30光的折射（培优） 知识讲义含练习答案解析

PAGE光的折射（提高）【学习目标】1.知道光的折射现象，体验折射引起的错觉；2.理解光从空气射入水中或其它介质中时的偏折规律；3.理解光在发生折射时，光路的可逆性；4.会利用光的折射规律解决简单的物理问题。【要点梳理】要点一、光的折射现象光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。2、基本概念概念定义图示入射光线照射到两种介质分界面的光线AO折射光线光进入另一种介质被折射后的光线OB法线垂直于两介质分界面的直线MN入射角入射光线与法线的夹角i折射角折射光线与法线的夹角θ【高清课堂：《光的折射、光的色散、看不见的光》】日常现象：（1）筷子“弯折”；（2）池水变浅；（3）海市蜃楼。要点诠释：1、光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的介质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。如下图：2、在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。3、光从一种介质垂直射入另一种介质时，它的传播方向不会发生改变。要点二、光的折射规律【高清课堂：《光的折射、光的色散、看不见的光》】光的折射规律：（1）折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面）（2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居）（3）光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角（折射光线向法线偏折）；光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角；（4）入射角增大时，折射角也随着增大；

2、在光的折射现象中光路是可逆的。要点诠释：

1、两角关系：

（1）入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；

（2）光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角；

（3）光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角；（4）注意无论是折射角还是入射角，在空气中的角总是较大的。

2、光斜射到两种介质的分界面时，光的传播方向发生了偏折；但是光垂直照射到两种介质的交界面时，入射角为零度，折射角为零度，光还是沿直线传播。【典型例题】类型一、光的折射1.（祁阳县模拟）一束光线斜射到两种透明介质的界面上，光线与界面的夹角为20°，反射光线与折射光线恰好垂直，则入射角和折射角分别是（）A．20°70°B．20°20°C．70°20°D．70°70°【答案】C【解析】光线与界面的夹角为20°，所以入射角为70°，根据光的反射定律，反射角等于入射角等于70°，反射光线与界面的夹角为90°-70°=20°；又反射光线与折射光线恰好垂直，所以折射光线与界面的夹角为90°-20°=70°，则折射角为90°-70°=20°；故选C。【总结升华】此题考查了入射角、折射角、反射角的关系，关键是掌握光的反射定律、光的折射规律的内容，掌握入射角、折射角、反射角的概念。举一反三：

【变式】如图所示，OA是光从水中斜射入空气中时的一条反射光线，OA与水面夹角为60°。下列关于入射角α、折射角β的说法中正确的是（）A．α=60°、β＞60°B．α=60°、β＜60°C．α=30°、β＞30°D．α=30°、β＜30°【答案】C2.（秋•瀍河区期中）如图是小明和爷爷一起坐船在河中插鱼的情景，小明站在船上看到河水中的鱼比鱼的实际位置要（选填“深”或“浅”）些，这是由于光从中射向时发生折射的缘故。【思路点拨】从鱼发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。【答案】浅；水；空气【解析】在岸上看水中的鱼，看到的鱼的位置比实际位置浅，这是由于光从水中进入空气时，在水面上发生折射光造成的；故答案为：浅；水；空气。【总结升华】本题考查了水中的鱼看起来变浅的原因是由于光的折射造成的。举一反三：

【变式】（姜堰市模拟）湖边水中浸没的石块，看起来比实际位置（选填“浅一些”或“深一些”），这是由于光（选填“从空气斜射入水中”或“从水中斜射入空气”）时发生折射，折射角（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角的缘故。【答案】浅一些；从水中斜射入空气；大于类型二、综合应用3.某校新建成一个喷水池，在池底的中央安装一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示。现往池内注水，水面升至a位置时，站在池旁的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（）A．P点在S点的下方，Q点在S点的上方B．P点在S点的上方，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点的下方【答案】A【解析】（1）往池内注水，水面升至a位置时，发生折射，根据折射定律，P点如下图所示：

（2）水面上升至b位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射定律和折射定律，Q点如下图所示：通过画图可知：P点在S点的下方，Q点在S点的上方。【总结升华】题目重点考查的是作反射光线和折射光线，理解并掌握光的反射定律和折射定律是解决此题的关键。水面升至a位置时，光从水斜射入空气中时，入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，折射角大于入射角，确定折射光线的方向；水面上升至b位置时，光线先在水池侧壁发生反射，反射角等于入射角，反射光线再从水中斜射入空气里发生折射，折射角大于入射角。举一反三：

【变式】图中的A、B两架飞机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，则：（填字母）是实际飞机，并作光路图示意。【答案与解析】如图飞机的光线由空气中斜射入水中时，在水面上发生折射，折射角小于入射角，折射光线进入潜水艇观察者眼里，观察者逆着折射光线的方向看去，就会觉得飞机变高了，所以B架是实际飞机，A架是飞机的像。类型三、实验探究4.研究光进入玻璃和从玻璃进入空气时的传播规律。选用如图的圆盘形量角器作光屏，半圆形玻璃砖及激光器等器材。实验步骤如下：①将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，使二者的圆心重合；②如图甲，将一束激光从A射向圆心O，激光在O处发生折射，射向B；读出入射角和折射角的大小，入射角大小为度，折射角大小为度；③减小入射角再次实验，如图乙，从实验现象中可以得出的结论是，采用半圆形玻璃砖来进行实验的一明显的好处是；④根据光路可逆原理，如果让光从半圆表面斜射入玻璃中，可能发生的情况是，此时一组可能的任意的入射角和折射角是：度；度。【答案与解析】②入射角为AO与OO法线的夹角，此夹角为：45度；折射角为BO与OO法线的夹角，此夹角为：30度；故答案为：45度，30度。③由图可知，当光线垂直于界面入射时，折射方向不变，故答案为：当光线垂直于界面入射时不发生折射；因半圆形的玻璃砖截面是水平的，便于测量角度的大小；故答案为：便于测量角度的大小。④因当光从水中或其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，故答案为：折射角大于入射角或完全被反射回来；30度；45度。【总结升华】总结光的折射规律的能力。光从空气斜射入其它介质时的折射规律，折射角小于入射角，并且折射角随入射角的增大而增大。举一反三：

【变式】小刚同学探究光从空气射入不同介质发生折射时的一些规律，他将一束光从空气射入水、玻璃后发生折射的实验数据记录于下表：（1）分析第1次的实验数据，结论是：。（2）分析第2次至第4次的某次实验数据，结论是：光从空气斜射入水、玻璃中，当入射角一定时，。（3）分析第2次至第4次的实验数据的变化，结论是：光从空气斜射入水、玻璃中时，。【答案】（1）光从一种透明介质垂直射入另一种透明介质时，传播方向不变；（2）在玻璃中的折射角总是小于水中的折射角；（3）折射角总是小于入射角。【巩固练习】一、选择题1.（湖州二模）下列现象属于光的折射的是（）A．通过潜望镜观察海面上的船只B．观察楼房在水中的倒影C．从水中看岸上的物体比实际位置高D．在路灯下出现了人的影子2.水边有一个竖立的标杆，水面下的游泳者看到标杆位置与实际位置相比（)A．一样高B．偏低C．偏高D．无法判断3.一束光线从玻璃斜射入空气，如果折射角不断地增大，则入射角一定（）A．保持不变B．逐渐变大C．逐渐变小D．无法断定4.（高邮市三模）下列叙述中的“影”，属于光的折射现象的是（）A．立竿见“影”B．形“影”不离C．湖光倒“影”D．毕业合“影”5.（普陀区二模）当光从空气射入水中，入射角为40°，则折射角可能为（）A．30°B．40°C．50°D．60°6.如图所示的军事观察孔，图中的虚线表示空气孔的观察范围，现在在孔中嵌入玻璃砖后，观察的范围将（）A.变大B.变小C.不变D.无法确定二、填空题7.（营口二模）有经验的渔民在用叉子叉鱼时，常常将叉子对准所看到的鱼的方扔叉子，因为看到的鱼只是鱼的像，位于实际鱼的方。8.（安徽模拟）早晨一束阳光从空气中斜射入某液体中，在液面上发生反射和折射，入射光线与液面成30°反射光线恰好与折射光线垂直，则折射角为，随着时间的推移，从早晨到中午，折射角将（选填“增大”、“不变”或“减小”）。9.如图所示，MN是两种均匀介质的分界面，已知两种介质中其中一种是空气，一光线从A介质入射到B介质，则折射角大小等于，其中介质是空气。10.你能解释“坐井观天，所见甚小”吗？请你在图中用光学知识画图说明．若井中有水，井底青蛙的位置不变，由于，青蛙观察到的井上范围将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。11.小王在河边玩耍看见清澈的河底部有一个黑色的鹅卵石，他想用手中的激光手电筒去照亮鹅卵石，则激光束应对着鹅卵石的照射（选填：上方、下方、正对方向）。12.潜水员从水中看岸上的路灯的位置比实际位置要（填“高”或“低”），这是由于光在水面处产生折射时，折射角入射角的缘故。三、作图与实验探究13.为什么从斜上方看水中的硬币，看到的硬币比实际位置浅?画图说明。14.如图所示，请你画出光线AO从空气中斜射入玻璃中的光路图。15.在探究“光从空气斜射人水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。（1）要实现探究目标，他们应选择图中的（选填字母序号）两图实验；（2）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了。（3）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大。【答案与解析】一、选择题1.【答案】C【解析】A、通过潜望镜观察海面上的船只，属于平面镜成像，是光的反射形成的，故本选项不符合题意；B、观察楼房在水中的倒影，平静的水面相当于平面镜，属于平面镜成像，是光的反射形成的，故本选项不符合题意；C、从水中看岸上的物体比实际位置高，是光的折射现象，故本选项符合题意；D、路灯下出现了人的影子，是光沿直线传播，故本选项不符合题意；故选C。2.【答案】C【解析】光从空气中斜射入水中时，在水面处发生了折射，折射角小于入射角，人眼逆着折射光线的反向延长线看去，看到是标杆的虚像，虚像在标杆的上方，因此在水面下的游泳者看到的标杆与实际的标杆相比偏高。3.【答案】B【解析】当光从玻璃斜射入空气中时发生折射，若入射角增大，则折射角增大。所以如果折射角不断增大，则入射角一定不断增大。4.【答案】D【解析】A、立竿见“影”是由于光的直线传播形成的；B、形“影”不离也是由于光的直线传播形成的；C、湖光倒“影”属于平面镜成像，是由于光的反射形成的；D、毕业合影属于凸透镜成像，是由于光的折射形成的，故选D。5.【答案】A【解析】根据从空气射入水中时，入射角为40°，折射角小于入射角．故A可能正确，BCD一定错误；故选A。6.【答案】A【解析】光从空气斜射入玻璃，发生折射，根据折射规律，折射角小于入射角。如图所示，所以观察的范围变大。二、填空题7.【答案】下；虚；上【解析】从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，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方；故答案为：下；虚；上。8.【答案】30°；减小【解析】（1）由题意知，入射光线与液面成30°角，则入射角为90°-30°=60°，反射角也为60°，由题知，反射光线恰好与折射光线垂直，设折射角为β，则折射角β=180°-60°-90°=30°；（2）从早晨到开始，随着时间的推移，太阳越升越高，阳光与地面间的夹角越来越大，入射角逐渐变小，到达正午时，光线垂直射向地面，反射光线和折射光线向法线靠近；折射角是折射光线和法线的夹角，因此折射角将减小；故答案为：30°；减小。9.【答案】60°；B【解析】如图所示：已知MN是界面，作法线FG，根据光线的方向，可以确定CO是入射光线，OD是反射光线，OE是折射光线。则反射角为∠DOF