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(共40張PPT)
蘇科版 八年級(jí)上冊(cè)
第三章 光的折射 透鏡
3.1 光的折射
遠(yuǎn)在古代，人類就渴望認(rèn)識(shí)神秘的宇宙。他們崇拜眼睛，想象把自己的眼睛延長……透鏡使人類的夙愿成為現(xiàn)實(shí)。
眼鏡，矯正人的視力；
顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡，延展人類的視覺空間；照相機(jī)，捕捉美好瞬間。
這些形形色色的儀器，乃至我們的眼睛，都與透鏡成像有關(guān)。
透鏡為什么會(huì)成像 透鏡成像有什么特點(diǎn)
第3章序言
從岸上看，為什么會(huì)覺得水的深度比它的實(shí)際深度要淺呢？
千萬不能！ 因?yàn)?水的實(shí)際深度比看上 去要深！
杯中“折筆”，海市蜃樓，為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？
情景引入
01
02
03
04
05
CONTENTS
生活中光的折射現(xiàn)象
初識(shí)光的折射
探究光的折射特點(diǎn)
太陽奇觀
PART ONE
初識(shí)光的折射
1. 如圖 3-1 所示，將一束光斜射到容器底面點(diǎn) O 處；向容器中注水，觀察底面上光斑的位置是否發(fā)生變化。
2. 設(shè)法使光束在空氣和水中的傳播路徑顯示出來，觀察光傳播的方向是否變化。
3. 使光束垂直于水面射入，觀察光的傳播方向；改變光的入射方向，觀察光的傳播方向怎樣變化。
活動(dòng)3.1 觀察光的折射現(xiàn)象
圖3-1 觀察光的折射現(xiàn)象
o
光斜射入水中
光垂直射入水中
點(diǎn)擊播放視頻
通過上述活動(dòng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光垂直射入水中時(shí)，傳播方向不變；當(dāng)光斜射入水中時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折。光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫作光的折射（refraction ）。
如圖3-2 所示，過入射點(diǎn)O 且垂直于分界面的直線 NN' 稱為法線。AO 是入射光線，OB 是折射光線；入射光線與法線的夾角α 稱為入射角，折射光線與法線的夾角γ 稱為折射角。
圖3-2 光的折射
光的折射的有關(guān)概念
PART TWO
探究光的折射特點(diǎn)
光在折射時(shí)遵循什么規(guī)律？
（1）折射光線和入射光線和法線在同一平面內(nèi)；
（2）折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)；
（3）入射角增大（或減小），折射角也隨之增大（或減小）。
提出問題
猜想與假設(shè)
回憶：光的反射定律是什么？
類比光的反射定律，并結(jié)合剛剛所學(xué)—初識(shí)光的折射，對(duì)光的折射特點(diǎn)進(jìn)行猜想與假設(shè)。
圖3-3 探究光的折射特點(diǎn)
1. ①實(shí)驗(yàn)裝置如圖 3-3 所示。向水槽中注水，使水面恰好通過背景屏的圓心 O。
②將一束光從空氣經(jīng)圓心 O 射入水中， 觀察背景屏上顯示的光路。折射光線、入 射光線和法線是否在同一平面內(nèi)？
結(jié)論：當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)（光從空氣斜射入水中），
折射光線和入射光線和法線在同一平面內(nèi)；
折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)。
實(shí)驗(yàn)
③從垂直入射開始，逐次增大入射角，折射角如何變化？
多次測(cè)量入射角和對(duì)應(yīng)的折射角，將數(shù)據(jù)記錄在下表中。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 入射角α/° 折射角γ/°
1
2
3
…
結(jié)論：當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)（光從空氣斜射入水中），
入射角增大（或減小），折射角也隨之增大 （或減小）。
④使一束光從水中經(jīng)圓心 O 射入空氣， 逐次改變?nèi)肷浣牵容^折射角和入射角的大小。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 入射角α/° 折射角γ/°
1
2
3
…
結(jié)論：當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)（光從水中斜射入空氣），
入射角增大（或減小），折射角也隨之增大 （或減小）仍然成立。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，在水中滴入數(shù)滴牛奶，在水面上方噴些煙霧，便于顯示光在空氣和水中的傳播路徑。
玻璃
空氣
射入的光線與射出的光線不在同一直線上，但兩條光線平行。
圖3-4 光射入玻璃磚
2. 如圖 3-4 所示，假設(shè)一束光從空氣射入玻璃磚，再從它的另一側(cè)射出。光在經(jīng)過兩個(gè)界面時(shí)分別向哪個(gè)方向偏折？
議一議
綜合光從空氣斜射入水中，光從水斜射入空氣中的入射角，折射角的大小關(guān)系；光從空氣斜射入玻璃磚中的光路圖；你能發(fā)現(xiàn)入射角與折射角的大小關(guān)系嗎？
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光從空氣斜射入水（或玻璃）中時(shí)，折射光線偏向法線方向，即折射角小于入射角；當(dāng)光從水（或玻璃）斜射入空氣中時(shí)，折射光線偏離法線方向，即折射角大于入射角。
當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)；入射角增大（或減 小）時(shí)，折射角也隨之增大（或減小）。
人們由大量實(shí)驗(yàn)歸納出光的折射特點(diǎn)：
探究：光的折射的可逆性
光反射時(shí)的光路是可逆的，光的折射時(shí)光路也是可逆的嗎？
如圖：讓光從空氣斜射半圓形玻璃磚，同時(shí)逆著折射光射入另一束光，觀察光在空氣中的傳播途徑。
現(xiàn)象：如果讓光逆著折射光線的方向射到界面，那么，它被折射后就會(huì)逆著原來的入射光的方向射出。
結(jié)論：在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。
光的折射的可逆性
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 入射角α/° 折射角γ/°
1 0 0
2 30 20
3 45 30
4 60 40
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 入射角α/° 折射角γ/°
1 0 0
2 20 30
3 30 45
4 40 60
對(duì)于光的折射的可逆性，我們借助實(shí)驗(yàn)1中的步驟③，④再次強(qiáng)化理解分析，假設(shè)步驟③，④同時(shí)進(jìn)行，讓光從空氣射入水中，同時(shí)在水中逆著折射光射入另一束光，觀察光的傳播路徑并分別記錄以下兩組數(shù)據(jù)如下：
注：以上數(shù)據(jù)為理想假設(shè)數(shù)據(jù)，真實(shí)數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄而得。
步驟③ 步驟④
(1)折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。（三線共面）
(2)折射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)。（兩線分居）
(3) ①光從空氣斜射入水中，折射角小于入射角；
②光從水斜射向空氣時(shí)，折射角大于入射角；
③入射角增大時(shí)，折射角也隨之增大；（空氣中的角總是大角）
④垂直射入時(shí)，傳播方向不變。
(4)在光的折射中光路是可逆的。（光路可逆）
小結(jié)
PART THREE
生活中光的折射現(xiàn)象
例題 如圖 3-5 所示，將硬幣放在碗底，然后后退至恰好看不到硬幣的位置停下。請(qǐng)另一位同學(xué)向碗中緩緩注水（注意不要 移動(dòng)硬幣的位置），當(dāng)水面上升到一定高度時(shí)，你就能再次看到硬幣了。試一試，并解釋其原因。
圖 3-5
分析 看不到硬幣，是由于來自硬幣的光被碗壁擋住了。加水后，光從水射向空氣，由于折射角大于入射角，因而能再次看到硬幣。解答時(shí)可借助示意圖說明。
解答 如圖 3-6（a）所示，眼睛從 A 處移到 B 處的過程中都能看到硬 幣，再稍向后移（如 C 處），碗壁擋住了來自硬幣的光，因而看不到硬幣。 如圖 3-6（b）所示，加水后來自硬幣P的光 PO 從水射向空氣，由于折射 角大于入射角，折射光 OC 得以進(jìn)入眼睛，因而能再次看到硬幣。
圖 3-6
1.潭清疑水淺
池水為什么看起來比實(shí)際淺呢？
S點(diǎn)反射的光射向水面，射向空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角。人眼逆著折射光的方向看去，感覺光就是由S′射出去的一樣。S′就是我們看到的S的像，感覺這點(diǎn)的位置升高了。
在生活中，我們要注意池水看起來很淺，實(shí)則不淺，注意安全。
生活中光的折射現(xiàn)象
2.筷子變彎
放入水中的筷子，看 上去為什么向上偏折？
如圖：從筷子底端S點(diǎn)射向空氣的光線,在水面處發(fā)生了折射,折射角大于入射角,折射光線偏離法線,眼晴逆著折射光線看去,覺得好像是從S′射來的，S′是S點(diǎn)的虛像，S′在S的上方，水中的筷子每個(gè)點(diǎn)的虛像都比實(shí)際偏高，所以看起來筷子變彎了。
3.魚在哪里？
有經(jīng)驗(yàn)的漁民怎樣才能叉到魚？
所以,有經(jīng)驗(yàn)的漁民在叉魚時(shí),要向看到的魚的下方投叉才能叉到魚。
魚從水中射出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看，覺得光線好像是從它們的反向延長線的交點(diǎn)，即魚像發(fā)出來的，像比魚位置高。
A
A1
由于人眼的“視覺直進(jìn)”的功能，覺得光線總是沿直線射入人眼的。進(jìn)入眼睛的光線是A點(diǎn)射出的光線“拐彎”后進(jìn)入人眼的，但眼睛覺得光線是從A1點(diǎn)射過來的。事實(shí)上并不存在發(fā)光的A1點(diǎn)，A1點(diǎn)是A點(diǎn)的虛像點(diǎn)。A1比A高，所以水中看到的樹比實(shí)際位置要高。
4.水中看樹
海市蜃樓
海市蜃樓是一種光的折射現(xiàn)象，多發(fā)生在夏天海面上。
成因：遠(yuǎn)處物體發(fā)出的光本來到達(dá)不了我們的眼睛，在射向空氣的的過程中，由于海面或沙漠附近的空氣疏密不均勻，而發(fā)生折射，逐漸向地面彎曲，進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光線看去，就看見了遠(yuǎn)處的“物體”形成美麗的海市蜃樓現(xiàn)象。
科學(xué)奇觀
PART FOUR
太陽奇觀
我們知道，光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生折射。其實(shí)，即使在同一種介質(zhì)中，如果介質(zhì)的疏密分布不同，光也會(huì)發(fā)生折射。
例如，夏天的傍晚，海水溫度和空氣溫度相差較大，造成海面附近空 氣的疏密分布不同。當(dāng)光在疏密分布不同的空氣中傳播時(shí)， 就會(huì)發(fā)生折射。 圖 3-7 所示是我們看到的由于光的折射而變形的太陽。
太陽變形的奧秘
圖 3-7 太陽奇觀
S
S′
太陽光經(jīng)過大氣層到達(dá)地球，光線發(fā)生了彎折。
大氣層折射現(xiàn)象
太陽已經(jīng)在地平線以下，但你仍可通過大氣層折射看到實(shí)際已在地平線以下的太陽。

如圖 3-8 所示，在太陽的左右兩側(cè)各有一個(gè)特別明亮的地方，看上去像天空中同時(shí)有三個(gè)大小不同的太 陽，這種現(xiàn)象稱為幻日。 產(chǎn)生這 種奇特現(xiàn)象的原因是什么？
原來，高空中懸浮著許多形狀規(guī)則的小冰晶，當(dāng)太陽光經(jīng)過它們時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射，在特定的環(huán)境下就會(huì)產(chǎn)生幻日現(xiàn)象。
罕見的“三日同輝”——幻日
圖 3-8 幻日
一束光從三棱鏡的一個(gè)側(cè)面進(jìn)，從另一個(gè)側(cè)面射出，一共有幾次折射？畫出光通過三棱鏡的光路圖。
光從空氣進(jìn)如玻璃，再從玻璃進(jìn)入空氣，一發(fā)生2次折射.
用光的折射解釋光的色散實(shí)驗(yàn)
圖（a）太陽光通過三棱鏡
彩虹形成的原因：
雨后的天空懸浮著大量的細(xì)小水珠，彩虹是因?yàn)殛柟馍涞娇罩薪咏蛐蔚男∷椋斐缮ⅲㄐ∷榘l(fā)揮了三棱鏡的作用，把光分解）及反射而成。
把玻璃杯放在有字的卡片上，往杯內(nèi)注水近滿，如圖3-11 所示，由上向下觀察，比較你看到的杯外和杯內(nèi)的文字。描述你看到的現(xiàn)象，并解釋產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。
圖 3-11
解析：文字上從水中射出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看，覺得光線好像是從它們的反向延長線的交點(diǎn)，即文字的像發(fā)出來的，像比文字位置高。（光路圖參考“潭清疑水淺”、“捕魚”等）
實(shí)踐與練習(xí)
1 ．下列所示的四個(gè)現(xiàn)象中，由光的折射形成的是 ( )
A ． 海市蜃樓 B ． 日環(huán)食
C ． 小孔成像 D ． 鳥在水中的倒影
A
課堂練習(xí)
2 ．一束光線從水中入射到空氣中，若折射角為 30° , 則入射角可能約為 ( )
A ．0° B ．20° C ．30° D ．40°
B
3. 在湖邊看平靜湖水中的“魚在云中游”，則（ ）
A.“魚”是光的反射形成的虛像，“云”是光的折射形成的虛像
B.“魚”是光的折射形成的虛像，“云”是光的反射形成的虛像
C.“魚”和“云”都是光的反射形成的虛像
D.“魚”和“云”都是光的折射形成的虛像
B
4 ．如圖所示為一束光從空氣中斜射向玻璃磚并穿過的光路．關(guān)于四個(gè)角的大小關(guān)系，下列判斷正確的是 ( )
A . α1 < Y1 B . α2 > Y2
C . α1 = Y2 D ．Y1 = Y2
C
5. 如圖所示，當(dāng)光從水中斜射入空氣中時(shí)，在分界面同時(shí)發(fā)生反射和折射，反射角______入射角，折射角_______入射角（以上兩空選填“大于”“等于”或“小于”），當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，折射角會(huì)先到達(dá)90°，入射角，繼續(xù)增大時(shí)，便沒有了________（選填“反射光線”或“折射光線”），光纖通信就是利用了此原理來減少光在傳播過程中的能量損失。
等于
大于
折射光線
空氣
界面
水
課堂小結(jié)

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