5.光的折射（讲义）

浙教版中考科学一轮复习光的折射光的折射、折射定律、折射的应用【知识点分析】一.光的折射1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化。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，注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射2.光的折射规律：（1）三线一面（折射光线与入射光线、法线在同一平面上）（2）两线分居（折射光线和入射光线分居法线两侧）（3）两角关系分三种情况：（观察角度与光梳光密介质）①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；②光从空气斜射入水等介质中时，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。3.光的折射现象：叉鱼的角度，彩虹，杯子里的筷子“折断”、海市蜃楼等【例题分析】【例1】如图所示的光学现象，其成像原理和成像虚实均相同的一组是（）A．①和③ B．②和③ C．①和④ D．③和④【答案】C【解析】①放大镜成的是正立、放大的虚像，其成像原理是光的折射。②小孔成像是由光的直线传播形成的实像。③平面镜成像是由光的反射形成的虚像。④水中“笔”弯折是由光的折射形成的虚像。综上所述，①④符合题意。【例2】鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云，黄昏会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物，导致其贸然飞往撞击受伤，鸟儿在如图所示位置所见情景，是因为在玻璃与空气分界面处分别发生（）A．光的反射，光的折射B．光的折射，光的反射C．光的反射，光的直线传播D．光的直线传播，光的折射【答案】A【解析】鸟儿白天将玻璃幕墙看成蓝天白云，相当于平面镜成像，是光的反射现象；黄昏透过玻璃看到明亮室内的绿色植物，植物反射光透过玻璃，是光的折射现象，故A符合题意，BCD不符合题意。【例3】在如图所示的四种光现象中，由于光的折射形成的是（）A．清澈的水潭看起来比实际浅B．平静的水面上形成美丽的倒影C．阳光下树木形成的阴影D．日偏食时，阳光穿过枝叶缝隙形成月牙形的光斑【答案】A【解析】A．人看到水感觉变浅，是由于从水底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，所以折射光线与入射光线比较，折射光线远离法线。当折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得水潭变浅了，故A符合题意；B．水面倒影的形成原理是平面镜成像，属于光的反射，故B不符合题意；C．阳光下树木形成的阴影是由于光沿直线传播形成的，故C不符合题意；D．日偏食的形成是小孔成像，像的形状与物体的形状有关，当发生日偏食时，太阳成为月牙形，故树下的地面上形成月牙形光斑，这是由于光沿直线传播，故D不符合题意。【例4】在天宫课堂中，航天员王亚平将空气注入水球，形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示，其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为（）A．① B．② C．③ D．④【答案】A【解析】如图所示，连接O2与O，即为第二次折射的法线；B．从水中斜射入空气，会发生偏折，而②是传播方向不变，故B不符合题意；C．从水中斜射入空气，折射角大于入射角，故C不符合题意；D．根据折射光线与入射光线分居法线两侧，故D不符合题意；A．综上所述，只有①满足折射光线与入射光线分居法线两侧，且折射角大于入射角，故A符合题意。【例5】“大漠孤烟直，长河落日圆”蕴含了光的折射知识，如图所示属于光的折射的是（）A．桥在水中的倒影B．河底看起来变浅C．透过树林的光束 D．长廊上的树影【答案】B【解析】A．桥在水中的倒影是由于光的反射形成的虚像，故A不符合题意；B．河底看起来变浅，是由于光的折射造成的，故B符合题意；C．透过树林的光束是由于光的直线传播形成的，故C不符合题意；D．长廊上的树影是由于光的直线传播形成的，故D不符合题意。【例6】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泡壁上，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，如图所示，现往池内注水，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，人看到亮班的位置在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】往池内注水，水面升至a位置时，光在水面发生折射，由光的折射规律可知，光线从水中斜射入空气中时，折射光线远离法线，P点位置如下图所示水面上升至b位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据光的反射定律和折射规律可得，Q点位置如下图所示由图中可知，P点在S点的下方，Q点在S点的上方，故A符合题意，BCD不符合题意。【例7】一束单色光从空气斜射向平行玻璃砖并穿过，其光路如图所示，下列关系说法不正确的是（）A．∠1＞∠2 B．∠1=∠5 C．∠1=∠4 D．∠3＞∠4【答案】D【解析】A．光线由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，图中2为折射角，1为入射角，可知12，故A正确，不符合题意；B．反射现象中反射角等于入射角，图中1为入射角，5为反射角，可知1=5，故B正确，不符合题意；C．玻璃砖上下表面平行，则上下两表面的法线平行，可知2=3，2是光从空气进入玻璃砖的折射角，3是光从玻璃进入空气的入射角，由光路的可逆性可知1=4，故C正确，不符合题意；D．光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，3为入射角，4为折射角，可知34，故D错误，符合题意。【例8】如图所示，插入水中的筷子看起来好像向上弯折，能正确表示所看到现象的光路图是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】筷子反射的光从水中斜射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线向水面偏折（偏离法线），折射角大于入射角，人眼沿直线看到筷子位置在折射光线的反向延长线上，像的位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折。AC．光线由空气斜射入水中，光的传播方向错误，故AC不符合题意；B．图中光线从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，符合光的折射规律，故B符合题意；D．光线从水中斜射入空气中，应该是折射角大于入射角，而图中折射角小于入射角，故D不符合题意。【例9】如图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（）A．树荫下的光斑B．舞台激光C．云在水中的倒影 D．海市蜃楼【答案】D【解析】A．树荫下的光斑是小孔成像，属于光的直线传播现象，故A不符合题意；B．舞台激光的原理是光的直线传播，属于光的直线传播现象，故B不符合题意；C．平静的水面相当于平面镜，云在水中成像是平面镜成像现象，属于光的反射，故C不符合题意；D．海市蜃楼是光在不均匀的大气中传播形成的光的折射现象，故D符合题意。【例10】如图所示，光线斜射到两种透明物质的界面时，同时发生反射和折射现象，则由图可知正确的是（）A．入射光线为BO B．法线为MNC．入射角为30° D．MN的上面可能是空气【答案】B【解析】由图可知，∠NOC为30°，则∠COM为90°30°=60°由图知，∠BOM为60°，则∠COM=∠BOM，则NM为法线，N'M'为界面。由光的折射定律入射光线和法线分居法线两侧，光的反射定律入射光线和法线分居法线两侧可知，光线OA为折射光线、光线CO为入射光线、光线OB为反射光线，入射角为∠COM=60°。折射角为∠NOA=30°。折射角小于入射角，所以M'N'的右侧为空气。综上所述，故ACD错误，B正确。【例11】静止在站台里的动车桌面上有杯水，窗外阳光斜射在水面上。若保持入射光方向不变，当动车启动时，其简化图如图乙所示，则（）A．入射角不变，折射角不变 B．入射角变小，折射角变小C．入射角变大，折射角变大 D．入射角变大，折射角变小【答案】B【解析】当动车启动时，杯中的水具有惯性保持原来的运动状态，故水面流向车子的后方，作出变化后的水面的法线，如图所示：入射光线与法线的夹角即为入射角，入射角变小，根据光的折射规律，则折射角也变小，故B符合题意，ACD不符合题意。【例12】有一圆柱形敞口容器装有一定量的水，从其左侧某一高度斜射一束激光，在容器底部产生一个光斑O。如图所示，则下列操作能使光斑向左移动的是（）A．保持水面高度不变使激光笔向右平移B．保持激光射入角度不变，往容器中加水C．保持激光射入角度不变，将容器中的水抽出一部分D．保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大【答案】B【解析】A．保持水面高度不变，使激光笔向右平移，则入射光线和折射光线都向右平移，所以光斑右移，故A不符合题意；BC．保持激光射入角度不变，往容器中加水，使水面上升，由下图可知，入射点向左移动，则光斑向左移动；同理使水面下降，入射点向右移动，则光斑向右移动；同理可知，将容器中的水抽出一部分，光斑会右移，故B符合题意，C不符合题意；D．保持水面高度和入射点不变，使激光束远离法线时，入射角增大，则折射角变大，光斑会向右移动，故D不符合题意。【例13】如图所示，人眼在A点看见河里B点有一条小鱼，若从A点射出一束激光，要使激光能照射到小鱼，该激光应射向（）A．P点 B．B点 C．Q点 D．N点【答案】B【解析】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点是鱼的虚像，鱼的实际位置在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，激光也就刚好落在鱼上了。如图所示故ACD不符合题意，B符合题意。【例14】在水深1m的湖面上空，一只画眉鸟停在岸边距水面5m高的柳树树杈上婉转歌唱；在水中有一条红色的小鲤鱼悠然游动。静观湖面，“小鲤鱼”、“画眉鸟”和“柳树”浑然一体，好一幅如诗如画的美景！关于上述情景，下列分析正确的是（）A．水中的“画眉鸟”是光的直线传播形成的B．站在岸边看见的“小鲤鱼“在实际位置的下方C．水中的“画眉鸟”距离水面1mD．“小鲤鱼”是光折射形成的虚像，“画眉鸟”是光反射形成的虚像【答案】D【解析】ABD．水中的“画眉鸟”和“小鲤鱼”都是虚像，树上的画眉鸟是通过水面反射形成的一个虚像，水中的鱼是通过光的折射形成的变高的虚像，故AB错误，D正确；C．画眉停在岸边柳树距水面5m高的树杈上，所以根据平面镜成像的特点可以知道水中的“画眉鸟”距离水面5m，故C错误。【例15】如图为一束光从空气射入水中时，发生的反射和折射现象，下列关系正确的是（）A．∠①为入射角，且∠①=∠④ B．∠②为入射角，且∠②=∠③C．∠⑤为折射角，且∠⑤=∠① D．∠⑥为折射角，且∠⑥=∠②【答案】B【解析】由图可知，一束光从空气斜射入水中时，发生的反射和折射现象，∠②为入射角，∠③为反射角，∠⑥为折射角；由光的反射规律可知，∠②=∠③；光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，则∠⑥＜∠②。【例16】下图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是（）A．世博中国馆上空的灯光 B．天鹅在水中的倒影C．河底石块看起来变浅 D．日偏食现象【答案】C【解析】A．世博中国馆上空的灯光是一条直的光柱，体现了光沿直线传播。故A不合题意；B．天鹅水中的倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的。故B不合题意；C．河底石块看起来位置变浅，看到的是石块的虚像，是由石块反射的光线从水中进入空气中时，发生折射造成的。故C符合题意；D．日食是由于月亮位于地球和太阳的中间时，射向地球的太阳光被月亮挡住了，这是由于光沿直线传播造成的。故D不合题意。【例17】诗词是中华文化的瑰宝之一，许多优美的诗词是对生活和自然现象的生动描述，也与物理知识有着紧密联系，下列诗词与对应的物理知识正确的一项是（）A．“溪边照影行，天在清溪底”——诗句中的“天”是由光的折射形成的虚像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因为光的直线传播C．“起舞弄清影，何似在人间”，影子的形成是由于光的折射D．“掬水月在手，弄花香满衣”——诗句中的“月”，是由光的反射形成的虚像【答案】D【解析】A．“溪边照影行，天在清溪底”——诗句中的“天”是由光的反射形成的虚像，故A错误；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因为游鱼细石反射的光从水中射向空气发生光的折射，故B错误；C．“起舞弄清影，何似在人间”，影子的形成是由于光的直线传播，故C错误；D．“掬水月在手，弄花香满衣”——诗句中的“月”，是平静的水面似平面镜，由光的反射，即平面镜形成的虚像，故D正确。【例18】如题图所示，一束激光由空气斜射入水中，当水面下降时（）A．入射角变大 B．反射角变小C．折射角变小 D．折射点A点将向右移【答案】D【解析】ABC．当水面下降时，入射光线的方向不变，则入射光线与法线的夹角不变，即入射角不变，则由光的反射和折射规律可得，反射角和折射角也不变，故ABC不符合题意；D．当水面下降时，入射光线与水面的交点O将向右移动，因折射角不变，则折射点A将向右移动，故D符合题意。【例19】小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指。他感到很惊奇：玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因。下面是小明的探究过程：根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关。为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如图甲所示。（1）光从水中射向空气时，折射角______（填“大于”“小于”或“等于”）入射角，当入射角增大时，折射角______（填“增大”“减小”或“不变”）。那么，当入射角增大到某一值时，小明的推测：______；（2）小明为了验证自己的推测，进行了如图乙所示的实验。实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到______，证实了自己的推测；（3）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释：______。【答案】

大于

增大

折射光线消失

光斑消失

不会，光从空气射入水中时，折射角始终小于入射角【解析】（1）光从水中射向空气时，折射光线远离法线，折射角大于入射角，当入射角增大时，折射角也增大；当入射角增大到某一值时，折射光线会空气中消失，此时只剩反射光线。（2）实验过程中激光束折射进入空去中，在光屏上形成亮斑，逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，会发现光斑下移，当增大到某一角度时，小明会观察到光斑消失，证实了小明的推测是正确的。（3）当光从空气射向水中时，折射角始终小于入射角，不会出现折射角大于的情况，所以不会出现“看不见”的现象。【例20】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：入射角10°30°45°60°折射角7.1°20.7°30°37.8°（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______的作用；（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______；（3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。【答案】

显示光路

光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角

小于

45o【解析】（1）某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。（2）根据表中数据可知，实验中，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出的结论是：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。（3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小了，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。（4）已知当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°。根据光路的可逆性，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。【例21】（1）如图甲将硬纸板垂直放在平面镜上，使一束光贴着纸板A入射到O点，实验时若入射光线偏离法线，则反射角将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；当纸板A上显示出光路时，将另一半纸板B绕ON向后折时，反射光线不在纸板B上，此时反射光实际上是________（选填“存在”或“不存在”）的；（2）如图乙，一束光从A点射向水面上的O点，照射到容器底部的B点，如果要让折射光线射到C点，在保持入射点不变时，应________（选填“增大”或“减小”）入射角或者在保持入射光线位置不变时，应___________（选填“加水”或“排水”）。【答案】

变大

存在

减小

加水【解析】（1）如图甲将硬纸板垂直放在平面镜上，使一束光贴着纸板A入射到O点，实验时若入射光线偏离法线，则入射角增大，根据反射角等于入射角，反射角将变大。纸板A的作用是便于观察光路，将另一半纸板B绕ON向后折时，由于B不在A所在平面内，反射光线不在纸板B上，此时反射光实际上是存在的。（2）如果要让折射光线射到容器底的C点，在保持入射点不变时，折射角应变小，由于在光的折射中，折射角随着入射角的减小而减小，所以应减小入射角。在保持入射光线位置不变时，折射光线会向左偏移，所以折射点向左偏移，水面应上升，所以要往容器内加水。【例22】小明在学了光的折射后，想知道光进入不同介质时，弯曲程度是否相同（折射角是否相等），如不同，弯曲程度跟什么因素有关？老师帮他设计了下面的实验：用一厚玻璃缸盛一定量的水，让一个激光手电筒射出的光束从空气中斜射入水中，从水中进入玻璃，再次进入空气中，其光路如图所示。小明上网查出一些介质的其他参数如下表。物质密度/(kg/m3)光速/(m/s)空气1.293.0×108水1.0×1032.25×108玻璃2.5×1032.0×108植物油0.8×103（1）分析光路图（a）可得出结论：______；（2）分析光路图（a）和表中数据可得