初中物理專題4.4 光的折射

第四章光現(xiàn)象第4節(jié)光的折射一、光的折射1．定義：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫光的折射。經(jīng)過入射點(diǎn)并垂直于介面的直線叫法線；入射光線與法線的夾角叫入射角；折射光線與法線的夾角叫折射角。2．光的折射定律：光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)時(shí)，折射光線___________偏折，折射角___________入射角；入射角增大時(shí)，折射角也___________；當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向___________。3．光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射光線___________法線，折射角隨入射角的增大而___________。4．斜射時(shí)，總是___________中的角大；垂直入射時(shí)，______________________都等于0°，光的傳播方向不改變。5．當(dāng)光射到兩介質(zhì)的分界面時(shí)，___________同時(shí)發(fā)生。6．光的折射中光路___________。二、光的折射定律的應(yīng)用1．生活中與光的折射有關(guān)的例子：水中的魚的位置看起來比實(shí)際位置淺（高）一些（魚實(shí)際在看到位置的后下方）；由于光的折射，池水看起來比實(shí)際的淺一些；水中的人看岸上的景物的位置比實(shí)際位置高些；透過厚玻璃看鋼筆，筆桿好像錯(cuò)位了；斜放在水中的筷子好像向上彎折了。（要求會(huì)作光路圖）2．人們利用光的折射看見水中物體的像是___________（折射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)）。向法線方向小于增大不變偏離增大空氣折射角、反射角和入射角反射、折射可逆虛像一、光的折射1．光的折射規(guī)律：（1）折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；（2）折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；（3）當(dāng)光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)中時(shí)，折射角小于入射角；（4）當(dāng)光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角；（5）當(dāng)光垂直射到兩種介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不改變；（6）當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大。學(xué)+科網(wǎng)2．在折射時(shí)，光路是可逆的?！纠}1】如圖所示，一束光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面AB上同時(shí)發(fā)生反射和折射（圖中入射光線、反射光線和折射光線的方向均未標(biāo)出）。下列說法中正確的是A．入射角為60o，界面AB的左邊是玻璃B．EO是入射光線，OG是折射光線C．GO是入射光線，OE是折射光線D．FO是入射光線，OE是反射光線參考答案：B試題解析：由圖可知，∠BOE=60°，所以∠COE=90°–60°=30°，而∠COF=30°，根據(jù)反射角等于入射角，所以CD為法線，AB為界面，而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OG一定為折射光線，EO為入射光線，OF為反射光線。入射角∠COE=30°，折射角∠GOE=45°，所以界面AB的左邊是玻璃，故可判斷只有選項(xiàng)B正確。故選B。二、用光的折射規(guī)律解釋現(xiàn)象（1）池水變淺：來自池底物體的光射到水和空氣的界面時(shí)發(fā)生折射，折射光線射入人眼，人逆著折射光線看過去，會(huì)看到物體在折射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)的位置，比物體的實(shí)際位置淺。（2）筷子彎折：道理同上，射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)的位置，比物體的實(shí)際位置高?！纠}2】陶瓷茶杯底部放有一枚硬幣，人移動(dòng)到某一位置時(shí)看不見硬幣（如圖甲），往茶杯中倒入一些水后，又能夠看見硬幣了（如圖乙）。造成“看不見”和“又看見了”的原因分別是A．光的直線傳播和光的折射B．光的直線傳播和光的反射C．光的反射和光的折射D．光的反射和光的直線傳播參考答案：A試題解析：硬幣反射出的光線被陶瓷茶杯側(cè)壁擋住，人看不見硬幣了，這是光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的緣故；倒入一些水后，硬幣反射的光線從水中斜射入空氣中時(shí)，在水面處發(fā)生折射，折射光線遠(yuǎn)離法線方向，人眼逆著折射光線看去，看到的是變高的硬幣的像。所以看不見是光的直線傳播，又看見了是光的折射。故選A。三、探究光的折射規(guī)律【例題3】如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，可以用來研究光從水中斜射到與空氣的分界面時(shí)所發(fā)生的光現(xiàn)象。（1）使入射角i在一定范圍內(nèi)由小變大，會(huì)發(fā)現(xiàn)折射角r（填寫變化規(guī)律），且折射角總是大于相應(yīng)的入射角；（2）當(dāng)入射角i增大到某一值時(shí)，折射角r會(huì)達(dá)到最大值，該最大值是；（3）若繼續(xù)增大入射角i，將會(huì)發(fā)現(xiàn)不再有光線，而只存在光線。參考答案：（1）由小變大（2）90°（3）折射反射試題解析：（1）使入射角i在一定范圍內(nèi)由小變大，會(huì)發(fā)現(xiàn)折射角r由小變大，且折射角總是大于相應(yīng)的入射角；（2）當(dāng)入射角i增大到某一值時(shí)，折射角r會(huì)達(dá)到最大值，該最大值是90°。（3）若繼續(xù)增大入射角i，將會(huì)發(fā)現(xiàn)不再有折射光線，入射光全部進(jìn)入水中，而只存在反射光線，這就是全反射現(xiàn)象。1．下列現(xiàn)象中，屬于光的折射現(xiàn)象的是A．銅勺的柄好像在水面處折斷了B．小狗在地面上形成影子C．玫瑰花在平面鏡中成像D．拱橋在水中形成倒影2．魚兒在清澈的河水里游動(dòng)，有經(jīng)驗(yàn)的漁民看到魚后，可以用魚叉將魚叉到。下列說法錯(cuò)誤的是A．漁民應(yīng)該用魚叉喵準(zhǔn)魚的下方位置，才能將魚叉到學(xué)+科網(wǎng)B．漁民看到的魚是光的折射形成的虛像C．漁民能看到水中的魚是因?yàn)樗械聂~反射的光經(jīng)折射后，進(jìn)入了人的眼睛D．漁民看到水中的魚比實(shí)際位置淺是因?yàn)槿搜郯l(fā)出的光從空氣射入水中發(fā)生折射造成的3．下列關(guān)于光現(xiàn)象的說法中正確的是A．日食和月食是由于光的反射引起的B．高樓大廈的玻璃幕墻造成的光污染是由于光的漫反射引起的C．很厚的玻璃板看起來變薄了是由于光的折射引起的D．斜插入盛水的玻璃杯的筷子，看上去好像在水面處折斷了，這是光的反射現(xiàn)象4．人看見河里有一條“魚”，若用激光手電筒瞄準(zhǔn)看到的“魚”，則下列說法正確的是A．激光能射中魚B．激光射向魚的下方C．激光射向魚的上方D．無法確定激光的位置5．清澈見底、看起來不過齊腰深的池水，不會(huì)游泳的人千萬不要貿(mào)然下去，否則，可能會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，因?yàn)樗膶?shí)際深度會(huì)超過你看到的深度。這里涉及到一個(gè)很重要的光學(xué)規(guī)律。以下實(shí)例也涉及到這個(gè)規(guī)律的是A．B．C．D．6．如圖，小明站在白云湖邊看到小魚在水中游動(dòng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)有一只“鳥”在水中飛翔，似乎在模仿水面上另一只鳥的飛翔動(dòng)作。以下說法正確的是A．小明看到的魚是光的反射形成的虛像B．小明看到的魚是光的折射形成的實(shí)像C．水中的“鳥”到水面的距離小于空中的鳥到水面的距離D．如果此時(shí)下雨，水面折皺，水中的“鳥”和魚都“不見了”，但光的反射和折射規(guī)律不會(huì)改變，只是不能形成清晰的像7．湖邊的樹木在水中的“倒影”是由光的__________所形成，這些“倒影”看起來比樹木本身“暗”一些，主要是因?yàn)闃淠镜墓馍涞剿鏁r(shí)，有一部分發(fā)生__________進(jìn)入水中。8．“一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星”，幼時(shí)兒歌形象地描繪了夜空靈動(dòng)的景象，假如你身在月球上，_______（選填“能”或“不能”）看到“一閃一閃”的星星，請(qǐng)說明你判斷的理由________________。9．如圖水中的小老鼠想到游泳池中間去，因?yàn)樗吹匠氐子X得水很“淺”，實(shí)際上它看到的池底是由于光的折射形成的________像（選填“虛”或“實(shí)”）；有經(jīng)驗(yàn)的老鼠媽媽立刻提醒小老鼠不要去，因?yàn)樗缹?shí)際的池底比所看到的“池底”更________（選填“深”或“淺”）。10．某地天空出現(xiàn)罕見的“3個(gè)太陽”和“倒掛的彩虹”奇觀，如圖所示。氣象專家解釋說，當(dāng)天天空有一層比較高的云，它由冰晶組成，冰晶的形態(tài)類似于“三棱鏡”，使太陽光發(fā)生了________（選填“折射”或“反射”），形成太陽的________（選填“實(shí)”或“虛”）像，所以產(chǎn)生“3個(gè)太陽”。11．炎熱的夏天，小明和小剛到國際海水浴場(chǎng)游泳，剛到海邊時(shí)他們看到懸掛著彩帶的巨大氣球漂浮在海面上空。當(dāng)他們戴著潛水鏡（平玻璃制作）潛入水中時(shí)，從水中仍能看到這個(gè)“氣球”，此時(shí)看到的“氣球”是由于光的_________所成的_________像，在水中看到的“氣球”高度比在海邊看到的氣球高度要_________。12．某同學(xué)在做探究光的折射特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，如圖是光從空氣射入水中時(shí)的光路。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，通過實(shí)驗(yàn)還得到如下數(shù)據(jù)：（1）分析表中數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：光從空氣斜射到水面時(shí)，將同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象；光從空氣斜射到水面時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是______________________，且折射角________（選填“大于”“等于”或“小于”）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于________。（2）請(qǐng)你指出上述探究實(shí)驗(yàn)過程存在的不足：___________________________。13．手電筒發(fā)出的光垂直地照射到一個(gè)空的燒杯的底部。光線投射到燒杯底部的光圈如圖中虛線所示，把水倒入燒杯中，燒杯注滿水時(shí)，燒杯底部的光圈會(huì)變化為圖中的A．B．C．D．14．在探究“光的折射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小米同學(xué)將呈現(xiàn)折射光線的活動(dòng)月牙板向后折，發(fā)現(xiàn)在月牙板上看不到折射光線，如圖所示，就此現(xiàn)象可以說明A．當(dāng)月牙板向后折時(shí)，折射光線消失了B．折射光線與入射光線分居在法線兩側(cè)C．光發(fā)生折射時(shí)，光路是可逆的D．折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)15．在南美原始森林的河流里有一種射水魚，它在水中看到水面上方的昆蟲等獵物后，便向獵物射水。關(guān)于這個(gè)情景，請(qǐng)你在圖中找出正確的光路圖表示獵物反射的光線是如何進(jìn)入魚的眼睛的A．B．C．D．16．小文在探究光的折射規(guī)律時(shí)，將光從空氣斜射入玻璃中，其實(shí)驗(yàn)過程如下：①將半圓形玻璃磚放在標(biāo)有角度的圓盤上，如圖所示；學(xué)科；網(wǎng)②將一束激光從空氣射向玻璃磚圓心O處，激光在O處發(fā)生反射和折射，記錄入射角和折射角；③逐漸增大入射角，重復(fù)步驟②，分析表格中的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：（1）光從空氣斜射入玻璃中，折射角____________入射角；（2）光從空氣斜射入玻璃中，折射角隨入射角的_______；（3）__________________________________________。17．小明喝水時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)透過水面看不見玻璃水杯外側(cè)的手指，他感到很驚奇；玻璃和水都是透明物質(zhì)，為什么光卻不能透過呢？小明決定找出原因，下面是小明的探究過程：根據(jù)光經(jīng)過的路徑，首先想到了這種現(xiàn)象與光的折射有關(guān)，為此他根據(jù)光從水中射向空氣的光路進(jìn)行了推測(cè)，如下圖，光從水中射向空氣時(shí)，折射角大于入射角，當(dāng)入射角逐漸增大時(shí)，折射角也逐漸增大，那么，當(dāng)入射角增大到某一值時(shí)，會(huì)不會(huì)……（1）小明的推測(cè)是_____________________________________。（2）小明為了驗(yàn)證自己的推測(cè)，進(jìn)行了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度，當(dāng)增大到某一角度時(shí)，小明觀察到________________，證實(shí)了自己的推測(cè)。（3）當(dāng)光從空氣射向水中時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)“看不見”的現(xiàn)象嗎？說出你的觀點(diǎn)并解釋：____________________________________。18．（2018·廣東）以下描述中與光的折射現(xiàn)象有關(guān)的是A．形影相隨，親密無間B．海市蜃樓，虛無縹緲C．鏡中生花，脫離實(shí)際D．水中撈月，一無所得19．（2018·揚(yáng)州）能正確反映水中的筷子看起來向上偏折的光路是A．B．C．D．20．（2018·阜新）如圖所示，起初茶碗看起來是空的，但當(dāng)你慢慢向碗中倒水時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)碗中原來還藏著一枚硬幣，這是光的________現(xiàn)象，看到的硬幣是________。（選填“實(shí)物”或“虛像”）21．（2018·眉山）一束光從空氣斜射到某液面上同時(shí)發(fā)生反射和折射，入射光線與液面成37°角，如圖所示。若反射光線與折射光線的夾角為83°，則反射角的大小為_________，折射角的大小為_________。22．（2018·棗莊）詩句“大漠孤煙直，長(zhǎng)河落日?qǐng)A”給我們展現(xiàn)了一幅美麗的畫卷。其實(shí)詩人觀察到的落日并非太陽的實(shí)際位置（如圖所示），而是太陽光經(jīng)過不均勻的大氣層發(fā)生了__________所成的像，太陽實(shí)際在圖中__________（選填“甲”或“乙”）的位置。1．A【解析】A．勺子好像在水面處折斷是光的折射現(xiàn)象，故A正確。B．小狗在地面上形成影子是光的直線傳播造成的，故B錯(cuò)誤。CD．景物在鏡中成像與拱橋在水中形成“倒影”都是光的反射現(xiàn)象，故C、D錯(cuò)誤。故選A。4．A【解析】水中魚反射的光，在水面處發(fā)生了折射，折射光線向遠(yuǎn)離法線的方向偏折，我們看到的是變淺的魚的虛像，如圖（光的傳播路徑為水→空氣）：當(dāng)激光對(duì)著看到的魚的虛像照射時(shí)（光的傳播路徑為空氣→水），根據(jù)光路的可逆性，實(shí)際光線經(jīng)過折射后能射中魚，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。5．A【解析】A．鋼筆“錯(cuò)位”，是光的折射現(xiàn)象，故A正確；B．自行車尾燈有很多相互垂直的平面鏡組成，無論從哪個(gè)方向射來的光都能被沿原路反射回去，利用了光的反射原理，故B錯(cuò)誤；C．手影是由光沿直線傳播形成的，故C錯(cuò)誤；D．汽車的后視鏡利用的是光的反射，故D錯(cuò)誤；故選A。6．D【解析】AB．小明看到水中的的魚是光的折射形成的虛像，故AB錯(cuò)誤；C．水中的“鳥”是平面鏡成像，由光的反射形成，平面鏡成像時(shí)，像距等于物距，故C錯(cuò)誤；D．如果此時(shí)下雨，水面折皺，水中的“鳥”和魚都“不見了”，但光的反射和折射規(guī)律不會(huì)改變，只是反射光線和折射光線變得不穩(wěn)定，向各個(gè)方向都有，不能再形成清晰的像，故D正確。故選D。7．反射折射【解析】倒影屬于平面鏡成像，是由于光的反射形成的；光射到水面時(shí)，一部分光線發(fā)生了反射，另一部分發(fā)生了折射而進(jìn)入水中，所以這些“倒影”看起來比建筑物本身“暗”一些。8．不能月球表面沒有空氣，不會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象【解析】地球上“一閃一閃”的星星是星光被大氣層折射的結(jié)果。由于在月球上沒有空氣，光經(jīng)過月球表面不會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，所以在月球上不能看到“一閃一閃”的星星。9．虛深【解析】小老鼠想到游泳池中間去，因?yàn)樗吹匠氐子X得水很“淺”，實(shí)際上它看到的池底是由于光的折射變“淺”了的池底，是池底反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人的眼睛，眼睛逆著折射光線看去所形成的虛像，實(shí)際的池底比所看到的“池底”更深。10．折射虛【解析】當(dāng)太陽光從空氣射向小冰晶時(shí)，在冰晶的表面發(fā)生了光的折射現(xiàn)象，形成幻日的奇觀，即看到的太陽的虛像。11．折射虛高【解析】因?yàn)樗麄兪菑乃邢蚩諝庵锌?，此時(shí)會(huì)發(fā)生光的折射現(xiàn)象，又因當(dāng)光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。所以看到物體的位置比實(shí)際位置高一些。13．B【解析】當(dāng)光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角小于入射角，下圖為最左邊和最右邊折射光線的光路（注意黑色光線表示沒有折射時(shí)的光線，紅色表示折射后的光線）：從圖中可以看出，折射光線在原來光線的內(nèi)側(cè)，由此可以聯(lián)想周圍光線都是如此，故B圖為正確圖形。故選B。學(xué)，科網(wǎng)14．D【解析】在光的折射中，折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，當(dāng)月牙板向后折時(shí)，看不到折射光線，但折射光線仍然存在，故A錯(cuò)誤；將呈現(xiàn)折射光線的活動(dòng)月牙板向后折，發(fā)現(xiàn)在月牙板上看不到折射光線，就此現(xiàn)象可以說明折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，盡管B選項(xiàng)折射光線與入射光線分居在法線兩側(cè)，以及C選項(xiàng)光發(fā)生折射時(shí)，光路是可逆的都是正確的，但就此現(xiàn)象不能說明，故BC不符合題意；故選D。15．C【解析】射水魚在水中看到水面上方的昆蟲等獵物，是因?yàn)樗嫔戏降睦ハx等獵物“發(fā)出”的光射向水面，發(fā)生折射，再進(jìn)入射水魚的眼睛中，因此光的傳播路線是由空氣→水中。AB、根據(jù)光的