个亮斑,如图所示。往池内注水,水面升至a位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在P点;如果水面升至b位置时,人看到亮斑的位置在Q点,则( )
A.P点在S点的上方,Q点在S点的上方 B.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
C.P点在S点的上方,Q点在S点的下方 D.P点在S点的下方,Q点在S点的下方
【答案】B
【解答】解:
(1)往池内注水,水面升至a位置时,发生折射,根据折射角大于入射角画出折射光线,P点如下图所示:
(2)水面上升至b位置时,光在水中沿直线传播,经水池侧壁反射后,光线从水中斜射向空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线,如下图所示:
通过上图可知:我们在上方看起来,光斑的虚像在Q点,即Q在S的上方。
故选:B。
9.(2023春 鄞州区期中)请用学过的光学知识回答下列问题。
(1)如图是人类首次拍到猩猩使用工具捕猎的情景。为了捉到一条鱼,猩猩用矛拼命地刺向水里却没有成功,这主要是由于光的 折射 现象,猩猩看到水中的鱼比实际位置要 浅 (填“深”或“浅”)。
(2)如图是光线在两种介质的界面处发生反射和折射的光路图,O点是入射点,介质是空气和玻璃。则界面的 左 边是空气,折射角的度数为 60° ,反射角的度数为 35° 。
【答案】(1)折射;浅;(2)左;60°;35°。
【解答】解:(1)鱼反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面发生折射,折射角大于入射角,猩猩逆着光线看到的是鱼的虚像,比实际位置高,所以猩猩用矛拼命地刺向水里没有成功;
(2)如图所示:
由图可知,MM'为界面,DE为法线;∠MOB与∠M'OC的大小是相等的,则∠BOE和∠EOC也是相等的;
折射光线与入射光线分居在法线的两侧,反射光线与入射光线分居在法线的两侧,故BO为入射光线,OC为反射光线,OA为折射光线;则折射角为∠DOA=90°﹣30°=60°,入射角为∠BOE=90°﹣55°=35°,大于入射角,故界面的左边是空气;反射角与入射角相等,为35°。
故答案为:(1)折射;浅;(2)左;60°;35°。
四.作光的折射光路图(共11小题)
10.(2023春 诸暨市期中)喷水鱼因特殊的捕食方式而得名,能喷出一股水柱,准确击落空中的昆虫作为食物。下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:
射水鱼在水中看到水面上方的昆虫等猎物,是因为水面上方的昆虫等猎物“发出”的光射向水面,发生折射,再进入射水鱼的眼睛中,因此光的传播路线是由空气→水中,故AB错误;
根据光的折射定律可知,光从空气中斜射入水中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角,所以C正确,D错误。
故选:C。
11.(2023春 慈溪市校级期中)如图所示,小明在一只空碗中放一枚硬币,后退到某处眼睛刚好看不到它:另一位同学慢慢往碗中倒水时,小明在该处又看到硬币。这种现象可以用选项中的哪个光路图来解释( )
A. B.C.D.
【答案】D
【解答】解:当我们用眼睛看到水中的硬币,是因为硬币反射的光进入到了我们的眼睛的缘故;
根据光的折射定律的内容知道,光从水斜射入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折,折射角大于入射角,且光线是从硬币上发出的,故D图正确。
故选:D。
12.(2023春 余杭区期中)标有甲、乙两点的筷子放在空碗中如图1所示,向碗中加水至虚线处,观察到如图2所示场景,此时看到筷子上的甲点或乙点,光的传播路径正确的是( )
A. B.C.D.
【答案】C
【解答】解:AB、看甲点时,甲点反射的光线进入人的眼睛,属于光的直线传播,故AB错误;
CD、筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线远离法线,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来筷子向上弯折,故C正确,D错误。
故选:C。
13.(2023春 平湖市期中)如图所示,一口井装满水,在井底正中央趴着一只青蛙;若青蛙的眼睛用P点表示,青蛙此时观察井外事物范围的光路图如图所示,其中正确的是( )
A. B.C. D.
【答案】D
【解答】解:当井里灌满水后,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,所以折射角小于入射角,因此井底之蛙看到的视野范围比没水时会更大;
A、图中光线没有发生折射,故A错误;
B、图中光线是由青蛙的眼睛发出的,光的传播方向错误,故B错误;
C、图中光发生折射时,折射光线和入射光线在法线的同侧,不符合光的折射规律,故C错误;
D、图中光从空气斜射入水中时,发生折射,折射角小于入射角,青蛙的观察范围变大,故D正确。
故选:D。
14.(2023春 江北区校级期中)如图所示,在“观看水中的硬币”活动中,把一枚硬币固定在空杯的底部,找一个角度使你刚好看不到硬币的最右端A点。保持眼睛和杯子的位置不变,在同学逐渐把水加入到杯中的过程中,硬币上的B点和C点能先后被你看到。
(1)你所看到的水中硬币是一个变 浅 的虚像。
(2)图中画出了刚看到C点时光的传播示意图,入射角是αc;如果刚看到B点时的入射角是αB,则αB = αc。
【解答】解:(1)当沿杯子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变浅的虚像(虚像的位置比物体的实际位置偏高);
(2)保持眼睛和杯子的位置不变,光从水中进入人的眼睛的传播方向不变,折射角不变,所以根据光的折射规律,从B点和C点射出的入射光线的入射角不变的,即αB=αc。
故答案为:(1)浅;(2)=。
15.(2023春 东阳市期中)如图所示,射水鱼发现水面上的小昆虫后,从口中快速喷出一束水柱。
(1)则图中能表示射水鱼观察到小昆虫的光路是 D 。
(2)射水鱼射出的水柱若要将昆虫顺利击落,射水鱼应朝着 C 射出水柱。
A.看到的昆虫的像的位置 B.看到的昆虫的像高一点的位置 C.看到的昆虫的像低一点的位置
【答案】(1)D;(2)C。
【解答】解:(1)小昆虫反射的光进入射水鱼的眼睛,射水鱼就会看到小昆虫,因此光从空气斜射入水中,此时入射角大于折射角,折射光线向法线方向偏折,因此ABC图错误,D图正确。
故选:D。
(2)射水鱼逆着折射光线的方向看,观察到的小昆虫虚像位置比小昆虫的实际位置偏高,因此射水鱼射出的水柱若要将昆虫顺利击落,射水鱼应朝着看到的昆虫的像低一点的位置射出水柱,因此AB错误,C正确。
故选:C。
故答案为:(1)D;(2)C。
16.(2023春 东阳市期中)如图所示,河里C处有一条小鱼,人眼在A处看见该鱼的位置为B处,请你画出眼睛位于A处看见河里小鱼的光路图。
【答案】见解答
【解答】解:连接眼睛A和鱼的像B,与分界面有一个交点O,即为折射点,过折射点做法线,根据光从水斜射入空气中,折射角大于入射角画出入射光线的位置,连接CO即为入射光线,如图所示:
17.(2023春 慈溪市校级期中)如图所示,光源S发出一条光线射向水面,在水面处发生反射和折射,反射光线经过A点。请画出入射光线、反射光线和折射光线的大致方向。
【解答】解:根据平面镜成像的规律,作出点光源S在平面镜中成的像S′,由于反射光线的反向延长线要过像点S′,连接AS′,其与水面的交点就是入射点O。
过O点做出法线,根据折射角小于入射角画出折射光线,答案如下图所示。
18.(2023春 富阳区期中)如图,一束光射入水中,在水底行成光斑。
(1)画出水面的反射光线;
(2)画出水中的折射光线。
【解答】解:过入射点垂直界面作出法线,在空气中法线左侧斜向上作出反射光线OB,并使反射角等于入射角;
在法线左侧的水中斜向下作出折射光线OC,使折射角小于入射角,如图所示:
19.(2023春 鄞州区期中)(1)如图所示,在“观看水中的硬币”活动中,把一枚硬币固定在空杯的底部,找一个角度使你刚好看不到硬币的最右端A点。保持眼睛和杯子的位置不变,在同学逐渐把水加入到杯中的过程中,硬币上的B点和C点能先后被你看到。图中画出了刚看到C点时光的传播示意图,入射角是αc;如果刚看到B点时的入射角是αB,则αB = αc。
(2)如图所示,A为河底的鹅卵石,A′为河边人在B处看到的A的虚像,请在图中画出河底鹅卵石A的入射光线和折射光线。
【答案】(1)=(2)见解答图。
【解答】解:(1)保持眼睛和杯子的位置不变,光从水中进入人的眼睛的传播方向不变,折射角不变,所以根据光的折射规律,从B点和C点射出的入射光线的入射角不变,即αB=αc;
(2)连接A′B,与水面的交点为折射点,折射点与B点间的连线为折射光线;然后连接A与折射点,即为入射光线,如图所示:
20.(2023春 鹿城区校级期中)光纤传导是利用光线在光纤管中携带信号进行传递,光线在玻璃制成的光纤管壁反射前进,如图所示。由于光线每次碰到管壁都会发生折射,使部分光线射出光纤管,造成光纤管内光线能量的损耗,从而影响光纤传导的距离。光在发生折射时,光能损耗随着折射角的增大而减小。
(1)请在图乙中画出光线穿过玻璃光纤管壁折射到空气中的光路图。
(2)请例举与“光线在光纤管中前进”的原理相同的现象。(举一例即可)
(3)判断下列哪种入射角度能使光线在光纤管中传播的距离更远,并说明理由。
【答案】(1)见解答;
(2)平面镜成像;(3)丁图传播远,丁图中入射角大,对应的折射角大,损失的能量少,传播远。
【解答】解:(1)光从其他物质斜射入空气中时,折射角大于入射角;先过入射点画出法线,作出折射光线,如图所示:
(2)光在光纤中反射前进;利用光的反射的例子很多,比如看见不发光的物体,平面镜成像等;
(3)根据题中的信息:光在发生折射时,光能损耗随着折射角的增大而减小,而折射角随着入射角的增大而增大,顶途中光线与法线的夹角大,入射角大,折射角大,能量损失较小,传播的距离较远。
故答案为:(1)见解答;
(2)平面镜成像;(3)丁图传播远,丁图中入射角大,对应的折射角大,损失的能量少,传播远。
五.光的折射现象(共6小题)
21.(2023春 镇海区校级期中)学校的录播教室被一种单向透视玻璃分隔成上课和观摩两个功能区,坐在观摩室的听课教师通过单向透视玻璃进行观摩。下列说法错误的是( )
A.上课区域的光照强一些,观摩效果更好
B.从上课区域射向透视玻璃的光发生了折射和反射
C.学生在透视玻璃中看到了自己的像,是因为光的折射
D.听课教师能看到上课的情景,是由于上课区域的光能透过透视玻璃
【答案】C
【解答】解:
A、上课区域的光照强一些,对比明显,观摩效果更好,故A正确;
B、从上课区域射向透视玻璃的光在玻璃上会发生折射和反射,故B正确;
C、学生在透视玻璃中看到了自己的像,此时的透视玻璃相当于平面镜,属于平面镜成像,故C错误;
D、听课教师能看到上课的情景,是由于上课区域的光能透过透视玻璃,故D正确;
故选:C。
22.(2023春 苍南县期中)关于下列四幅图的说法,其中错误的是( )
A.汽车驾驶室两侧的反光镜(图甲)能扩大视野,利用凸面镜的发散作用
B.图乙所示的小孔成像是由于光沿直线传播形成的,所成的像是实像
C.图丙是观察对岸的树木在水中倒影的光路图
D.海市蜃楼景象(图丁)是由光的折射造成的
【答案】C
【解答】解:
A、汽车驾驶室两侧的反光镜(图甲)能扩大视野,利用凸面镜的发散作用,故A正确;
B、图乙所示的小孔成像是由于光沿直线传播形成的,所成的像是实像,故B正确;
C、观察对岸的树木在水中倒影属于光的反射现象,故C错误;
D、由于海市蜃楼是光的折射形成的现象,故D正确。
故选:C。
23.(2023春 下城区校级期中)将两根筷子竖直插入一个注水的圆柱形玻璃杯中,插入水中的位置如图甲所示,则最后看到的情况是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图,A处为筷子,ABP表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁B射向观察者P处的一条光线。ON为过B点沿半径方向的直线,即在B处和空气的分界面的法线,上述光线则相当于在B处由水中射入空气中,图中的角i和角r分别为此光线的入射角和折射角,根据光的折射规律可知,应有r>i.所以观察者在P处看到的筷子A的像A′的位置不是在A的实际位置,而是由其实际位置偏离杯中心的方向向杯壁靠拢一些,据此可知。以筷子竖直插入玻璃杯中时,其侧视图应该是C图。
同时,玻璃杯此时相当于一个凸透镜,对筷子起到了放大的作用,因此,观察到的筷子比实际粗些。
故选:C。
24.(2023春 镇海区校级期中)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 折射 所成的像,太阳实际在图中 乙 (选填“甲”或“乙”)的位置。
【答案】折射;乙
【解答】解: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。
故答案为:折射;乙。
25.(2023春 慈溪市校级期中)“大漠孤烟直,长河落日圆”的诗句中,诗人观察到的落日并非太阳的实际位置,而是光线经过不均匀大气时发生 折射 而形成的像。如图所示,站在A点的人恰好看到地平线上的太阳,他所看到的太阳的实际位置应是图中的 乙 位置(选填“甲”或“乙”)。
【解答】解:太阳升起时,太阳实际位置在地平线下面,但光线经过不均匀大气时发生折射,所以我们看见了太阳,
但现在太阳落山了。地球另一边太阳升起了,但他也是看的在下面的虚像,所以站在A点的人恰好看到地平线上的太阳,他所看到的太阳的实际位置应是图中的乙位置。
故答案为:折射;乙。
26.(2023春 长兴县期中)“海市蜃楼”是一种与光学有关的自然现象,下图是海面上形成“海市蜃楼”的图解。
资料1:光从一种物质斜射入另一物质时,传播方向会发生改变,而人的视觉总是感到物像是来自直线的;
资料2:一般情况,光从密度较大的介质斜射入密度较小的介质会改变传播方向(如图)。
资料3:海面上的下层空气温度低,在一定的高度内,高度越高温度越高,导致空气的密度不同。
由此可知,海市蜃楼形成的原因是:
由于海面上的下层空气温度低,在一定的高度内,高度越高,温度越高,导致空气的密度不同,下层密度 大于 (选填“大于”或“小于”)上层;一般情况,光从密度较大的介质斜射入密度较小的介质会 偏离 (选填“偏向”或“偏离”)法线而改变传播方向,所以光从海面上密度较大的空气斜射入上方密度较小的空气,传播方向改变后进入人的眼睛。而人的视觉总是感到物像是来自直线的,进入人眼睛的这些光线的反向延长线会聚成的就是物体的 虚像 (选填“实像”或“虚像”)。
【答案】大于;偏离;虚像。
【解答】解:海面上的下层空气温度低,在一定的高度内,高度越高,温度越高,空气的密度越小,所以下层密度大于上层;
光从水或者其他介质斜射入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折,则光从密度较大的介质斜射入密度较小的介质会偏离法线;
海市蜃楼是光在沿直线方向传播时,在密度不均匀的空气层中,经过折射造成的结果,人的眼睛逆着入射光线看,看到的是景物的虚像。
故答案为:大于;偏离;虚像。
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八下科学 2.2 光的折射
考点梳理
1.探究光的折射定律
【知识点的认识】
实验器材:光源(激光笔)、水槽、一个可折叠的光屏、一块玻璃砖。
实验步骤:
1.如图所示,让光从空气进入水中,观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系;
2.比较折射角与入射角的大小;
3.改变入射角的大小,观察折射角的变化情况;
4.换用玻璃砖,将上面的实验过程重复一次;
5.让光从水中斜射到空气中,观察入射角和折射角的变化。
实验结论:
光的折射规律:光在折射时,折射光线、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的两侧;折射角随入射角的改变而改变,入射角增大时,折射角也增大;入射角减小时,折射角也减小。
【命题方向】
①实验器材及其应用;②实验注意事项;③实验结论。
例1:
小刚用如图的实验装置探究光的折射特点,他让一束光分别从空气中以不同角度射入水(如图甲)和玻璃(如图乙)中,将入射角与折射角记录在表一和表二中。
表一 光从空气射入水中
入射角/° 0 30 45 60
折射角/° 0 21 35 40
表二 光从空气射入玻璃中
入射角/° 0 30 45 60
折射角/° 0 17 24 30
通过分析表一和表二中的数据可知:
(1)光从空气斜射入其他介质中时,折射角 入射角;
(2)对比表一和表二可知:入射角不为0的情况下,对光偏折角度较大的是 。
(3)若一束光从玻璃斜射入空气中,入射角是24°,根据光路可逆,则折射角是 °
【解题方法点拨】
①光能射入某种介质,则这种介质一定是透明的。否则光只会被反射。
②在两种介质的交界面上,如果是透明的介质交界面会发生两种光现象:折射和反射。如果介质不是透明的,比如钢板等等,就只会发生“反射”。
③光的传播方向一般会发生变化,但特殊情况下,光垂直入射时,传播方向将不变化,也就是说,折射不一定都“折”。
2.光的反射现象
【知识点的认识】一种光学现象,指光在传播到不同物质时,在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。光的反射分为漫反射和镜面反射两类,镜面反射反射面平滑,漫反射反射平面不平整,凹凸不平。镜面反射和漫反射的相同点就是都遵循反射定律。
【命题方向】
给出一些光的现象(光的直线传播、光的反射、光的折射)来判断是否是光的那种现象,属于光的反射,应当属于哪类?镜面反射和漫反射是否遵循反射定律?是命题方向。
【解题方法点拨】
知道光的反射现象的定义及分类,熟记特点。
3.光的反射定律的应用
【知识点的认识】
(1)反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内;
(2)反射光线、入射光线分居法线两侧;
(3)反射角等于入射角。
(4)光在反射时光路是可逆的
【命题方向】
光的反射定律是中考考查的重点内容,从命题形式来看,选择题、作图题、填空题仍然是主要的三种题型,作图题将更加重视与社会、生活的联系和应用。希望在今后的学习中要多观察,勤思考,灵活运用所学知识解决实际问题。
【解题方法点拨】
由入射光线决定反射光线,叙述时要先叙述入射光线如何变化,再叙述反射光线如何变化。发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处:入射点;结果:返回原介质中。
反射角随入射角的增大而增大,减小而减小,当垂直入射时,入射角等于反射角,皆为0度。
4.作光的反射光路图
【知识点的认识】根据光的反射规律作光路图的方法是:
①由入射光线和反射面确定入射点,入射点一般用字母0表示.
②由入射点和反射面确定法线,法线用虚线画出.
③由入射光线和法线确定入射角,入射角一般用字母∠i、∠a或∠1表示.
④根据光的反射定律确定反射角,反射角一般用字母∠γ、∠β或∠2表示.
⑤由法线和反射角确定反射光线.光线用实线画出,注意入射光线和反射光线的箭头方向.
【命题方向】
作光的反射光路图是中考的热点.例如 画出反射光线佃的入射光线AO,并标出入射角及其大小.
【解题方法点拨】
解决这类问题的关键是正确理解光的反射规律.光的反射规律可包括两点:
(1)一是反射光线跟入射光线、法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居在法线两侧.可记作“三线共面,法(线)居中间”.
(2)二是反射角等于入射角.可见对于一条确定的入射光线、反射光线是唯一的.在学习光的反射定律时要明确以下三点:
①反射角、入射角都是指各自的光线与法线的夹角.切不可把它们与镜面的夹角,当成入射角和反射角.
②入射光线靠拢法线,入射角减小,根据光的反射定律知反射角也减小,反射光线也靠近法线.当入射光线垂直射在平面镜上,法线与入射光线重合,这时入射角为0°,反射光线沿原路返回.反射角也是0°,学生易错认为是90°.
③在光的反射中,光路是可逆的.这就是说,若沿原来的反射光线的方向入射到镜面上,反射光线将沿原来入射光线的方向射出.
5.凸面镜和凹面镜
【知识点的认识】
凸面镜:用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凸面镜。凹面镜:反射面为凹面的反射镜。都属于光的反射。
凸面镜与凹透镜的区别:
一。结构不同
凸面镜是由两面磨成球面的透明镜体组成
凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成
二。对光线的作用不同
凸面镜主要对光线起发散作用
凹面镜主要对光线起汇聚作用
三。成像性质不同
凸面镜是反射成像 成的像只能是 正立、缩小的虚像。起散光作用
凹面镜是反射成像 成的像可以是:倒立、放大的实像,或倒立、等大的实像,或倒立、缩小的实像,或正立、放大的虚像。(看起来是一样的,实际上不一样:凸透镜实像与物体在异侧,虚像与物体在同侧;凹面镜实像与物体在同一侧,虚像与物体在异侧),起聚光作用
透镜(包括凸透镜)是使光线透过,使用光线折后成像的仪器,光线遵守折射定律。
面镜(包括凸面镜)不是使光线透过,而是反射回去成像的仪器,光线遵守反射定律。
凹面镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。也可把平行光会聚,可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像,主要用扩大视野
【命题方向】
凸面镜和凹面镜的应用是命题的关键,一般以选择、填空的形式出现。应用举例:1、利用凹面镜对光线的会聚作用:太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达。
2.利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯。
还有太阳能焊接机,医用头灯,反射式望远镜等。
【解题方法点拨】
从定义、结构、作用、性质来分析是解题关键。
6.光的折射规律的应用
【知识点的认识】
折射定律是几何光学的基本定律之一。是在光的折射过程中,确定折射光线与入射光线之间关系的定律。光从一种介质斜射入另一种介质中时,传播方向一般发生变化,这种现象叫做光的折射。
光的折射规律:
(1)光从空气斜射入水或其它透明介质中时:
①折射光线与入射光线、法线在同一个 平面上;
②折射光线和入射光线分居法线两侧;
③折射角小于入射角;
④入射角增大时,折射角也随着增大;
⑤当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变。
(2)光从水或其它透明介质斜射入空气中,折射角大于入射角。
【命题方向】
利用光的折射规律解题,包括实验探究,以及用光的折射解释生活中的一些简单现象。
【解题方法点拨】
注意理解熟记实验高度光的折射规律。
7.作光的折射光路图
【知识点的认识】
光的折射作图方法:(1)光的折射(2)光路可逆性
【命题方向】
光的折射作图是中考命题的主要知识点,(例如凸透镜、凹透镜光线作图)
【解题方法点拨】
(1)利用光的折射规律:
①光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角;
②光从水或其他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;
③光垂直界面射入时,传播方向不改变;此时入射角等于折射角等于0。
④光的折射现象例子:海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。
(2)根据光路可逆的可逆性。
若光是由较密的介质射入较疏的介质时呢?画出下图
8.光的折射现象
【知识点的认识】
折射现象是指当光由一种介质(比如水)斜射入第二介质(比如空气)时,在界面上部份光发生偏离原来路线而与原来路线产生夹角的现象。人们利用折射原理发明了透镜透镜有凸透镜和凹透镜,
中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜,中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜,凸透镜具有会聚光线的作用,所以也叫“会聚透镜”、“正透镜”(可用于远视与老花镜),凹透镜具有发散光线的作用,所以也叫“发散透镜”、“负透镜”(可用于近视眼镜)。
【命题方向】
用光的折射现象解释生活中的现象,光的折射现象例子:海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。
例如:鱼儿在清澈的水里面游动,可以看得很清楚。然而,沿着你看见鱼的方向去叉它,却叉不到。有经验的渔民都知道,只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。
从上面看水,玻璃等透明介质中的物体,会感到物体的位置比实际位置高一些。这是光的折射现象引起的。
【解题方法点拨】
解题时要注意折射规律的内容,属于识记、理解内容。
八下科学 2.2 光的折射浙江各地期中真题
一.探究光的折射定律(共4小题)
1.(2023春 北仑区校级期中)小科学完光学知识后回家进行了实验,先根据课本介绍将铅笔放入水中观察到了预期的现象(图甲),后又发现将铅笔竖直放入盛有水的圆柱形的杯子当中,观察到水中的铅笔变朝并错位。将铅笔由水杯中间向两边移动,发现水中的铅笔借位更加明显,快到水杯边上时,水中的铅笔竟然“消失”了,如图乙。于是小科在老师的指导下,查阅了一些资料,并且将实验现象画成简图。资料一:若界面为弧形,可以将折射点及反射点的切面视为该点的折射由(图丙)。资料二:光从水中射向空气中折射角与入射角的变化规律如下表,
入射角 折射角
0° 0°
10° 13.4°
20° 27.1°
30° 41.7°
40° 58.7°
50° 无
60° 无
(1)请在图丙中画出入射光线ao大致的折射光线。
(2)当铅笔放入盛有水的圆柱形杯子当中,水杯相当于凸透镜,铅笔的位置小于一倍焦距成正立放大的 (填“虚”或“实”)像,因此筷子变粗。
(3)分析表中数据,反射的光线通过折射面射入人眼,折射角大于入射角,进一步分析可得到折射角之间的差值,随着入射角的增大而 ,因此铅笔错位更加厉害。
2.(2023春 温州期中)在探究“光从空气斜射入水和油时,哪种液体对光的偏折本领较大“的实验中,小明提出如下实验方案:先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中,记录下光斑位置(如图甲所示)。接着分别倒入水和油,记录对应的光斑位置,再通过分析就可得到实验结论,经讨论,同学们认为这一方案是可行的,于是进行了探究实验。
(1)要实现探究目标,请在B图中补充液面与入射光线位置与A组形成对照。
(2)实验时,同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺,这样做的目的是为了 。
(3)某小组同学经多次实验后,记录下三次光斑的相对位置如图乙所示,经分析可得出实验结论: 。
(4)小明在完成上述实验探究后观察到一束白光经三棱镜折射后,在光屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,如图丙所示。于是他想继续探究光偏折程度的影响因素。小明根据图丙的现象提出了猜想: 。
3.(2023春 苍南县期中)小灵利用如图所示的实验装置探究光的折射,在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的,NOM为两个半圆形光屏的分界线,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。实验测量数据如表所示。
入射角 0° 30° 45° 60°
折射角 0° 22° 32° 41°
(1)通过分析表格数据,你能得出什么结论: 。
(2)如图所示,若小灵将光屏F绕直径NOM前后折转一定角度,在光屏F上 (选填“能”或“不能”)看到折射光线。
(3)根据所学知识及表格数据,当光与水面成68°角从水斜射入空气中时,折射角等于 度。
(4)为了更好地显示实验时光在水中的传播路径,请你给小灵提供一个合理的措施 。
4.(2023春 永嘉县期中)小嘉在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮(如图1),老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小嘉塞查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示:
入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角r 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而 。
(2)由表格数据可知:图2中能反映上述实验中的入射角与折射角之间的关系的是 (选填“a”或“b”),其理由是 。
(3)当光从空气斜射向玻璃时,不能发生全反射现象,原因是折射角 入射角。(选填“>”“=”或“<”)
(4)利用这个原理,工程师制造出了光导纤维,结合题目信息,简要说明光导纤维在传播信息过程中有哪些优势?
二.作光的反射光路图(共1小题)
5.(2023春 嵊州市期中)如图是经过平面镜反射的两条光线,请标出光源S的位置及对应的两条入射光线(保留必要的作图痕迹)
三.光的折射规律的应用(共4小题)
6.(2023春 长兴县期中)如图,一束光线跟水平面成45°角,从空气中斜射到水面时,发生了反射和折射,则反射光线和折射光线夹角的范围是( )
A.大于135°小于150° B.小于90°
C.小于135°大于90° D.大于135°
7.(2023春 北仑区校级期中)在天宫课堂中,航天员王亚平将空气注入水球,形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示,其中球心O与入射点O1的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为( )
A.① B.② C.③ D.④
8.(2023春 慈溪市期中)某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在S点形成一个亮斑,如图所示。往池内注水,水面升至a位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在P点;如果水面升至b位置时,人看到亮斑的位置在Q点,则( )
A.P点在S点的上方,Q点在S点的上方
B.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
C.P点在S点的上方,Q点在S点的下方
D.P点在S点的下方,Q点在S点的下方
9.(2023春 鄞州区期中)请用学过的光学知识回答下列问题。
(1)如图是人类首次拍到猩猩使用工具捕猎的情景。为了捉到一条鱼,猩猩用矛拼命地刺向水里却没有成功,这主要是由于光的 现象,猩猩看到水中的鱼比实际位置要 (填“深”或“浅”)。
(2)如图是光线在两种介质的界面处发生反射和折射的光路图,O点是入射点,介质是空气和玻璃。则界面的 边是空气,折射角的度数为 ,反射角的度数为 。
四.作光的折射光路图(共11小题)
10.(2023春 诸暨市期中)喷水鱼因特殊的捕食方式而得名,能喷出一股水柱,准确击落空中的昆虫作为食物。下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图的是( )
A.B. C. D.
11.(2023春 慈溪市校级期中)如图所示,小明在一只空碗中放一枚硬币,后退到某处眼睛刚好看不到它:另一位同学慢慢往碗中倒水时,小明在该处又看到硬币。这种现象可以用选项中的哪个光路图来解释( )
A.B. C.D.
12.(2023春 余杭区期中)标有甲、乙两点的筷子放在空碗中如图1所示,向碗中加水至虚线处,观察到如图2所示场景,此时看到筷子上的甲点或乙点,光的传播路径正确的是( )
A. B. C.D.
13.(2023春 平湖市期中)如图所示,一口井装满水,在井底正中央趴着一只青蛙;若青蛙的眼睛用P点表示,青蛙此时观察井外事物范围的光路图如图所示,其中正确的是( )
A. B. C. D.
14.(2023春 江北区校级期中)如图所示,在“观看水中的硬币”活动中,把一枚硬币固定在空杯的底部,找一个角度使你刚好看不到硬币的最右端A点。保持眼睛和杯子的位置不变,在同学逐渐把水加入到杯中的过程中,硬币上的B点和C点能先后被你看到。
(1)你所看到的水中硬币是一个变 的虚像。
(2)图中画出了刚看到C点时光的传播示意图,入射角是αc;如果刚看到B点时的入射角是αB,
则αB αc。
15.(2023春 东阳市期中)如图所示,射水鱼发现水面上的小昆虫后,从口中快速喷出一束水柱。
(1)则图中能表示射水鱼观察到小昆虫的光路是 。
(2)射水鱼射出的水柱若要将昆虫顺利击落,射水鱼应朝着 射出水柱。
A.看到的昆虫的像的位置
B.看到的昆虫的像高一点的位置
C.看到的昆虫的像低一点的位置
16.(2023春 东阳市期中)如图所示,河里C处有一条小鱼,人眼在A处看见该鱼的位置为B处,请你画出眼睛位于A处看见河里小鱼的光路图。
17.(2023春 慈溪市校级期中)如图所示,光源S发出一条光线射向水面,在水面处发生反射和折射,反射光线经过A点。请画出入射光线、反射光线和折射光线的大致方向。
18.(2023春 富阳区期中)如图,一束光射入水中,在水底行成光斑。
(1)画出水面的反射光线;(2)画出水中的折射光线。
19.(2023春 鄞州区期中)(1)如图所示,在“观看水中的硬币”活动中,把一枚硬币固定在空杯的底部,找一个角度使你刚好看不到硬币的最右端A点。保持眼睛和杯子的位置不变,在同学逐渐把水加入到杯中的过程中,硬币上的B点和C点能先后被你看到。图中画出了刚看到C点时光的传播示意图,入射角是αc;如果刚看到B点时的入射角是αB,则αB αc。
(2)如图所示,A为河底的鹅卵石,A′为河边人在B处看到的A的虚像,请在图中画出河底鹅卵石A的入射光线和折射光线。
20.(2023春 鹿城区校级期中)光纤传导是利用光线在光纤管中携带信号进行传递,光线在玻璃制成的光纤管壁反射前进,如图所示。由于光线每次碰到管壁都会发生折射,使部分光线射出光纤管,造成光纤管内光线能量的损耗,从而影响光纤传导的距离。光在发生折射时,光能损耗随着折射角的增大而减小。
(1)请在图乙中画出光线穿过玻璃光纤管壁折射到空气中的光路图。
(2)请例举与“光线在光纤管中前进”的原理相同的现象。(举一例即可)
(3)判断下列哪种入射角度能使光线在光纤管中传播的距离更远,并说明理由。
五.光的折射现象(共6小题)
21.(2023春 镇海区校级期中)学校的录播教室被一种单向透视玻璃分隔成上课和观摩两个功能区,坐在观摩室的听课教师通过单向透视玻璃进行观摩。下列说法错误的是( )
A.上课区域的光照强一些,观摩效果更好
B.从上课区域射向透视玻璃的光发生了折射和反射
C.学生在透视玻璃中看到了自己的像,是因为光的折射
D.听课教师能看到上课的情景,是由于上课区域的光能透过透视玻璃
22.(2023春 苍南县期中)关于下列四幅图的说法,其中错误的是( )
A.汽车驾驶室两侧的反光镜(图甲)能扩大视野,利用凸面镜的发散作用
B.图乙所示的小孔成像是由于光沿直线传播形成的,所成的像是实像
C.图丙是观察对岸的树木在水中倒影的光路图
D.海市蜃楼景象(图丁)是由光的折射造成的
23.(2023春 下城区校级期中)将两根筷子竖直插入一个注水的圆柱形玻璃杯中,插入水中的位置如图甲所示,则最后看到的情况是( )
A.B.C. D.
24.(2023春 镇海区校级期中)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 所成的像,太阳实际在图中 (选填“甲”或“乙”)的位置。
25.(2023春 慈溪市校级期中)“大漠孤烟直,长河落日圆”的诗句中,诗人观察到的落日并非太阳的实际位置,而是光线经过不均匀大气时发生 而形成的像。如图所示,站在A点的人恰好看到地平线上的太阳,他所看到的太阳的实际位置应是图中的 位置(选填“甲”或“乙”)。
26.(2023春 长兴县期中)“海市蜃楼”是一种与光学有关的自然现象,下图是海面上形成“海市蜃楼”的图解。
资料1:光从一种物质斜射入另一物质时,传播方向会发生改变,而人的视觉总是感到物像是来自直线的;
资料2:一般情况,光从密度较大的介质斜射入密度较小的介质会改变传播方向(如图)。
资料3:海面上的下层空气温度低,在一定的高度内,高度越高温度越高,导致空气的密度不同。
由此可知,海市蜃楼形成的原因是:
由于海面上的下层空气温度低,在一定的高度内,高度越高,温度越高,导致空气的密度不同,下层密度 (选填“大于”或“小于”)上层;一般情况,光从密度较大的介质斜射入密度较小的介质会 (选填“偏向”或“偏离”)法线而改变传播方向,所以光从海面上密度较大的空气斜射入上方密度较小的空气,传播方向改变后进入人的眼睛。而人的视觉总是感到物像是来自直线的,进入人眼睛的这些光线的反向延长线会聚成的就是物体的 (选填“实像”或“虚像”)。
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