(共39张PPT)
第三章 光 和 眼 睛
第三课时 光的折射和透镜
1. 通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2. 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
课程标准
考点梳理
1. 定义:光由一种介质进入另一种介质时传播__________发生改变的现象,叫做光的折射。
2. 条件:光从一种介质__________入另一种介质时,才会发生折射。
3. 光的折射现象:水中的物体位置变“浅”了、水中的筷子变“弯”了、海市蜃楼等。
方向
光的折射现象
斜射
1. 光的折射规律:光发生折射时(如图1-3-33),折射光线、入射光线、法线三者在_________________内;折射光线和入射光线分别位于__________的两侧。
2. 当光从空气斜射到水或玻璃表面时,折射光线向__________偏折,折射角r__________入射角i。
入射角增大时,折射角也__________。
同一平面
光的折射规律
法线
法线
小于
增大
3. 当光__________射到水或玻璃的表面时,在水或玻璃中的传播方向不改变。
4. 在折射现象中,光路是__________的。
注意:在光的折射现象中,无论是光从空气中斜射入其他介质中,还是光从其他介质中斜射入空气中,都是空气中的夹角更大(可简记为“空气角大”)。
垂直
可逆
1. 透镜的种类:中间比边缘厚的透镜叫做__________镜,它对光有__________作用;中间比边缘薄的透镜叫做__________镜,它对光有__________作用。
凸透
透镜
会聚
凹透
发散
2. 焦点和焦距:
(1)跟主光轴_______的光,通过凸透镜折射后__________于主光轴上的一点,这个点叫做凸透镜的焦点(如图1-3-34甲),用字母“F”表示。
(2)跟主光轴__________的光,通过凹透镜折射后会发散,发散光线的______________________会相交于主光轴上的一点,这个点叫做凹透镜的虚焦点(如图1-3-34乙)。
平行
会聚
平行
反向延长线
(3)从焦点到__________的距离叫做焦距,用f表示。
3. 凸透镜的三条特殊光线:
(1)平行入、过焦点出:跟主光轴__________的光,通过凸透镜折射后会聚于焦点。
(2)过焦点入、平行出:过焦点的光,通过凸透镜折射后跟主光轴__________。
(3)过光心、不变向:过光心的光,传播方向__________。
光心
平行
平行
不变
课本简练
1.(八上P61活动1改编)下列观察到的各种现象中,与光的折射有关的是( )
A.小孔成像 B.日食
C.水中筷子变弯了 D.水中树的倒影
C
2. (八上P64自我评价与作业5改编)图1-3-35为光从空气射向玻璃时发生折射的光路图,由图可知,入射光线是__________,折射光线是__________,入射角的度数是__________。 界面的__________(填“上”“下”“左”或“右”)侧是空气。
CO
OB
60°
左
3. (八上P68自我评价与作业1改编)在图1-3-36的透镜中,属于凸透镜的是______________,属于凹透镜的是____________。(均填字母)
A、E、F
B、C、D
4.(八上P68信息浏览改编)早在我国晋代张华的《博物志》中就有关于冰透镜的记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”下图中关于该记载的解释正确的是( )
A
易错精讲
【例1】(2020广东)岸上的人看到水中小鱼的光路图是( )
易错点1
光的折射现象原理图
B
思路点拨:不管是从岸上向水中看,还是从水中向岸上看,人逆着折射光看,看到的都是位置变高的虚像。比如插入水中的筷子向上弯折、水中的潜水员看见岸上树梢的位置变高了等。
【变式1】如图1-3-37所示,海洋公园内,北极熊站立在方形透明水族箱内,头在水面上、身体在水面下,水族箱外的游客居然看到了北极熊“身首异处”的奇异场景。游客看到北极熊身体的光路图是( )
A
【例2】如图1-3-38所示,根据入射光线和折射光线,请在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。
易错点2
凸透镜的会聚作用、凹透镜的发散作用
如答图1-3-6所示。
思路点拨:凸透镜对光的会聚作用:相对于入射光线,折射光线的传播范围变窄了(折射光线与原来入射光线相比,靠近了主光轴);凹透镜对光的发散作用:相对于入射光线,折射光线的传播范围变宽了(折射光线与原来入射光线相比,远离了主光轴)。
【变式2】请在图1-3-39的光路图中,分别画出合适的透镜。其中对光有会聚作用的是图__________。
丙、丁
如答图1-3-7所示。
【例3】如图1-3-40所示,请将下列光路图补充完整。
易错点3
透镜的三条特殊光线
如答图1-3-8所示。
思路点拨:光线用实线表示,一定要标出箭头,表示光的传播方向;光线的反向延长线用虚线表示,不标箭头。
【变式3】如图1-3-41所示,把小灯泡放在凸透镜的焦点上,请画出从小灯泡发出的两条光线经凸透镜折射后的光线。
如答图1-3-9所示。
实验 探究光的折射规律(10年0考)
重点实验
实验名称 探究光的折射规律
实验器材 水槽、激光笔、玻璃板、量角器、硬纸板
考点归纳 (1)实验操作细节:
①多次改变入射光线与法线的夹角,探究折射角与入射角的大小关系
②在空气与水或空气与玻璃的分界面上,反射光线和折射光线同时存在
③让另一束激光沿CO方向射向O点,验证光路可逆
考点归纳 ④入射光线垂直于水面或玻璃表面入射,折射光线与入射光线方向相同,即“三线合一”,折射角为0°
(2)多次测量的目的:使实验结论具有普遍性
(3)实验数据收集、记录和表格的设计
实验结论 (1)光发生折射时,折射光线、入射光线、法线三者在同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线的两侧
实验结论 (2)光从空气斜射到水或玻璃表面时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也增大
(3)当光垂直射到水或玻璃的表面时,在水或玻璃中的传播方向不改变
(4)在折射现象中,光路是可逆的
【例】【科学探究】某实验小组在探究光的折射规律时,让光从空气斜射入水中,得到的实验现象如图1-3-42所示。
【基本概念】
(1)界面是__________,入射点是__________,入射光线是__________,法线是__________,入射角是__________,折射光线是__________,折射角是__________。
【实验现象】
(2)认真观察实验光线的亮度,会发现光
线AO的亮度较光线OB的更__________
(填“亮”或“暗”)。
PQ
O
AO
NN′
∠AON
OB
∠BON′
亮
【实验结论】
(3)测得数据如下表所示,分析表格中的数据。
同一平面内
空气中的入射角 0° 30° 45° 60°
水中的折射角 0° 22° 32° 40°
①折射光线、入射光线、法线三者在______________;
②折射光线与入射光线分别位于__________的两侧;
③光从空气斜射向水中时,折射光线向法线__________,折射角__________入射角。入射角增大时,折射角__________。光垂直射到水中时,在水中的传播方向__________。
法线
偏折
小于
增大
不变
【实验反思】
(4)如果让一束光线沿着BO方向射入空气中,则折射光线会沿着______方向射出,这说明在折射现象中,光路是__________。
(5)根据光路可逆和上面得到的实验数据可知,当光从水中斜射入空气中时,折射角__________(填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
(6)图中还有一条光线没有标出,这条光线是__________光线,实验说明,在分界面上,光不但发生折射,同时还会__________反射。
OA
可逆的
大于
反射
发生
考点1 光的折射现象[10年4考:2016年(选择)、2018年(选择)、2020年(选择)、2021年(填空)考查]
1. (2018 广东)下列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
考点精练
B
2. 在陶瓷杯底放一枚硬币,人移动到某一位置时看不见硬币了,如图1-3-43所示。为了能再次看到杯底的硬币,下列做法不能实现的是( )
B
3. 阳光照射下,嘉陵江畔树影婆娑、游鱼戏水。其中地面上树影间的光斑是由光的____________________形成的,游人看到的水中的鱼是光的折射形成的__________(填“虚”或“实”)像。
直线传播
虚
考点2 光的折射规律[10年3考:2019年(作图)、2022年(作图)、2024年(作图)考查]
4. 【科学思维】图1-3-44为一束光从空气射入水中时,发生的反射和折射现象,下列关系正确的是( )
A. ∠①为入射角,且∠①=∠④
B. ∠②为入射角,且∠②=∠③
C. ∠⑤为折射角,且∠⑤=∠①
D. ∠⑥为折射角,且∠⑥=∠②
B
5. (2024 广东)如图1-3-45所示,一束光经O点从空气斜射入水中,请画出法线及大致的折射光线。
如图1-3-10所示。
6. 【科学思维】如图1-3-46所示,光从水中沿AO方向斜射入空气,请画出空气中折射光线的大致方向。
如答图1-3-11所示。
7. 一束光从水中斜射向水面,图1-3-47中已画出空气中的折射光线,请画出大致的入射光线和反射光线。
如答图1-3-12所示。
考点3 透镜[10年5考:2015年(作图)、2016年(作图)、2018年(作图)、2020年(作图)、2021年(作图)考查]
8. 【物理观念】现有一个玻璃球,分成了A、B、C、D、E五块,其截面如图1-3-48所示,其中属于凸透镜的是__________,属于凹透镜的是__________。
ACDE
B
9. 【科学思维】如图1-3-49所示,一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A,取下透镜后,光会聚于B点,则该透镜起到__________(填“会聚”或“发散”)作用,由此说明,能将光会聚于主光轴上一点的透镜__________(填“一定”或“不一定”)是凸透镜。
发散
不一定
10. (2024咸丰县模拟)图1-3-50中的天文望远镜是由两个透镜组成的,请完成这条入射光线经过两个透镜的光路(其中F1是透镜L1的焦点,F2是透镜L2的焦点)。
如答图1-3-13所示。
11. (2024达州模拟)如图1-3-51所示,S′是点光源S在平面镜中所成的像, S发出的一条光线经平面镜反射后恰好射向凹透镜右侧虚焦点F。要求:(1)画出点光源S。(2)补充入射光线。(3)画出反射光线经过凹透镜的折射光线。
如答图1-3-14所示。
考点4 综合真题
12. (2018广东)如图1-3-52所示,一束光经过平面镜反射后射向凹透镜,请画出射向平面镜的入射光线和经过凹透镜后的折射光线,并在图中标出入射角的度数。
如答图1-3-15所示。
13. (2018广东)利用太阳光测量甲、乙两块凸透镜的焦距,请在下面的虚线框内设计测量其焦距的实验记录表格。(物理量和单位均可采用文字或符号说明)
凸透镜 实验序号 f/cm f的平均值/cm
甲 1
2
3
乙 1
2
3