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文檔簡(jiǎn)介
第四章光現(xiàn)象
第4節(jié)光的折射
知識(shí)點(diǎn)一、光的折射
1.實(shí)驗(yàn):研究光的折射現(xiàn)象
【提出問題】
我們知道光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,那么光在“跨過”兩種介質(zhì)界面時(shí)是否還是沿直
線傳播呢?有什么規(guī)律呢?
【猜想與假設(shè)】
斜插入水中的筷子變彎,猜想光從水中斜射入空氣時(shí),傳播方向發(fā)生廣改變。
【實(shí)驗(yàn)過程與分析】
(1)向水槽中倒入水,如下圖所示,在水槽中沿豎直方向放好光屏,讓入射光緊貼光屏的左半
側(cè)射入,讓右半側(cè)光屏沿法線前后轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)折射光線呈現(xiàn)在光屏上時(shí),可以發(fā)現(xiàn)折射光線、入射光
線和法線在同一平面內(nèi)。
空氣
法線
…球
v\m\弋
圖4.4-2光斜射入水中時(shí)的折射現(xiàn)象圖44-3光的折射
(2)開始時(shí)讓光線沿法線方向從空氣射入水中,即與界面垂直的方向射入,可以看到光線沿直
線射人水中。
(3)將光線繞著入射點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),觀察水中光線的傳播方向,可以發(fā)現(xiàn)射入水中的光線也繞
著入射點(diǎn)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),但折射角始終小于入射角。
(4)讓光線從水中射入空氣中,可以發(fā)現(xiàn)光線垂直界面入射時(shí),傳播方向不發(fā)生改變;光線從
水中相對(duì)于界面斜射時(shí),光的傳播方向發(fā)生改變,隨著入射角增大,折射角也增大,且折射角始終大
于入射角。
2.光的折射中的基本概念:
(1)入射光線:從射向兩透明介質(zhì)分界面的光線:
(2)折射光線:從射向的光線;
(3)法線:過垂直與兩分界面的;
(4)入射點(diǎn):入射光線與兩介質(zhì)分界面的;
(5)入射角:與之間的夾角;
(6)折射角:折射光線與法線之間的夾角。
簡(jiǎn)稱“一點(diǎn)"(;)、“一面”()、“二角
(和)、“三線"(、和)。
典例1、(2023?內(nèi)蒙古赤峰?中考真題)探究光折射時(shí)折射角與入射角的關(guān)系,如圖所示,使一束光
從甲介質(zhì)斜射入乙介質(zhì),測(cè)量并記錄入射角和折射角大小;改變光束射向。點(diǎn)的角度,進(jìn)行多次實(shí)
驗(yàn),數(shù)據(jù)如下表所示:
實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234
入射角10°20°30°40°
折射角15.1°30.7°48.6°73.8°
(1)光從甲介質(zhì)斜射入乙介質(zhì)發(fā)生折射時(shí),折射角入射角;折射角隨著入射角的增大
而:
(2)做完第4次實(shí)驗(yàn)后,同學(xué)們又使一束光從乙介質(zhì)中以73.8。的入射角射入甲介質(zhì),測(cè)得折射角
恰好為40。,這說明在折射現(xiàn)象中,。
典例2、(2024?浙江?三模)小明在探究光的折射規(guī)律時(shí),意外發(fā)現(xiàn):當(dāng)光沿某方向從半圓玻璃磚射
向空氣時(shí),折射光消失而反射光卻變得更亮(如圖1),老師告訴他這是光的全反射現(xiàn)象。課后,
小明查到光從玻璃射向空氣時(shí)的一些數(shù)據(jù)如下表所示:
圖1
入射角/?0°10°20°30°40°41.2°41.8°42°
折射角r0°15.2°30.9°48.6°74.6°81°90°/
反射能量5%7%26%43%77%84%100%100%
(1)分析以上數(shù)據(jù)可知光從玻璃射向空氣時(shí),折射角隨入射角的變化關(guān)系是:折射角隨入射角的增
大而;
(2)光從玻璃射向空氣時(shí),當(dāng)入射角/>。時(shí),反射能量達(dá)到100%,就發(fā)生了全反射現(xiàn)象;
(3)由表格數(shù)據(jù)可知:圖2中圖線(選填%”或*”)反映了上述實(shí)驗(yàn)中的入射角與折射角
之間的關(guān)系;
(4)當(dāng)光從空氣斜射向玻璃時(shí),不能發(fā)生全反射現(xiàn)象。原因是折射角入射角。(選填
知識(shí)點(diǎn)二、光的折射定律
1.光的折射規(guī)律:
(1)光發(fā)生折射時(shí),折射光線、入射光線和法線,和
分別位于法線的兩側(cè);
(2)光從空氣水中或其他介質(zhì)中時(shí),折射光線向方向偏折,折射
角入射角;
(3)光從水中或其他介質(zhì)______________空氣中時(shí),折射角入射角;
(4)入射角增大(或減小)時(shí),折射角也(或);
(5)光垂直射向兩種介質(zhì)的界面時(shí),傳播方向=
(6)折射時(shí)光路可逆。
2.理解:
(1)弄清入射點(diǎn)、入射角、折射角、入射光線、折射光線和法線的含義,特別是法線,它既是
界面的垂線,又是作圖時(shí)畫入射角和折射角的參照標(biāo)準(zhǔn)。
(2)折射角隨入射角的增大(減?。┒p?。?,但不成正比,敘述時(shí)應(yīng)先說折射角
后說入射角。
(3)無論光是從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中,還是光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中,
在:(或真空)中的角(入射角或折射角)總是在水中或其他介質(zhì)中的角(折射
角或入射角)。
3.光的反射和折射的異同點(diǎn)
項(xiàng)目光的反射光的折射
____________與________________________與______________在
介質(zhì)
不在同種均勻介質(zhì)中不同介質(zhì)或同種不均勻介質(zhì)中
同角度大小關(guān)系反射角__________入射角折射角與入射角的大小一般_________
點(diǎn)光垂直射入時(shí)
反射先線與入射光方向折射光線與入射并線方向
的方向
三線共面情況反射光線和折射光線都與入射光線、法線在__________________
相與法線的關(guān)系反射光線和折射光線都分別與人射光線位于____________,_______
同兩角的關(guān)系反射角和折射角都隨入射角的改變而改變,即_________變大或同時(shí)變小
點(diǎn)光路的可逆性聲路都是
成像情況光在兩種介質(zhì)分界面處發(fā)生反射和折射時(shí)都能成像,且都為____________
典例3、(2024?上海?中考真題)有一束光從空氣中斜射入平靜的水面時(shí),若入射角為60。,則折射
角為()
A.0°B.40°C.60°D.90°
典例4、(2024?山東煙臺(tái)?中考真題)藍(lán)藍(lán)的天上白云飄,站在湖邊的小明看到清澈的水中魚兒在云
中游動(dòng),下列說法正確的是()
A.看到的水中的魚是實(shí)像B.看到的水中的云是實(shí)像
C.看到的水中的云是由于光的折射形成的D.看到的水中的魚是由于光的折射形成的
典例5、(2023?四川綿陽(yáng)?中考真題)如圖所示,是一束光從空氣以一定角度射到水面某點(diǎn)后,在水
中和空氣中的徑跡。若這束光沿水中徑跡從水中射到水面同一點(diǎn),光路圖可能的是()
典例6、(2023?山東威海?中考真題)游泳館天花板上的日光燈照射到水面上,下列說法錯(cuò)誤的是
()
A.當(dāng)光由空氣射入水中時(shí),水中光的能量比入射光的能量少
B.光由空氣入射到水面上時(shí),不可能沿原方向繼續(xù)傳播
C.岸上的人看到水中出現(xiàn)日光燈的像,說明光可以傳遞信息
D.入射到水面上的光被反射回空氣中,因?yàn)楣馀c水發(fā)生了相互作用
典例7、(2023?內(nèi)蒙古呼和浩特?中考真題)當(dāng)代中國(guó),技術(shù)日新月異,無人機(jī)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶。
當(dāng)一架無人機(jī)掠過水面時(shí),岸邊的人可以在水中看到無人機(jī)的倒影,其成像光路圖正確的是
(選填圖1“甲”或“乙”或“丙”或“丁”);在水中潛游的人可以看到無人機(jī)的像,其成像光路圖正確的
是(選填圖2“A”或"B”或"C”或"D”);兩次所成的像(選填"前虛像后實(shí)像”或“前實(shí)像后
ABCD
典例8、(2024?四川廣安?中考真題)如圖所示,請(qǐng)作出這束光從三棱鏡斜面射出的折射光線的大致
方向。
知識(shí)點(diǎn)三、生活中的折射現(xiàn)象及解釋
1.筷子“彎折”:當(dāng)筷子部分地浸入水中或其他透明液體中時(shí),由于水和空
氣對(duì)光線的折射率不同,光線在筷子表面和水面之間發(fā)生,使得從上方看下去時(shí),筷子
在水中的部分看起來像是被“”或“”了。
2.“池水變淺”:從岸上看水中的物/體,例如岸J上的人看水中的魚位置“________”。
如圖所示,從魚身上A點(diǎn)反射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼(光從水中斜射入空氣中,折射角
大于入射角),因?yàn)檎凵涔饩€的反向延長(zhǎng)線相交于A'點(diǎn),此時(shí)人感覺光好像是從A'點(diǎn)發(fā)出的,所以
人逆著折射光看去,看到的是水中魚的虛像,它比魚的實(shí)際位置高。
3.從水中看岸上的物體“”,例如水中的人看岸上的樹或建筑物“變高”。
如圖所示,從岸上的樹上點(diǎn)A射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼(光由空氣中斜射入水中,折射
角小于入射角),折射光線的反向延長(zhǎng)線相交于A'點(diǎn),此時(shí)人感覺光好像是從A'點(diǎn)發(fā)出的,所以人
逆著折射光看去,看到的是岸上的樹的虛像,它比樹的真實(shí)位置偏高。
A
4.海市蜃樓和沙漠蜃景:
多發(fā)生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空氣較熱,但是海水比較涼,海面附近空氣的溫度比較
低。海面地表上方不同高度的空氣層相當(dāng)于一層層密度不同的透明介質(zhì)。密度大的空氣層為光密介
質(zhì),密度小的空氣層為光疏介質(zhì)。遠(yuǎn)方景物射出的光在層與層之間連續(xù)發(fā)生折射。從整體來看,光
逐漸向地面彎曲進(jìn)入觀察者的眼中。在觀察者看來,光好像是從的物體射出的。
圖4.4-6海市廈樓的成因
典例9、(2024?吉林?中考真題)清澈見底的池水看起來比實(shí)際淺,這種現(xiàn)象產(chǎn)生原因是光的(
A.反射B.直線傳播C.折射D.色散
典例10、(2024?云南?中考真題)古代的《墨經(jīng)》對(duì)光現(xiàn)象就有了記載。圖中的光現(xiàn)象中,由于光
的折射形成的是()
典例11、(2024?甘肅臨夏?中考真題)光——宇宙的使者。關(guān)于光現(xiàn)象的描述可以用光的折射來解
釋的是()
典例12、(2023?山東煙臺(tái)?中考真題)中華文化博大精深,有些古詩(shī)詞中蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)。
下列詩(shī)句中的情境能用光的折射原理解釋的是()
A.起舞弄清影B.潭清疑水淺C.風(fēng)吹草低見牛羊D.樓臺(tái)倒影入池塘
典例13、(2024?陜西榆林?三模)如圖所示,來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光,由于光的而發(fā)生
彎曲,進(jìn)入了觀察者的眼睛,觀察者看到的是建筑物的(選填“實(shí)像”或“虛像”)。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)
1.(2024?四川南充?中考真題)川北皮影,又稱“影子戲”或“燈影戲”,是一項(xiàng)具有豐富歷史和深厚
文化底蘊(yùn)的國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。它是用燈光將受皮影的操縱者(攔門匠)操作的人物或物件表
演的影投射到屏幕上,如圖甲。圖①②③④現(xiàn)象中與川北皮影成像原理相同的是()
A.①圖:海市蜃樓B.②圖:南充清輝閣倒影
C.③圖:手影游戲D.④圖:魚的實(shí)際位置在看到的“魚”的下方
2.(2023?江蘇常州?中考真題)海洋公園內(nèi),北極熊站立在方形透明水族箱內(nèi),頭在水面上、身體
在水面下,水族箱外的游客居然看到了北極熊“身首異處”的奇異場(chǎng)景,如圖所示。游客看到熊身體
的光路圖是()
3.(2023?湖南婁底?中考真題)許多優(yōu)美的詩(shī)詞是對(duì)生活和自然現(xiàn)象的生動(dòng)描述,也與物理知識(shí)有
著緊密聯(lián)系。下列詩(shī)詞中涉及的物理知識(shí)正確的是()
A.“一石擊破水中天”,“天”是由光的折射形成的虛像
B.“映日荷花別樣紅”,“荷花”呈紅色是由于它能吸收紅光
C.“水皆縹碧,千丈見底,游魚細(xì)石,直視無礙”,“游魚細(xì)石”是由光的折射形成的虛像
D."起舞弄清影,何似在人間”,“影”是由光的反射形成的虛像
4.(2023?湖北恩施?中考真題)從岸邊看池水不深,在沒有安全保障情況下切記不要下水。池水看
起來變淺,是因?yàn)椋ǎ?/p>
A.光的直線傳播B.光的反射C.光的折射D.都有可能
5.(2023?北京?中考真題)一束單色光從空氣斜射入水中的情境如圖所示。下列說法正確的是()
A.8。是入射光,。/是反射光B.NO是入射光,OC是折射光
C.乙是入射角,是反射角D.光若沿C。入射,將沿。/和射出
6.(2023?湖南衡陽(yáng)?中考真題)下列光現(xiàn)象中,由于光的折射形成的是()
情景如圖,圖中/O為入射光線,為折射光線;保持入射點(diǎn)。不動(dòng),在豎直平面內(nèi),順時(shí)針
緩慢旋轉(zhuǎn)入射光線NO至圖中虛線位置,反射角將(選填“變大”“不變”或“變小”)。
8.(2023-江蘇泰州?中考真題)如圖所示,一只水鳥站在水
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