光的折射(较难)

选择题（共1小题）光从空气中斜射到一块水平透明玻璃板上，设入射角为a,反射光线跟折射光线之间的夹角为6.则下列说法正确的是（ ）6随a的减小而增大6随a的增大而增大当a=30°时，6在120°到150°之间当a=30°时，6可能大于150°填空题（共2小题）如图所示，人在a点看到b处似乎有一条鱼，如果他要在a处用手电筒的光照亮水里的鱼则手电筒的光应朝向—处.（先填b、c、e、d）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）.解答题（共8小题）海市蜃楼和海滋同现蓬莱5月7日在我市蓬莱海域上空出现了极为罕见的海市蜃楼和海滋奇观.两种幻景同现为历史首次，约有10万市民和游客有幸目睹了这一奇观.由于不明白产生这种奇观的科学原因，古人认为是蜃（蛟龙）所吐之气形成的.实际上，海市蜃楼和海滋都是光学现象，只不过前者是来之万里之外的异地景色，而后者多是本地景色.我们知道，通常情况下，空气的密度随高度的增加而减小.当光线穿过不同高度的空气层时，会引起折射现象，但这种折射在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异常，可是当空气层温度变化发生反常时，由于空气是热的不良导体，温度的显着变化会引起空气层密度发生显着差异，从而导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼.空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同，最常见的为上现蜃景和下现蜃景.无论哪种蜃景都出现在炎热无风的天气，如果大风刮起，这些景色就会消失的无影无踪.阅读上文，回答下列问题：（1） 概括指出海市蜃楼是一种什么光学现象；（2） 文中提到"空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同”.请你选择文中两种形式中的一种来说明空气密度的变化情况及原因.小明喜欢看星星，听奶奶讲"牛郎织女”的故事.有一天晚上，小明突然想：星星为什么老是眨呀眨的呢？难道它们能一会儿发光，一会儿不发光？不可能！那又是为什么呢？为了研究这个问题，小明收集了下面这些光现象，或许可以从中找到原因.（1） 在野外围着篝火烧烤，隔着篝火会看到对面的人好像在晃动.（2） 在哈哈镜前会看到自己大变样.（3） 夏天，可以看到柏油路上好像有一股水汽在上升，隔着水汽看到对面的东西好像在晃动.问题一：你觉得小明收集的这些现象当中，有哪些与星星眨眼问题相似？你觉得它们的相似点在哪里？问题二：你现在知道为什么星星会眨眼睛了吗？请你想一下，在月球上看到的星星会眨眼吗？为什么？问题三：美国的哈勃天文望远镜是科学家们花费了很大的力气才送上天去的•然后通过无线电波把图象传回地球，它无论是制造还是维护都非常昂贵，科学家们为什么要把天文望远镜送到天上去？这样做有什么好处？已知鱼缸里只有一条金鱼，某同学从鱼缸的一角（ZC的角平分线方向）观察，却看到了如图所示的景象.（1） 为了方便说明产生上述景象的原因，请你针对如图抽象出便于解决问题的物理模型（用图表示）；（2） 金鱼的实际位置大约是在A处、B处或是在NC的角平分线上？（3） 利用你所抽象出的物理模型，用简单的光路图说明上述景象的成因（可用文字加以补充说明）.小明同学在做光的反射和折射的实验时，他在第一次实验中，将一束光从空气斜射入玻璃，并将入射光线、反射光线和折射光线的位置画出来；第二次，他将同样的一束光沿第一次反射光线的位置反向射向玻璃，发现此时的反射光线与第一次反画的入射光线重合，这个现象说明：—；第三次，他将同样的一束光沿第一次折射光线的反方向由玻璃射向空气，发现此时的折射光线与第一次所画的—光线重合，这说明：—.在探究“光从空气斜射入水和油时，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）两图示实验；（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.阅读短文，回答问题.彩虹彩虹是大气中一种光学现象，当阳光照射都半空中的水珠时，光线被折射和反射，在天空形成彩带.研究光线经过水珠的传播规律，可揭示彩虹形成的原因，如图甲所示，光线从点C进入半径为R的水珠，经点D反射，再从点E射出，AB是通过水珠球心0且与入射太阳光平行的直线，用x表示进入水珠的光线距AB的距离，a表示射出光线与AB的夹角，画出过入射点和球心0的直线（即该入射点的法线），进一步研究可以得出a与x的关系如图乙所示，入射的太阳光分布是均匀的，但射出的光线分布是不均匀的，在a最大时强度最大，能被地面上的人观察到.牛顿发现，太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光.当太阳光进入水珠时，也产生类似效果.从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播，致使不同色光的a的最大值略有不同.由于不同色光的a最大值略有不同，对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人看到，进入人眼的不同颜色的光来自内外不同弧线的水珠，所以人眼看到的彩虹由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色.在图甲中，如果连接0D，则ZCDO（＞/=/＜）ZODE.根据图乙可知，x从0增加到R的过程中，a的变化情况是—.A.增大 B.先增大后减小 C.减小 D.先减小后增大如图甲所示，光线从空气进入水珠的折射角随x增大而—.图乙给出的是红色的a-x图象，其a最大值是42°，则紫光的a最大值—（大于/等于〃小于）42°.图丙中画出了红光通过小水珠时a最大值的光路.请在图丁中画出红光通过大水珠（虚线圈）时a最大值的光路.（图丁中已画出小水珠的光路）请画出图中，在水中A点看到空中飞机S的像乎的光路图.如图，A是水中的一个发光点，从A发出一条光线经平面镜反射后，反射光线通过B点，并在水面处发生折射.请画出入射光线、反射光线和折射光线的大致方向.选择题（共1小题）（2004?河北）光从空气中斜射到一块水平透明玻璃板上，设入射角为a，反射光线跟折射光线之间的夹角为6.则下列说法正确的是（）6随a的减小而增大6随a的增大而增大当a=30°时，6在120°到150°之间当a=30°时，6可能大于150°【解答】解：根据题意画出光路图.由图知，当a减小时，反射角和折射角都会减小，所以反射光线和折射光线都会靠近法线，因此反射光线和折射光线的夹角会增大.所以A说法正确.当a增大时，反射角和折射角都会增大，所以反射光线和折射光线都会远离法线，因此反射光线和折射光线的夹角将会减小，所以B说法错误.当a=30°时，而反射角等于入射角为30°，所以反射光线与玻璃表面的夹角是90°-30°=60°.而折射角要小于入射角，所以折射角小于30°但大于0°，因此折射光线与玻璃面的夹角大于60°但小于90°.所以反射光线与折射光线的夹角大于60°+60°=120°，而小于60°+90°=150°.所以C正确，D错误.故选A、C.填空题（共2小题）（2012秋?五常市校级期中）如图所示，人在a点看到b处似乎有一条鱼，如果他要在a处用手电筒的光照亮水里的鱼则手电筒的光应朝向^^处.（先填b、c、e、d）【解答】解：看到水中的鱼，是鱼身上的光折射入人眼，所以根据光路是可逆的，要用手电筒照鱼的话，直接对准所看到的鱼照射，即b处.故答案为：b.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正对方向照射（选填：上方、下方、正对方向）.【解答】解：连接AB，过折射点做法线，根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角画出折射光线的位置，虽然人看到的B点是鹅卵石的虚像，鹅卵石的实际位置在B点的正下方，因为激光在进入水的时候也会发生折射，所以照着B点，激光也就刚好落在鹅卵石上了.如图所示：故答案为：正对方向.解答题（共8小题）（2006?烟台） 海市蜃楼和海滋同现蓬莱5月7日在我市蓬莱海域上空出现了极为罕见的海市蜃楼和海滋奇观.两种幻景同现为历史首次，约有10万市民和游客有幸目睹了这一奇观.由于不明白产生这种奇观的科学原因，古人认为是蜃（蛟龙）所吐之气形成的.实际上，海市蜃楼和海滋都是光学现象，只不过前者是来之万里之外的异地景色，而后者多是本地景色.我们知道，通常情况下，空气的密度随高度的增加而减小.当光线穿过不同高度的空气层时，会引起折射现象，但这种折射在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异常，可是当空气层温度变化发生反常时，由于空气是热的不良导体，温度的显着变化会引起空气层密度发生显着差异，从而导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼.空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同，最常见的为上现蜃景和下现蜃景.无论哪种蜃景都出现在炎热无风的天气，如果大风刮起，这些景色就会消失的无影无踪.阅读上文，回答下列问题：概括指出海市蜃楼是一种什么光学现象；文中提到"空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同”.请你选择文中两种形式中的一种来说明空气密度的变化情况及原因.【解答】解：(1)由短文可知：海市蜃楼是光的折射和全反射现象(2)空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同：上现蜃景：通常空气的密度随高度的增加而减小，又由于水的比热较大，在同样受热的情况下海水温度较低，那么靠近海面的空气温度也低.再由于空气是热的不良导体，因而会出现空气层温度下面低上面高现象而且差别很大，导致空气密度下面大上面小而且差异显着；下现蜃景：通常空气的密度随高度的增大而减小，可是在沙漠地区由于泥沙的比热小，在同样受热；情况下升温快，那么靠近沙漠的空气温度高.又由于空气是热的不良导体，因而会出现空气层温度下面高上面低现象，导致空气密度下面小上面大.小明喜欢看星星，听奶奶讲"牛郎织女”的故事.有一天晚上，小明突然想：星星为什么老是眨呀眨的呢？难道它们能一会儿发光，一会儿不发光？不可能！那又是为什么呢？为了研究这个问题，小明收集了下面这些光现象，或许可以从中找到原因.在野外围着篝火烧烤，隔着篝火会看到对面的人好像在晃动.在哈哈镜前会看到自己大变样.夏天，可以看到柏油路上好像有一股水汽在上升，隔着水汽看到对面的东西好像在晃动.问题一：你觉得小明收集的这些现象当中，有哪些与星星眨眼问题相似？你觉得它们的相似点在哪里？问题二：你现在知道为什么星星会眨眼睛了吗？请你想一下，在月球上看到的星星会眨眼吗？为什么？问题三：美国的哈勃天文望远镜是科学家们花费了很大的力气才送上天去的•然后通过无线电波把图象传回地球，它无论是制造还是维护都非常昂贵，科学家们为什么要把天文望远镜送到天上去？这样做有什么好处？【解答】解：问题一：我们看到的星星大多是恒星，它们都能发光发热，恒星发来的光穿过大气层的时候，由于各个不同高度的大气层密度不同，也会发生折射.同时，又由于各个地方大气的密度都在不断变化，这就使得星光偏折的方向不是一定的，而是在不断变化，一会儿左，一会儿右，一会儿前，一会儿后.这样，到达你眼睛的星光就会一会儿强，一会儿弱.你就觉得恒星的光忽明忽暗，成了一闪一闪的了.而(1)与(3)也是由于空气密度不均匀，光的折射形成的.而(2)是由于哈哈镜的表面凹凸不平，反射面不平而造成的现象.故答案为：(3)与星星眨眼相似，相似点就是因为空气的密度不均匀，光的折射形成.问题二：因为光的折射就是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，但因为月球表面没有空气，所以就不存在光从一种介质斜射入另一种介质现象.故答案为：不会，因为月球表面没有空气问题三：因为光的折射现象，更准确地观察太空中的星星，“天上”真空环境下没有光的折射影响.故答案为：利用哈勃望远镜在太空中对外太空进行观察时，可以避免空气的干扰，好处是更准确.已知鱼缸里只有一条金鱼，某同学从鱼缸的一角（ZC的角平分线方向）观察，却看到了如图所示的景象.（1） 为了方便说明产生上述景象的原因，请你针对如图抽象出便于解决问题的物理模型（用图表示）；（2） 金鱼的实际位置大约是在A处、B处或是在NC的角平分线上？（3） 利用你所抽象出的物理模型，用简单的光路图说明上述景象的成因（可用文字加以补充说明）.【解答】解：（1）某同学从鱼缸的-角（NC的角平分线方向）观察，却看到了两条金鱼，为了方便说明产生上述景象的原因，抽象出便于解决问题的物理模型，如下图所示：（2）当金鱼位于鱼缸两玻璃侧面夹角平分线附近一定范围内时，光从水分别通过两玻璃侧面进入空气，发生光的折射，根据光从光疏物质传播到光密物质时，折射光线偏向法线，分别成像，这两个像分别向两侧面靠近，而通过两个侧面的折射光线都能进入人眼，如下图所示.这时就会看到两条金鱼，由图可知，金鱼的实际位置大约是在ZC的角平分线上.答：金鱼的实际位置大约是在NC的角平分线上.小明同学在做光的反射和折射的实验时，他在第一次实验中，将一束光从空气斜射入玻璃，并将入射光线、反射光线和折射光线的位置画出来；第二次，他将同样的一束光沿第一次反射光线的位置反向射向玻璃，发现此时的反射光线与第一次反画的入射光线重合，这个现象说明：在反射现象中光路是可逆的：第三次，他将同样的一束光沿第一次折射光线的反方向由玻璃射向空气，发现此时的折射光线与第一次所画的入射光线光线重合，这说明：在折射现象中光路也是可逆的.【解答】解：在第一次实验中，将一束光从空气斜射入玻璃，并将入射光线、反射光线和折射光线的位置画出来；第二次，他将同样的一束光沿第一次反射光线的位置反向射向玻璃，发现此时的反射光线与第一次反画的入射光线重合，这个现象说明：在反射现象中光路是可逆的；第三次，他将同样的一束光沿第一次折射光线的反方向由玻璃射向空气，发现此时的折射光线与第一次所画的入射光线重合，说明在折射现象中光路也是可逆的.故答案为：在反射现象中光路是可逆的；入射光线；在折射现象中光路也是可逆的.（2011?三明）在探究“光从空气斜射入水和油时，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B、D（选填字母序号）两图示实验；（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记录每一次光斑的位置.（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，油对光的偏折本领较大.【解答】解：（1）根据控制变量法的思想，要探究水和油对光的偏折本领大小，必须控制入射角和液面的高度相同，符合条件的有B、D两图；（2） 在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位置，比较液体对光的偏折程度，体现了转换法的思想；（3） 根据记录，油中光斑的位置距离空气比较远，因此油对光线的偏折程度大，对光的偏折本领较大.故答案为：（1）B、D；（2） 记录每一次光斑的位置；（3） 油.（2013?盐城）阅读短文，回答问题.彩虹彩虹是大气中一种光学现象，当阳光照射都半空中的水珠时，光线被折射和反射，在天空形成彩带.研究光线经过水珠的传播规律，可揭示彩虹形成的原因，如图甲所示，光线从点C进入半径为R的水珠，经点D反射，再从点E射出，AB是通过水珠球心0且与入射太阳光平行的直线，用x表示进入水珠的光线距AB的距离，a表示射出光线与AB的夹角，画出过入射点和球心0的直线（即该入射点的法线），进一步研究可以得出a与x的关系如图乙所示，入射的太阳光分布是均匀的，但射出的光线分布是不均匀的，在a最大时强度最大，能被地面上的人观察到.牛顿发现，太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光.当太阳光进入水珠时，也产生类似效果.从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播，致使不同色光的a的最大值略有不同.由于不同色光的a最大值略有不同，对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人看到，进入人眼的不同颜色的光来自内外不同弧线的水珠，所以人眼看到的彩虹由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色.在图甲中，如果连接0D，则ZCDO= （＞/=/＜）ZODE.根据图乙可知，x从0增加到R的过程中，a的变化情况是B.A.增大B.先增大后减小 C.减小D.先减小后增大如图甲所示，光线从空气进入水珠的折射角随x增大而增大.图乙给出的是红色的a-x图象，其a最大值是4