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第四章
光的折射
透镜
第1节
光的折射
1.知道光的折射现象。
2.知道光从空气射入水中或其他介质中时的偏折特点。
3.知道光在发生折射时，光路是可逆的。
4.能够利用所学知识解释生活中的折射现象。
筷子为什么弯折，硬币为什么会变浅，今天我们学习光的折射。
观察现象：
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下面都是由于光的折射引起的现象
小明吃饭时将筷子放入盛水的缸子中(如图所示)，发现水中的筷子变“弯”了。小明百思不得其解，心想:筷子明明是直的，怎么在水中却变弯了?
你能为小明找出其中的原因吗?
我们说光沿直线传播，是指光在同一种均匀介质中传播的情形。如果光从一种介质介入另一种介质，例如从空气进入水或玻璃时，情况又会怎样呢？
一、光的折射现象
思
考
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实验
观察实验现象，光的传播方向是否发生了偏折，向哪个方向偏折？
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现象：光从空气斜射入水中，在空气中发生反射，同时在水面处改变方向进入水中，并向法线偏折。
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。
光从空气斜射入水中时，传播方向发生了偏折，这种现象叫做光的折射。
二、光的折射规律
光的折射规律：
折射光线、入射光线、法线位于同一平面内。
折射光线、入射光线位于法线的两侧。
当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。
在折射时光路是可逆的。
光从空气射入水中时，入射角大于折射角。
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实验
光从空气射入玻璃中，以及光从玻璃射入空气中。
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探究实验：折射现象中光路的可逆性
在折射现象中，光路是可逆的。
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结论
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如图所示，一束激光从空气中射到半圆形玻璃砖上（O为圆心），发生了反射和折射，请在图中画出：①反射光线；②折射光线的大致方向。
解析：图中法线已经画出，根据反射角等于入射角，在法线上侧的空气中作出反射光线。当光由空气斜射入玻璃中时，根据折射角小于入射角，在法线上侧的玻璃中作出折射光线。
例
典例分析
如图所示，一束光射向玻璃三棱镜并穿过三棱镜，请画出这束光进入三棱镜和离开三棱镜后的光线（画出法线）。
解析：光由空气进入玻璃，折射角小于入射角，因此折射光线应向法线靠拢；再次折射时，光由玻璃进入空气，折射角大于入射角，因此折射光线远离法线射出。
注意：光线向三棱镜的底端偏折。
例
典例分析
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，下列操作使光斑向左移动的是（
）
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
B
例
典例分析
A
A′
O
O′
B
C
水
空气
三、光的折射作图
池水的实际深度比看上去要深，用光的折射现象可以解释这个现象。
分析：如图所示，从水底A点发出的光线，由水进入空气时，在水面上会发生折射，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，觉得这些光线好像是从它们反向延长线交点A1发出来的。A1就是A的虚像，A1比A离水面的距离近。所以，人看上去池水的深度变浅了。
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法线
怎样才能叉到鱼。
四、折射规律的应用
讨论一下
瞄准鱼的下方才能叉到鱼
硬币上升
向碗中加水后，根据光的折射规律，光由水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以进入人眼睛的光线向下弯折，但人总感觉光是沿直线传播的，所以在进入人眼的折射光线的反向延长线上人会看到硬币的虚像，这个虚像的位置比硬币的实际位置高，因此向碗中加水后，能看到硬币的虚像。
水中的鱼看岸上的树是变高了，还是变矮了？
思
考
P
Q
A
B
A′
分析：从水中向岸上看
结论：从水中向岸上看，树变高了
海市蜃楼
海市蜃楼成因
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的实际位置（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。
折射
乙
例
典例分析
空杯底部有一枚硬币A。由于杯壁的遮挡，眼睛在B处看不到硬币，逐渐往杯中加水至如图所示位置时，眼睛在B处恰好能够看到硬币，请画出人眼看到硬币的光路图。（画出1条入射光线及其折射光线即可）
例
典例分析
光的折射
A
A′
O
O′
B
C
水
空气
折射作图
应用：池水变浅，硬币升高，叉鱼，海市蜃楼等。
1.如图所示，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界面时将发生反射和折射，若入射光线与界面成53°角，反射光线与折射光线的夹角为100°，则反射角的大小为__________，折射角的大小为____________。
37°
43°
100°
53°
2.如图所示，当光从水中斜射入空气中时，在分界面同时发生反射和折射，反射角______入射角，折射角_______入射角（以上两空选填“大于”“等于”或“小于”），当入射角增大到一定程度时，折射角会先到达90°，入射角，继续增大时，便没有了________（选填“反射光线”或“折射光线”），光纤通信就是利用了此原理来减少光在传播过程中的能量损失。
等于
大于
折射光线
空气
界面
水
3.在星光灿烂的夜晚，仰望天空，会看到繁星在夜空中闪烁，好像顽皮的孩子在不时地眨着眼睛，形成这种现象的原因是( )
A.星光被其他星体瞬间遮挡的结果
B.星星发光是断断续续的
C.
星光被大气层反射的结果
D.星光被大气层折射的结果
D
4.在湖边看平静湖水中的“鱼在云中游”，则（
）
A.“鱼”是光的反射形成的虚像，“云”是光的折射形成的虚像
B.“鱼”是光的折射形成的虚像，“云”是光的反射形成的虚像
C.“鱼”和“云”都是光的反射形成的虚像
D.“鱼”和“云”都是光的折射形成的虚像
B
罕见的三日同辉——幻日
如图所示，在太阳的左右两侧各有一个特别明亮的地方，看上去像天空中同时有三个大小不同的太阳，这种现象称为幻日。产生这种奇特现象的原因是什么？
原来，高空中悬浮着许多形状规则的小冰晶，当太阳光经过它们时，会发生反射和折射，在特定的环境下就会产生幻日现象。
