資源簡介

第十四講 光的折射
A.學前導讀
水杯中的筷子為什么看起來像折斷了一樣？
海市蜃樓是怎么形成的？
如果想在水中抓魚要有什么策略？
B.知識詳解
實驗一：光的折射條件
利用激光筆、小玻璃磚來研究光的折射發生的條件.第一次沿玻璃磚表面射出光線，觀察光線傳播方向；第二次讓激光沿垂直于玻璃磚表面的方向射出，觀察光線傳播方向.
實驗結論：第一次沿玻璃磚表面射出光線，光線不進入玻璃磚內，光線直接沿直線傳播；第二次讓激光沿垂直于玻璃磚表面的方向射出，光線仍沿直線傳播.通過兩次實驗說明（知識點1）：光從一種均勻介質 入另一種均勻介質時，它的傳播方向 的現象（即偏折）叫光的折射.
垂直入射的情況是光的折射特殊情況，此時入射角等于折射角等于0度，入射光線法線反射光線三線合一.（此時光的傳播方向沒有發生改變，但實際上光在兩種介質中的傳播速度發生了改變，實質上還是發生了光的折射）
實驗二：光的折射規律
利用激光筆、玻璃磚、量角器探究光的折射規律.光由空氣射入玻璃磚中，改變入射角度，觀察出射角度的變化；光由玻璃磚進入空氣，改變入射角度，觀察出射角度的變化；從玻璃進入空氣過程中入射角達到某個臨界值會產生新的現象.
實驗結論（知識點2）： （折射光線、法線、入射光線在同一平面內）； （折射光線和入射光線分居法線兩側）； （無論折射是從空氣進入其它透明物質還是從其它透明物質進入空氣，在空氣一側的角始終大一些），折射角隨入射角的增大而增大，減小而減??； （折射光線同樣是可逆的）.
實驗三：常見光的折射現象（知識點3）
水杯中的筷子看起來像折斷了一樣；
盛了水的碗看上去好像變淺了；
放在杯底看不見的硬幣加上水就看見了；
玻璃磚后的筆看起來像錯位了；
在河中用魚叉捕魚的技巧；
岸上的人觀察水中物體的位置與實際位置相比是 ；
水中觀察岸上的物體的位置與實際位置相比是 .
請分別解釋以上現象產生的原因，有能力的盡量能做出對應的光路圖.
知識點4：光的折射現象作圖
作圖基本原則：光的折射中形成的像都是 ，是由于人眼從來都認為光是按直線傳播的，實際光線用實線，非實際光線用虛線；牢記畫完圖檢查，空氣角最大的原則；記住垂直入射的特殊情況.
知識點5：岸上看水中物體的像與實際位置之間的關系
岸上看水中物體的像畫成平面圖，一定要畫在物體的 ！
水中看岸上的物體的像畫成平面圖，一定要畫在物體的正上方！
C.典型例題
知識點：折射現象
【例1】下列四種光現象中，由于光的折射形成的是（　　）
A.小孔成像 B.湖中倒影 C.日食 D.海市蜃樓
知識點：折射規律
【例2】如圖是某同學畫的關于水面上空一發光點（m）發出的光在水面處發生折射的情況，則正確的光路應是（　?。?br/>A.man B.mbn C.mcn D.mdn
【例3】如圖所示，OA是光從水中斜射入空氣中時的一條反射光線，OA與水面夾角為60°．下列關于入射角α、折射角β的說法中正確的是（　?。?br/>A.α=60°、β＞60° B.α=60°、β＜60°
C.α=30°、β＞30° D.α=30°、β＜30°
【例4】一束光線由空氣中斜射入水中，當入射角逐漸增大時，折射角（　?。?br/>A.逐漸減小
B.不變
C.逐漸增大，但總小于入射角
D.逐漸增大，可能大于入射角
【例5】如圖所示，光線從玻璃斜射入空氣中，若SO為入射光線，則折射光線可能是（　?。?br/>A.OM B.ON C.OP D.OQ
知識點：折射中光路可逆
【例6】站在岸上的人看到平靜的水面下有一靜止的物體，如圖，如他想用一束強光照亮物體，則應瞄準（　　）
A.看到的物體 B.看到的物體的下方
C.看到的物體的上方 D.看到的物體的前方
知識點：光的折射作圖
【例7】把一根筷子斜插入盛水的玻璃杯里，從正面看過去的情形和圖中哪個圖相符（　?。?br/>B. C. D.
【例8】下圖是水中的魚反射出的一條光線．請在圖中畫出此光線在空氣中的傳播方向．
D.夯實基礎
1.光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向會發生 ，這種現象叫做光的 .
2.光從空氣中斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線 ，折射角 入射角；入射角增大時，折射角 .
3.在光的折射中，光路是 的；當光線垂直射向介質表面時，傳播方向 .
4.光從空氣斜射入水中，如圖所示的光路圖中符合折射規律的是（　　）
A. B.C. D.
5.如圖光路中（　　）
A.CO是入射光線，NO是法線
B.AO是入射光線，MN是法線
C.AO是入射光線，PO是法線
D.CO是入射光線，PQ是法線
6.從岸邊看水中的魚，看到“魚”的位置與實際位置不同．下列模型能解釋此現象的是（　?。?br/>A B
C D
E.進階拓展
1.在下列生活情景中，利用到光的折射的是（　?。?br/>在樹蔭下避暑 B.對著鏡子梳妝 C.觀賞水中的魚兒 D.觀賞水中的明月
2.人看到水池里的月亮和魚的像，它們的形成分別是哪一種現象（　?。?br/>A.都是折射現象 B.都是反射現象
C.前者是折射現象，后者是反射現象
D.前者是反射現象，后者是折射現象
3.如圖，小明仔細觀察后，總結出以下幾條結論．其中錯誤的是（　?。?br/>A.光在同一種均勻物質中沿直線傳播
B.光發生反射時．反射角等于入射角
C.光從空氣射入玻璃時．入射角小于折射角
D.光從玻璃射入空氣時，折射角大于入射角
物理老師在實驗室用某種方法在長方形玻璃缸內配制了一些白糖水．兩天后，同學們來到實驗室上課，一位同學用激光筆從玻璃缸的外側將光線斜向上射入白糖水，發現了一個奇特的現象：白糖水中的光路不是直線，而是一條向下彎曲的曲線，如圖所示．關于對這個現象的解釋，同學們提出了以下猜想，其中能合理解釋該現象的猜想是（　　）
A.玻璃缸的折射作用
B.激光筆發出的光線未絕對平行
C.白糖水的密度不是均勻的，越深密度越大
D.激光筆發出的各種顏色的光發生了色散
5.如圖所示，表示一光線從空氣斜射入水中時發生的反射和折射現象的光路圖，其中正確的是（　　）
A. B. C. D.
6.如圖為一個半圓柱狀的透明玻璃，EF線段為其橫截面半圓形的直徑，O點為半圓柱的圓心．若有一條光線HO自空氣中射入此玻璃柱，入射點為O點．則下列光折射路徑正確的是（　?。?br/>A. B.
C.D.
7.如圖所示，一束光線斜射入容器中，在P處形成一光斑，在向容器里逐漸加水，直到加滿的過程中，光斑將（　?。?br/>仍在原來位置 B.向右移動后靜止
C.向左移動后靜止 D.先向左移動再向右移動
8.古詩詞中有許多描述光學現象的詩句，如“潭清疑水淺”說的就是光的_________現象，“池水照明月”說的就是光的________現象．
9.根據光的折射規律，畫出折射光線的大概位置．
10.小明通過實驗研究光從水中射入空氣中的現象，圖是他根據實驗現象畫的光路圖．改變入射角的大小，他發現空氣中的折射光線與法線的夾角隨入射角的增大而增大．你猜想，當入射角增大到一定程度時，會出現的現象是______________________________；
11.在探究光的折射規律的實驗中．
（1）為了看清光在水中的傳播路徑，甲實驗小組采取向水中注入幾滴牛奶的方法，請分析這樣做的原因．
（2）乙實驗小組將光從空氣分別射入水和玻璃，測得數據如下表：
分析表格中的數據，你肯定能得出一些規律．請寫出三條：
①_____________________________;
②_____________________________;
③_____________________________.
小明通過實驗研究光從水中射入空氣中的現象，如圖是他根據實驗現象畫的光路圖，改變入射角的大小，他發現空氣中的折射光線與法線的夾角隨著入射角的增大而增大．你猜想，當入射角增大到一定程度時，可能出現的現象是什么？
F.課后訓練
1.在海上或沙漠上，有時會看到高樓大廈，熱鬧市場，實際大海、沙漠上并沒有這些樓市，這種現象叫“海市蜃樓”，出現“海市蜃樓”的原因是（ ）
A．光在海面上反射的緣故
B．光在云層上反射的緣故
C．光沿直線傳播的緣故
D．光在不均勻的大氣層中折射的緣故
2.圖中，正確表示了光從空氣進入玻璃中的光路圖是（ ）
3.用汽槍射擊池水中的魚，為提高命中率，在射擊時應瞄準（ ）
A．看到的魚 B．看到的魚再偏上 C．看到的魚再偏下 D．看到的魚再偏右
4.在茶杯里放一枚硬幣，慢慢地向杯中注水，保持眼睛和杯子的位置不變，眼睛看到的硬幣的位置是（ ）
A．逐漸降低 B．逐漸升高
C．先升后降 D．不升不降
5.如圖所示，一條光線經空氣和玻璃的界面時發生反射和折射現象，則下列判斷正確的是（ ）
A. 為界面，其上方為空氣 B. 為界面，其下方為空氣
C. 為界面，其右方為空氣 D. 為界面，其左方為空氣
6. 如圖所示，光線在空氣和某種介質的界面MN上發生折射，入射角是 度，折射角是 度.界面的 側是空氣.
7.夜晚看到的星星，實際上是星星的 像.“后羿射日”的神話里，假如后羿的神箭飛行的路徑是筆直的，那么后羿要想射到日，一定要 （選填“偏上”或“偏下”）把箭射出.
8.光線從空氣斜射入某種液體中，被水平放置在液體底部的平面鏡反射，最后返回到空氣中，如圖2所示．請在圖中畫出這時的反射光線和在水面處的折射光線.
　　
G.設計實驗
透過爐火看物體
同學們有沒有這樣的經歷，在路過高溫的爐火的時候，是否會覺得爐火后的物體大小發生了變化，并且隨火焰開始抖動了呢？
大家可以回家觀察一下，使用煤氣（天然氣）燒開水或者燒菜的時候，火焰后面的物體是否會“動”了呢？只要達到一定的溫度條件，由于加熱過程中導致空氣的溫度不均勻從而使得火焰上方的空氣變為同種不均勻的物質，這時候就會發生光的折射現象，并且空氣的密度變化是隨火焰的加熱不固定的，因而就形成了毫無規律的“跳動”的物體.
H.拓展閱讀
美麗的壓花玻璃
門窗上安裝玻璃，是采光的需要．以往采用的大多是平板玻璃，現在，新穎奇妙的“壓花玻璃”也越來越多地應用到建筑上了．壓花玻璃上有方格、圓點、菱形等各種花紋圖案，非常好看．
　　壓花玻璃的光學性能和平板玻璃不同，隔著平板玻璃看東西很清楚，隔著壓花玻璃就什么也看不見了．因為它的凹凸花紋，實際上是各種透鏡和棱鏡的組合，能把光線折射、反射和漫射到不同的方向．光線經過壓花玻璃的反射、折射后，變得相當紊亂了，無法成象，所以隔著它就看不清東西．浴室和廁所的門窗上裝上了壓花玻璃，可使室內光線充足，而室外的人卻看不見室內，這樣就可以不掛窗簾了！
　　壓花玻璃是壓制而成的，它的強度要比普通平板玻璃大十倍以上．壓花玻璃的顏色多種多樣，它可以給建筑物增加光采，所以用途很廣．辦公室、教室、手術室、餐廳、俱樂部，以及臨街的底層住房的門窗，都適合安裝壓花玻璃．和壓花玻璃類似的還有磨砂玻璃．這種玻璃的一面跟細砂紙一樣，毛毛糙糙，所以又叫它毛玻璃．
　　磨砂玻璃與壓花玻璃，兩者在光學性質上并沒有兩樣，只不過磨砂玻璃面上的“透鏡”、“棱鏡”更小更多罷了，因此經過磨砂玻璃反射、折射和漫射的光線更均勻柔和．
　　用壓花玻璃或磨砂玻璃做電燈的外罩，能把刺眼的電燈泡“藏”在里面，即使眼睛直接看燈，也不會覺得耀眼．
　　壓花玻璃的特殊光學性質，在汽車前燈上也發揮了作用．過去，汽車前燈是用平板玻璃作燈罩，它透射的光束比較窄．夜間行車，司機利用這種光束，只能看清光束照到的地方，旁邊的一切幾乎都看不見了，這給駕駛工作帶來極大的不便．再說，亮處明晃晃，暗處黑糊糊，反差太大，容易使駕駛員眼花頭暈；另外，汽車在行駛的時候，車身總免不了晃動，前燈的亮光也不斷地急劇變位，駕駛員為了適應這種變化，眼睛也容易疲勞．為此，燈光設計師曾經采用毛玻璃作前燈罩，這樣，照明范圍雖然擴大了，但是還有缺點——由于毛玻璃的漫射散光作用，有些光被散射到上方而白白地浪費掉了．后來設計師們改用橫豎條紋的壓花玻璃來做前燈罩，才克服了這個缺點．
I.知識拾遺
同學們，你能回答學前導讀中的三個問題了嗎？
本課中的疑問

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