第4节 光的折射
光的折射规律
1.(2024上海中考)有一束光从空气中斜射入平静的水面时,若入射角为60°,则折射角为 ( )
A.0° B.40° C.60° D.90°
2.某小组用如图甲所示的装置探究光的折射规律。
(1)图甲中,光从空气射入水中,入射点为O点,则入射角是∠ ,折射角是∠ 。
(2)图乙中,使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 。
(3)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'……4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可见,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 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。当光从空气垂直射入水中时,入射角等于 度,折射角等于 度。
(4)该小组一位同学又用激光笔让光沿着FO射向水面,可以看到折射光线沿OE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”“等于”或“小于”)入射角。
光的折射作图
3.OA激光束由空气斜射入水后的折射光线,请在图中画出对应的入射光线和反射光线。(保留作图痕迹)
4.如图所示,一束光从水中斜射入空气,请作出折射光线的大致位置。
生活中的折射现象
5.(传统文化)(2024巴中中考)诗文“水皆缥碧,千丈见底。游鱼细石,直视无碍”对自然现象进行了生动的描述,其中看到水中的“游鱼”比实际位置浅,这是 ( )
A.光沿直线传播现象
B.光的反射现象
C.光的折射现象
D.“游鱼”形成原理与平面镜成像原理相同
6.在碗底放置一枚硬币,视线移动到碗的侧上方,由于光的 ,我们无法看到硬币;然后慢慢向碗内加水,由于光的 ,我们又会再次看到硬币,如图所示。这时我们看到的是硬币的
(选填“实”或“虚”)像。
1.当光从一种介质射向另一种介质时,下列说法中正确的是 ( )
A.传播方向一定会发生偏折
B.发生折射时,折射角一定小于入射角
C.反射和折射不会同时发生
D.传播方向不一定会发生偏折
2.(2024云南中考)古代的《墨经》对光现象就有了记载。下列图中的光现象中,由于光的折射形成的是 ( )
A.小孔成像 B.水中倒影 C.筷子“折断” D.水杯影子
3.(2025廊坊阶段练习)如图所示,一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射现象,形成了OA、OB和OC三条光线(箭头未画出)。以下说法正确的是( )
A.PQ的下边是玻璃 B.OB为入射光线
C.折射角为38° D.折射角为30°
4.如图所示,一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O打出一束激光。向水槽内加水使水面上升至A点,此时光斑在O点 侧,这是因为发生了 现象。打开水槽底部水龙头缓慢放水,同时观察到水槽底部光斑向 移动。
5.如图所示,B是小妮在池中看到的“鲤鱼”,请你帮她补充看到鲤鱼B的完整光路。她用激光笔从A点向 (填图中字母)处射出光束,即可把池中的真鲤鱼照亮。
6.(科学探究)小明用如图所示的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。测得的数据如下表。
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,当入射角增大时,折射角 (选填“增大”或“减小”),且折射角
(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
(3)当入射角为48.6°时,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。当入射角为50°时, (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。
(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。
【详解答案】
基础达标
1.B 解析:A.当光垂直入射时,光沿直线传播进入水中,折射角等于0°,故A不符合题意;BCD.一束光从空气中斜射向平静的水面时,入射角为60°,光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,即折射角小于60°,故B符合题意,C、D不符合题意。故选B。
2.(1)EOC FOD (2)在同一平面内
(3)增大 小于 0 0
(4)在光的折射现象中,光路是可逆的 大于
解析:(1)图甲中,光从空气射入水中,入射点为O点,CD为法线,入射角是入射光线与法线的夹角,则入射角为∠EOC,折射角是折射光线与法线的夹角,则折射角是∠FOD。(2)将光屏的右半部分向前或向后翻折,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一个平面时,才能够看到折射光线,说明折射光线、入射光线、法线共面;即使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内。(3)由图丙可以看出,当入射角增大时,折射角也随着增大,即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。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。(4)该小组同学继续用激光笔让光线沿着FO射向水面时,可看到折射光线沿OE射出,这说明在光的折射现象中,光路是可逆的;同时说明光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。
3.如图所示:
4.如图所示:
解析:根据光从水中斜射入空气中时遵循折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,折射光线远离法线,折射角大于入射角,作出折射光线。
5.C 解析:根据题意可知,看到水中的“游鱼”比实际位置浅,这是因为水中鱼反射出的光从水中进入空气中时发生折射,折射光线向远离法线的方向偏折,故C符合题意,A、B、D不符合题意。故选C。
6.直线传播 折射 虚 解析:在碗底放置一枚硬币,视线移动到碗的侧上方,由于光的直线传播,我们无法看到硬币,然后慢慢向碗内加水,由于光的折射,我们会看到硬币变浅的虚像。
能力提升
1.D 解析:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,当垂直入射时,传播方向不改变,故A错误,D正确;当光从其他介质斜射入空气时,折射角大于入射角,故B错误;光线斜射在水面上时,同时发生折射和反射,故C错误。故选D。
2.C 解析:A.小孔成像是光沿直线传播形成的,故A不符合题意;B.水中倒影是平面镜成像,是光的反射形成的,故B不符合题意;C.筷子“折断”是光从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射形成的,故C符合题意;D.水杯影子是光沿直线传播形成的,故D不符合题意。故选C。
3.C 解析:由图可知,∠CON=30°,所以∠COQ=90°-30°=60°=∠BOQ,根据反射角等于入射角,反射光线与入射光线关于法线对称,可得MN为界面,PQ为法线。反射光线、折射光线均与入射光线分居在法线的两侧,所以CO为入射光线,OB为反射光线,OA为折射光线。所以折射角为38°,反射角和入射角都为60°,折射角小于入射角,所以界面MN的左侧是玻璃,右侧是空气,故A、B、D错误,C正确。故选C。
4.左 光的折射 右 解析:水槽内没有注水时,光沿直线传播,照射到O点;当向水槽内注入适量的水后,光从空气斜射入水中时发生折射,折射角小于入射角,折射光线偏向法线,因此水槽底部光斑移动到O点的左侧,该现象属于光的折射现象;打开水槽底部水龙头缓慢放水,水面下降,因此折射光线逐渐向右移动,故水槽底部光斑向右移动。
5.如图所示:
E 解析:根据光的折射现象可知,她看到的“鲤鱼”是因为光的折射而形成的虚像,真正的鲤鱼在水中更深的位置,即在E处;连接A点和B点,交水面于O点,连接EO,即为入射光线,OA为折射光线。根据光路的可逆性,她用激光笔从A点向E处射出光束,入射光线AO在水面发生折射,沿OE射到鲤鱼上,即可把池中的真鲤鱼照亮。
6.(1)不改变 (2)增大 大于 (3)会
(4)40° 可逆 不会
解析:(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,传播方向不改变。(2)分析实验数据可知,当入射角增大时,折射角增大,且折射角大于入射角。(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°时会发生全反射现象。(4)光线从水中斜射入空气中,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。