3.4 探究光的折射定律

1、.3.4 探究光的折射定律學(xué)習(xí)目的1.舉例說明并解釋有關(guān)光的折射現(xiàn)象.2.嘗試探究光的折射規(guī)律.3.會(huì)根據(jù)光的折射規(guī)律判斷折射光線的大致方向,認(rèn)識(shí)到光在發(fā)生折射光陰路可逆.一、情景引入清澈見底、看起來不過齊腰深的池水，不會(huì)游泳的小明，一跳下去就淹過了脖子，下水的他就驚慌失措，幸好有同學(xué)相救，才脫離危險(xiǎn)。為什么小明在岸上看池水會(huì)比實(shí)際的淺呢？真的眼睛騙了自己？二、教材研究問題1光真的會(huì)折射嗎？ 觀察課文中圖337把一束光從空氣斜射入水面時(shí)，一部分光發(fā)生了反射返回到空氣中，而另一部分光那么進(jìn)入水中傳播，且傳播方向 填“有或“沒有改變。這種光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做光的

2、 。 光的折射現(xiàn)象在我們生活當(dāng)中會(huì)見到很多，例如：插入水中的筷子向 彎折；清轍的河水感覺到變 ；初升的太陽；海市蜃景等。你知道的還有哪些是折射現(xiàn)象？ 。 認(rèn)識(shí)光的折射當(dāng)中的幾個(gè)概念，如下圖。兩種介質(zhì)的界面MM、法線 、入射光線 、折射光線 、入射角 、折射角 。問題2光的折射有什么規(guī)律？ 實(shí)驗(yàn)器材：激光棒、白紙、三角板、鉛筆、玻璃磚或有機(jī)玻璃塊 實(shí)驗(yàn)步驟：用鉛筆在白紙上畫出兩條互相垂直的線MM、 和NN、，如以下圖1所示。 把玻璃磚的一邊壓在MM、線上，把上方看作是空氣，下方是玻璃磚。如圖2所示。 用激光束從O點(diǎn)緊貼白紙斜射入玻璃磚，觀察光射入玻璃磚的情況，并用鉛筆把入射光線和折射光線的位置作

3、記號(hào)A和C。如圖3所示。 移去玻璃磚，描出線AO和OC，并標(biāo)出光線的傳播的方向，如圖4所示。 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，增大或減小入射角的大小，觀察折射光線的變化，并作出記號(hào)。如圖5所示。 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，讓激光束從玻璃磚射入空氣，沿CO方向入射，觀察出射光線的位置。并作出光路圖。如圖6所示。 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，讓激光束沿NO方向入射，觀察折射情況，并作出光路圖。如圖7所示。 圖1 圖2 圖3 圖4 圖5 圖6 圖7分析論證：從圖4中可以得到： ； 從圖4和圖5中可以得到： ； 從圖6中可以得到： ； 從圖4和圖6中可以得到： ； 從圖7中可以得到： ；得出結(jié)論：光的折射規(guī)律：三線關(guān)系折射光線、入射光線和法線位

4、于 ；折射光線、入射光線分居法線 。兩角關(guān)系當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃其它透明介質(zhì)時(shí)，折射角 入射角；當(dāng)光從水或玻璃其它透明介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角 入射角。在折射時(shí)，折射角隨著入射角的增大而 ，隨著入射角的減小而 。當(dāng)光垂直入射時(shí)，傳播方向不改變。注：光在折射時(shí)，光路也是可逆的。通過以上的學(xué)習(xí)，你能否作出水中點(diǎn)A發(fā)出的兩條光線進(jìn)入空氣中傳播的大致情況。假如點(diǎn)A是插入水中的筷子上的一點(diǎn)，你就可以理解筷子為什么可以向上彎折了。問題3生活中和自然中有哪些折射現(xiàn)象呢？ 池塘水的深度感覺變淺了：是由于河底反射的光經(jīng)水斜射入空氣中時(shí)，折射光線向 偏折，使得折射角 入射角。人們沿著光線的反向延長(zhǎng)線看去，感

5、到河床被抬高了。與此相類似的插入水中的筷子向上彎折也是這個(gè)道理。 看水中的魚，由于光的折射我們看到的并不是實(shí)際的魚，而是魚的虛像。并且像的位置在實(shí)際魚的斜上方。因此有經(jīng)歷的漁民叉魚時(shí)，要叉向魚的 。相反魚看岸上的人，也是變 了的虛像填高或低。 海市蜃景那么是由于空氣各層的密度并不均勻，光線在通過大氣層時(shí)，不斷發(fā)生 的緣故。因此，早上看到的初升的太陽，并不是實(shí)際的太陽，實(shí)際的太陽在地平線的 填“上方或“下方。晚上看天上的星星會(huì)眨眼睛，也是由于光的折射這個(gè)原因。三、典例分析如下圖，有束光線從空氣射入某種透明介質(zhì)，在分界面處發(fā)生反射和折射，那么 是反射光線， 是折射光線。解析：由圖可看出，因?yàn)镕HE

6、=DHE，所以光線FH和DH中一條是入射光線，另一條是反射光線，那么HB一定是折射光線了。又因?yàn)槿肷涔饩€和折射光線分居法線的兩側(cè)，那么AE為法線，F(xiàn)H為入射光線，HD為反射光線，還因?yàn)槿肷涔饩€跟反射光線在界面的同側(cè)，所以CG為界面。這是一道有關(guān)反射和折射的綜合題，對(duì)這樣的題目，要認(rèn)真觀察光路，并結(jié)合光的反射定律和折射規(guī)律加以解決。答案：HD；HB四、達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1、以下是一些日常生活和自然界中的光現(xiàn)象：日食和月食；水中倒影；小孔成像；池底“變淺；黑板“反光；雨后彩虹。由于光的折射形成的是 ；由于光的反射形成的是 。2、小明通過實(shí)驗(yàn)研究光從水中射入空氣中的現(xiàn)象，如下圖是他根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象畫的光路圖。改變

7、入射角的大小，他發(fā)現(xiàn)空氣中的折射光線與法線的夾角隨入射角的增大而增大。他猜測(cè)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是 ，他猜測(cè)的根據(jù)是 。3、如以下圖所示是光在玻璃和空氣的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射的情況，可以斷定： 是界面， 是入射光線， 是反射光線， 是折射光線，界面的 側(cè)是空氣。第2題4、一束光線從水中射向空氣中，現(xiàn)知道折射光線的折射角為00，那么入射光線的入射角應(yīng)該是 A、900 ； B、00 ； C、450 ； D、300 ；5、如下圖的四個(gè)圖中表示了光線穿過玻璃磚的光路圖，其中只有一個(gè)是正確的，你認(rèn)為是 6、一束光線由空氣斜射入水中時(shí)，假如入射角逐漸增大，折射角將 A、逐漸減小，且

8、總小于入射角； B、逐漸增大，且總大于入射角；C、逐漸減小，且總小于入射角； D、逐漸增大，且總小于入射角；7、在研究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，在豎起的玻璃板前后各放一支蠟燭，對(duì)著玻璃板既可以看到前面蠟燭在玻璃板后所成的像，同時(shí)又可看到玻璃板后的“蠟燭。以下說法中正確的選項(xiàng)是 A、兩者都是光的反射形成的像； B、兩者都是光的折射形成的像；C、前者是光的折射形成的像，后者是光的反射形成的像；D、前者是光的反射形成的像，后者是光的折射形成的像；8、某校新建成一個(gè)噴水池，在池底的中央安裝了一只射燈，池內(nèi)無水時(shí)，射燈發(fā)出的一束光照在池壁上，在S點(diǎn)形成一個(gè)亮斑，如下圖?，F(xiàn)往池內(nèi)注水，水面升至a位置時(shí)，站在

9、池旁的人看到亮斑的位置在P點(diǎn)；假如水面上升至b位置時(shí)，人看到亮斑的位置在Q點(diǎn)，那么 A、P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方； B、P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的下方；C、P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)上；D、P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的下方；9、當(dāng)光從一種透明物質(zhì)進(jìn)入另一種透明物質(zhì)時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是 A、光的傳播方向一定發(fā)生改變； B、光的傳播方向有時(shí)不發(fā)生改變；C、當(dāng)光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角小于入射角；D、當(dāng)光從玻璃中斜射入空氣中時(shí)，入射角大于折射角；10、關(guān)于光由空氣斜射入水中，以下說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 A、光的傳播方向改變，但光速不變；B、折射光線和入射光線分居在法線和界面的兩

10、側(cè)；C、折射光線向法線偏折，且折射角隨入射角增大而增大；D、在發(fā)生折射現(xiàn)象的同時(shí)，還發(fā)生光的反射；11、圓筒形的玻璃杯中灌上水，將一把刻度很明晰的尺子豎直插進(jìn)玻璃杯里，斜上方看這把尺子 A、水中部分刻度變?。?B、水中部分刻度變大了； C、水中部分刻度大小不變； D、不能肯定；12、如下圖，一束激光沿直線照射到空容器底部，形成一個(gè)亮點(diǎn)，假如向容器中緩緩地加水，隨著水面的逐漸升高，亮點(diǎn)將 A、仍在原位置不動(dòng)； B、逐漸向左挪動(dòng)；C、逐漸向右挪動(dòng)； D、消失了；13、如下圖，人眼在A處看到河里B處有一條魚。假設(shè)從A處射出一束激光，要使激光能照射到魚的身上，那么激光應(yīng)朝哪個(gè)方向射出？ A、B點(diǎn) B、

11、B上方 C、B下方 D、B左方或右方14、如下圖，是我們看到的筷子斜插入水中的情況，其中正確的選項(xiàng)是 15、 如下圖，將刻度尺斜插入水中，從水面上看去水中尺子的刻度情況 A、變得密了； B、變得疏了； C、一部分變密一部分變疏； D、疏密沒有變化。16、 在空茶杯里放一枚硬幣，眼睛剛好看不見，如下圖，漸漸向杯中注水，保持眼睛和杯子的位置不變，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是 A、 隨著水的增多，眼睛能看到硬幣，而且感覺到硬幣逐漸降低；B、隨著水的增多，眼睛能看到硬幣，而且感到硬幣逐漸升高；C、注水后能看到硬幣，但感覺不到硬幣升高或降低；D、注水后仍看不到硬幣；17、在某湖的湖底安裝了一些燈，晚上燈光

12、把湖裝飾得很漂亮，這些燈發(fā)出的光在進(jìn)人空氣中時(shí)發(fā)生了折射，請(qǐng)你在圖中大致畫出它的折射光線的光路圖。五、中考試題如下圖，MN為空氣與水的分界面，AO為人射光線，O為入射點(diǎn)在圖中畫出反射光線和折射光線解答：根據(jù)光的反射定律作出反射光線共面、兩側(cè)、等角；又根據(jù)折射規(guī)律作出折射光線。正確作法如以下圖：六、課堂測(cè)評(píng)1、如下圖，一束光沿AO方向由空氣射向水面，經(jīng)折射后可能照亮水中的 點(diǎn)。選填圖中的字母2、 如上圖所示，是光線AO從一種介質(zhì)斜射向另一種介質(zhì)時(shí)，發(fā)生反射和折射時(shí)的情況。假如入射光線AO與界面MN的夾角MOA=300，折射光線OC與反射光線OB垂直，那么可以知道：入射角= ，反射角= ，折射角=

13、 。3、某同學(xué)在魚塘邊看到“魚在云中游，其中“魚是由光的 而形成，“云是由光的 而形成的。4、岸上的漁夫看到河中的魚是魚的 ，漁夫要用叉子去叉魚，應(yīng)往看到魚的 方去叉，由于從 發(fā)射的光發(fā)生了 ，看起來河水要比實(shí)際的淺些。5、在空碗里放一枚硬幣，當(dāng)碗內(nèi)盛滿水時(shí)，看上去碗底的硬幣要比實(shí)際的深度 填“深或“淺些，這是光的 的緣故。6、古詩詞中有許多描繪光學(xué)現(xiàn)象的詩句，如“潭清疑水淺說的就是光的 現(xiàn)象；“池水映明月說的就是光的 現(xiàn)象。7、下面哪些現(xiàn)象為光的折射現(xiàn)象 筷子插入水中，在水中的部分看起來發(fā)生了彎折；太陽未出地平線，人已經(jīng)看見太陽了；清澈的水底看起來比實(shí)際淺一些；在平面鏡中看見了自己的像；A、

14、 ； B、 ； C、 ； D、8、一束光線從空氣射入某種透明介質(zhì)中，假設(shè)入射角為400，那么反射角和折射角在下述幾組數(shù)據(jù)中合理的是 A、反射角為400，折射角為400； B、反射角為600，折射角為300；C、反射角為400，折射角為300； D、反射角為400，折射角為600；9、某人站在河邊看到水中的魚和橋，以下說法中正確的選項(xiàng)是 A、魚是光的反射形成的虛像，橋是光的反射形成的實(shí)像；B、魚是光的折射形成的虛像，橋是光的反射形成的虛像；C、魚是光的反射形成的實(shí)像，橋是光的折射形成的實(shí)像；D、魚是光的折射形成的實(shí)像，橋是光的折射形成的虛像；10、站在湖邊往水中看去，可以看到水面上漂浮的木塊、水

15、下的游魚、湖邊的樹木和藍(lán)天中的白云，由于光的折射而成像的是 A、白云 ； B、樹木 ； C、游魚； D、木塊；11、以下現(xiàn)象中屬于光的折射現(xiàn)象的是 A、平靜的水面映出藍(lán)天白云； B、從岸邊看池中的水變淺；C、黑板發(fā)生“反光現(xiàn)象； D、大樹擋住太陽光形成樹蔭；12、關(guān)于光的折射，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 A、光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一定發(fā)生改變；B、光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角；C、光從空氣中斜射入水中，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大，但總小于入射角；D、折射光路也是可逆的。13、如圖表示了光從玻璃射入空氣中的情況，正確的選項(xiàng)是 14、透過寫字臺(tái)上的玻璃板，觀察放在玻璃板

16、下面的像片，看到的像片的位置往往比它實(shí)際位置： A、略高一些； B、略低一些； C、一樣高； D、三者都有可能；15、以下說法中不正確的選項(xiàng)是 A、排縱隊(duì)時(shí)，假如看到前面的一位同學(xué)擋住前面所有的人，這說明縱隊(duì)排直了；B、木匠檢查木板是否直時(shí)，總是閉上一只眼睛，另一只眼睛沿著木板長(zhǎng)度方向看去；C、早晨看到剛剛升起的紅太陽，此時(shí)太陽已在地平線以上了；D、看不見不透明物體后面的東西，說明光沿直線傳播；16、在海上旅行，有時(shí)會(huì)在地平線上看到高樓大夏、熱鬧的市場(chǎng)等，實(shí)際大海上什么也沒有，這種現(xiàn)象叫“海上蜃樓。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是 A、光在海平面反射的緣故； B、光從云層上反射的緣故；C、光沿直線傳播的緣故； D、從在不均勻的大氣層中折射的緣故 ；17、以下圖是一束從空氣斜射向玻璃的光線，入射角為60°。請(qǐng)