一、光的折射
第1课时 探究光的折射特点
知识点 1 光的折射现象
1．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生________的现象叫作光的折射．如图4－1－1所示，光从空气斜射入水中时同时发生反射和折射，请填空：NN′是________，MM′是________，AO是________光线，OB是________光线，OC是________光线，∠α是_______角，∠β是________角，∠γ是________角，∠β________∠α，∠γ________∠α.
图4－1－1
2．如图4－1－2所示的现象中，由于光的折射形成的是( )
图4－1－2
知识点 2 探究光的折射特点
3．在“探究光的折射规律”实验中：
(1)小组同学所用器材有激光笔、水、玻璃，为了探究折射角与入射角的关系，还需要的器材是____________．
(2)探究中小组同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，在水面上方的空气中熏了点烟雾，这样做是为了______________________________________________________________________．
(3)小组同学探究的情况如图4－1－3所示：
图4－1－3
分析甲、乙两图，并回忆光的反射规律的探究，你总结出的探究结论有：(写出两条即可)
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
分析丙、丁两图，你总结出的探究结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
(4)在实验探究中，小组同学还有意外的发现：在水中或玻璃中看到的光线没有空气中的粗而亮，请你分析原因是_________________________________________________________．
4．一束光由空气斜射入水中，入射角逐渐增大，则折射角( )
A．逐渐减小
B．逐渐增大，但总小于入射角
C．不变
D. 逐渐增大，可能大于入射角
5．一束平行光从水中射入空气，OP是其中的一条反射光线，如图4－1－4所示．图
4－1－5中能正确反映光线OP的光路图是( )
图4－1－4
图4－1－5
6．小红坐在岸边，看到的以下景和物在水中的像，由于光的折射形成的是( )
A．白云 B．凉亭
C．飞鸟 D．水中的鱼
7.如图4－1－6所示，一束光斜射入装满水的容器中，在容器底部形成光斑．保持光束不动，在将容器里的水逐渐放出的过程中，光斑将( )
图4－1－6
A．先向左移动后静止
B．先向右移动后静止
C．先向左移动再向右移动
D．仍在原来位置
8．如图4－1－7所示，一束光斜射向水面，则反射角是________(填角度)，折射光在图中的________(选填“A”或“B”)区域．
图4－1－7
9．如图4－1－8所示是光在空气和玻璃之间发生折射的光路图，从图中可以看出，空气在分界面的________侧，折射角的大小是________，此过程中还有部分光发生了反射，反射角的大小是________．
图4－1－8
10．如图4－1－9所示，有一束光从空气斜射入某种透明介质，在分界面发生反射和折射(其中∠4＝∠5)，其中________是反射光线，折射角是________，空气在________(选填“AE的上方”“AE的下方”“CG的左方”或“CG的右方”)．
图4－1－9
11.如图4－1－10所示，清澈平整水面下的“射灯”射出一束光从水中斜射到水与空气的分界面时将发生反射和折射，若入射光线与分界面成60°角，反射光线与折射光线夹角为100°，则反射角大小为________，折射角大小为________．光线由水中进入空气中后的速度________(选填“变大”“变小”或“不变”)．如果射灯垂直于水面入射，折射角为__________．
图4－1－10
12．某小组选用了图4－1－11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”．
图4－1－11
(1)使用可折转的光屏，是为了观察折射光线、入射光线和法线是否____________________．
(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________(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于________．
考| 题| 展| 示
13．[2018·恩施州]如图4－1－12所示光现象中属于光的折射的是( )
图4－1－12
14．[2018·盐城]有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图4－1－13所示，下列操作能使光斑向左移动的是( )
图4－1－13
A．保持水面高度不变使激光笔向右平移
B．保持激光射入角度不变使水面上升
C．保持激光射入角度不变使水面下降
D．保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
教师详解详析
1．偏折 法线 分界面 入射 反射 折射
入射 反射 折射 ＝ <
2．D
3．(1)量角器
(2)更好地显示光路
(3)①当光从空气斜射入水(或玻璃)中时，折射角小于入射角
②折射角随入射角的减小而减小
光垂直于介质表面入射时，传播方向不变
(4)光在传播过程中有能量损耗
4．B 5.B
6．D [解析] 水中的白云、凉亭、飞鸟都属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故A、B、C不符合题意；人看到水中游动的鱼，是鱼反射的光从水中斜射入空气中折射形成的，故D符合题意．
7．B [解析] 当水位在a处时，一束光斜射入盛水的容器中，由光的折射特点可知，在容器底部形成一个光斑在P点；打开阀门K，容器里的水逐渐流出，当入射点逐渐降低到b时，由光的折射特点可知，在容器底部形成的光斑在P′点，所以在水逐渐流出的过程中，光斑将向右移动，如图所示．
8．60° A
[解析] 由题图可知，入射光线与水面的夹角为30°，所以入射角为60°，根据反射角等于入射角可知，反射角也为60°.根据光的折射特点，光从空气斜射入水中，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，折射角小于入射角，因此折射光线在图中的A区域．
9．左 35° 60°
10．HD ∠1 AE的下方
[解析] ①仔细分析题图，先分析哪是界面，AE和CG有可能是界面．根据∠4和∠5可确定CG是法线，AE是界面．
②由∠1小于∠5可知，∠1是折射角，∠5是入射角，则BH为入射光线，∠4为反射角，HD为反射光线．
③因为光由空气斜射入水中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，所以AE的下方是空气，上方是该种透明介质．
11．30° 50° 变大 0°
[解析] 如图所示
入射光线与分界面的夹角是60°，所以入射角为90°－60°＝30°.反射角等于入射角也为30°，所以反射光线与分界面的夹角为60°.因为折射光线与反射光线的夹角为100°，所以折射光线与分界面的夹角为100°－60°＝40°，因此折射角为90°－40°＝50°.光线由水中进入空气中后的速度变大；如果射灯垂直于水面入射，折射角为0°.
12．(1)在同一平面内
(2)增大 小于 0°
[解析] (1)将光屏的右半部分向前或向后翻折，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，说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内．使用可折转的光屏，是为了观察折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内．
(2)由图丙可以看出，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°，折射角等于0°.
13．D [解析] 日偏食是光沿直线传播形成的现象，故A不符合题意；照镜子是平面镜成像，是由光的反射形成的，故B不符合题意；汽车的观后镜是一个凸面镜，起扩大视野的作用，是光的反射现象，故C不符合题意；根据光的折射，当光从空气斜射入水中或者其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，出现了筷子好像在水面处折断了的现象，故D符合题意．
14．B [解析] 保持水面高度不变使激光笔向右平移，由于入射角不变，折射角也不变，入射光线向右平移，折射光线也随之向右平移，从而导致光斑右移，故A不符合题意；保持激光射入角度不变使水面上升，入射角不变，折射角也不变，但由于液面上升导致入射点左移，从而导致光斑向左移动，故B符合题意；保持激光射入角度不变使水面下降，入射角不变，折射角也不变，但由于液面下降导致入射点右移，从而导致光斑向右移动，故C不符合题意；保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大，由于折射角也会随之增大，从而导致光斑右移，故D不符合题意．
一、光的折射
第2课时 光的折射作图及应用
知识点 1 光的折射作图
1．如图4－1－14所示，一束光从空气斜射向水面，已知入射光线AO，请画出其反射光线和大致的折射光线．
图4－1－14
2．一束光射向一块玻璃砖，如图4－1－15所示，画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的径迹．(注意标出法线)
图4－1－15
知识点 2 光的折射特点的应用
3．下列现象可以用光的折射解释的是( )
A．在游泳池边看到的池底比实际的浅
B．夜晚看到人在路灯下形成的影子
C．通过汽车后视镜看到车后更广阔的范围
D．晴朗夏日的中午，在树下看见圆形的光斑
4．如图4－1－16所示，小刚作出这种错误判断的原因是( )
图4－1－16
A．光只有在空气中才沿直线传播，而在水中不能沿直线传播
B．光射到水面上发生反射缘故
C．光由水进入空气中发生折射的缘故
D．光由空气中进入水中发生折射的缘故
5．图4－1－17中能正确反映水中的筷子看起来向上偏折的光路是( )
图4－1－17
6．潜水员在水中观察岸上的路灯位置变高了，如图4－1－18所示光路图能正确说明这一现象的是( )
图4－1－18
7．如图4－1－19所示，渔夫叉鱼时，应瞄准哪个方向才能叉到鱼( )
图4－1－19
A．看到的鱼的前方 B．看到的鱼的方向
C．看到的鱼的上方 D．看到的鱼的下方
8．陶瓷茶杯底部放有一枚硬币，人移动到某一位置时看不到硬币(如图4－1－20甲所示)．人的位置不变，往茶杯中倒入一些水后，又能看到硬币了(如图乙所示)，这主要是由于( )
图4－1－20
A．光的直线传播 B．光的折射
C．光的反射 D．凸透镜成像
9．如图4－1－21所示是两个并排而且深度相同的水池，一个装水，另一个未装水．在两池的中央各竖立着一根长度相同且比池深略高的标杆．当阳光斜照时就会在池底形成杆的影子，下列说法中正确的是( )
图4－1－21
A．未装水的池中标杆影子较长 B．装水的池中标杆影子较长
C．装水的池中标杆没有影子 D．两池中标杆影子长度相同
10．湖边水中浸没的石块看起来比实际位置要________(选填“浅一些”或“深一些”)，这是由于光____________(选填“从空气斜射入水中”或“从水中斜射入空气”)时发生折射，折射角___________(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角的缘故．
11．如图4－1－22所示，在“探究光折射时的特点”的实验中，两组同学根据实验现象作出了光路图．对比光路图可以发现，当光以相同的入射角斜射入________(选填“相同的”或“不同的”)介质中时，折射角不同，由此猜想折射角的大小可能与________________有关．
图4－1－22
12.古诗中有“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美诗句，诗人观察到的落日并非太阳的实际位置，如图4－1－23所示，而是光线经过不均匀的大气时发生了光的________而成的________(选填“实”或“虚”)像，太阳实际在图中________(选填“甲”或“乙”)位置．
图4－1－23
13．请在下表中填写所列词语涉及的光学知识.
序号
语句
物理知识
示例
立竿见影
光的直线传播
1
波光粼粼
2
海市蜃楼
3
镜花水月
4
星光闪烁
14.如图4－1－24所示，在平静的湖边有一盏路灯标记为S，潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S′.请画出水下E处的人看到路灯S的光路图，并根据平面镜成像特点画出路灯S通过水面所成的像A.
图4－1－24
15．如图4－1－25所示，人眼在E处通过碗的边缘D点刚好能看到空碗底部硬币的左边缘A点．现在向碗里缓慢加水，当水面到达C处时，人眼仍在E处，但能通过D点看到硬币的右边缘B点．用一条光线示意以上光学现象(并画出水面、法线)．
图4－1－25
16．如图4－1－26所示是学习光的折射的实验情景，图乙是示意图．
图4－1－26
(1)实验前，点燃固定在盒盖下方的蚊香，盖上盒盖，打开亮度较亮的激光，可观察到沿直线传播的光路，在透明塑料盒的右侧面上可看到一个亮点，之所以能看清光路是利用了光的__________知识．
(2)向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点，这个亮点是光照射到水面时发生了光的________现象形成的；还有一个在原来亮点的下方，这是由于光在水面处发生________而产生的．
(3)保持入射光不动，继续加水，会看到原来的上面的亮点向________移动，下面的亮点向________移动．(均选填“上”或“下”)
(4)为了研究入射角增大时折射角的变化情况，结合图乙说明，应进行的操作是____________________，注意观察的现象是_____________________________________．
考| 题| 展| 示
17．[2017·辽阳]潜水员在水中A点，看到岸边物体B的像B′，请在图4－1－27中画出B′的大致位置，并画出光路图．
图4－1－27
教师详解详析
1．如图所示
2．如图所示
[解析] 光从空气斜射入玻璃砖时，折射光线偏向法线方向；再从玻璃砖射入空气中时，折射光线偏离法线方向．
3．A 4.C 5.C 6.C
7．D [解析] 叉鱼时将鱼叉对准看到的鱼，不能叉到鱼，这是因为光由水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在实际鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方．
8．B
9．A [解析] 没有装水的情况下，光是沿直线传播的，在杆的左面会形成杆的影子；对于装水的情况来说，从杆的顶端射来的光线到达水面处会发生折射，折射角小于入射角，即折射光线比沿直线传播的情况更靠近杆，因此此时影子的长度会变短．
10．浅一些 从水中斜射入空气 大于
11．不同的 介质种类
12．折射 虚 乙
13．光的反射 光的折射 光的反射(平面镜成像) 光的折射
14．如图所示
15．如图所示
16．(1)漫反射
(2)反射 折射
(3)上 下
(4)保持水位不变，增大入射角 折射角的变化
[解析] (1)烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线．
(2)向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点，这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的反射现象形成的；还有一个在原来亮点的下方，这是由于光在水面处发生折射而产生的．
(3)保持入射光线不动，继续加水，入射点向左移动，会看到上面的亮点向上移动，下面的亮点向下移动．
(4)为了研究入射角增大时折射角的变化情况，应保持水位不变，将AO绕O点逆时针旋转，增大入射角，同时注意观察折射角的变化．
17．如图所示
