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2024人教版新教材物理八年级上册同步精讲精炼学案(全国通用)
第四章 光现象
专题4.4 光的折射
1.物理观念:(1)了解光的折射现象,理解光从空气射入水中或其他介质中的折射规律;
(2)知道光在折射时,光路的可逆性;
(3)学会画折射光路图。
2.科学思维:做光路图与光的折射规律对应起来学习是理解本节知识重要方法。学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:通过演示实验和生活实际,了解光的折射现象;通过小组合作探究,得到光的折射规律。
4.科学态度与责任:培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神,培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是探究并了解光从空气射入水中和其他介质时的折射规律;学习难点是使学生应用折射规律解释生活生产中的折射现象。
知识点1. 折射现象
1.概念:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
2.折射角:折射光线和法线间的夹角。
知识点2. 光的折射规律
在光的折射中,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,入射光线和折射光线分居法线的两侧。光从空气斜射入水或其他介质时,折射角小于入射角;光从水或其它介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大;当光从空气垂直射入水或其他介质中时,传播方向不变,折射角、反射角和入射角都等于0°。
注意:对光的折射规律的认识
(1)斜射时,总是空气中的角大;
(2)当光射到两介质的分界面时,反射、折射同时发生;
(3)光的折射中光路是可逆的。
知识点3. 光的折射规律的应用
(1)水中的鱼的位置看起来比实际位置浅一些;由于光的折射,池水看起来比实际的浅一些;
(2)水中的人看岸上的景物的位置比实际位置远 些;透过厚玻璃看钢笔,笔杆好像弯折了;斜放在水中的筷子好像向下弯折了。
注意:解释生活中的折射现象是难点
用光的折射规律解释生活中的折射现象,必须对规律内容熟练把握,同时必须会做出折射光路图。一般情况,给定的物体,经过折射后,物体的像是浅了还是深了,这类问题解答方法就是根据规律作出光路进行分析。所以科学准确作出折射光路图是十分重要的步骤。同时要知道人眼睛看到物体的像是虚像。
易错点:
易错1. 折射现象作图易错易混
(1)光无论从空气斜射入其他介质中,还是从其他介质斜射入空气中,空气中的角(入射角或反射角)都是较大的;
(2)过入射点作法线,在法线的另一侧作出折射光线或入射光线,且使空气中的角较大;
(3)标出光的传播方向。
易错2. 光的三种传播方式辨析
1.对光的三种传播方式区分不清。区分方法:记住常见的直线传播和反射现象,其余的大都是光的折射现象。
2.发生光的反射时,不一定有光的折射现象。发生光的折射时,一定有光的反射现象。
3.不管光的反射、折射,均发生在两种不同介质的交界面,一旦进入同种均匀介质中,均沿直线传播。
4.发生反射时,反射光线进入反射前的介质,光速不变,只是传播方向变了。折射时,光线折射后,在两种不同的介质中传播,光速发生改变,出垂直入射不改变传播方向,其余的情形,光的传播方向均要发生改变。
考点1. 光的折射现象
【例题1】如图所示的四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A.山在水中形成“倒影” B.景物在观后镜中成像
C.月食现象的形成 D.钢勺好像在水面处“折断”
【答案】D.
【解析】判断光的折射现象,要对折射的定义理解清楚,光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时,传播方向一般会发生改变,这是光的折射,生活中光在不均匀介质中不沿直线传播的现象也是光的折射.
A.平静的水面相当于平面镜,倒影是平面镜成的像,这是利用光的反射原理,故A错误.
B.观后镜是凸面镜,属于光的反射,故B错误;
C.发生月食时,太阳、月球、地球三者都在同一直线上,都可以用光沿直线传播来解释,故C错误.
D.从水中钢勺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,看到的是钢勺的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,故D正确.
考点2. 折射规律
【例题2】一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A. BO是入射光,OA是反射光 B. AO是入射光,OC是折射光
C. ∠AOM是入射角,∠BON是反射角 D. 光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.如图:过点O作法线PQ,由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧;折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,故B正确,AC错误;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,故D错误。
故选B。
考点3. 折射规律作图
【例题3】从水射向空气时,入射点O和反射光线如图所示。请画出入射光线和折射光线。
【答案】如图所示。
【解析】首先画出法线,在发生反射时,反射角等于入射角,据此画出入射光线;光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线。
考点4. 折射规律的探究
【例题4】小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中。
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (A.向左移动;B.向右移动;C.不动)。
(2)如图乙所示,将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度,发现纸板上无折射光束呈现。此时纸板上看不到折射光线,下列说法正确的有 (A.没有折射光线;B.有折射光线但不易看见;C.如果在原折射光线处喷一些烟雾也不可能看见折射光线)。
(3)如图丙,如果光线沿着BO方向射向空气,并逐步增大入射角的度数时(入射点的位置不变),折射光线 (A.可能;B.不可能)消失。
(4)如图丙,当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出,此时折射角为 度。
【答案】(1)A;(2)B;(3)会;(4)0。
【解析】(1)光的折射:光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角。
(2)在光的折射中使用可转动的光屏是为了探究折射光线、法线和入射光线是否在同一平面内。
(3)光从其他透明介质斜射入空气,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大,增大到一定程度,看不到折射光线;
(4)当光线垂直入射时光线不改变方向,此时入射角和折射角都等于零。
【解答】(1)光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角;小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,光线在水面处发生折射,水槽底部光斑的位置将向左移动,说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生改变,故选:A。
(2)小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度,发现纸板上无折射光束呈现,说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内;此时纸板上看不到折射光线,但折射光线依然存在,故选:B;
(3)在图丙中,如果光线沿着BO方向射向空气,在界面处发生折射,同时也会发生反射;若不断增大光在水中的入射角,增大到一定程度,看不到折射光线,产生了全发射;所以折射光线会消失,一定发生反射现象;
(4)当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出,此时光线垂直入射不改变传播方向,则此时入射角和折射角都等于0度。
1. 对光的折射现象的理解
(1)法线与分界面垂直,是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准;
(2)折射角随着入射角的增大而增大,因为先有入射光线,然后才有折射光线,所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化,不说入射角随折射角的变化而变化;
(3)当光垂直射到分界面上时,光的传播方向不发生变化,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角和入射角都为0°;
(4)一般情况下,无论光从空气斜射入其他介质中,还是光从其他介质斜射入空气中,在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角;
(5)一般来说,当光从两种介质分界面上发生折射时,光速大的介质中光线与法线的夹角大,光速小的介质中光线与法线的夹角小。
2. 在岸上看水中的物体与在水中看岸上的物体用光路图反映,解决这一难点易错点思路
(1)在岸上看水中的物体:在岸边看水中的物体,看到的是距离水面比物体实际到水面更浅的虚像。它是水的物体发出的光或者反射的光到达水面时,发射折射,逆着折射光线看到的虚像。如下图:
(2)在水中看岸上的物体:在水中看岸上的物体,看到的是距离水面比物体实际到水面更高的虚像。它是物体发出的光或者反射的光到达水面时,发射折射,在水中逆着折射光线看到的虚像。如下图:
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题6分,共30分)
1. 下列现象由光的折射形成的是( )
A. 手影 B. 对镜画脸谱 C. 铅笔“折断” D. 日食
【答案】C
【解析】AD.影子的形成、日食、月食都是光遇到不透明的物体后无法穿过物体继续传播形成的,属于直线传播形成的,故A、D不符合题意;
B.对着镜子画脸谱,属于平面镜成像,是光的反射原理,故B不符合题意;
C.水中的“断笔”是笔反射的光从水中斜射入空气中时,传播方向发生改变,人眼逆着折射光线看去,看到笔“被折断”,属于光的折射,故C符合题意。
故选C。
2. 下列现象中属于光的折射现象的是( )
A.坐井观天 B.杯弓蛇影 C.海市蜃楼 D.一叶障目
【答案】C
【解析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。
A.坐井观天指在井中看到的天空只有井口那么大,这是光的直线传播造成的,故A不符合题意;
B.杯弓蛇影是指弓在水中成像,属于平面镜成像,是光的反射造成的,故B不符合题意;
C.海市蜃楼是光在不均匀的大气中传播形成的光的折射现象,故C符合题意;
D.一叶障目由于光沿直线传播形成的,故D不符合题意。
3.下列诗句中有关光现象的说法正确的是( )
A.“绿树阴浓夏日长”,树阴是光的反射形成的
B.“楼台倒影入池塘”,楼台倒影是光的折射形成的
C.“瀑水喷成虹”,彩虹是光的直线传播形成的
D.“潭清疑水浅”,水浅是光的折射形成的
【答案】D
【解析】(1)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;
(2)当光照射到物体界面上时,有一部分光被反射回来的现象是光的反射,例如:平面镜成像、水中倒影都是由光的反射形成的;
(3)当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这就是光的折射,复色光发生折射时,会出现色散现象,如:海市蜃楼、看水里的鱼比实际位置浅、雨后天空中的彩虹等都是光的折射形成的。
A.树阴是树木的影子,由于光的直线传播,光射到不透明物体上,在不透明物体后面形成影子,故A错误;
B.楼台的倒影属于平面镜成像,是光的反射形成的虚像,故B错误;
C.彩虹是光的色散形成的,光的色散的实质是光的折射,故C错误;
D.“潭清疑水浅”中“水浅”是水底看起来比较浅,这是由于光的折射形成的,看水底是逆着光的传播方向看的(即逆着折射光线看),由于错觉,我们始终认为光是沿直线传播的,所以看到的位置比实际位置浅,故D正确。
4.如图所示,一束光射入杯中,在杯底形成光斑。下列说法正确的是( )
A.折射角大于入射角;
B.如果将入射光线适当顺时针偏转一个角度,杯底光斑会适当左移;
C.如果光线垂直水面入射,折射角为90°;
D.如果往杯中再继续加水,入射光线保持不变,杯底的光斑会向左移动
【答案】B
【解析】A.根据光的折射规律可知,光由空气斜射入水中,折射角小于入射角,故A错误;
B.如果将入射光线适当顺时针偏转一个角度,此时的入射角增大,折射角随着入射角的增大而增大,所以杯底光斑会适当左移,故B正确;
C.光线垂直水面入射,光的传播方向不变,此时的折射角为0°,故C错误;
D、当杯子内逐渐加水时,光的折射程度不变,但是水面上升,入射点会向右移动,所以光斑将向右移动,故D错误。
故选B。
5.如图所示,是光在空气和水两种介质中传播情形,下列说法正确的是( )
A.BF是界面 B.AD的右边是水
C.入射角等于60° D.折射角等于30°
【答案】B
【解析】A.由图可知∠GOF=90°-60°=30°
已知∠EOF=30°,可知∠GOF=∠EOF=30°
反射角等于入射角,反射光线和入射光线关于法线对称,所以BF为法线,AD为界面,故A错误;
BCD.折射光线和入射光线分别位于法线两侧,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,所以GO为入射光线,OE为反射光线,OC为折射光线,入射角∠GOF=30°,折射角∠BOC=90°-30°=60°
光从水中斜射入空气时,折射角大于入射角,则AD的左侧是空气,右侧是水,故B正确,CD错误。
故选B。
二、填空题(每空5分,共30分)
1.下列是与光学知识有关的诗句或成语:①立竿见影②潭清疑水浅③一叶障目。其中______(填序号)与另外两个所描述的光现象形成的原因不同,它可以用光的______解释。
【答案】② 折射
【解析】①立竿见影是指把竿竖在阳光下,可以看到竿的影子,这是因为光沿直线传播。
②“潭清疑水浅”指的是池底看起来要比实际的位置变浅了,看到的池底是真实池底的反射的光线在由水中进入空气时发生折射而形成的虚像;是光的折射现象。
③由于光在空气中沿直线传播,光线不能绕到叶子后面,故能一叶障目,不见泰山。是光的直线传播。
综上分析可知,②与另外两个所描述的光现象形成的原因不同,它可以用光的折射解释。
2.小波在湖边游玩时,看到茂密的树下有许多圆形光斑,仔细一看是太阳的“像”,这是光
的 而形成的;看到湖水中游动的“鱼”比起实际位置要 (选填“深”或“浅”),这是因为光从水中斜射向空气时发生 ;湖面上拱桥在水中的“倒影”,这是由于光的 而形成的虚像。
【答案】直线传播 浅 折射 反射
【解析】看到茂密的树下有许多圆形光斑,这是太阳发出的光线沿直线传播通过树叶的缝隙形成的倒立实像。看到湖水中游动的“鱼”比起实际位置要浅,这是因为我们看到水中的鱼,是由光的折射形成的虚像,在折射光线的反向延长线上,由于折射光线向水面偏折,折射光线相对于入射光线位置升高了,所以看到水中鱼的位置比实际位置要浅。湖面上拱桥在水中的“倒影”,这是由于光的反射而形成的虚像。
3.如图所示,在不透明的杯底部画一个黑点A,向杯中倒入适量水,眼睛位于P点看到A点的像A'点。A'点是由光发生 形成的 (选填“虚”或“实”)像。用激光笔对准像A'点照射,光 (选填“能”或“不能”)照到杯底A点。
【答案】折射;虚;能。
【解析】由A点反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面发生折射,由于折射角大于入射角,折射光线将远离法线,人在P点观察,看到的是变高了的虚像A′,因此像A′是由于光发生折射形成的虚像。
根据在光的折射中,光路是可逆的,在P点用激光笔对准像A′照射,光从空气斜射入水中发生折射,光能照到杯底A点。
三、作图题(每小题5分,共20分)
1. 图中,一条光线从空气射入水中,请标出它的入射角α并大致画出折射光线。
【答案】如图所示:
【解析】首先画出法线,然后根据折射光线与入射光线和法线在同一平面内,在法线的由此水中画出折射光线,光从空气斜射入水中,所以折射角小于入射角,入射角是入射光线与法线的夹角。
2.如图所示,一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖,画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
【答案】如图所示
【解析】先画出法线,当光从空气斜射入玻璃时,折射光线和入射光线分居法线的两侧,折射角小于入射角。当光从玻璃斜射入空气时,折射光线和入射光线分居法线的两侧,折射角大于入射角。
据此作出两条折射光线。
3.如图,一条光线垂直界面AC进入玻璃砖后,在界面AB上只发生反射,在图中画出该光线经界面AB反射和从界面BC离开玻璃砖后的光线。
【答案】如图所示
【解析】光从空气垂直入射到玻璃界面上,传播方向不变,光在AB界面反射时,反射角等于入射角都为45°,反射光线垂直入射到玻璃与空气界面后进入空气中,在作图时,注意先做出法线。
4. 如图,光源S发出的一束光经墙上的平面镜反射后,射入游泳池中,刚好被正在游泳的小明看到。请完成光路图。
【答案】如图所示
【解析】先过入射点垂直于镜面作出法线,根据反射角等于入射角作出其反射光线(且根据图中的角度可知反射光线于入射光线垂直);再根据当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,连接眼睛和折射点,作出折射光线。
四、实验探究题(共20分)
1.(6分)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,入射光线应该从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)若用激光以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。
【答案】(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;入射角;(3)玻璃;(4)玻璃。
【解析】(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,入射角相同,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,入射角相同。
(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)光路是可逆的,光从空气斜射入玻璃偏折能力强,当光从玻璃斜射入空气中偏折能力也强,所以远离法线。
2.(14分)小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中,用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。
入射角/° 0 10 20 30 40 48.6 50
折射角/° 0 13.4 27.0 41.7 58.7 90
(1)当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向 ;
(2)分析实验数据可知:入射角增大时,折射角 (填“增大”或“减小”),且折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;
(3)当入射角为48.6°,折射角大小为90°,若再增大入射角,则折射光线消失,只发生反射,这种现象称为全反射,所以当入射角为50°时会发生 现象;
(4)若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为 ,这是因为在光的折射现象中,光路都具有 性。增大入射角,观察折射角的变化,我们发现 (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。
【答案】(1)不改变;(2)增大;大于;(3)全反射;(4)40°;可逆;不会。
【解析】(1)由表格中数据得,当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向不改变。
(2)分析实验数据可知:折射角随入射角增大而增大,且折射角大于入射角。
(3)当入射角为50°大于48.6°,会发生全反射现象。
(4)由表格中数据得,光线从水中斜射入空气中时,入射角为40°时,折射角为58.7°,根据光路的可逆性可知,若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为40°。
此过程中,折射角小于入射角,增大入射角,观察折射角的变化,我们发现不会发生全反射现象。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
典例精讲明确考向向
方法总结思维进阶
课节精练达标培优
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第四章 光现象
专题4.4 光的折射
1.物理观念:(1)了解光的折射现象,理解光从空气射入水中或其他介质中的折射规律;
(2)知道光在折射时,光路的可逆性;
(3)学会画折射光路图。
2.科学思维:做光路图与光的折射规律对应起来学习是理解本节知识重要方法。学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:通过演示实验和生活实际,了解光的折射现象;通过小组合作探究,得到光的折射规律。
4.科学态度与责任:培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神,培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是探究并了解光从空气射入水中和其他介质时的折射规律;学习难点是使学生应用折射规律解释生活生产中的折射现象。
知识点1. 折射现象
1.概念:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
2.折射角:折射光线和法线间的夹角。
知识点2. 光的折射规律
在光的折射中,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,入射光线和折射光线分居法线的两侧。光从空气斜射入水或其他介质时,折射角小于入射角;光从水或其它介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大;当光从空气垂直射入水或其他介质中时,传播方向不变,折射角、反射角和入射角都等于0°。
注意:对光的折射规律的认识
(1)斜射时,总是空气中的角大;
(2)当光射到两介质的分界面时,反射、折射同时发生;
(3)光的折射中光路是可逆的。
知识点3. 光的折射规律的应用
(1)水中的鱼的位置看起来比实际位置浅一些;由于光的折射,池水看起来比实际的浅一些;
(2)水中的人看岸上的景物的位置比实际位置远 些;透过厚玻璃看钢笔,笔杆好像弯折了;斜放在水中的筷子好像向下弯折了。
注意:解释生活中的折射现象是难点
用光的折射规律解释生活中的折射现象,必须对规律内容熟练把握,同时必须会做出折射光路图。一般情况,给定的物体,经过折射后,物体的像是浅了还是深了,这类问题解答方法就是根据规律作出光路进行分析。所以科学准确作出折射光路图是十分重要的步骤。同时要知道人眼睛看到物体的像是虚像。
易错点:
易错1. 折射现象作图易错易混
(1)光无论从空气斜射入其他介质中,还是从其他介质斜射入空气中,空气中的角(入射角或反射角)都是较大的;
(2)过入射点作法线,在法线的另一侧作出折射光线或入射光线,且使空气中的角较大;
(3)标出光的传播方向。
易错2. 光的三种传播方式辨析
1.对光的三种传播方式区分不清。区分方法:记住常见的直线传播和反射现象,其余的大都是光的折射现象。
2.发生光的反射时,不一定有光的折射现象。发生光的折射时,一定有光的反射现象。
3.不管光的反射、折射,均发生在两种不同介质的交界面,一旦进入同种均匀介质中,均沿直线传播。
4.发生反射时,反射光线进入反射前的介质,光速不变,只是传播方向变了。折射时,光线折射后,在两种不同的介质中传播,光速发生改变,出垂直入射不改变传播方向,其余的情形,光的传播方向均要发生改变。
考点1. 光的折射现象
【例题1】如图所示的四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A.山在水中形成“倒影” B.景物在观后镜中成像
C.月食现象的形成 D.钢勺好像在水面处“折断”
【答案】D.
【解析】判断光的折射现象,要对折射的定义理解清楚,光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时,传播方向一般会发生改变,这是光的折射,生活中光在不均匀介质中不沿直线传播的现象也是光的折射.
A.平静的水面相当于平面镜,倒影是平面镜成的像,这是利用光的反射原理,故A错误.
B.观后镜是凸面镜,属于光的反射,故B错误;
C.发生月食时,太阳、月球、地球三者都在同一直线上,都可以用光沿直线传播来解释,故C错误.
D.从水中钢勺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,看到的是钢勺的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,故D正确.
考点2. 折射规律
【例题2】一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )A. BO是入射光,OA是反射光 B. AO是入射光,OC是折射光
C. ∠AOM是入射角,∠BON是反射角 D. 光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.如图:过点O作法线PQ,由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧;折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,故B正确,AC错误;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,故D错误。
故选B。
考点3. 折射规律作图
【例题3】从水射向空气时,入射点O和反射光线如图所示。请画出入射光线和折射光线。
【答案】如图所示。
【解析】首先画出法线,在发生反射时,反射角等于入射角,据此画出入射光线;光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线。
考点4. 折射规律的探究
【例题4】小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中。
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (A.向左移动;B.向右移动;C.不动)。
(2)如图乙所示,将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度,发现纸板上无折射光束呈现。此时纸板上看不到折射光线,下列说法正确的有 (A.没有折射光线;B.有折射光线但不易看见;C.如果在原折射光线处喷一些烟雾也不可能看见折射光线)。
(3)如图丙,如果光线沿着BO方向射向空气,并逐步增大入射角的度数时(入射点的位置不变),折射光线 (A.可能;B.不可能)消失。
(4)如图丙,当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出,此时折射角为 度。
【答案】(1)A;(2)B;(3)会;(4)0。
【解析】(1)光的折射:光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角。
(2)在光的折射中使用可转动的光屏是为了探究折射光线、法线和入射光线是否在同一平面内。
(3)光从其他透明介质斜射入空气,折射角大于入射角,折射角随入射角的增大而增大,增大到一定程度,看不到折射光线;
(4)当光线垂直入射时光线不改变方向,此时入射角和折射角都等于零。
【解答】(1)光从空气斜射入水或其它透明介质时,折射角小于入射角;小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,光线在水面处发生折射,水槽底部光斑的位置将向左移动,说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生改变,故选:A。
(2)小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度,发现纸板上无折射光束呈现,说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内;此时纸板上看不到折射光线,但折射光线依然存在,故选:B;
(3)在图丙中,如果光线沿着BO方向射向空气,在界面处发生折射,同时也会发生反射;若不断增大光在水中的入射角,增大到一定程度,看不到折射光线,产生了全发射;所以折射光线会消失,一定发生反射现象;
(4)当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出,此时光线垂直入射不改变传播方向,则此时入射角和折射角都等于0度。
1. 对光的折射现象的理解
(1)法线与分界面垂直,是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准;
(2)折射角随着入射角的增大而增大,因为先有入射光线,然后才有折射光线,所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化,不说入射角随折射角的变化而变化;
(3)当光垂直射到分界面上时,光的传播方向不发生变化,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角和入射角都为0°;
(4)一般情况下,无论光从空气斜射入其他介质中,还是光从其他介质斜射入空气中,在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角;
(5)一般来说,当光从两种介质分界面上发生折射时,光速大的介质中光线与法线的夹角大,光速小的介质中光线与法线的夹角小。
2. 在岸上看水中的物体与在水中看岸上的物体用光路图反映,解决这一难点易错点思路
(1)在岸上看水中的物体:在岸边看水中的物体,看到的是距离水面比物体实际到水面更浅的虚像。它是水的物体发出的光或者反射的光到达水面时,发射折射,逆着折射光线看到的虚像。如下图:
(2)在水中看岸上的物体:在水中看岸上的物体,看到的是距离水面比物体实际到水面更高的虚像。它是物体发出的光或者反射的光到达水面时,发射折射,在水中逆着折射光线看到的虚像。如下图:
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题6分,共30分)
1. 下列现象由光的折射形成的是( )
A. 手影 B. 对镜画脸谱 C. 铅笔“折断” D. 日食
2. 下列现象中属于光的折射现象的是( )
A.坐井观天 B.杯弓蛇影 C.海市蜃楼 D.一叶障目
3.下列诗句中有关光现象的说法正确的是( )
A.“绿树阴浓夏日长”,树阴是光的反射形成的
B.“楼台倒影入池塘”,楼台倒影是光的折射形成的
C.“瀑水喷成虹”,彩虹是光的直线传播形成的
D.“潭清疑水浅”,水浅是光的折射形成的
4.如图所示,一束光射入杯中,在杯底形成光斑。下列说法正确的是( )
A.折射角大于入射角;
B.如果将入射光线适当顺时针偏转一个角度,杯底光斑会适当左移;
C.如果光线垂直水面入射,折射角为90°;
D.如果往杯中再继续加水,入射光线保持不变,杯底的光斑会向左移动
5.如图所示,是光在空气和水两种介质中传播情形,下列说法正确的是( )
A.BF是界面 B.AD的右边是水
C.入射角等于60° D.折射角等于30°
二、填空题(每空5分,共30分)
1.下列是与光学知识有关的诗句或成语:①立竿见影②潭清疑水浅③一叶障目。其中______(填序号)与另外两个所描述的光现象形成的原因不同,它可以用光的______解释。
2.小波在湖边游玩时,看到茂密的树下有许多圆形光斑,仔细一看是太阳的“像”,这是光
的 而形成的;看到湖水中游动的“鱼”比起实际位置要 (选填“深”或“浅”),这是因为光从水中斜射向空气时发生 ;湖面上拱桥在水中的“倒影”,这是由于光的 而形成的虚像。
3.如图所示,在不透明的杯底部画一个黑点A,向杯中倒入适量水,眼睛位于P点看到A点的像A'点。A'点是由光发生 形成的 (选填“虚”或“实”)像。用激光笔对准像A'点照射,光 (选填“能”或“不能”)照到杯底A点。
三、作图题(每小题5分,共20分)
1. 图中,一条光线从空气射入水中,请标出它的入射角α并大致画出折射光线。
2.如图所示,一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖,画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
3.如图,一条光线垂直界面AC进入玻璃砖后,在界面AB上只发生反射,在图中画出该光线经界面AB反射和从界面BC离开玻璃砖后的光线。
4. 如图,光源S发出的一束光经墙上的平面镜反射后,射入游泳池中,刚好被正在游泳的小明看到。请完成光路图。
四、实验探究题(共20分)
1.(6分)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,入射光线应该从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)若用激光以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。
2.(14分)小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中,用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。
入射角/° 0 10 20 30 40 48.6 50
折射角/° 0 13.4 27.0 41.7 58.7 90
(1)当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向 ;
(2)分析实验数据可知:入射角增大时,折射角 (填“增大”或“减小”),且折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;
(3)当入射角为48.6°,折射角大小为90°,若再增大入射角,则折射光线消失,只发生反射,这种现象称为全反射,所以当入射角为50°时会发生 现象;
(4)若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为 ,这是因为在光的折射现象中,光路都具有 性。增大入射角,观察折射角的变化,我们发现 (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
典例精讲明确考向向
方法总结思维进阶
课节精练达标培优
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