第4节 光的折射
知识点 1 光的折射
1.某小组同学利用如图1所示的实验装置探究光的折射规律。
图1
(1)让激光笔发出的光从空气斜射入水中,发现进入水中的光的传播方向发生偏折,这种现象叫____________。
(2)同学们将折射时的光路图画在纸上,如图2所示。请回答:
图2
①入射光线是________,折射光线是________,入射角是________,折射角是________。
②光发生折射时,折射光线、入射光线和法线在______________,折射光线和入射光线分别位于法线的________。
(3)多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验,该小组测量并记录的数据如下表所示。分析数据得出的结论是:光从空气斜射入水中时,折射角________(选填“大于”或“小于”)入射角,且折射角随着入射角的增大而________。
入射角 0° 15° 30° 45° 60°
折射角 0° 11° 22.1° 35.4° 40.9°
(4)该小组同学继续用另一支激光笔让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA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”或“小于”)入射角。
(5)使激光笔发出的光由空气垂直射入水中,传播方向__________。
2.如图3所示,能正确反映光从空气斜射入玻璃中的光路图是( )
图3
3.如图4所示是光在空气和水面之间发生折射的光路图,从图中可以看出,空气在界面的________方,折射角的大小是________。此过程中还有部分光线发生了反射,反射角的大小是________。
图4
4.如图5所示的光路图中,已知∠AOM=30°,∠BOC=90°。请计算:反射角等于________,折射角等于________。
图5
知识点 2 生活中的折射现象
5.图6中的场景可以用一句话来概括——潭清疑水浅。岸上的人能看到河底,光是从________中传播到________中的;人在岸上感觉河水并不深是因为光在传播过程中发生了________现象。
图6
6.如图7所示,鱼儿在清澈的河水里游动,有经验的渔民看到鱼后,可以用鱼叉将其叉到。下列说法中错误的是( )
图7
A.渔民应该瞄准鱼的下方位置,才能将鱼叉到
B.渔民看到的鱼是光的折射形成的虚像
C.渔民能看到水中的鱼是因为水中的鱼反射的光经折射后,进入了人的眼睛
D.渔民看到水中的鱼比实际位置浅是因为人眼发出的光从空气射入水中时发生了折射
7.在海上或沙漠中,有时会看到高楼大厦、热闹市场,实际大海、沙漠上并没有这些楼市,这种现象叫“海市蜃楼”(如图8所示),出现“海市蜃楼”的原因是( )
图8
A.光在海面上或沙漠上发生反射
B.光在云层上发生反射
C.光沿直线传播
D.光在不均匀的大气层中发生折射
知识点 3 光的折射作图
8.如图9所示,一束光从空气斜射到水面上,请画出大致的折射光线。
图9
9.[2020·聊城]一束光从水中斜射入空气中,其折射光线如图10所示,请在图中作出此光线的入射光线。(注意标出法线)
图10
【能力提升】
10.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
11.如图11所示的四种现象中,可用光的折射原理解释的是( )
图11
12.[2020·遵义改编]在平静的湖水中,看到“云在水中飘,鱼在云上游”,对于该现象中的云和鱼,下列说法正确的是( )
A.云和鱼都是光的反射形成的
B.云和鱼都是光的折射形成的
C.云是光的反射形成的,鱼是光的折射形成的
D.云是光的折射形成的,鱼是光的反射形成的
13.[2020·广东]如图12所示,岸上的人看到水中小鱼的光路图是( )
图12
14.如图13所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射和折射。请判断:__________是入射光线,折射角为________(填度数),玻璃在________________(选填“AB面的左方”“AB面的右方”“CD面的上方”或“CD面的下方”)。
图13
15.如图14所示,a、b是水中的一个发光点S发出的两条光线。请画出a、b的折射光线及从岸上看到的点S在水中像的位置S′。(保留作图痕迹)
图14
答案
1.(1)光的折射
(2)①AO OB ∠AON ∠N′OB
②同一平面内 两侧 (3)小于 增大
(4)折射时光路可逆 大于 (5)不变
2.A
3.上 35° 60°
[解析] 光线从界面上方斜射入下方,入射角是90°-30°=60°,折射角是90°-55°=35°,折射角小于入射角,则界面上方是空气,下方是玻璃。反射角等于入射角,反射角为60°。
4.60° 30°
[解析] 由光的反射定律知:反射角等于入射角,则∠NOB=∠AON=90°-∠AOM=90°-30°=60°;折射角∠N′OC=180°-∠NOB-∠BOC=180°-60°-90°=30°。
5.水 空气 折射
[解析] 人在岸上感觉河水并不深是由于光的折射造成的。水底反射的光线从水中斜射入空气中时,会发生折射;逆着折射光线看水底,看到的位置比实际位置浅。
6.D
7.D
8.如图所示
[解析] 光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,因此折射光线靠近法线。
9.如图所示
[解析] 过入射点作垂直水面的法线,在法线左侧的水中画出入射光线,注意入射角小于折射角。
10.D
11.D
[解析] 镜中花是平面镜成像,是花反射的光线照射到平面镜后被反射形成的虚像,属于光的反射现象,A不符合题意;水中桥是平面镜成像,是桥反射的光线照射到水面后被反射形成的虚像,属于光的反射现象,B不符合题意;林中影是光在直线传播的过程中遇到了不透明的树木,在树木后面光照不到的区域形成的影子,属于光的直线传播现象,C不符合题意;杯中笔是笔反射的光从水中斜射入空气中时形成的虚像,属于光的折射现象,D符合题意。
12.C
[解析] 水面相当于平面镜,水中的“云”是由光的反射形成的云的虚像;水中的鱼反射的光线由水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射光线的反向延长线会聚成鱼的虚像,故C正确。
13.B
[解析] 鱼反射的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,折射光线远离法线,向水面偏折,人逆着折射光线看去,看到鱼的位置比实际偏高,故B正确。
14.EO 60° AB面的左方
[解析] 由图可知,∠BOE=60°,所以∠EOC=90°-60°=30°,而∠FOC=30°,根据反射角等于入射角可知,CD为法线,则AB为界面;折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线,折射角∠DOG=60°。因当光线从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,所以这束光线是由玻璃射入空气的,玻璃在AB面的左方。
15.如图所示