5.光的折射（講義）

浙教版中考科學一輪復習光的折射光的折射、折射定律、折射的應用【知識點分析】一.光的折射1.光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生變化。光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進入到另一種介質(zhì)中，注意：在兩種介質(zhì)的交界處，既發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射2.光的折射規(guī)律：（1）三線一面（折射光線與入射光線、法線在同一平面上）（2）兩線分居（折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)）（3）兩角關(guān)系分三種情況：（觀察角度與光梳光密介質(zhì)）①入射光線垂直界面入射時，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時，折射角小于入射角；③光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角。3.光的折射現(xiàn)象：叉魚的角度，彩虹，杯子里的筷子“折斷”、海市蜃樓等【例題分析】【例1】如圖所示的光學現(xiàn)象，其成像原理和成像虛實均相同的一組是（）A．①和③ B．②和③ C．①和④ D．③和④【答案】C【解析】①放大鏡成的是正立、放大的虛像，其成像原理是光的折射。②小孔成像是由光的直線傳播形成的實像。③平面鏡成像是由光的反射形成的虛像。④水中“筆”彎折是由光的折射形成的虛像。綜上所述，①④符合題意。【例2】鳥兒白天會將玻璃幕墻看成藍天白云，黃昏會透過玻璃看到明亮室內(nèi)的綠色植物，導致其貿(mào)然飛往撞擊受傷，鳥兒在如圖所示位置所見情景，是因為在玻璃與空氣分界面處分別發(fā)生（）A．光的反射，光的折射B．光的折射，光的反射C．光的反射，光的直線傳播D．光的直線傳播，光的折射【答案】A【解析】鳥兒白天將玻璃幕墻看成藍天白云，相當于平面鏡成像，是光的反射現(xiàn)象；黃昏透過玻璃看到明亮室內(nèi)的綠色植物，植物反射光透過玻璃，是光的折射現(xiàn)象，故A符合題意，BCD不符合題意?！纠?】在如圖所示的四種光現(xiàn)象中，由于光的折射形成的是（）A．清澈的水潭看起來比實際淺B．平靜的水面上形成美麗的倒影C．陽光下樹木形成的陰影D．日偏食時，陽光穿過枝葉縫隙形成月牙形的光斑【答案】A【解析】A．人看到水感覺變淺，是由于從水底反射出的光線由水中進入空氣時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，所以折射光線與入射光線比較，折射光線遠離法線。當折射光線進入人眼，人眼會逆著折射光線的方向看去，就會覺得水潭變淺了，故A符合題意；B．水面倒影的形成原理是平面鏡成像，屬于光的反射，故B不符合題意；C．陽光下樹木形成的陰影是由于光沿直線傳播形成的，故C不符合題意；D．日偏食的形成是小孔成像，像的形狀與物體的形狀有關(guān)，當發(fā)生日偏食時，太陽成為月牙形，故樹下的地面上形成月牙形光斑，這是由于光沿直線傳播，故D不符合題意?！纠?】在天宮課堂中，航天員王亞平將空氣注入水球，形成的氣泡球與水球的球心都在O點。一束光線從空氣射入水球的光路如圖所示，其中球心O與入射點的連線為法線。則進入氣泡球的折射光線可能為（）A．① B．② C．③ D．④【答案】A【解析】如圖所示，連接O2與O，即為第二次折射的法線；B．從水中斜射入空氣，會發(fā)生偏折，而②是傳播方向不變，故B不符合題意；C．從水中斜射入空氣，折射角大于入射角，故C不符合題意；D．根據(jù)折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，故D不符合題意；A．綜上所述，只有①滿足折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，且折射角大于入射角，故A符合題意?！纠?】“大漠孤煙直，長河落日圓”蘊含了光的折射知識，如圖所示屬于光的折射的是（）A．橋在水中的倒影B．河底看起來變淺C．透過樹林的光束 D．長廊上的樹影【答案】B【解析】A．橋在水中的倒影是由于光的反射形成的虛像，故A不符合題意；B．河底看起來變淺，是由于光的折射造成的，故B符合題意；C．透過樹林的光束是由于光的直線傳播形成的，故C不符合題意；D．長廊上的樹影是由于光的直線傳播形成的，故D不符合題意?！纠?】某校新建成一個噴水池，在池底中央安裝了一只射燈，射燈發(fā)出的一束光照在右邊的泡壁上，當池內(nèi)無水時，站在池旁左邊的人看到在S點形成一個亮斑，如圖所示，現(xiàn)往池內(nèi)注水，水面升至a位置時，人看到亮斑的位置在P點，如果水面升至b位置時，人看到亮班的位置在Q點，則（）A．P點在S點的下方，Q點在S點的上方 B．P點在S點的上方，Q點在S點的下方C．P點在S點的上方，Q點在S點的上方 D．P點在S點的下方，Q點在S點的下方【答案】A【解析】往池內(nèi)注水，水面升至a位置時，光在水面發(fā)生折射，由光的折射規(guī)律可知，光線從水中斜射入空氣中時，折射光線遠離法線，P點位置如下圖所示水面上升至b位置時，光線先在水池壁反射，再折射出水面，根據(jù)光的反射定律和折射規(guī)律可得，Q點位置如下圖所示由圖中可知，P點在S點的下方，Q點在S點的上方，故A符合題意，BCD不符合題意。【例7】一束單色光從空氣斜射向平行玻璃磚并穿過，其光路如圖所示，下列關(guān)系說法不正確的是（）A．∠1＞∠2 B．∠1=∠5 C．∠1=∠4 D．∠3＞∠4【答案】D【解析】A．光線由空氣斜射入玻璃時折射角小于入射角，圖中2為折射角，1為入射角，可知12，故A正確，不符合題意；B．反射現(xiàn)象中反射角等于入射角，圖中1為入射角，5為反射角，可知1=5，故B正確，不符合題意；C．玻璃磚上下表面平行，則上下兩表面的法線平行，可知2=3，2是光從空氣進入玻璃磚的折射角，3是光從玻璃進入空氣的入射角，由光路的可逆性可知1=4，故C正確，不符合題意；D．光從玻璃斜射入空氣時折射角大于入射角，3為入射角，4為折射角，可知34，故D錯誤，符合題意。【例8】如圖所示，插入水中的筷子看起來好像向上彎折，能正確表示所看到現(xiàn)象的光路圖是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】筷子反射的光從水中斜射入空氣時，在水與空氣的交界面上發(fā)生折射，進入空氣中的折射光線向水面偏折（偏離法線），折射角大于入射角，人眼沿直線看到筷子位置在折射光線的反向延長線上，像的位置比實際位置偏高，看起來筷子向上彎折。AC．光線由空氣斜射入水中，光的傳播方向錯誤，故AC不符合題意；B．圖中光線從水中斜射入空氣中，折射角大于入射角，符合光的折射規(guī)律，故B符合題意；D．光線從水中斜射入空氣中，應該是折射角大于入射角，而圖中折射角小于入射角，故D不符合題意?！纠?】如圖所示的光現(xiàn)象中，由于光的折射形成的是（）A．樹蔭下的光斑B．舞臺激光C．云在水中的倒影 D．海市蜃樓【答案】D【解析】A．樹蔭下的光斑是小孔成像，屬于光的直線傳播現(xiàn)象，故A不符合題意；B．舞臺激光的原理是光的直線傳播，屬于光的直線傳播現(xiàn)象，故B不符合題意；C．平靜的水面相當于平面鏡，云在水中成像是平面鏡成像現(xiàn)象，屬于光的反射，故C不符合題意；D．海市蜃樓是光在不均勻的大氣中傳播形成的光的折射現(xiàn)象，故D符合題意?！纠?0】如圖所示，光線斜射到兩種透明物質(zhì)的界面時，同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，則由圖可知正確的是（）A．入射光線為BO B．法線為MNC．入射角為30° D．MN的上面可能是空氣【答案】B【解析】由圖可知，∠NOC為30°，則∠COM為90°30°=60°由圖知，∠BOM為60°，則∠COM=∠BOM，則NM為法線，N'M'為界面。由光的折射定律入射光線和法線分居法線兩側(cè)，光的反射定律入射光線和法線分居法線兩側(cè)可知，光線OA為折射光線、光線CO為入射光線、光線OB為反射光線，入射角為∠COM=60°。折射角為∠NOA=30°。折射角小于入射角，所以M'N'的右側(cè)為空氣。綜上所述，故ACD錯誤，B正確?！纠?1】靜止在站臺里的動車桌面上有杯水，窗外陽光斜射在水面上。若保持入射光方向不變，當動車啟動時，其簡化圖如圖乙所示，則（）A．入射角不變，折射角不變 B．入射角變小，折射角變小C．入射角變大，折射角變大 D．入射角變大，折射角變小【答案】B【解析】當動車啟動時，杯中的水具有慣性保持原來的運動狀態(tài)，故水面流向車子的后方，作出變化后的水面的法線，如圖所示：入射光線與法線的夾角即為入射角，入射角變小，根據(jù)光的折射規(guī)律，則折射角也變小，故B符合題意，ACD不符合題意。【例12】有一圓柱形敞口容器裝有一定量的水，從其左側(cè)某一高度斜射一束激光，在容器底部產(chǎn)生一個光斑O。如圖所示，則下列操作能使光斑向左移動的是（）A．保持水面高度不變使激光筆向右平移B．保持激光射入角度不變，往容器中加水C．保持激光射入角度不變，將容器中的水抽出一部分D．保持水面高度和入射點不變使激光入射角增大【答案】B【解析】A．保持水面高度不變，使激光筆向右平移，則入射光線和折射光線都向右平移，所以光斑右移，故A不符合題意；BC．保持激光射入角度不變，往容器中加水，使水面上升，由下圖可知，入射點向左移動，則光斑向左移動；同理使水面下降，入射點向右移動，則光斑向右移動；同理可知，將容器中的水抽出一部分，光斑會右移，故B符合題意，C不符合題意；D．保持水面高度和入射點不變，使激光束遠離法線時，入射角增大，則折射角變大，光斑會向右移動，故D不符合題意。【例13】如圖所示，人眼在A點看見河里B點有一條小魚，若從A點射出一束激光，要使激光能照射到小魚，該激光應射向（）A．P點 B．B點 C．Q點 D．N點【答案】B【解析】連接AB，過折射點做法線，根據(jù)光從空氣斜射入水中，折射角小于入射角畫出折射光線的位置，雖然人看到的B點是魚的虛像，魚的實際位置在B點的正下方，因為激光在進入水的時候也會發(fā)生折射，所以照著B點，激光也就剛好落在魚上了。如圖所示故ACD不符合題意，B符合題意?！纠?4】在水深1m的湖面上空，一只畫眉鳥停在岸邊距水面5m高的柳樹樹杈上婉轉(zhuǎn)歌唱；在水中有一條紅色的小鯉魚悠然游動。靜觀湖面，“小鯉魚”、“畫眉鳥”和“柳樹”渾然一體，好一幅如詩如畫的美景！關(guān)于上述情景，下列分析正確的是（）A．水中的“畫眉鳥”是光的直線傳播形成的B．站在岸邊看見的“小鯉魚“在實際位置的下方C．水中的“畫眉鳥”距離水面1mD．“小鯉魚”是光折射形成的虛像，“畫眉鳥”是光反射形成的虛像【答案】D【解析】ABD．水中的“畫眉鳥”和“小鯉魚”都是虛像，樹上的畫眉鳥是通過水面反射形成的一個虛像，水中的魚是通過光的折射形成的變高的虛像，故AB錯誤，D正確；C．畫眉停在岸邊柳樹距水面5m高的樹杈上，所以根據(jù)平面鏡成像的特點可以知道水中的“畫眉鳥”距離水面5m，故C錯誤?！纠?5】如圖為一束光從空氣射入水中時，發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列關(guān)系正確的是（）A．∠①為入射角，且∠①=∠④ B．∠②為入射角，且∠②=∠③C．∠⑤為折射角，且∠⑤=∠① D．∠⑥為折射角，且∠⑥=∠②【答案】B【解析】由圖可知，一束光從空氣斜射入水中時，發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，∠②為入射角，∠③為反射角，∠⑥為折射角；由光的反射規(guī)律可知，∠②=∠③；光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)中時，折射角小于入射角，則∠⑥＜∠②。【例16】下圖所示的四種現(xiàn)象中，屬于光的折射現(xiàn)象的是（）A．世博中國館上空的燈光 B．天鵝在水中的倒影C．河底石塊看起來變淺 D．日偏食現(xiàn)象【答案】C【解析】A．世博中國館上空的燈光是一條直的光柱，體現(xiàn)了光沿直線傳播。故A不合題意；B．天鵝水中的倒影，屬于平面鏡成像，是由光的反射形成的。故B不合題意；C．河底石塊看起來位置變淺，看到的是石塊的虛像，是由石塊反射的光線從水中進入空氣中時，發(fā)生折射造成的。故C符合題意；D．日食是由于月亮位于地球和太陽的中間時，射向地球的太陽光被月亮擋住了，這是由于光沿直線傳播造成的。故D不合題意?！纠?7】詩詞是中華文化的瑰寶之一，許多優(yōu)美的詩詞是對生活和自然現(xiàn)象的生動描述，也與物理知識有著緊密聯(lián)系，下列詩詞與對應的物理知識正確的一項是（）A．“溪邊照影行，天在清溪底”——詩句中的“天”是由光的折射形成的虛像B．“水皆縹碧，千丈見底，游魚細石，直視無礙”——看到水中游魚細石是因為光的直線傳播C．“起舞弄清影，何似在人間”，影子的形成是由于光的折射D．“掬水月在手，弄花香滿衣”——詩句中的“月”，是由光的反射形成的虛像【答案】D【解析】A．“溪邊照影行，天在清溪底”——詩句中的“天”是由光的反射形成的虛像，故A錯誤；B．“水皆縹碧，千丈見底，游魚細石，直視無礙”——看到水中游魚細石是因為游魚細石反射的光從水中射向空氣發(fā)生光的折射，故B錯誤；C．“起舞弄清影，何似在人間”，影子的形成是由于光的直線傳播，故C錯誤；D．“掬水月在手，弄花香滿衣”——詩句中的“月”，是平靜的水面似平面鏡，由光的反射，即平面鏡形成的虛像，故D正確?！纠?8】如題圖所示，一束激光由空氣斜射入水中，當水面下降時（）A．入射角變大 B．反射角變小C．折射角變小 D．折射點A點將向右移【答案】D【解析】ABC．當水面下降時，入射光線的方向不變，則入射光線與法線的夾角不變，即入射角不變，則由光的反射和折射規(guī)律可得，反射角和折射角也不變，故ABC不符合題意；D．當水面下降時，入射光線與水面的交點O將向右移動，因折射角不變，則折射點A將向右移動，故D符合題意?！纠?9】小明喝水時，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行了推測，如圖甲所示。（1）光從水中射向空氣時，折射角______（填“大于”“小于”或“等于”）入射角，當入射角增大時，折射角______（填“增大”“減小”或“不變”）。那么，當入射角增大到某一值時，小明的推測：______；（2）小明為了驗證自己的推測，進行了如圖乙所示的實驗。實驗過程中逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度，當增大到某一角度時，小明觀察到______，證實了自己的推測；（3）當光從空氣射向水中時，也會出現(xiàn)“看不見”的現(xiàn)象嗎？說出你的觀點并解釋：______。【答案】

大于

增大

折射光線消失

光斑消失

不會，光從空氣射入水中時，折射角始終小于入射角【解析】（1）光從水中射向空氣時，折射光線遠離法線，折射角大于入射角，當入射角增大時，折射角也增大；當入射角增大到某一值時，折射光線會空氣中消失，此時只剩反射光線。（2）實驗過程中激光束折射進入空去中，在光屏上形成亮斑，逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度，會發(fā)現(xiàn)光斑下移，當增大到某一角度時，小明會觀察到光斑消失，證實了小明的推測是正確的。（3）當光從空氣射向水中時，折射角始終小于入射角，不會出現(xiàn)折射角大于的情況，所以不會出現(xiàn)“看不見”的現(xiàn)象。【例20】如圖是某同學利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時的光路，經(jīng)過多次實驗并記錄了如下數(shù)據(jù)：入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）實驗中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有______的作用；（2）分析表格中的數(shù)據(jù)，你能得出的結(jié)論（寫出一條即可）：______；（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)還可以判斷：當光以35°的入射角從空氣射入玻璃中時，其折射角______30°（選填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）當光以30°的入射角從玻璃射入空氣中時，其折射角是______?！敬鸢浮?/p>

顯示光路

光從空氣斜射入玻璃中時，折射角小于入射角

小于

45o【解析】（1）某同學利用光具盤探究光從空氣斜射入玻璃中時的光路實驗中，光具盤除了能讀出入射角和折射角大小外，還具有顯示光路的作用。（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實驗中，光從空氣斜射入玻璃中，折射角總小于入射角，故能得出的結(jié)論是：光從空氣斜射入玻璃中時，折射角小于入射角。（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，當光線以45°的入射角從空氣射向玻璃時，其折射角是30°；當入射角為35°時，入射角變小了，折射角隨之變小，所以折射角會小于30°。（4）已知當光線以45°的入射角從空氣射向玻璃時，其折射角是30°。根據(jù)光路的可逆性，當光以30°的入射角從玻璃射入空氣中時，其折射角是45°?！纠?1】（1）如圖甲將硬紙板垂直放在平面鏡上，使一束光貼著紙板A入射到O點，實驗時若入射光線偏離法線，則反射角將_______（選填“變大”、“變小”或“不變”）；當紙板A上顯示出光路時，將另一半紙板B繞ON向后折時，反射光線不在紙板B上，此時反射光實際上是________（選填“存在”或“不存在”）的；（2）如圖乙，一束光從A點射向水面上的O點，照射到容器底部的B點，如果要讓折射光線射到C點，在保持入射點不變時，應________（選填“增大”或“減小”）入射角或者在保持入射光線位置不變時，應___________（選填“加水”或“排水”）。【答案】

變大

存在

減小

加水【解析】（1）如圖甲將硬紙板垂直放在平面鏡上，使一束光貼著紙板A入射到O點，實驗時若入射光線偏離法線，則入射角增大，根據(jù)反射角等于入射角，反射角將變大。紙板A的作用是便于觀察光路，將另一半紙板B繞ON向后折時，由于B不在A所在平面內(nèi)，反射光線不在紙板B上，此時反射光實際上是存在的。（2）如果要讓折射光線射到容器底的C點，在保持入射點不變時，折射角應變小，由于在光的折射中，折射角隨著入射角的減小而減小，所以應減小入射角。在保持入射光線位置不變時，折射光線會向左偏移，所以折射點向左偏移，水面應上升，所以要往容器內(nèi)加水?！纠?2】小明在學了光的折射后，想知道光進入不同介質(zhì)時，彎曲程度是否相同（折射角是否相等），如不同，彎曲程度跟什么因素有關(guān)？老師幫他設計了下面的實驗：用一厚玻璃缸盛一定量的水，讓一個激光手電筒射出的光束從空氣中斜射入水中，從水中進入玻璃，再次進入空氣中，其光路如圖所示。小明上網(wǎng)查出一些介質(zhì)的其他參數(shù)如下表。物質(zhì)密度/(kg/m3)光速/(m/s)空氣1.293.0×108水1.0×1032.25×108玻璃2.5×1032.0×108植物油0.8×103（1）分析光路圖（a）可得出結(jié)論：______；（2）分析光路圖（a）和表中數(shù)據(jù)可得