2 光的折射（解析版）

知识点一：光的折射1、当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生改变的现象叫光的折射。2、光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。3、如图，入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线AO与法线NN′夹角（α）叫入射角；折射光线OC与法线NN′的夹角（γ）叫折射角。知识点二：光的折射定律1、光的折射定律：光发生折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。(1)当光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。如图甲所示。(2)当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。(3)当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。如图乙所示。2、正确理解光的折射规律：（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；（5）在光的折射现象中光路是可逆的。【微点拨】（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。知识点三：生活中光的折射现象在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。【知识拓展一】生活中常见折射现象常见折射现象及解释：1、光的折射现象会造成许多光学现象，如水底看起来比实际的浅，一半斜捅入水中的筷子变弯曲，鱼缸中的鱼看起来变大，海市蜃楼等。要解释这些现象，首先要知道看见的并非实际物体，而是物体经折射后成的虚像。2、举例分析光的折射现象以池水看起来“变浅”为例，其原因我们可以作如下分析：我们能够看见物体是由于有光射入我们的眼睛里，假设从水池底的一点A射出的两条光线经折射后射入人眼(如图甲所示)，眼睛根据光沿直线传播的经验(人的感觉总认为光沿直线传播)，逆着折射光线看过去，就会觉得光好像是从水中的A’射入我们眼睛里的，因此我们会觉得A’比A高了，即看起来池底升高，池水“变浅”了。有经验的渔民都知道，在叉鱼时，只有瞄准鱼的下方，才能把鱼叉到。若从水中去观察岸上的物体，P点的位置将会升高，如图乙所示。例如跳水运动员在水下观察10m跳台，就会感到其高度超过10m。因此可以得出结论：从岸上看水里和从水里看岸上相同，都是看到升高了的虚像。补充：人眼之所以看到物体的虚像，都是因为折射光线(或反射光线)进入人的眼睛，而人眼总认为光沿直线传播，这就使人在折射光线(或反射光线)的反向延长线上看到一个虚像。【知识拓展二】光的折射的特殊现象1、当光从其他介质入射空气时，折射角将大于入射角。当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在空气中将不出现折射光线，只要入射角大于或等于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射。所以产生全反全反射全反射射的条件是：①光必须由其他介质射向空气；②入射角必须大于或等于一定角度（临界角）。临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从其他介质进入空气且入射角大于临界角时，才会发生全反射）。2、全反射的应用：光导纤维是全反射现象的重要应用。蜃景的出现，是光在空气中全反射形成的。1、“鱼戏莲叶东，鱼戏莲叶西，鱼戏莲叶南，鱼戏莲叶北…”我们能看见水中的鱼，是因为（）A．光的直线传播B．光的反射C．平面镜成像D．光的折射【答案】D【解析】鱼在水中，人在岸上，鱼反射的光线从水中斜射入空气中，折射光线进入人的眼睛，人眼感觉折射光线从折射光线的反向延长线上射出的，所以看到的鱼的虚像。故选：D。2、如图是光源S发出的光线从水中斜射入空气中的光路图，下列关于人在岸上观察到光源S所成像的说法正确的是（）A．光源S所成的虚像在直线①上B．光源S所成的虚像在直线②上C．光源S所成的实像在直线①上D．光源S所成的实像在直线②上【答案】A【解析】AB.．人在岸上观察到光源S所成的像为虚像，由于人觉得光沿直线传播，所以感觉光源S所成的虚像在折射光线的反向延长线，即直线①上，故A正确，B错误；CD．人在岸上观察到光源S经水面折射所成的像为虚像，故CD错误。故选A。3、画出图甲中光从水中射入空气中折射光线的大致方向，并标出折射角γ。【解析】光从水中射入空气中，先画好法线，折射光远离法线偏折，如图所示：1、“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。故选B。2、α一束光从空气中斜射向玻璃砖并穿过，其光路如图所示。关于四个角的大小关系正确的是（）A．α1＞γ1 B．α2＞γ2 C．α1＝α2 D．γ1＝γ2【答案】A【解析】A．光线从空气中斜射入玻璃砖中，折射角小于入射角，则α1＞γ1，故A正确；B．光线从玻璃砖中斜射入空气中，折射角大于入射角，则α2＜γ2，故B错误；CD．因两条法线是平行的，则由几何知识可知γ1＝α2，所以α1＞α2，γ1＜γ2，故CD错误。故选A。3、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。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。5、在平静的湖水中，看到“云在水中飘，鱼在云上游”，对于该现象中的云和鱼，下列说法正确的是（）A．云和鱼都是光的反射形成的像B．云和鱼都是光的折射形成的像C．云是光的反射形成的像，鱼是光的折射形成的像D．云是光的折射形成的像，鱼是光的反射形成的像【答案】C【解析】水中的云是在水中形成的倒影，是光的反射形成的像，看到水中鱼是鱼反射的光经水面的折射形成的像。6、如图所示，把一块厚玻璃砖放在钢笔前面，笔杆好像错位了，这种现象是引起的，此时观察者大致在玻璃砖的(填“A”“B”或“C”)处。当光从空气斜射进入玻璃砖，折射光法线（选填“靠近”或“远离”）：再从玻璃砖斜射进入空气，折射角入射角，所以看上去钢笔“错位”了。【答案】光的折射C靠近大于【解析】光线通过玻璃砖进入空气发生两次折射：第一次是从空气斜射进入玻璃砖，折射光线应该靠近法线偏折，折射角小于入射角；第二次是从玻璃砖斜射进入空气，折射光线应该远离法线偏折，折射角大于入射角，所以看上去钢笔似乎被分成了三段，发现钢笔“错位”了。7、如图所示为一束光从空气斜射到某液面上，与液面的夹角为30°，且反射光线与折射光线相互垂直，则反射角是，折射角是。【答案】60°30°【解析】根据图示，入射光线与界面的夹角是30°，所以入射角为90°-30°=60°，反射角等于入射角，也为60°，所以反射光线与界面的夹角为30°。因为折射光线与反射光线垂直，所以折射光线与界面的夹角为90°-30°=60°，因此折射角为90°-60°=30°。8、如图甲所示，一束白光经三棱镜折射后，在光屏上形成自上而下为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，这就是光的现象。一束红光沿AO从空气斜射向玻璃，OB和OC分别是红光的反射光线和折射光线，如图乙所示。如果一束紫光也沿AO斜射向玻璃，请你在图乙中画出该紫光的折射光线(大致位置)和反射光线，并标出传播方向。【答案】色散光线如下图所示(反射光线为OB，折射光线为0C')。【解析】白光经过三棱镜后能被分解为绚丽的七色光，这种现象被称为光的色散；由光的色散可知：紫光比红光的折射能力强，所以紫光的折射角小于红光，故应靠近法线，反射光线与OB重合。1、小科学习完《光现象》之后，兴致勃勃地回家给妹妹表演了一个小魔术。他先让妹妹站定，在她面前摆一只“空碗”（如图甲所示），然后缓慢地往碗里倒水，成功地给妹妹“变”出了一枚硬币（如图乙所示）。魔术的成功是利用了（）A．光的反射 B．光的折射 C．光的直线传播 D．光的色散【答案】B【解析】当碗里没水的时候，硬币反射的光被碗壁挡住了，所以在一定位置看不见；当碗中倒入水后，硬币反射的光在水面发生折射，当折射光线进入人眼时，人眼逆着折射光线看去，看到的便是由于光的折射而形成的虚像，虚像的位置比物体的实际位置偏高，所以就能看见硬币了，这是利用了光的折射，故B符合题意，ACD不符合题意。2、如下图所示，一只烧杯中装有半杯水，放在水平木板AB上，一束光线竖直向下照在水面上。现在B端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，则此时（）A.反射光线顺时针方向旋转B.反射光线逆时针方向旋转C.折射光线的方向不变D.折射光线逆时针方向旋转【答案】C【解析】在B端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，但水面总是水平的，所以入射光线与水面垂直，故反射光线和折射光线的方向都不变。3、一些大厦用许多大块的平板镀膜玻璃做外墙(俗称“玻璃幕墙”)。这种墙既能反射光线也能透过光线。下列选项中能真实反映光通过玻璃幕墙进入室内的光路图是（）【答案】B【解析】光通过玻璃幕墙进入室内，经历了两次折射，第一次是从空气斜射入玻璃中，折射光线向靠近法线方向偏折，折射角小于入射角；第二次是从玻璃斜射入空气中，折射光线向远离法线方向偏折，折射角大于入射角。4、将圆柱形细木棒竖直插入装有水的玻璃杯内，其位置如俯视图所示，从俯视图中的P点沿水平方向看到的应该是下面四幅图中的（）【答案】B【解析】P点沿水平方向看到的应该是下面四幅图中的B图。5、下面能正确反映水中筷子看起来向上偏折的光路是（）【答案】C【解析】（1）水中的筷子看起来向上偏折，是光线从水中射入空气时，而BD图都是光从空气射向水里，故BD错误；（2）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向水面偏折，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A图折射角小于入射角。故C正确。6、在“探究光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的折射本领强”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（如图甲所示），接着分别倒人适量的水和油（如图乙所示），再用光分别斜射人水和油中，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。（1）如图乙所示，小明已经完成了在水中的实验，要实现探究目标，画出油中进行实验的示意图。（2）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制的纸质刻度尺，这样做的目的是。（3）某小组的同学根据正确的实验方案实验后，所记录的两次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：在空水槽的实验中光斑的位置应该在水和油实验中光斑的（填“左侧”中间”或“右侧”）；光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大。【答案】（1）见解图（2）确定光斑的位置，方便比较（3）左侧油【解析】（1）根据控制变量法可知，小明在实验中要控制液体的深度相同和入射角相同。（2）在水槽底部贴上一把自制的纸质刻度尺，目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位置，便于比较液体对光的偏折程度，体现了转换法的思想。（3）光线从空气中射入水中，折射角小于入射角，故在空水槽中，光斑在水和油实验中光斑的左侧。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。7、某同学在做探究光的折射特点的实验，如图所示的是光从空气射入水中时的光路.实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧.通过实验还得到如下数据:入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11°22.1°35.4°40.9°（1）分析表中数据可得出结论:①光从空气斜射到水面时，将同时发生和现象。②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是，且折射角（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角.当光从空气垂直射到水面时，折射角入射角，折射角为。（2）该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点:光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线将偏向法线.请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价:是否存在不足?答:（选填“是”或“否”）；请简要说明理由:。（3）实验中，为了能观察到光在水中的传播路径，你的方法是，实验中（选填“能”或“不能”）看见反射光线。（4）如图所示，水中B处有一条鱼，人眼在岸上的A处，试在图中画出人眼看见水中的鱼的大致光路。答图【答案】（1）①折射反射②折射角随入射角的增大而增大小于等于0°（2）是探究过程不完整，五次实验数据可以，但还应该做其他多种透明介质之间的折射实验（3）向水中滴加几滴牛奶（或豆浆）不能（4）如答图【解析】由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。分析可知，上述实验的过程存在不足，应该换用其他透明介质再做此实验，这样得出的结论将更具有普遍性。8、细心的小科发现利用如图所示的实验既可以探究光的反射特点，又可以探究光的折射特点，图中是光从空气射入水中时的光路。通过实验还得到如下数据，根据实验现象及表中数据，可得出结论：入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11°22.1°35.4°40.9°（1）光从空气射到水面时，发生了现象；（2）光从空气斜射到水面时，当入射角增大时，你所发现其它两个角的变化特点是；（3）实验中发现，反射光线、折射光线与入射光线及法线；（4）根据表中信息和图中信息，你还能够得出的结论是：。【答案】光的反射和光的折射反射角和折射角都增大在同一平面内见解析【解析】（1）由图中可以看出，当光从空气射到水面时，同时发生了反射和折射现象。（2）由表中数据可知，当入射角从0°→15°→30°→45°→60°逐渐增大时，反射角和折射角也都随之逐渐增大。（3）通过实验可知，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，所以反射光线、折射光线与入射光线及法线在同一平面内。（4）分析表中的数