4.4光的折射（講義）（解析版）

人教版八年級物理上冊第4章《光現(xiàn)象》第4節(jié)光的折射講義（知識點總結(jié)+例題講解）序號知識點難易程度例題數(shù)變式題數(shù)合計一光的折射規(guī)律★★5514二光的折射現(xiàn)象及應(yīng)用★★22一、光的折射規(guī)律：1.概念：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射；（1）當(dāng)發(fā)生折射現(xiàn)象時，一定也發(fā)生了反射現(xiàn)象（反之不然）；（2）折射角：折射光線與法線的夾角；（3）當(dāng)光線垂直射向兩種物質(zhì)的界面時，傳播方向不變。（折射角為0）2.光的折射規(guī)律：（1）三線共面：折射光線、入射光線和法線都在同一個平面內(nèi)；（2）法線居中：折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；（反射光線和折射光線在法線同側(cè)）（3）光路可逆：在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的；（4）入射角增大，折射角也隨之增大；（5）在光的折射現(xiàn)象中，介質(zhì)的密度越小，光速越大，與法線形成的角越大：①光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時，折射光線向法線方向偏折：（折射角＜入射角）；②光從水或其他介質(zhì)中斜射入空氣中時，折射光線向界面方向偏折：（折射角＞入射角）；3.全反射現(xiàn)象：（1）光線從密度大的介質(zhì)射向密度小的介質(zhì)，當(dāng)入射角超過某一角度C（臨界角）時，折射光完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象叫做全反射；本原理可以用于解釋海市蜃樓現(xiàn)象；（2）臨界角：光線從密介質(zhì)射向疏介質(zhì)，存在一臨界點，使得折射光線消失（折射角為90°），當(dāng)入射角大于等于這一臨界角時，就沒有折射光線；（此時只有反射光線）。【例題1】光從空氣射入玻璃時，下列關(guān)于折射角與入射角的說法中，正確的是（）A．折射角一定小于入射角B．折射角有可能等于入射角C．折射角隨入射角的減小而增大D．折射角不可能小于入射角【答案】B【解析】解：光從空氣中斜射入玻璃時，折射角小于入射角，當(dāng)光垂直入射時，折射角和入射角相等，都等于零度，折射時折射角隨著入射角的增大而增大。故選：B?！咀兪?】光從空氣中斜射入水中，入射角為30°，則折射角（）A．小于30°B．大于30°C．等于30°D．0°【答案】A【解析】解：由光的折射規(guī)律可知：光從空氣中斜射入水中時，折射角要小于入射角，入射角是30°，則折射角會小于30°。故選：A?！纠}2】如圖，向右勻速行駛的動車桌面上有杯水，一束光斜射到水面上，保持入射光方向不變，動車減速時（）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】解：動車減速，杯中的水具有慣性保持原來的運動狀態(tài)，故水面會蕩向車子的前方，作出變化后的水面的法線，入射光線與法線的夾角即為入射角，比較變化前后的入射角，由下圖可觀察得入射角變大，根據(jù)光的折射規(guī)律，則折射角也變大。故選：C?！咀兪?】如圖所示，光在玻璃和空氣的界面CD同時發(fā)生了反射和折射，以下說法正確的是（）A．入射角為60°，界面右側(cè)是空氣B．折射角為45°，界面左側(cè)是玻璃C．入射角為30°，界面左側(cè)是空氣D．折射角為45°，界面右側(cè)是玻璃【答案】B【解析】解：已知CD是界面，過入射點作出法線，則由圖可知，∠AOC＝60°，則∠BOD＝60°，所以入射角為90°﹣60°＝30°而∠COE＝45°，則折射角為90°﹣45°＝45°；因折射角大于入射角，所以CD的右邊是空氣，左邊是玻璃，故B正確，ACD錯誤。故選：B?！纠}3】漁民用激光槍射魚，應(yīng)該使激光對準(zhǔn)（）A．看到的魚B．看到的魚的上方C．看到的魚的下方D．看到的魚的左上方【答案】A【解析】解：魚射出的光線在水面處發(fā)生折射，折射光線進(jìn)入眼睛，光的折射中光路是可逆的，從看到魚的位置正對魚照射，能把魚照亮，所以漁民應(yīng)瞄準(zhǔn)看到“魚”的開始射擊。故選：A。【變式3】岸上的人可以看到潛水游泳的人，潛水游泳的人也可以看到岸上的人，這說明在折射現(xiàn)象中光路是。【答案】可逆的。【解析】解：在反射和折射中光路是可逆的，岸上的人可以看到潛水游泳的人，潛水游泳的人也可以看到岸上的人，這說明在折射現(xiàn)象中光路是可逆的。故答案為：可逆的?！纠}4】如圖所示，OA為反射光線，請作出OA的入射光線和大致的折射光線。【答案】見解析。【解析】解：先過O點垂直水面作法線，根據(jù)反射角等于入射角，在法線左側(cè)的空氣中畫出入射光線；根據(jù)折射角小于入射角在水中法線右側(cè)畫出折射光線，如圖所示：【變式4】如圖所示，一束光射向玻璃三棱鏡，請畫出這束光進(jìn)入三棱鏡和離開三棱鏡后的光線，并完成光路圖。【答案】直線；路徑；方向；理想。【解析】解：光由空氣斜射入玻璃，折射角小于入射角，因此折射光線應(yīng)向法線靠攏；再次折射時，光由玻璃斜射入空氣，折射角大于入射角，因此折射光線遠(yuǎn)離法線射出。如圖所示：【例題5】光從空氣斜射入水和玻璃時都會發(fā)生折射現(xiàn)象，但是水和玻璃的折射情況會相同嗎？為了探究這個問題，小華選擇了光屏、透明玻璃磚、水槽、激光電筒等器材進(jìn)行實驗。他在光屏上畫出互相垂直的NN’和MM’兩條線段并相交于O點，如圖甲所示。（1）小華將玻璃磚的一個表面與MM’齊平放置，讓激光電筒發(fā)出的光線從A點到O點入射，他看到了如圖乙所示的光路（AO、OC為同一直線），你認(rèn)為出現(xiàn)光線OC是因為所致，鑒于本實驗的目的，此時最應(yīng)該記錄的兩條光線是。（2）接下來他要觀察光從空氣中進(jìn)入水中的情況，他將光屏豎直放入水槽中，（使線段MM’水平）并向水槽中慢慢注水至水面與MM’齊平，入射光線應(yīng)從A點向O點射入，這是為了保證，其實本實驗小華還考慮了入射光線所在一側(cè)的相同。（3）小華最終在光屏上記錄下了如丙所示的光路圖（OE為水中的折射光線）通過分析光路，你認(rèn)為玻璃和水這兩種介質(zhì)對光的偏折能力較強的是。（4）若激光相同的入射角分別從玻璃和水中斜射入空氣中，則射出的折射光線更遠(yuǎn)離法線?！敬鸢浮浚?）有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播；AO和OB；（2）入射光線重合；介質(zhì)；（3）玻璃；（4）玻璃。【解析】解：（1）光線AO到OC，光的傳播路線沒有改變，說明光在同一種均勻介質(zhì)中傳播，所以可以判斷有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播。本實驗探究光的折射規(guī)律，要記錄光的折射光線和入射光線，所以要記錄的兩條光線是AO和OB。（2）探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光線相同，還要控制A點所在的介質(zhì)相同，觀察折射光線和折射角的變化情況，所以入射光線應(yīng)從A點向O點射入，這是為了保證入射光線重合，并且介質(zhì)相同。（3）如乙丙圖，當(dāng)光在空氣中傳播時AO入射，OC傳播；當(dāng)光線從空氣斜射入水中，AO入射，OE傳播；當(dāng)光線從空氣斜射入玻璃中，AO入射，OB傳播，比較兩條折射光線OB和OE，OB偏離OC更多，所以玻璃和水這兩種介質(zhì)對光的偏折能力較強的是玻璃。（4）光從空氣斜射入玻璃中的偏折能力比在水中的偏折能力強，根據(jù)光路是可逆的，當(dāng)光從玻璃斜射入空氣中時的偏折能力比光從水中斜射入空氣中時的偏折能力強，所以從玻璃中射出的折射光線更遠(yuǎn)離法線。故答案為：（1）有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播；AO和OB；（2）入射光線重合；介質(zhì)；（3）玻璃；（4）玻璃?！咀兪?】在“初識光的折射現(xiàn)象”和“探究光的折射規(guī)律”實驗中。（1）如圖甲所示，小明將一束激光射至P點，形成一個光斑，向水槽內(nèi)慢慢注水，水槽底部光斑的位置將（選填“向左移動”、“向右移動”或“不動”），這說明光從空氣斜射入水中時，傳播方向會發(fā)生偏折。（2）如圖乙所示，小明繼續(xù)探究“光從空氣射入水中時的折射特點”。他使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了研究折射光線、入射光線和法線是否。（3）如圖丙，他將光沿著AO方向射向水面上的0點，光在水中沿著OB方向射出，再將光沿BO方向射入，目的是為了研究折射時光路?！敬鸢浮浚?）向左移動；（2）在同一平面；（3）可逆?！窘馕觥拷猓海?）光從空氣斜射入水或其它透明介質(zhì)時，折射角小于入射角；小明將一束激光射至P點，形成一個光斑，向水槽內(nèi)慢慢注水，光線在水面處發(fā)生折射，折射光線偏向法線，則水槽底部光斑的位置將向左移動，說明光從空氣斜射入水中時，傳播方向會發(fā)生改變。（2）小明繼續(xù)探究“光從空氣射入水中時的折射特點”，他使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了研究折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)；（3）在圖丙中將光沿著BO方向射向空氣時，光在空氣中沿著OA方向射出，說明折射光路具有可逆性。故答案為：（1）向左移動；（2）在同一平面；（3）可逆。二、光的折射現(xiàn)象及應(yīng)用：1.折射的現(xiàn)象：（1）從岸上向水中看，水好像很淺，沿著看見魚的方向叉，卻叉不到；從水中看岸上的東西，好像變高了；（2）筷子在水中好像“折”了；（向上折斷）（3）海市蜃樓；（4）彩虹；（彩虹主要是光的色散和光的折射）4.折射成像原理：光的折射（折射光線的反向延長線的交點）；（1）看水中物體偏淺光路圖：虛像、偏淺；（2）水中看外面的物體偏高光路圖：虛像、偏高；【例題6】清澈的水井看上去很淺，而實際上卻較深，給人以這種錯覺是下列哪種原因造成的（）A．光的反射B．光的色散C．光的折射D．光的干涉【答案】C【解析】解：井底反射的光由水中斜射入空氣時，在水面處發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線遠(yuǎn)離法線，人眼逆著折射光線的方向看去，看到的“井底”比井底的實際位置淺一些。所以清澈的水井看上去很淺，而實際上卻較深，是由于光的折射造成的。故選：C?！咀兪?】如圖所示的光學(xué)現(xiàn)象中，是由光的折射形成的是（）A．甲和乙B．乙和丙C．甲和丙D．乙和丁【答案】C【解析】解：甲圖中鉛筆錯位是光的折射現(xiàn)象，乙圖中手影是光沿直線傳播形成的，丙圖中海市蜃樓是光的折射現(xiàn)象，丁圖中水中倒影是光的反射現(xiàn)象。故選：C。【例題7】如圖所示的光現(xiàn)象中，屬于光的折射的是（）A．司機通過后視鏡觀察路況B．筷子好像在水面處“折斷”C．日晷面上呈現(xiàn)晷針的影子D．塔在水中形成“倒影”【答案】B【解析】解：A、司機通過后視鏡觀察路況是利用了光的發(fā)射現(xiàn)象，故A錯誤；B、筷子好像在水面處“折斷”，是因為光的折射，故B正確；C、日晷面上呈現(xiàn)晷針的影子，是因為光的直線傳播，故C錯誤；D、塔在水中形成“倒影”與平面鏡成像原理相同，是光的反射造成的，故D錯誤。故選