4.4光的折射（精练）

►第四章光现象第4节\o"13.1分子热运动"光的折射■重点01光的折射的特点【例题1】小明在家为弟弟表演了一个“变硬币”的魔术，如图所示，将不透明的杯子放在弟弟面前，弟弟看到杯中无硬币。然后缓慢向杯中注入水，弟弟惊讶地看到了“硬币”。弟弟看到的“硬币”是由于光的（选填“直线传播”、“反射”或“折射”形成的（选填“实”或“虚”像，像的位置比实际硬币的位置（选填“深”或“浅”。【解析】缓慢向杯中注入水，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射角小于入射角，折射光线远离法线方向，人眼逆着折射光线看去，看到的是变浅的硬币的虚像。故答案为：折射；虚；浅。解法揭秘对光的折射现象的理解（1）法线与分界面垂直，是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准；（2）折射角随着入射角的增大而增大，因为先有入射光线，然后才有折射光线，所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化，不说入射角随折射角的变化而变化；（3）当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°；（4）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；（5）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。闯关演练【闯关01】下列光现象及应用中，能够用光的折射来解释的是A．炎热的夏天，校园里的大树可以为同学们遮阳 B．司机利用后视镜观察车后方的路况 C．清澈的河水看起来比实际浅 D．晴朗的天气我们会看到鸭绿江水面波光闪闪【闯关02】如图所示，装有水的容器左上方有一支激光笔，沿笔身倾角的方向对准着容器底部的点，此时打开激光笔，欲使激光照射到点，以下可行的操作是A．保持笔身倾角和位置不变，直接打开激光笔 B．保持笔身倾角不变，向右平移激光笔 C．保持笔身倾角不变，向左平移激光笔 D．保持激光笔的位置不变，增大笔身倾角【闯关03】下列关于光的说法中，正确的是A．光发生折射时，折射角一定小于入射角 B．光在同种介质中一定沿直线传播 C．镜面反射遵守反射定律，漫反射不遵守反射定律 D．无论反射和折射现象中，光路都是可逆的【闯关04】关于光现象，下列说法中正确的是①潜望镜是利用了平面镜能改变光路的原理制成的②镜面反射遵守光的反射定律，漫反射不遵守光的反射定律③无论是光的反射，还是光的折射，其光路都是可逆的④入射光线与反射面的夹角为，则反射角为只有①②③正确 B．只有①②④正确 C．只有①③④正确 D．只有②③④正确■重点02探究光的折射的特点【例题2】某同学在做探究光的折射特点实验，如图所示是光从空气斜射入水中时的光路，通过实验可以得到：（1）光从空气斜射到水面时，将（选填“先后”或“同时”发生反射和折射现象。（2）在该光路图中折射光线是。（填字母）【解析】（1）光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；（2）由图可知，入射光线为，斜射入水中后的折射光线为。故答案为：（1）同时；（2）。解法揭秘【实验结论】（1）当光从空气斜射入水中（或其他介质）时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也随之增大；（2）当光线从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角；（3）当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，其传播方向不变；（4）在光的折射现象中，光路是可逆的。闯关演练【闯关01】小明利用如图所示的装置探究光的折射规律，其中竖直放置的光屏可以绕轴折转。实验时，让激光笔发射的一束激光沿着光屏面斜射到水面点。下列说法错误的是A．光从空气斜射入水中，入射角增大时，折射角也随之增大 B．多次改变入射角的大小进行实验，是为了求平均值减小实验误差 C．将光屏面向后折转一定角度，则在光屏面上不能看到折射光线 D．为了更清晰地观察空气和水中的光路，可在空气中喷些烟雾，水里滴些牛奶【闯关02】兵兵同学在探究光的折射规律时，根据实验现象收集的证据如图所示。（1）根据甲、乙、丙三图所示证据，可以初步得出结论。（2）分析、比较甲图与乙图所示证据，可以初步得出结论。（3）分析、比较乙、丙两图所示证据，可以初步得出结论。【闯关03】小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。入射角01020304050折射角090（1）当入射角为时，折射角大小为，说明当光从水中垂直射入空气中时，传播方向。（2）分析实验数据可知：入射角增大时，折射角（填“增大”或“减小”，且折射角（填“大于”、“小于”或“等于”入射角。（3）当入射角为，折射角大小为，若再增大入射角，则折射光线消失，只发生反射，这种现象称为全反射，所以当入射角为时会发生现象。（4）若光线从空气斜射入水中，入射角为，则折射角大小为，这是因为在光的折射现象中，光路都具有性。增大入射角，观察折射角的变化，我们发现（选填“会”或“不会”发生全反射现象。【闯关04】在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了，为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了如下探究：．把一个小灯泡放在水中某处，观察灯泡所成像的位置。．将另一个相同的小灯泡放在水面上方，调整其位置，使它的像与灯泡的像重合。．用刻度尺测量灯泡到水面的距离。（1）测量时，把刻度尺的零刻度线对准灯泡，水面处对应的刻度如图甲所示，则灯泡到水面的距离为。（2）灯泡的像到水面的距离与灯泡到水面的距离一定相等，依据是平面镜所成的像。．是虚像．和物体大小相等．和物体到镜面的距离相等．和物体的连线与镜面垂直（3）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示到水面的距离。■难点01光的折射规律的应用【例题3】如图所示，一盏探照灯的灯光与水平面成角射向水池，在没有水的池底处形成一个光斑，则入射角大小为，在逐渐注水的过程中，折射角大小（选填“变大”、“变小”或“不变”，处的人看到池底的光斑将移动。（选填“不会”、“向左”，“向右”【解析】一盏探照灯的灯光与水平面成角射向水池，由于法线与池底是垂直的，则灯光与法线之间的夹角为，即入射角为；在没有注水时，根据光的直线传播，人直接能看到点；当注水后，探照灯射出的光线到水面发生折射，折射光线靠拢法线照射到点，人看点时，点射出的光线到水面再次发生折射，折射光线远离法线进入人眼，眼睛逆着光线看来感觉光线是从射出的，所以人看到光斑向右移动；水面上升时，入射角的大小不变，则折射角的大小也不会变化。故答案为：；不变；向右。解法揭秘生活中的折射现象海市蜃楼夏天，海面附近空气温度较低，密度较大，来自地平线以下远处的物体的光，传播时由于不同高度空气的密度不同而向地面多次弯曲后进入我们的眼中，形成“蜃景”的现象“错位”的奥秘来自水面以下的笔上物点的光，从水中射向空气反生折射，折射角大于入射角，我们眼睛看到的光好像是从直线传播方向发出的，这样看起来就好像笔错位了叉鱼的诀窍因为人们看到的是水中的鱼的虚像，它比鱼的实际位置浅，所以要瞄准看到的“鱼”的下方才能叉到鱼“变高”的奥秘因为光从空气进入水中时发生折射，所以水中的人看到的是岸上的树的虚像，它比树的真实位置要高闯关演练【闯关01】一束平行光从水中射入空气，是其中的一条反射光线，如图所示。能正确反映光线的光路图是A． B． C． D．【闯关02】如图所示，光在玻璃或空气的界面同时发生了反射和折射，以下说法正确的是A．入射角为，界面右侧是空气 B．折射角为，界面右侧是玻璃 C．入射角为，界面左侧是玻璃 D．入射角为，界面右侧是玻璃【闯关03】如图所示，一束光线经杯中的水面发生折射与反射现象后，在杯底点和墙面点形成两个光斑，保持入射光位置不动，在缓慢往杯中加水的过程中，下列说法正确的是A．点右移，点上移 B．点右移，点下移 C．点左移，点上移 D．点左移，点下移【闯关04】如图所示，光从空气斜射入玻璃，折射角（选填“大于”或“小于”入射角。如果增大入射角，则折射光线将（选填“靠近”或“远离”法线。■难点02光的折射的光路图【例题4】如图所示，光源S发出的一条光线射向水面，在水面处发生反射和折射，反射光线经过点A，折射光线经过点P，请你作出确定入射光线、反射光线和折射光线的完整光路图（保留作图痕迹）。【解析】根据平面镜成像的规律，作出点光源S在水中成的像S′，由于反射光线的反向延长线要过像点S′，所以连接AS′，其与水面的交点就是入射点O。分别连接SO、OA、OP，可以确定入射光线、反射光线、折射光线。如下图所示：解法揭秘运用光的折射规律作图方法：一知光无论从空气斜射入其他介质中，还是从其他介质斜射入空气中，空气中的角（入射角或反射角）都是较大的二作过入射点作法线，在法线的另一侧作出折射光线或入射光线，且使空气中的角较大三标标出光的传播方向 闯关演练【闯关01】能正确反映水中的筷子看起来向上偏折的光路是A． B． C． D．【闯关02】小华潜水时在水中观察岸上的教练，感觉教练变高了，如图光路图能正确说明这一现象的是A． B． C． D．【闯关03】如图鱼缸内一条金鱼A，B是小文从空气中看到的这条金鱼的像，夜间在C处用一激光灯将金鱼照亮。请完成其光路图（保留作图痕迹）。【闯关04】如图一束光线从空气中斜射向玻璃砖的表面，请你画出该光线在玻璃砖中的光路。■易错点光的反射和光的折射【例题5】南宋著名诗人辛弃疾的诗句“溪边照影行，天在清溪底。天上有行云，人在云里行。”中所描写的“天在清溪底”和“人在云里行”两种情景，看到清溪底是光的现象，看到水中人和云是光的现象。【解析】“天在清溪底”是看到“天”在“溪底”，即人看到的是“天”在“溪底”所成的像，属于平面镜成像，其实质是光的反射；“人在云里行”是人的像在云的像中走，同样是人和云通过水面所成的虚像，也是光的反射现象。故答案为：反射；反射。解法揭秘光的反射与折射的比较相同点①在分界面处传播方向都发生改变．②反射光线、折射光线与对应的入射光线都在法线的两侧．③三线共面．④反射角、折射角都随对应的入射角变化而变化．⑤光在两种介质分界面处发生反射和折射时都能成像．⑥光路可逆不同点①反射光线与入射光线在界面的同侧，折射光线与入射光线却在界面的两侧．②反射角等于入射角，折射角与入射角大小不（一定）相等．③光垂直射入两种介质界面时，反射光线方向改变，光返回原来的介质中．折射光线却进入另一种介质，方向不变．④反射时物像在界面的两侧．折射时物像在界面的两侧或同侧．⑤反射时物像大小相同，折射时物像大小不同．⑥光发生反射时不一定发生折射，但光反生折射同时（一般都）发生反射闯关演练【闯关01】如图所示的四种情景中，属于光的折射的是A．透过树林的阳光 B．倒映在湖中的桥 C．手影 D．监控设备拍照【闯关02】《中国诗词大会》深受观众的青睐。关于诗句中涉及到的物理知识，下列说法正确的是A．“不敢高声语，恐惊天上人”中“高声语”是指声音的音调高 B．“柴门闻犬吠，风雪夜归人”中“雪”是高空中的水蒸气遇寒冷气流凝固形成的 C．“起舞弄清影，何似在人间”中“影”是由于光的反射形成的 D．“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“水浅”是因为光从水中射向空气发生了折射【闯关03】中国作为四大文明古国唯一一个文化没有“断流”的国家，古人给我们留下了许多优美的诗词。下列诗词与对应的物理知识正确的一项是A．“峰多巧障日，江远欲浮天”，山峰遮住太阳是由于光的折射 B．“水皆缥碧，千丈见底，游鱼细石，直视无碍”，看到水中游鱼细石是光的直线传播形成的 C．“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”，“绿树阴”中绿树的影子是平面镜成像所致 D．“掬水月在手，弄花香满衣”，水中月亮的形成是由于光的反射【闯关04】一束光从空气斜射到某液面上同时发生反射和折射，入射光线与液面成角，如图所示。若反射光线与折射光线的夹角为，则入射角的大小为，反射角的大小为，折射角的大小为。参考答案参考答案第四章光现象第4节\o"13.1分子热运动"光的折射■重点01光的折射的特点1．【答案】【解答】解：、炎热的夏天，校园里的大树可以为同学们遮阳，是由于光的直线传播形成的阴影，故不符合题意；、司机利用后视镜观察车后方的路况，是由于光的反射形成的虚像，故不符合题意；、清澈的河水看起来比实际浅是由于光的折射形成的，故符合题意；、晴朗的天气我们会看到鸭绿江水面波光闪闪，是由于光的反射形成的，故不符合题意。故选：。2．【答案】【解答】解：水槽内没有注水时，光沿直线传播，照射到点；当向水槽内注入适量的水后，光从空气斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，折射光线偏向法线，因此水槽底部光斑移动到点的左侧；、保持笔身倾角和位置不变，直接打开激光笔，不能使激光照射到点，故错误；、保持笔身倾角不变，向右平移激光笔，能使激光照射到点，故正确，错误；、保持激光笔的位置不变，增大笔身倾角，入射角更小，折射角也更小，不能使激光照射到点，故错误；故选：。3．【答案】【解答】解：光由光疏介质斜射入光密介质，折射角小于入射角；由光密介质斜射入光疏介质，折射角大于入射角；垂直入射时，折射角等于入射角，所以错误。光在同种均匀介质中沿直线传播的，若介质不均匀，则可能发生折射，所以错误。不论是镜面反射还是漫反射，均遵循光的反射定律，所以错误。在光的反射与折射现象中，光路都是可逆的，所以正确。故选：。4．【答案】【解答】解：①．潜望镜的构造主要是两块平行的与水平面成的平面镜组成，其原理是利用了平面镜能改变光的传播方向的原理，故①正确；②．镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律，故②错误；③．由光的反射定律与光的折射规律可知，无论是光的反射还是光的折射，光路都是可逆的，故③正确；④．反射光线与入射光线间的夹角是，根据光的反射定律可知，反射角等于入射角，则入射角为，反射角等于入射角也为，故④正确。故选：。■重点02探究光的折射的特点1．【答案】【解答】解：、光从空气斜射入水中，折射角随入射角的增大而增大，故正确。、多次改变入射角的大小进行实验是为了寻找规律，得到反射角等于入射角的结论，故错误；、折射光线和入射光线在同一平面内，当板向后折转一定的角度后，则呈现折射光线的板和呈现入射光线的板不在同一平面内，所以在板上不能看到折射光，故正确；、在光进入水中的传播路径上，射向牛奶小颗粒的光发生漫反射进入人眼，人就可以借助这个光看到光在水中的传播路径，故正确。故选：。2．【答案】（1）当光从空气斜射入其它透明介质中时，折射角小于入射角；（2）当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，且当入射角减小，折射角也减小；（3）当光从空气斜射入其他透明介质中时，折射角的大小应与介质有关；介质越疏松，则折射角越大。【解答】解：（1）分析甲、乙、丙三图知，光从空气斜射入水或玻璃中，且折射角都小于入射角，可得出的初步结论：当光从空气斜射入其它透明介质的时候，折射角小于入射角；（2）分析、比较甲图与乙图所示证据可知，入射角为时，折射角为；入射角为时，折射角为，由此可得，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，且当入射角减小，折射角也减小；（3）分析、比较乙、丙两图，光以相同的入射角从空气斜射入不同介质，折射角不同；同样的入射角入射时，在水中的折射角较大，故得出：当光从空气斜射入其他透明介质中时，折射角的大小应与介质有关；介质越疏松，则折射角越大。故答案为：（1）当光从空气斜射入其它透明介质中时，折射角小于入射角；（2）当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，且当入射角减小，折射角也减小；（3）当光从空气斜射入其他透明介质中时，折射角的大小应与介质有关；介质越疏松，则折射角越大。3．【答案】（1）不改变；（2）增大；大于；（3）全反射；（4）；可逆；不会。【解答】解：（1）当入射角为时，折射角大小为，说明当光从水中垂直射入空气中时，传播方向不改变；（2）分析实验数据可知：入射角增大时，折射角增大，且折射角大于入射角；（3）当入射角为，折射角大小为，若再增大入射角，则折射光线消失，只发生反射，这种现象称为全反射，所以当入射角为会发生全反射现象；（4）光线从水中斜射入空气中时，入射角为时，折射角为，根据光路的可逆性可知，若光线从空气斜射入水中，入射角为，则折射角大小为。此过程中，折射角小于入射角，增大入射角，观察折射角的变化，我们发现不会发生全反射现象。故答案为：（1）不改变；（2）增大；大于；（3）全反射；（4）；可逆；不会。4．【解答】解：（1）根据图甲可知，灯泡到水面的距离为；（2）在水面上方观察到灯泡的像是由光的反射形成的，观察到灯泡的像是光从水斜射入空气中发生折射形成的，此时灯泡的像与灯泡的像重合，光路图如下；由平面镜成像的特点可知，像到平面镜的距离和物到平面镜的距离相等，所以灯泡的像到水面的距离与灯泡到水面的距离一定相等；故选；（3）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡的像重合，此时真实的零刻度线与灯泡的实际位置也是重合的，所以刻度尺在水面处的示数表示灯泡到水面的距离；故答案为：（1）；（2）；（3）灯泡。■难点01光的折射规律的应用1．【答案】【解答】解：由题知，是一束平行光从水中射入空气时的一条反射光线，所以入射光线应在法线右侧的水中，因为反射角等于入射角，所以入射光线和反射光线与水平面的夹角也相等（均为；根据光的折射规律，折射光线应在法线左侧的空气中，且折射角大于入射角；由以上分析可知，图正确。故选：。2．【答案】【解答】解：已知是界面，过入射点作出法线，则由图可知，，则，所以入射角为而，则折射角为；因折射角大于入射角，所以的右边是空气，左边是玻璃；；综上所述，正确。故选：。3．【答案】【解答】解：保持入射光位置不动，在缓慢往杯中加水的过程中，液面升高，入射点向右移动，入射角不变，则反射角不变，则反射光线向上平移，点上移；入射点向右移动，入射角不变，则折射角不变，则折射光线向右平移，点右移，故正确，错误。故选：。4．【答案】小于；远离。【解答】解：由图可知，入射角为，光是从空气斜射入玻璃，折射角为，光由空气斜射入玻璃和其它透明介质的时候，折射角小于入射角，且折射角随着入射角的增大而增大。因此如果增大入射角，则折射光线将远离法线。故答案为：小于；远离。■难点02光的折射的光路图1．【答案】【解答】解：、当光从水中射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线远离法线，折射角大于入射角，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上，从而位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折，而图折射角小于入射角，故错误，正确；、水中的筷子看起来向上偏折，是光线从水中射入空气时发