資源簡介

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第三章 光和眼睛
3.4 光的折射規律
逐點
導講練
課堂小結
作業提升
課時講解
1
課時流程
2
光的折射
光的折射規律
生活中和自然中的折射現象
從身邊的問題出發：
漫畫所示的情景你碰到過嗎 為什么在水池邊看水的深度, 總是比實際的水的深度淺些呢
科學技巧
發現問題：發現問題比解決問題更重要。它是提出問題、解決問題的前提，只有先發現了問題我們才能正確地分析、解決問題。
知識點
光的折射
1
易錯提醒
發生折射時，同時有反射現象。
1. 光的折射 光由一種介質進入另一種介質時傳播方向的現象，叫做光的折射。
2. 光的折射涉及的基本概念
一點 入射點O：入射光線與界面的交點
三線 入射光線AO；法線ON；折射光線OC
兩角 入射角α ：入射光線與法線的夾角；折射角γ ：折射光線與法線的夾角
入射光線和折射光線都有方向，
表述時應順著光線箭頭的方向。
例 1
[中考·安徽改編] 某實驗小組在探究光的折射規律時，讓一束光從空氣斜射入玻璃水槽內的水中，看到如圖 所示的現象。
(1)請在圖中分別標出入射光線、折射光線、反射光線，并標出光線的傳播方向；再標出入射角(用字母i 表示)和折射角(用字母γ 表示)。
解：如圖 所示。
(2)若圖中光從空氣射入水中時，入射角為60°，則折射角可能為 ( )
A. 0° B.45° C.60° D.90°
B
思路導引：
1.從概念出發，識別線和角
1. 先找入射點；
2. 根據法線的定義，過入射點作出與分界面垂直的虛線即為法線；
3. 根據光的反射定律和折射規律確定反射光線、折射光線和入射光線；
4. 入射光線與法線的夾角為入射角i，折射光線與法線的夾角為折射角γ。
1.[中考·鎮江]光在空氣和水的分界面處同時發生反射和折射的光路如圖所示，其中折射角為∠ _____(填“1”“2”或“3”)，分界面為_____ (填“①”或“②”)，分界面的____方為水。當入射角減小時，
反射光線與折射光線的夾角將
變_____。
2
②
上
大
易錯提醒
1. 光線連續不能斷開，并用箭頭標注光線方向；
2. 法線需用虛線表示；
3. 法線與界面垂直，應標明垂足。
知識點
光的折射規律
2
1. 探究光的折射規律
(1)器材：一支激光筆、一個玻璃水槽、一塊玻璃磚、一個量角器、一塊硬紙板。
(2)進行實驗
① 讓光線從空氣斜射入水中(可以滴幾滴牛奶更清楚看到光路)。觀察折射光線、法線與入射光線之間的位置關系。比較折射角γ 和入射角α的大小：折射角γ _____(填“大于”“等于”或“小于”)入射角α 。
小于
②改變入射角α 的大小，觀察折射角γ 的變化情況。
當入射角α 增大時，折射角γ 將________；
當入射角α 減小時，折射角γ 將________。
③讓光線垂直射向水面，觀察進入水中的光線方向。
④ 將水槽換成玻璃磚，重復上面的步驟，觀察現象。
⑤讓光從水或玻璃中斜射入空氣中，重復上面實驗，觀察現象。
增大
減小
(3)歸納得出光的折射規律
①光折射時，折射光線、入射光線、法線三者在同一平面內。折射光線和入射光線分別位于法線兩側。
②折射角隨入射角的改變而改變：入射角增大時，折射角也增大，入射角減小時，折射角也減小。
③光從空氣斜向射到水或玻璃表面時，折射光線向靠近法線的方向偏折。折射角小于入射角。(如圖4 甲所示，以空氣和水為例)
④光從水或玻璃斜向射到空氣中時，折射光線向遠離法線的方向偏折。
折射角大于入射角。(如圖4 乙所示，
以空氣和水為例)
⑤光垂直射到水或玻璃的表面時，
在水或玻璃中的傳播方向不改變。
【溫馨提示】在折射現象中，光路也是可逆的。
2. 光的折射與光的反射比較
光的折射 光的反射
不同點 ①折射光線和入射光線在不同介質中；②折射角與對應的入射角一般不等，只有光垂直入射時γ =α =0° ①反射光線和入射光線在同一介質中；②反射角始終與入射角相等
相同點 ①光傳播到透明介質表面時，一般會同時發生反射和折射；
②折射光線、反射光線都與法線和對應的入射光線在同一平面；③折射光線、反射光線都與對應的入射光線分別位于法線兩側；④折射角和反射角都隨入射角的增大而增大；⑤反射和折射現象中，光路都是可逆的
思想方法
知識遷移法：利用新舊知識間的聯系，進行新舊知識對照，由舊知識去思考、領會新知識，或者用研究舊知識的方法去研究新知識，從而學會學習的方法。例如：探究光的折射規律時會遷移聯想到運用探究反射規律的一些研究思路和實驗器材；由反射時光路是可逆的遷移聯想到折射時光路也是可逆的。
思想方法
實驗中，為什么要多次改變入射角進行實驗？
答：多次實驗，獲取更多的實驗數據，使總結歸納得出的規律更具一般性。
歸納法：根據一類事物的部分對象具有某種性質，推出這類事物的所有對象都具有這種性質的推理方法。光的折射規律就是對實驗結果進行分析和歸納得出的。
思想方法
列表比較：光的折射與反射
當我們想尋找兩個事物的相同和不同之處時，就需要用到比較法。對光的折射和反射現象進行比較，我們主要從中尋找它們的不同點和相同點，從而進一步揭示其本質特點。
例2
小杰同學探究光從空氣斜射入不同介質發生折射時的一些規律，他將一束光從空氣射入水中發生折射的實驗數據記錄于下表：
實驗序號 1 2 3 4 5
入射角 10° 20° 30° 40° 50°
折射角 7.9° 15.4° 21.5° 26.3° 33.5°
(1)分析實驗序號1(或2 或3 或4 或5)中折射角與入射角的大小關系，得出初步結論是：光從空氣斜射向水中，折射角_____入射角。
(2)分析實驗序號1、2、3、4、5 中折射角與入射角的變化關系，得出初步結論是：折射角隨入射角的增大而______ 。
小于
增大
(3)該同學在得出以上結論后想要繼續研究光在其他透明介質的分界面折射時有什么規律。表中是光在幾種不同介質中的傳播速度，如圖甲是光在這幾種介質中發生折射的光路：
介質 水 玻璃 冰 空氣 酒精
光速(m/s) 2.25×108 2.0×108 2.30×108 3.0×108 2.2×108
① 綜合分析表中的數據和圖甲中的光路圖可以得出的結論是：當光從傳播速度大的介質斜射入傳播速度小的介質中時， 折射角______(填“大于”或“小于”或“等于”)入射角。
②如圖乙所示，根據上述結論，光從玻璃
斜射向酒精后經過了點A，那么激光光源
的入射點應在_________ (填“O 點左側”
“O 點處”或“O 點右側”)。
小于
O 點左側
2.折射角與入射角的大小關系
光在空氣與水、空氣與玻璃之間傳播時( 斜射)，根據折射規律我們可以概括出折射角和入射角之間“空氣中角恒大”的規律。
3.抓數據分析總結折射規律
●確定光線的傳播方向，縱向比較各組數據中折射角與
入射角的大小，得出一般性結論；
●分別橫向比較入射角與折射角的大小，總結出兩角變化的規律。
知識點
生活中和自然中的折射現象
3
1. 從岸上看水中的物體
(1)現象：水中物體看起來要比實際的物體位置淺。
(2)原因解釋及光路圖如圖5 所示，自A 點射向空氣中的光線在水面處發生了折射(空氣中的折射角大于水中
的入射角)，眼睛沿著折射光線看去，覺得
光好像是從水中A′點射出來的，A′點在A 點
的上方。
(3)實例：從岸上看，池塘的底變淺了、漁夫用鋼叉捕魚時，總是將鋼叉向看到的魚的下方投擲(圖6)。
2. 從水中看岸上的物體
(1)現象：岸上的物體看起來比實際位置要高。
(2)原因解釋及光路圖如圖7 所示，自A 點射向水中的光線在水面處發生了折射(水中的折射角小于空氣中的入射角)，眼睛沿著折射光線看去，覺得光好像是從空氣
中A′點射出來的，A′點在A 點的上方。
(3)實例：潛水員看岸上的大樹變高了。
3. 水中的筷子“彎折”(圖8)
4. 大氣層不均勻，太陽光折射形成的現象：海市蜃樓、看到的太陽位置跟實際位置有偏差。
知識拓展
全反射：如圖9 所示，光從玻璃斜射入空氣中，折射角β 大于入射角α ；且著α逐漸增大，β 也在逐漸增大。當入射角α 增大到某一數值時，折射角β 將達到90°，再增大入射角，折射光會完全消失，入射光全部反射回來，這種現象叫做全反射現象。
全反射在通信光纜中傳播光信號時有重要應用。
建構模型
虛像：筷子和鉛筆在水中變彎折及海市蜃樓這些折射現象中，通過分析對應的光路圖，我們會發現這些像的形成都是折射光線的反向延長線會聚形成的，所成的像都是虛像。平面鏡成像時，反射光線的反向延長線形成的像也是虛像。
例 3
[中考·成都] 如圖14 所示，請畫出激光束從三棱鏡折射入空氣時，法線的位置和折射光線的大致位置。
解：如圖15 所示。
思路導引：激光束從三棱鏡折射入空氣時，此時的折射角要大于入射角，首先作出法線，根據折射角和入射角的關系作出折射光線。
折射光路圖的作圖技巧作圖步驟：
1. 確定點：就是確定入射點，即入射光線或折射光線與界面的交點，用O 表示。
2. 作法線：法線與界面垂直，過入射點作界面的垂線，這就是法線，法線用虛線表示。
3. 畫光線：光從空氣斜射入其他透明介質中時，折射角小于入射角；光從其他透明介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。根據角度關系畫出折射光線，折射光線用實線表示，最后再在光線上標上箭頭，表示光的傳播方向。畫折射光路圖時，銘記一條不變的原則：空氣中的角度總是比較大。(定向思維法)
下列光現象中屬于光的折射的是( )
C
例4
思路導引：手在墻上形成“手影”，是光的直線傳播形成的，A 錯誤；橋在水中形成“倒影”，是水面成像，屬于光的反射現象，B 錯誤；鋼筆“錯位”，屬于光的折射現象，C 正確；景物在凸面鏡中成像，可以擴大視野，是凸面鏡成像，屬于光的反射現象，D錯誤。
5.觀現象，知成因
對于生活中和自然現象中的光現象，要多積累，多對比，試著用所學的光學知識解釋成因，從而準確判斷所給的現象。
現象 成因
手影、小孔成像、日食、月食、激光準直、排隊前后看齊等 光的直線傳播
倒影、平面鏡成像、水中月鏡中花、汽車觀后鏡等 光的反射
水中筷子向上彎折、水面折枝、海市蜃樓、池底變淺等 光的折射
1. [中考·南京] 如圖18 所示，小剛將一枚硬幣放在碗底，眼睛在A 處恰好看不到它，沿碗壁緩緩向碗中加水，小剛又能看到“硬幣”。這是因為光從________中斜射入 ________中發生了光的________現象。
水
空氣
折射
探究光的折射規律
光的折射
光的折射現象
三線位置關系
光的折射
規律
看水池變淺、
看魚變高等
折射角與入射角的大
小關系
垂直入射光的傳播情況
探究光的折射規律
1. 光的折射：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳
播方向發生偏折的現象。
2. 光的折射規律：
(1)在光的折射現象中，折射光線和入射光線、法線在
同一平面內；折射光線和入射光線分居法線兩側。
(2)當光線由空氣斜射入水中時，折射角小于入射角；
入射角增大，折射角也增大。
(3)當光線垂直入射時，光的傳播方向不變。
(4)在光的折射現象中，光路是可逆的。

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