4.4 光的折射 学案（含答案）

第十二课时 光的折射
知识点一 光的折射
1.概念:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向通常会发生偏折,这种现象叫做光的折射。
说明：当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,在两种介质的分界面上,光的传播方向一般要发生改变,其中一部分光发生反射,同时还有一部分光进入另一种介质且光的传播方向发生了改变,即发生了折射。
2.光的折射中的基本概念
一点
入射点
入射光线与分界面的交点O
?
一面
分界面
两种介质的分界面EF
三线
入射光线
照射到两介质分界面的光线AO
折射光线
光进入另一种介质被折射后的光线OC
法线
垂直于两介质分界面的直线NN'
两角
入射角
入射光线与法线的夹角i
折射角
折射光线与法线的夹角r
3.光的折射规律（折射作图时，空气一侧的光线与法线的夹角总是相对另一个角是比较大的）
当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角
当光从水或其他介质斜射入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折, 折射角大于入射角
当入射角增大时,折射角也增大（但不成正比）
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变
在折射现象中,光路是可逆的。
题型一 光的折射成像及作图
【例1】 如图所示,一束光从空气斜射入玻璃中,请画出反射光线和折射光线。
答案
【练习】
1.如图一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射,OB为反射光线,请画出入射光线和折射光线的大致方向,并标出折射角的位置。
答案　如图
2.如图所示,在平静的湖面上方有一盏路灯,潜水员在水下 E 处看到了路灯的像,图中点 (选填“A”或“B”)是像所在的位置,路灯的像是 (选填“实像”或“虚像”)。在图中画出水下E 处的潜水员看到路灯的光路图。
答案 B 虚像 光路图如图所示
解析 路灯发出的光从空气斜射入水中,光发生折射,折射角小于入射角,潜水员在水下看湖面上方的路灯时,潜水员看到的是比实际位置高的路灯的虚像,所以图中 B 点是像所在的位置,路灯的像是虚像。连接 E、B,EB 与界面的交点即入射点 O,OE 就是折射光线,连接 A、O,AO 就是入射光线,即可完成水下E 处的人看到路灯的光路图。
3.小文和小满在探究“光的折射规律”时,通 过实验收集到一组实验数据,当入射角为45°时,折射角为30°。但粗心的小文没有及时在图中标出折射光线的位置,请你在图中标出折 射光线,根据图示可知光的传播方向改变的角度是 。
答案 如图所示 15°
题型二 光的折射规律
【例2】如图为在空气与水的界面处发生光的反射和折射的示意图,如果逐渐减小入射角,则( )
A.折射角增大
B.折射光线将偏向法线
C.反射角增大
D.反射光线将偏离法线
答案 B 在光的反射现象和折射现象中,入射光线是因,反射光线和折射光线是果,两者都随着入射光线的变化而变化。当逐渐减小入射角时,反射角减小,折射角也随之减小,折射光线和反射光线都会偏向法线。
【例3】在图中,OA、OB 和 OC 是射到空气和玻璃界面上的入射光线、反射光线和折射光线,则
是法线,折射角为 度。
答 案 XX' 60
解析 由于反射光线与入射光线关于法线对称,故XX'是法线,YY'是界面,CO 是入射光线,OB 是反射光线,OA 是折射光线,反射角为 90°-60°=30°,∠AOX 为折射角,等于 60 度。
【例4】如图所示是光在空气与玻璃的界面处发生折射的光路图,MN 为界面,图中介质标号为空气的是
( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
答案 C 当光从空气斜射入玻璃时,折射角小于入射角,折射光线要偏向法线,当光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角,折射光线要偏离法线,故①④为空气,②③为玻璃。
【练习】
1.下列关于光的折射的说法中正确的是(　　)
A.光从一种介质进入另一种介质时传播方向一定改变
B.折射角就是折射光线与界面的夹角
C.发生光的折射时,折射角总是大于入射角
D.入射角增大时,折射角也随着增大
答案　D　光从一种介质进入另一种介质时,垂直入射,传播方向不变,A错误;折射角是折射光线与法线的夹角,B错误;光由空气斜射入其他介质中时折射角小于入射角,由其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,C错误;在折射现象中,入射角增大,折射角也增大,故D正确。
2.有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示,下列操作能使光斑向右移动的是( )
A.保持水面高度不变使激光笔向左平移
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减小
答案 C 保持水面高度不变使激光笔向左平移,保持激光射入角度不变使水面上升,光斑都会向左移动,保持激光射入角度不变使水面下降,光斑右移。保持水面高度和入射点不变使激光入射角减小,折射角减小,光斑左移。
3.一束光从空气斜射到某液面上发生反射和折射,入射光线与液面成37°角,如图所示,若反射光线与折射光线的夹角为83°,则反射角的大小为　　　　　,折射角的大小为　　　　　。?
答案　53°　44°
解析　如图所示,因为入射光线与液面成37°角,所以入射角为90°-37°=53°,根据光的反射定律知,反射角也为53°,又因为反射光线与折射光线的夹角为83°,所以折射角为180°-53°-83°=44°。
4.如图所示,光从空气射入某液体中,入射角为 45°,折射角为 30°。光射到液体底部放置的平面镜上又反射回来,最后光又回到空气中,这时折射角为( )
A.30° B.45° C.60° D.75°
答案 B 光在液体中经平面镜反射时仍然遵循光的反射定律,反射角等于入射角,这样反射光射到液面上时的入射角与从空气中射入液体中时的折射角相等,射回到空气中时的折射角与从空气中射入液体中时的入射角相等,即射回到空气中时的折射角为 45°。
5.小明仔细观察了如图所示的光路图,总结出以下几条结论,其中不正确的是( )
A.光从玻璃斜射入空气时,折射角小于入射角
B.光发生反射时,反射角等于入射角
C.光从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角
D.光在同一种均匀介质中沿直线传播
答案 A 由光的折射规律可知,光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角,故 A 选项错误。
6.如图 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 。
答 案 左 35° 60°
解析 光由空气斜射入玻璃,折射角小于入射角,即界面的左侧是空气;根据入射光线与法线的夹角叫入射角,折射光线与法线的夹角叫折射角,结合题图可知,折射角大小是 90°-55°=35°,入射角大小为 90°-30°=60°,由“反射角等于入射角”得反射角大小为 60°。
知识点二 生活中的折射现象
在一种透明介质中观察另一种透明介质中的物体时,人眼观察到的都是该物体的虚像,虚像的位置与物体的位置不同,其原理是光的折射。如图所示是生活中常见的几种折射现象:
【例5】 春暖花开,天气晴朗,蓝天飘着朵朵白 云。小芳和爸爸妈妈在公园游玩,发现水里的鱼好像在云中游。如图所示,我们所看到的鱼是由光的折射形成的 像(选填“实” 或“虚”),像的位置比鱼的实际位置 些(选填“深”或“浅”)。

解析 鱼反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,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,我们看到的鱼,不是鱼的实际位置,而是变浅的鱼的虚像。 答 案 虚 浅
【例6】人眼看到斜插入水中的筷子发生弯折如图,能正确说明产生这一现象的原因的是下列图中的( D )
【例7】如图所示,从水中鱼的位置 A 点射出两条光线,请画出其折射成的像 A'点的光路图。水中的鱼看岸边的树木时,它看到的树木的像的位置比实际位置偏 (选填“高”或“低”),
答案 如图所示 高
【练习】
1.如图所示的现象中,属于光的折射现象的是( )
答案 C 沙滩上鸽子的影子属于光的直线传播;汽车观后镜中的景物、镜子中的灯笼和灯都属于光的反射;水面处“折断”的筷子属于光的折射。
2.如图所示,插入水中的铅笔在水面处好像“折”了,这是因为(　　)
A.发生了镜面反射
B.发生了漫反射
C.光从空气中斜射入水中时发生了折射
D.光从水中斜射入空气中时发生了折射
答案　D　将铅笔斜插入水中时,从上面看水中的铅笔,铅笔反射的光经水面折射进入我们的眼睛,折射角大于入射角;眼睛逆着折射光线看去,会感到铅笔的位置比实际位置高一些,看起来是向上“弯折”了,故D正确。
3.下列光路图能说明“潭清疑水浅”形成的原因的是( D )
4.如图所示,将一块厚玻璃放在一支铅笔上,斜着看上去铅笔似乎“错位了”,这种现象和光的 有关。
答案 折射
解析 光从空气斜射入玻璃,折射光线向靠近法线方向偏折,再从玻璃斜射入空气,折射光线向远离法线方向偏折,经过两次折射后铅笔似乎被分成了三段。
5.鱼在清澈的水中游动,看得清楚,有经验的渔民都知道要用鱼叉瞄准看到鱼的　　　　　　(填“上方”或“下方”)才能叉到鱼,这是由于光的　　　　现象造成的。?
答案　下方　折射
解析　水中鱼反射的光,在水面处发生了折射,折射光线向远离法线的方向偏折,我们看到的是变浅的鱼的虚像,因此用鱼叉捕鱼时,不是将鱼叉对准看到的鱼,而是瞄准所看到的鱼的下方。
6.诗句“大漠孤烟直,长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳(如图所示),而是太阳光经过不均匀的大气层发生了　　　　所成的像,太阳实际在图中　　　　(选填“甲”或“乙”)的位置。?
答案　折射　乙
家庭作业
1.如图所示的四种现象中,属于光的折射现象的是(　B　)
2.下列现象是由光的折射形成的是? ( D )
3．当光从空气斜射到一块玻璃表面时，图中可以较全面地反映光传播路径的是（ C ）
4.小刚和小红一同完成了如下实验:把一枚硬币放在一个没有盛水的杯子底部,然后把杯子放在水平桌面上,小刚注视着硬币慢慢向远处移动,到眼睛刚好看不到硬币时停止移动。小刚
保持头部不动,此时小红缓缓地向杯中倒水,倒着倒着,小刚又重新看到杯底的硬币。要用作图的方法来解释这个实验现象,下列光路图中,能对上述实验现象做出正确解释的是( )
答案 C 我们能看到水中的硬币,是因为硬币反射的光经水面折射后进入到我们的眼睛;根据光的折射规律可知,光从水中斜射入空气中时,折射光线向远离法线方向偏折,折射角大于入射角,且光线是从硬币上反射出去的,故 C 选项正确。
5.如图所示,OA 是光从水中射入空气的一条反射光线,若OA 与水面夹角为 60°,关于入射角 α、折射光线与法线的夹角 β 的说法正确的是( )
A.α=60°,β<60° B.α=60°,β>60° C.α=30°,β<30° D.α=30°,β>30°
答案 D (1)根据光的反射定律的内容,作出其入射光线 BO,反射光线与水面的夹角为 60°,反射角为 90°-60°=30°,因为反射角等于入射角,所以入射角 α 为 30°。(2)光从水中斜射入空气中时, 要发生折射,作出折射光线 OC,如图所示,因为折射角大于入射角,所以折射角 β>30°。
6.如图所示,起初茶碗看起来是空的,但当你慢慢向碗中倒水时,就会发现碗中原来还藏着一枚硬币,这是光的　　　　现象,看到的硬币是　　　　(选填“实物”或“虚像”)。?
答案　折射　虚像
解析　保持眼睛和碗的位置不变,慢慢向“空碗”里倒水,硬币反射的光从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看去,看到的是变高的硬币的虚像。
7.运用知识解决问题:斜放入水中的筷子,水下部分反射的光在水面发生折射,折射光线 (填“靠近”或“远离”)法线进入人眼中,人眼逆着折射光线看到筷子的虚像在筷子的 (填“上方”或“下方”),所以看起来在水面处发生“弯折”。
答案 远离 上方 解析 插入水中部分的筷子反射的光,从水中斜射入空气,在水面处发生折射,折射光线远离法线进入人眼中,人眼逆着折射光线看到筷子的虚像在筷子的上方,所以看起来在水面处发生“弯折”
8.如图 ,一束光射入水中,在水底形成光斑。
(1)画出水面的反射光线; (2)画出水中的折射光线。答案 如图所示
解析 根据光的反射定律,反射角等于入射角,作图时注意法线、垂直符号、光线的方向等。折射光线的路径由光斑的位置确定,连接入射点和光斑即折射光线。