4.3光的折射（教学课件）(共50张PPT) -八年级物理上册同步高效课堂（沪科版五四学制2024）

(共50张PPT)
第四章 光现象
八年级上册 沪教版
五四 学制
阳光照向地球，送来光明和温暖。光可以传递能量和信息。本章我们将学习常见的光现象及其基本规律。
通过本章内容的学习，你将了解光的反射现象、折射现象；经历光的反射定律、平面镜成像特点和凸透镜成像规律的探究过程，感受观察、比较、归纳、推理等科学方法，增强合作交流的意识。了解我国古代对光现象研究的成就，激发民族自豪感。
导入新课
第3节 光的折射
如图所示，将筷子斜插入盛有水的碗中。从碗的正上方看，整根筷子似乎是笔直的。而从侧上方看，筷子看起来向上弯折了。
为什么会出现这种现象？
光的折射
01
折射现象
02
光的色散
03
课堂总结
04
第3节 光的折射
提升练习
05
光的折射
01
第3节 光的折射
一、光的折射
【想一想】我们知道，光在同种均匀介质中是沿直线传播的。自然界中的光不总在一种介质中传播，当光从一种介质射向另一种介质时，光的传播方向会发生改变吗？怎样改变？
通过实验会发现有一部分光返回原介质中，发生光的反射现象。还有一部分光会进入另一种介质。我们通过实验来观察进入另一种介质的那一部分光的传播路径。
1. 光的折射
（1）探究光的折射现象
一、光的折射
【做一做】
如图所示，玻璃容器中盛有浓盐水，水面上方有烟雾。一束激光从空气斜射向水面，分别从侧面和上方观察激光的传播情况。
现象：光从空气斜射入浓盐水，光的传播方向发生变化。
光斜射入浓盐水
（2）光的折射
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，叫做光的折射。
一、光的折射
（3）理解光的折射
①当光从一种介质斜射入另一种介质中时，在两种介质的分界面上，光线的传播方向一般要发生改变。其中一部分光线发生反射，同时还有一部分光线进入另一种介质中而发生折射。
②光的折射是在两种介质的分界面处发生的。因为光是在两种介质中传播的，所以传播的速度各不相同。
③当同种介质不均匀时，光的传播方向也会发生改变，也就是说会发生折射。如太阳光穿过大气层时，由于
大气层不均匀，太阳光发生折射，所以
太阳还在地平线以下，我们就看到太阳
光了，如图所示。
光在大气中的传播路径
一、光的折射
实验中发现，从上方竖直向下看，反射光线恰好遮住水中的折射光线，说明：折射光线、反射光线和法线在同一平面内。
2. 光的折射特点
我们可以将光的折射现象用图所示的平面图表示。
光线AO表示入射光线，光线OC表示折射光线，O为人射点。 NN' 为过入射点O且垂直于分界面的法线，入射光线与法线的夹角θ1叫做入射角，折射光线与法线的夹角θ3叫做折射角。
一、光的折射
【实验】
如图所示，在光具盘中央放一块半圆形玻璃砖。一束激光从空气斜射向半圆形玻璃砖的中心O。观察玻璃砖中的折射光线，比较折射角与入射角的大小关系。改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。
把玻璃砖换成水槽重复上述实验。
光从空气斜射入玻璃
实验发现，当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。减小入射角，折射角也随之减小；增大入射角，折射角也随之增大。
当光垂直于界面入射时，光的传播方向不发生偏折。
一、光的折射
总结：光的折射特点
光发生折射时，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
注意：不同介质对光的折射本领是不同的。
一、光的折射
3. 折射与反射同时发生现象
光从空气斜射入水中时，在界面处既会发生折射，又会发生发射。发生折射时，遵守折射规律；发生反射时，遵守反射定律。
如图所示，入射角为α，反射角为β，折射角为γ。
折射光线
反射光线
入射光线
入射光线
折射光线
反射光线
一、光的折射
【例题1】如图所示，一束光从空气斜射入玻璃，请画出折射光线。
过入射点O作垂直于界面的法线，根据折射角小于入射角即可画出折射光线，靠拢法线，如图所示。
一、光的折射
【例题2】如图所示，一束光从水斜射入空气中，请在图中画出折射光线的大致方向，并标出折射角θ 。
过入射点O'作垂直于界面的法线，根据折射角大于入射角即可画出折射光线，折射角为 θ。
一、光的折射
（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有___________的作用；
（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______；
（3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。
【例题3】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：
45°
显示光路
小于
光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角
入射角 10° 30° 45° 60°
折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8°
一、光的折射
（1）利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。
（2）根据表中数据知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出结论：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。
（3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。
（4）当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，折射角是30°。根据光路的可逆，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。
一、光的折射
【例题4】如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中入射光线是______（用字母表示），折射光线是______（用字母表示），反射角等于______。
300
EO
由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=30°，而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，所以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；反射角为∠COF=30°。
OG
生活中的折射现象
02
第3节 光的折射
二、生活中的折射现象
（1）池底变浅
池底为什么看起来比实际浅呢？
S点发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。
人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由S′射出去的一样。S′就是我们看到的S的像，这点的位置比实际位置升高了。
池底实际位置S
虚像S′
1. 从空气看水中物体
二、生活中的折射现象
（2）神奇的“硬币”
现在你能解释课堂导入提出的问题吗？——神奇的“硬币”。
如图，起初茶碗看起来是空的，但当你慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币。这是为什么？
分析：加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛看到的实际上是升高了的硬币虚像。
硬币的
实际位置S
S′
硬币的
虚像
二、生活中的折射现象
鱼的实际位置S
S′
鱼的虚像
（3）鱼在哪里？
有经验的渔民怎样才能叉到鱼？
鱼从水中发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角。
折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点，即鱼像发出来的，像比鱼位置高。
所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。
二、生活中的折射现象
游泳运动员在水中看岸上的物体时会怎样呢？
如图所示，空气中的发光点M发出的光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于于入射角。
人眼在水中逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由M′射出去的一样。M′就是人眼看到的M的虚像，这点的位置比实际位置升高了。
虚像 M′
2. 从水中看岸上物体
二、生活中的折射现象
在我国的古书《史记》《梦溪笔谈》中都有关于海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》的诗中也描述过海市蜃楼的奇观。可见，海市蜃楼是一种不算少见的自然现象。
海市蜃楼是怎样发生的？
3. 海市蜃楼
我们已经知道，光在同种均匀的介质中沿直线传播。如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播，而会发生折射。
海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。
二、生活中的折射现象
夏天，较热的空气笼罩海面，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物体。
二、生活中的折射现象
光的反射 光的折射
水中倒影
水中筷子折了
海市蜃楼
潜望镜
汽车后视镜
大漠孤烟直，长河落日圆
潭清疑水浅
池水映明月
平面镜成像
繁星闪烁
4. 区别光的反射与折射现象
二、生活中的折射现象
【例题5】如图是“池水清浅，擅入会溺”的班会主题，告诫学生不要擅自下水游泳。请在图丙中画出人眼看到池底A的大致光路图（A′是人眼看到的池底A的像）。
人眼看物体以为光是沿直线传播的，连接BA′，得到折射光线，BA′与水面的交点O为入射点，连接AO得到入射光线，如图所示.
二、生活中的折射现象
【例题6】郑州如意湖畔“大玉米”下，风景宜人，景色壮观，如图甲所示。船上的游客恰好看到水中的一条鱼从“大玉米”第二层游过，若以点A'代替看到的鱼和“大玉米”第二层重合处，请在图乙中完成游客看到的水中鱼实际位置和水面上“大玉米”第二层（用点A表示）的光路图。
二、生活中的折射现象
游客看到的鱼，是鱼反射的光线由水中射向空气中时，在水面处发生折射后射到游客的眼睛里点C，游客逆着射来的光线看去，看到的是鱼的虚像，事实上鱼的真正位置在其虚像点A'的下B点处，连接A'C，与水面的交点O即为折射点，然后过折射点垂直于界面作出法线，然后连接BO、OC，则BO为入射光线，OC为折射光线；“大玉米”在水中的倒影属于平面镜成像，根据平面镜成像时像和物体关于镜面对称，画出“大玉米”第二层像点A'关于水面的对称点A，即为“大玉米”第二层的位置。平面镜成的像是由反射光线反射延长会聚而成的，则连接A'C，与水面交于点O，即为射入人眼光线的入射点；连接AO，即为入射光线，连接OC即为反射光线，如图所示：
光的色散
03
第3节 光的折射
三、光的色散
“赤澄黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞？雨后复斜阳，关山阵阵苍”，《菩萨蛮·大柏地 》一开始便以破空而来的生花妙笔描绘了傍晚雨后彩虹高悬天际的斑斓夏景，令人赞叹。
如图所示，彩虹是阳光照射到空气中的水珠后形成的视觉效果。
雨后彩虹
三、光的色散
1. 实验探究：光的色散现象
（1）无色透明的玻璃三棱柱叫做三棱镜。
（2）如图所示，让一束太阳光通过狭缝照射三棱镜，从三棱镜射出的光照射到光屏上，可观察到光屏上出现：
红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
白光通过
三棱镜
三、光的色散
探究归纳
（1）白光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，白光是由各种色光混合而成的，所以太阳光是复色光。
（2）不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度是不同的，实验中红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。
（3）各种颜色的光偏折程度从小到大按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列。
三、光的色散
2. 光的色散的概念
（1）光的色散
白光被三棱镜分解成许多不同颜色的光的现象称为光的色散。
（2）复色光
太阳光（白光）是由多种色光合成的，叫做复色光。
激光斜射入三棱镜
（3）单色光
如图所示，将红色激光斜射至三 棱镜的一边，发现红光经过三棱镜折射后，不会发生色散现象，这样的色光叫做单色光。
三、光的色散
（4）三棱镜对不同色光的折射程度不同
若绿色激光从同一方向斜射至三棱镜的一边，绿光通过三棱镜后偏折程度大于红光。这说明三棱镜对不同色光的折射程度不同。正是因为这个缘故，由各种单色光组成的白光经过三棱镜后才会形成彩色的光带。
三、光的色散
（5）解释彩虹的形成原因
彩虹是雨过天晴后经常出现的一种自然现象，彩虹的形成原因是：原来，雨后的天空悬浮着大量的细小水珠，太阳光照射到这些小水珠上时，便被分解成不同颜色的光。如果这些色光刚好进入我们的眼睛，我们就能看见绚丽的彩虹了。
三、光的色散
3. 光的混合
如图所示，由三棱镜分解的七色光再通过另一个三棱镜后，七色光又复合成了白光，这种现象叫光的混合。
想一想：如果把七种色光混合，是不是又变为白色光呢？
牛顿在三棱镜的后面再放一个相反的三棱镜，将分解得到的各种色光再通过后方的三棱镜后发现，又还原为白光。
证实了白光是由多种色光混合而成的。
三、光的色散
4. 光的三原色
实验研究表明，自然界中红、绿、蓝三种颜色的光是无法用其他颜色的光混合而成的，而其他颜色的光则都可以通过红、绿、蓝三种颜色的光的适当混合而得到。因此将红、绿、蓝三种颜色的光被称为光的“三原色”。
使用显像管的彩色电视机、电脑等彩色显示屏上艳丽的画面就是利用色光的混合调出各种色彩来的。
用放大镜观察会发现屏幕上只有红、绿、蓝三种发光色条。
三、光的色散
【例题7】在研究光的色散的实验中，小明和小华两位同学进行了实验操作，在白纸做成的光屏上获得了一条彩色的光带，这种现象叫________ ，并画出了如图所示的实验示意图；
（1）根据实验现象可知，太阳光是由多种色光混合而成的。最早研究该现象的是英国物理学家______。在示意图中，彩色光带中的红光靠近光带的______处（填“A”或“B”），因为这种色光通过玻璃时的偏折程度较____（选填“大”“小”）；
（2）如果用红纸做的光屏来接收，则光屏上______（填“能”或“不能”）接收到彩色光带；
（3）彩色电视机屏幕上色彩艳丽，放大后发现是由红、____ 、蓝三种光通过适当的比例混合得到的，我们把这三种颜色叫做光的______ 。
光的色散
牛顿
A
小
不能
绿
三原色
三、光的色散
太阳光经三棱镜后发生色散，在光屏上可观察到彩色光带、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的色光。这种现象叫光的色散。
（1）由文字记载发现，最早研究该现象的是英国物理学家牛顿。
由于图中三棱镜是反着放的，所以从下到上依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光，所以光屏上A处为红光。
红光通过玻璃时的偏折程度较小。
（2）不透明物体的颜色由物体反射的色光决定的，红纸只能反射红光，因此如果用红纸做的光屏来接收，光屏上不能接收到彩色光带。
（3）用放大镜观察彩色电视画面，可以发现是由光的三原色：红、绿、蓝通过适当的比例混合得到的。
课 堂 总 结
04
第3节 光的折射
课堂总结
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。
光折射时，折射光线、入射光线与法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小；当光垂直于界面入射时，光的传播方向不发生偏折。
①从空气看水中物体：池底变浅、筷子“折断”等。
②从水中看空气中物体时，“物体”会变高。
①光的色散：白光被三棱镜分解成许多不同颜色的光的现象。
②复色光与单色光。
③光的三原色：红光、绿光、蓝光。
折射现象
折射特点
光的色散
光的折射
光的折射
提 升 训 练
05
第3节 光的折射
提升训练
1. 请在图中分别标出入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角。
入射光线
折射光线
入射角
折射角
法线
提升训练
2. 如图是1666年英国物理学家牛顿用三棱镜将太阳光分解成各种色光的现象，这种现象叫做光的色散。关于太阳光的色散，下列说法错误的是（　）
A．这个实验说明白光不是单色光
B．色散的原因是因为光经过三棱镜时发生了光的折射
C．光的色散说明太阳光包含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光
D．彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、黄、蓝三原色光混合而成的
D
ABC．太阳光的色散是因为光经过三棱镜时发生了两次光的折射，由于三棱镜对不同色光的偏折能力不同，所以才会在白屏上形成色带，这个实验说明白光的太阳光不是单色光，而是包含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，故ABC正确，不符合题意；
D．色光的三原色是红、绿、蓝，彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、绿、蓝三原色光混合而成的，故D错误，符合题意。
故选D。
提升训练
3. 以下光路图正确地表示了人看到水中的鱼是（　　）
人能看到水中的鱼，是因为水中鱼反射的光，在水面处发生了折射，光由水斜射入空气时发生折射，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，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
B
A B C D
提升训练
4. “海市蜃楼”在我国古书《史记》《梦溪笔谈》中都有记载，请从下列光现象中选出与“海市蜃楼”形成原理相同的现象并说出理由。
A. 树木在水中的倒影 B. 池水看起来比实际的浅
C. 树荫下圆形的光斑 D. 阳光下人的影子
“海市蜃楼”形成原理是光在不均匀介质中的折射现象。
A．树木在水中的倒影是平面镜成像，利用的是光的反射，故A不符合题意；
B．池水看起来比实际的浅是因为光在水与空气两种介质中发生折射，故B符合题意；
C D．树荫下圆形的光斑、阳光下人的影子都是光的直线传播现象，故CD不符合题意。故选B。
提升训练
5. 如图所示，光在玻璃和空气的界面 处同时发生了反射和折射，以下说法正确的是（　　）
A．入射角为60°，界面右侧是空气
B．折射角为45°，界面右侧是玻璃
C．入射角为60°，界面左侧是空气
D．折射角为45°，界面左侧是玻璃
已知CD是界面，则由图可知∠AOC=60°，则∠BOD=60°，
所以入射角为90°-60°=30°
而∠COE=45°，则折射角为90°-45°=45°
因折射角大于入射角，所以CD的右边是空气，左边是玻璃。
故选D。
D
提升训练
6. 某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”：
（1）使用光屏，是为了使光发生________显示光路，用可折转的光屏，便于观察折射光线和入射光线是否____________________；
漫反射
在同一平面内
提升训练
（2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和1′、2和2′、3和3′、4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而______，且折射角______（填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；折射角的增大值______（填“大于”、“等于”或“小于”）入射角的增大值，当光从空气垂直射入水中时，折射角等于______度；
增大
小于
小于
0
提升训练
（3）图丙中当激光笔从水中沿3′方向射入O点，则折射光线将会与___（选填“1“、“2“、“3“或“4“）重合，说明折射时光路是______ 的。
可逆
3
提升训练
（1）使用光屏，是为了使光发生漫反射时能显示光路。
将光屏的半部分向前后翻折，就不会看到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到折射光线，说明入射光线、折射光线、法线共面，这说明使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内。
（2）由图丙可知，当入射角逐渐减小，则折射角逐渐减小，入射角增大时，折射角也随着增大，即当光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小，且折射角小于入射角。
由图丙可知，折射角的增大值小于入射角的增大值。当光从空气垂直射到水面时，传播方向不变，此时入射角等于0度，折射角等于0度。
（3）图丙中当激光笔从水中沿3′方向射入O点，则折射光线将会与3重合，说明折射时光路是可逆的。