人教八上物理学案（附答案）4.4 光的折射

第4节　光的折射
【自主预习探新知】
【新知初探】
一、光的折射
1．概念：光从一种介质______入另一种介质时，传播方向发生______的现象。
2．光的折射规律
(1)几个基本概念：如图1所示。

①法线：过入射点O并垂直于______的直线，如MN。
②入射角：________与________的夹角，如∠i。
③折射角：________与________的夹角，如∠r。
(2)光的折射规律：①折射光线、入射光线与法线在____________内；
②折射光线、入射光线分居____________；
③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________入射角。当入射角增大时，折射角也________。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向________。
(3)光路的可逆性：让光逆着折射光的方向从水或其他介质射入空气中，则空气中的折射光线逆着原来________的方向射出。这说明在折射现象中，光路________。
二、光的折射现象
1．池水看起来比实际的________。2．筷子在水中________。3．看水中的鱼比实际位置________。
【预习自测】
1．当光从空气射入水中，入射角为40°，则折射角可能为 (　　)
A．30° B．40° C．50° D．60°
2．在夏天的海边，碰巧可以观察到一种奇特现象，亦即海市蜃楼。课本该现象的图象解释如图所示。这种现象形成的原因是由光的________(选填“反射”或“折射”)；所看到的这种景象是属于________(选填“实像”或“虚像”)。

【合作探究破疑难】
【要点突破】
知识点1
　 光的折射规律
1．探究光的折射规律
演示1：图甲是一束激光从空气斜射入水中的情景，观察入射光线、折射光线、法线之间的位置关系。
　

甲　　　　　　　　　　乙
演示2：图乙是用激光笔发出的激光束从玻璃斜射入空气中的情景，观察入射角和折射角的大小情况。
(1)在甲图的演示实验中，为了使实验效果更明显，可以采取什么方法？



(2)观察比较甲、乙两图，你能够得出哪些结论？



(3)从乙图中可以看出，折射光线比入射光线要暗一些，这是为什么？



(4)从以上两个演示实验中，你认为发生光的折射需要哪些条件？



(5)在甲图或者乙图中，如果让光逆着折射光线的方向入射，则会出现什么现象？说明什么问题？


2．光的折射规律
(1)从光的折射规律中分析一下，当光垂直入射时，折射光线的方向如何？



(2)在阐述光的折射规律时，能说折射角增大时，入射角也随着增大吗？




【归纳总结】
光的折射规律
(1)三线关系：三线共面，法线居中。
1232535172720(2)两角关系：①空气 其他介质；
②垂直入射时，折射角等于入射角且等于0；
③折射角随入射角的增大而增大。
【典例】 如图所示，一束光从空气斜射入水中，此时入射角为________度，折射角________入射角(选填“大于”“等于”或“小于”)；增大入射角时，折射角________(选填“增大”“不变”或“减小”)。

【针对训练】
一束光线从空气斜射入水面时发生了反射和折射，入射光线与水面的夹角为30度，反射光线与折射光线的夹角为83°，折射角大小为________。
知识点2
生活中的折射现象


自学教材第82页生活中的折射现象，画光路示意图来解释图中的两个疑问。
　　　　　　　
　
甲　　　　　　　　　　乙
【归纳总结】
用光的折射规律能够解释的现象主要有水中折枝，水中的物体看上去变浅了，玻璃板下的字变高了，海市蜃楼，虹的成因等。分析光的折射现象时，可以通过作图的方式直观、形象地说明问题，但在分析时，一定要先搞清楚光的传播方向，再利用折射规律作图分析。
【典例】我市罗城县怀群镇剑江两岸的山水可与桂林山水相媲美，游客撑着竹排在剑江中游玩时看到的下列现象中，由光的折射形成的是 (　　)
A．水中的“白云”
B．水中游动的鱼
C．两岸青山在水中的倒影
D．岸边的游客在“树荫”下乘凉
想一想：怎样利用物理规律分析光的折射现象？

【针对训练】
如图所示，图中的人出现了错误的判断。四幅光路图中，能正确说明产生这一现象的原因的是 (　　)

A　　　　　 B C　　　　 D



【达标检测】 (10分钟)
1．如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是 (　　)
　　
A．桥在水中的倒影 　 B．屏幕上的手影
图中能正确表示光从空气射向水中的是 (　　)

A　　　　 　B C　　　　　　　 　D
3．小明用鱼叉去叉所看到的鱼，老王则用手电筒去照亮所看到的鱼，有关两人的做法中正确的是(　　)
A．小明应叉“鱼”的下方，老王应对准“鱼”照
B．小明和老王都应对准“鱼”叉和照
C．小明和老王都应对准“鱼”的下方叉和照
D．小明应对准“鱼”叉，老王对“鱼”的下方照
4．一束光线AO与水面成30°角斜射到水面。试在图中画出光线AO经过水面后的光路图。

5．图所示的广告制作忽视了其中的科学性，请你找出来，并简要说明它违背了什么物理原理或规律。






【分层演练提素能】
【基础巩固练】
1．下列光现象中，可用光的折射规律解释的是 (　　)
A．立竿见影　　 B．潭清疑水浅
C．池水映明月 D．一叶障目
2．一束光线由空气中斜射入水中，当入射角逐渐增大时，折射角 (　　)
A．逐渐减小 B．不变
C．逐渐增大，但总小于入射角 D．逐渐增大，可能大于入射角
3．如图所示，是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形，下列说法正确的是 (　　)

A．入射角等于30° B．折射角等于50°
C. MM′的右侧是玻璃 D．NN′是界面
如图所示，一束光斜射到水桶底的O处，在往桶中灌水直到灌满的过程中，桶底的光斑 (　　)

A．向左移动 B．向右移动
C．静止不动 D．先向左移动再向右移动
5．夜晚水面清澈平静，岸边的树枝B点上歇着有一只萤火虫，它发出其中一条入射光线BO与水面成60°角，且反射光线与折射光线的夹角为130°，如图所示。那么该折射光线的折射角的大小为________；若水下有一条射水鱼，刚好能够看到这只萤火虫，它想吃到这只虫，它必须射出水击中这只虫，那么鱼射出水的高度与它看到萤火虫的高度相比较，应当________(选填“偏高”、“相同”、“偏低”)。

6．一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30°角(如图所示)，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________。

【提能综合练】
7．如图所示，水池底部A处有一光源，没倒水时在侧壁B处形成一个亮的光斑．一个人站在水池外从上往下看，当向容器中加水至EF处时，亮斑在B点的________，当水面到达CD时，亮斑在B点的________(选填“上方”“下方”或“原处”)。

8．一束光线从空气斜射到水面发生反射和折射，图中为折射光线，请在图中画出入射光线和反射光线。

9．小罗在湖边看到了奇怪的现象：水中的鱼的附近有只小鸟，如图所示，A点是小罗眼睛所在的位置，B′点是看到的小鸟的虚像位置，C′点是看到的鱼的虚像位置。请在图中画出：
(1)小鸟的实际位置B；
(2)从鱼射入小罗眼中的入射光线和折射光线。




10．小明做了如下实验：如图所示，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上，可以看到一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，另一部分光反射回玻璃砖内。

在实验中，发现折射角比入射角大，而且逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，而且强度越来越弱，反射光越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，________光线就消失了，只剩下________光线。小明同学继续对这个问题进行研究，他让光从半圆形玻璃砖直边上射入玻璃砖，则由于折射角小于入射角，就找不到前面实验中出现的现象。他就这个发现请教了物理老师，老师告诉他这种现象叫作全反射。折射角变成了90°时的入射角，叫作临界角。他又用水进行了实验，让光从水中射向水面，再让光从水面入射到水中，得到了同样的结论。根据上面小明的探究和已学过的知识，请总结一下发生全反射的条件是：________________________
___________________________________________
___________________________________________。
【拓展创新练】
11．小雨在吃烤肉串时，偶然发现了一个现象：通过烤炉上方看对面的人，感觉对面的人好像在晃动。为什么会出现这种现象呢？小雨根据学过的知识进行分析：火炉上方的空气被加热后，其疏密程度在不断发生变化，光进入这种不均匀的热空气会发生折射，传播方向也在不断发生变化，因此看对面的人感觉在晃动。为了验证这种分析是否正确，回到家后，小雨利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，进行了如下探究。
(1)如图所示，将激光笔固定在小桌上沿水平方向照射，看到激光笔发出的一束红光射向墙面，墙面上有一个红色光点保持不动，这说明光在均匀的空气中是___________________________传播的。

（2）如果要让这束红光穿过不均匀的空气，接下来小雨的做法应该是：________________________
___________________________________________
__________________________________________。
(3)如果小雨的分析是正确的，他观察到的现象应该是： ________________________。
参考答案及解析
第4节　光的折射
【自主预习·探新知】
[新知初探]
一、1.斜射　偏折
2．(1)①界面　②入射光线　法线　③折射光线　法线
(2)①同一平面　②法线两侧　③小于　增大　不变
(3)入射光　可逆
二、1.浅　2.“折断”　3.高一些
[预习自测]
1．A　2.折射；虚像
【合作探究·破疑难】
[要点突破]
知识点1
1．(1)在水中加适量的牛奶或在水槽背面贴一张白纸作为背景。
(2)当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角。在发生折射现象时，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线与折射光线分居法线的两侧。
(3)因为光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时，在两种物质的界面上光线的传播方向要发生改变，其中一部分发生反射，只有一部分光进入另一种物质中发生折射，故折射光线要比入射光线暗一些。
(4)①两种不同的介质或者是同一种不均匀的介质；②光必须斜射。
(5)如果让光逆着折射光线的方向入射，则会看到折射光线逆着原来的入射光线射出。这说明在折射现象中，光路是可逆的。
2．(1)光垂直入射时光的传播方向不变，折射角等于入射角，都为0°。
(2)不能。因为从因果关系上讲，有了入射光线才能有折射光线，折射角是随着入射角的变化而变化的，所以只能说入射角增大时，折射角也随着增大。
[典例]30；小于；增大　解析：入射角是入射光线与法线的夹角，由图可知入射角为30°，当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角；折射现象中折射角随着入射角的增大而增大。
[针对训练]
37°　解析：由题意知，入射光线与水面成30°，则入射角为90°－30°＝60°；由反射角等于入射角可知，反射角也等于60°，反射角与界面的夹角为30°；又因为反射光线与折射光线的夹角为83°，则折射光线与界面的夹角为83°－30°＝53°，则折射角为90°－53°＝37°。
知识点2
如答图甲、乙所示，水中物体反射的光线经过水面时发生折射现象，折射后的光线射入人眼，由于有光沿直线传播的经验，人会感觉这些光好像是从进入人眼的光线的反向延长线的交点处发出的，所以看到的物体实际是在物体上方的虚像。
甲 乙
[典例]B　解析：水中的“白云”是平面镜成像现象，其实质是光的反射，故A不符合题意；水中游动的鱼是由于光从水中斜射入空气中时，在水面发生折射，折射角大于入射角而形成的，故B符合题意；两岸青山在水中的倒影是平面镜成像现象，其实质是光的反射，故C不符合题意；岸边的“树荫”是由光沿直线传播形成的，故D不符合题意。故选B。
[想一想]
在利用光的折射特点解释光的折射现象时，一般根据题意画出光发生折射时的光路图，借助光路图进行分析。基本方法是：①指明光是从哪种介质射入哪种介质；②根据光的折射特点，说明折射角与入射角的大小关系；③说明折射光线是靠近还是远离法线；④折射光线射入人眼后，人眼总认为光是沿直线传播的；⑤得出结论。
[针对训练]
B　解析：人看到池底变浅是由于从池底发出的光由水中进入空气中时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，从而觉得池底变浅了。
[达标检测]
1．C　解析：平静的水面相当于平面镜，上在水中形成“倒影”是平面镜成像，平面镜成像属于光的反射，A选项不符合题意；手在墙上形成手影，是因为光在同一均匀介质中沿直线传播，B选项不符合题意；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，出现了铅笔好像在水面处折断了的现象，如同插入水中的筷子向上弯折的道理是一样的，C选项符合题意；汽车观后镜，是利用凸面镜能使光线发散的特点扩大视野，是光的反射原理，D选项不符合题意。故选C。
2．B　解析：光从空气斜射入水中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角，折射光线与入射光线分居法线的两侧，只有B选项符合题意。
3．A　解析：(1)水中的鱼反射的光由水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，向水面偏折，小明逆着折射光线看去，看到的“鱼”实际上是由于光的折射形成的鱼的虚像，比鱼的实际位置浅，因此叉鱼要对准“鱼”的下方。(2)在光的折射中，光路是可逆的，因此老王将电筒光对着看到的“鱼”射入，就能照亮真实的鱼。故选A。
4．如答图所示。
5. 放在饮料中的勺子没有弯折。它违背了光的折射规律。
解析：根据光的折射规律，当光由水或其他透明介质斜射进入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角，我们看水中的物体，看到的是它在水中的像，故我们看到的饮料中的勺子应该向上弯折。
【分层演练·提素能】
1．B　解析：立竿见影、一叶障目是由光的直线传播形成的；“潭清疑水浅”指的是池底看起来要比实际的位置变浅了，看到的池底是真实池底反射的光线在由水中进入空气时发生折射而形成的虚像，是光的折射现象；“池水映明月”指的是看到水中的月亮，这是一种平面镜成像现象，它是由月亮反射的光线射到水面上发生反射而形成的。
2．C　解析：光从空气斜射入水中，所以折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也随之增大，但总是小于入射角。
3．C　解析：根据反射定律知，反射角等于入射角，所以水平方向的直线NN′为法线，竖直方向的直线MM′为界面；由图中光线与界面的夹角为60°可知，入射角为60°，则反射角也为60°。由图可知折射光线与法线的夹角为90°－50°＝40°，所以折射角为40°，MM′的右边是玻璃。
4．B　解析：当向桶中灌水时，光在水面处发生折射，折射角小于入射角，所以桶底的光斑会向右移动。
5．20°；偏低　解析：(1)如图，入射光线BO与界面(即水面)的夹角是60°，所以入射角为90°－60°＝30°，根据反射定律可知，反射角为30°，反射光线与界面的夹角为90°－30°＝60°；又知反射光线与折射光线的夹角为130°，所以折射光线与界面的夹角为130°－60°＝70°，折射角为90°－70°＝20°；(2)射水鱼能够看到萤火虫是光线从空气中斜射入水中，折射角小于入射角，逆着折射光线看去，看到萤火虫的虚像，成在萤火虫的上方，所以想吃到这只虫，鱼射出水的高度与它看到萤火虫的高度相比较，应当偏低。
6．60°；37°　解析：根据光的反射定律和折射的规律作图。
设入射角为α，折射角为β，则∠AOD＝∠DOB＝α。由题意知，入射光线与液面成30°角，则入射角为90°－30°＝60°；反射角等于入射角等于60°；则折射角β＝180°－60°－83°＝37°。
7．下方；原处　解析：(1)往池内注水，水面升至EF位置时，光发生折射，根据折射定律可知，此时折射角大于入射角，所以亮斑在B的下方．如图中B′所示：
(2)容器内没有水的时候，光沿直线传播从A点射向B点，当水面上升至CD位置时，光只在水中进行传播，并且光在水中是沿直线传播的，所以亮斑在B的原处．如图中B″所示：
解析：过入射点垂直界面作出法线，在空气中法线左侧斜向上作出入射光线，使入射角大于折射角，在空气中法线右侧斜向上作出反射光线，并使反射角等于入射角，如图所示：
9．如答图所示。
解析：(1)水中的小鸟属于平面镜成像，故找出小鸟的像关于水面的对称点，便为小鸟的实际位置。
(2)小罗看到的鱼的虚像应在小罗看到的折射光线的反向延长线上，所以连接AC′，与水面相交于O，则OA为折射光线，光线从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，通过O点作出法线，然后作出入射光线。
10．折射　反射　光从水或玻璃射向空气中，入射角大于或等于临界角
解析：当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以当逐渐增大光的入射角时，将看到折射光线离法线越来越远；当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只剩下反射光线。要发生全反射现象，需要光从玻璃或水射向空气中，并且入射角需要达到临界角，此时折射光线消失，只剩下反射光线。
(1)沿直线　 (2)将装有酒精的浅盘放在激光笔前方的下侧，用火柴点燃酒精　
(3)墙上红色的光点在晃动
解析：光沿直线传播是有条件的，即在同种均匀介质中，如在均匀的空气中光是沿直线传播的，在不均匀的空气中光就不再沿直线传播，而会发生折射。由于火焰上方的空气被加热后，其疏密程度会发生变化，激光的传播方向也随着空气疏密程度的不同而发生改变，因此看到墙上红色的光点在晃动。