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第三章光和眼睛3.4探究光的折射规律光的折射内容举例或说明折射的概念光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，叫作光的折射当光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向一般要改变，其中一部分发生反射，光回到原来介质中继续传播；同时还有一部分进入另一种介质而发生折射，光在新介质中继续传播光从空气斜射入水中时，会发生折射，导致船桨像被“折断”一样.内容举例或说明折射的两种情况（1）光从一种介质斜射入另一种介质；（2）光在密度不均匀的同种介质中传播，也会发生折射（1）光从空气斜射入水中时，会发生折射；（2）光在密度不均匀的空气中传播时，也会发生折射现象，海市蜃楼就是光在密度不均匀的空气中传播造成的（即发生了折射）知识解读（1）折射发生在两种介质或同种不均匀介质中；（2）当光线垂直于介质表面入射时，光的传播方向不变；（3）发生折射的条件：光线必须是斜射；（4）折射光路是可逆的；（5）光在发生折射时，一定同时发生反射；但光在发生反射时，不一定发生折射例1下列光现象中，由于光的折射形成的是()A.赵州桥在水中形成“倒影”B.手在墙上形成“手影”C.筷子好像在水面处向上弯D.景物在凸面镜中成像解析：光从一种介质斜射入另一种介质时会发生折射现象.赵州桥在水中形成“倒影”，是平面镜成像，属于光的反射现象；手在墙上形成“手影”，是光沿直线传播形成的；筷子好像在水面处向上弯折，属于光的折射现象；景物在凸面镜中成像，是凸面镜成像，属于光的反射现象.故选C.答案：C光的折射规律内容实验器材一支激光笔、一个玻璃水槽、一个可折叠的光屏、一个量角器和一块玻璃砖实验图光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角.内容实验步骤（1）让光从空气斜射入水中，使可折叠光屏的两块光屏处于一个平面上，观察折射光线、入射光线和法线之间的位置关系；保持可折叠光屏中紧贴入射光线一侧的光屏位置不变，将另一侧光屏向前折或向后折，使可折叠光屏的两块光屏不在同一个平面上，观察是否能同时在光屏上看到折射光线和入射光线.（2）比较折射角和入射角的大小.（3）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况.内容实验步骤（4）换用玻璃砖，让光从空气进入玻璃砖中，比较折射角和入射角的大小，改变入射角的大小，观察折射角的变化情况.（5）让光从水或玻璃砖中斜射到空气中，观察折射角和入射角的变化.（6）让光从空气垂直射向水或玻璃砖中，观察光的传播方向如何变化.（7）让光逆着原来折射光线的方向入射到两种介质的分界面上，观察光的传播方向如何变化内容实验现象（1）折射光线、入射光线位于法线两侧；折叠光屏的两块光屏不在同一平面上时，不能同时观察到折射光线和入射光线.（2）光线从空气斜射入水中时，折射角小于入射角.（3）入射角增大，折射角也增大；入射角减小，折射角也减小.（4）把水槽换成玻璃砖，也有上述类似现象.（5）光从水或玻璃砖斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射角随入射角的增大而增大.内容实验现象（6）光从空气垂直射向水或玻璃中时，传播方向不变.（7）光逆着原来折射光线的方向入射到两种介质的分界面上时，逆着原入射光线的方向射出实验结论（1）光折射时，折射光线、入射光线、法线三者在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧.（2）光从空气斜射到水或玻璃砖表面时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，入射角增大时，折射角也增大.光垂直射到水或玻璃砖表面时，在水或玻璃砖中的传播方向不变.（3）在光的折射现象中，光路是可逆的例2如图3-4-1所示的光路图中，能正确表示光从空气射入水中时发生的反射和折射现象的是()图3-4-1解析：当光从空气斜射入水中时，折射角应小于入射角，当光发生反射时，反射角与入射角相等，故A、D错误，B正确；当光发生折射时，折射光线和入射光线分居法线两侧，故C错误.故选B.B要解决此题，需要知道当光线斜射到两种介质的分界面上时，会同时发生反射和折射，光在发生反射时，反射角等于入射角；当光从空气中斜射入水中时，折射光线将向靠近法线的方向偏折，即折射角小于入射角.自然界中的折射现象现象分析图示池水变浅如右图所示，从A点射出的两条光线经折射后射入人眼，而我们会觉得光好像是从A′点射入我们眼睛里的，看起来物体的位置变浅了（或变高了）现象分析图示缥缈的海市蜃楼是怎样形成的海市蜃楼是由于空气的分布不均匀，从而导致光线折射而产生的现象.春夏之交，有的时候海面温度比高空低，上层空气稀薄，造成空气密度不均匀，远处（主要是地平线下）的物体反射太阳的光线斜射入空气的过程中发生折射;人逆着光线看去，地平线下的物体就浮在空中，宛如天上仙境，其实我们看到的是物体因折射而形成的虚像知识解读无论是从岸上看物体，还是从水中看物体，物体的像都升高了.“从岸上看水中的物体，物体变浅了”即物体的像变高了例3暑假，小梦陪着爷爷到湖里叉鱼.小梦将钢叉向看到鱼的方向投掷，总是叉不到鱼.如图3-4-3所示的四幅光路图中，能正确说明叉不到鱼的原因是()图3-4-2图3-4-3解析：水中鱼反射出的光，在水面处发生了折射，折射角大于入射角，人认为光是沿直线传播的，所以逆着折射光线看上去，看到的是变浅的鱼的虚像.因此有经验的渔民应该用鱼叉瞄准看到鱼的下方位置，才能将鱼叉到.由此可知，A、C选项光的传播方向错误，B选项折射角等于入射角，故B错误，只有D选项正确.答案：D此题主要考查光的折射现象，鱼身上反射出的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了.把实际情况和光路相混淆例4如图3-4-4甲所示，一盛水容器置于水平桌面上，一束光从左上方斜射向水面，这时反射角为α，折射角为γ；若把容器右侧稍微垫高，如图3-4-4乙所示，待水面重新平静后，反射角为α′，折射角为γ′，那么()甲乙图3-4-4A.α′＜α,γ＜γ′B.α′=α,γ′=γC.α′＞α,γ′＜γD.α′＜α,γ′＞γ解析：当把容器的右端垫高些时，水面仍是水平的，即法线方向仍然是竖直方向，故入射角不变，所以反射角和折射角也不变化，即α′＝α,γ′＝γ.答案：B错解：A或C注意：本题误将容器位置的变化混淆为水面的变化.其实，无论容器侧面被垫起多高，平静后的水面总是水平的，所以容器侧面被垫起，并不能改变入射角的大小，所以反射角和折射角也不会改变，故选B.题型一光的折射规律的应用例5某校新建成一个喷水池，在池底中央安装了一只射灯.射灯发出的一束光照在右边的池壁上，当池内无水时，站在池旁左边的人看到在S点形成一个亮斑，如图3-4-5所示.现往池内灌水，水面升至a位置时，人看到亮斑的位置在P点；如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，则()图3-4-5A.P点在S点的上方，Q点在S点的下方B.P点在S点的下方，Q点在S点的下方C.P点在S点的上方，Q点在S点的上方D.P点在S点的下方，Q点在S点的上方解析：往池内注水，水面升至a位置时，射灯发出的光线在水面上发生折射，根据折射规律可知，P点如图3-4-6甲所示;水面上升至b位置时，射灯射出的光先在水池壁上发生反射，再折射出水面，根据反射定律和折射规律知，Q点如图乙所示.甲乙图3-4-6答案：D题型二实验探究光的折射规律例6某同学在做“探究光的折射特点”实验，如图3-4-7是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如表数据.图3-4-7（1）分析表中数据，可得出结论：①光从空气斜射到水面时，将同时发生____________和____________现象.②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是折射角随入射角的增大而_________（填“增大”“不变”或“减小”），且折射角_____（填“大于”“等于”或“小于”）入射角.当光从空气垂直射到水面时，折射角的大小等于___度.该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出光的折射特点.反射折射增大小于零（2）若用激光沿CO方向从水中射入空气，激光在空气中传播的光路是_______（填“OA”或“OB”）；激光经过水面反射时的反射角大小等于______（填“α”“β”或“γ”）.光线从空气垂直水面射入时，入射光线、折射光线与法线重合，入射角、反射角、折射角都为0°思路导图光从空气斜射到水面时，发生反射和折射现象，光路是可逆的γOA解析：（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角.当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零度.（2）在光的折射现象中光路是可逆的，若用激光沿CO方向将光从水中射入空气，则激光在空气中的光路是OA.光从水中斜射入空气中，反射角等于入射角，所以反射角大小等于γ.题型三光的折射作图例7(广西百色中考)如图3-4-8所示，光线AO从空气斜射入水中，请画出法线和折射光线的大致方向.图3-4-8图3-4-9解析：首先过入射点垂直于水面画出法线，因为光从空气斜射入水中，所以折射角小于入射角，据此画出折射光线.答案：如图3-4-9所示例8小芸同学用一只新买的激光笔照射水平水面，在竖直白墙上出现了两个红色亮点A和B，其中A为反射点，B为折射点，如图3-4-10所示.现保持入射点O的位置不变，欲使反射点A下移至A1处，应使入射光线MO绕着点O沿_____（填“顺时针”或“逆时针”）方向转动，同时观察到折射点由B点可能会移到_____（填“B1”或“B2”）点.图3-4-10解析：当光从空气斜射到水面时，同时会发生反射和折射现象，反射角等于入射角，折射角小于入射角.现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A1处，根据反射角等于入射角，则应使入射光线绕着O点沿顺时针方向转动（图3-4-11中红色光线标注）.当入射光线绕着O点沿顺时针方向转动时，入射角增大，折射角随着入射角的增大而变大，因此同时观察到折射点由B点可能会移到B1点.答案：顺时针B1图3-4-11知识链接（1）光的折射规律：折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线的两侧，且当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，当光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角.（2）光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角.解读中考：本节知识中的光的折射特点，正确确定入射角、折射角并知道它们的大小关系，会用图形把这种关系粗略表示出来是中考考查的重点，题型主要为选择题、填空题和作图题.考点一光的折射现象及其应用教材第64页“作业第4题”如图3-44所示，男孩做出了错误的判断.以下四幅光路图中，能正确说明产生这一错觉的原因是()例9(广西钦州中考)如图3-4-12所示是人眼看到池底某点的光路，其中正确的是()图3-4-12解析：光由池底某点射出，经水面射入人的眼睛，故光线是从水中到空气中，图A和图C光线的传播方向画错了，故A、C错误；光由池底某点射出，经水面射入空气中时发生折射而射入人眼，折射角大于入射角.眼睛观察到的是该点的虚像，该点的虚像在折射光线的反向延长线上，故B错误，D正确.答案：D例10小明做了如下实验：照图3-4-13那样，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上，可以看到一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，另一部分光反射射入玻璃砖内.核心素养图3-4-13在实验中，发现折射角比入射角大，而且逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越_____，且光强越来越弱.反射光强越来越强.当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，_____光就消失了，只剩下_____光.小明同学继续对这个问题进行研究，他让光从半圆形玻璃砖直边上射入玻璃砖，由于折射角小于入射角，就找不到前面实验中出现的现象.他就这个发现请教了物理老师，老师告诉他这种现象叫作全反射.折射角变成了90°时的入射角，叫作临界角.远折射反射他又用水进行了实