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(共40張PPT)
第四章 光現象
光的折射
第4節
01
了解光的折射現象。
02
知道光在發生折射時，光路是可逆的。
03
能夠利用所學知識解釋生活中的折射現象。
第4節 光的折射
學習了光的折射后，你就會知道其中的道理了。
③晴朗的夜晚，天空中
的星星好像在眨眼睛。
②斜插在水中的
鉛筆好像折斷了
④這是2022年5月25日河北
邢臺拍攝到的“海市蜃樓”
光在同種均勻介質中沿直線傳播，如果從一種介質進入另一種介質，會怎么傳播呢？
讓一束光線從空氣斜射入水中，觀察到進入水中的光線傳播方向發生了改變。
一般情況下，一種介質為空氣，另一種介質為水或玻璃。注意要斜射入。
（1）光的折射（refraction）：
①光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向會發生偏折，這種現象叫做光的折射。
空氣
水
激光筆
光的折射
②描述折射現象的幾個概念
α
β
B
空氣
水（玻璃）
N
N′
A
O
M
M′
空氣
水
a. 入射光線：照射到兩種介質分界面的光線AO.
b. 折射光線：進入另一種介質的光線OB.
c. 法線：過入射點且垂直于兩介質分界面的直線NN′.
d. 入射角：入射光線與法線的夾角 α.
e. 折射角：折射光線與法線的夾角 β.
【提出問題】
清澈見底、 看起來不過齊腰深的池水， 不會游泳的人千萬不要貿然下去， 因為它的實際深度會超過你看到的深度。 這是因為光從水斜射入空氣中發生折射的緣故。
那么當光從一種介質進入另一種介質中時， 光的傳播方向如何偏折？ 折射光線、入射光線的位置有什么關系？ 折射角跟入射角大小是什么關系
（2）探究光折射時的特點
【猜想與假設】
請跟小組同學討論， 說說你們的猜想。你的猜想是：
①當光從一種介質進入另一種介質中時，可能會____________________________。
②折射光線、入射光線位于法線________________。
③折射角可能_____________________入射角。
向法線偏折（或遠離法線）
等于（或大于/小于）
兩側（同側）
【設計實驗】
①實驗器材
激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度光盤（標有角度）。
②如圖所示， 讓一束光從空氣以不同的角度射入玻璃磚中， 觀察光束在空氣和玻璃磚中的徑跡， 并比較折射角和入射角的大小。
讓激光筆發出的一束光從玻璃斜射入空氣中，重復上述實驗。
讓激光筆發出的一束光從空氣垂直射入玻璃中（或從玻璃垂直射到空氣中），觀察光的傳播路線。
同時改變介質進行多次實驗尋找普遍規律。
【進行實驗】
①讓光從空氣斜射入水或玻璃中，觀察光的整個傳播路徑，比較折射角和入射角的大小，記錄在表格中。
②改變入射角的大小，觀察并記錄折射角的變化情況。
③讓光從玻璃斜射入空氣中，觀察光的整個傳播路徑， 比較折射角和入射角的大小，記錄在表格中。
④改變入射角的大小，觀察折射角的變化情況。
⑤讓光垂直射入玻璃，觀察光的整個傳播路徑。
⑥如圖所示，讓光從空氣斜射入半圓形玻璃磚，同時逆著折射光射入另一束光，觀察兩束光在空氣中的傳播途徑。
【收集證據】
實驗數據記錄表格：
介質 入射角 折射角
光從空氣斜射入玻璃
光從空氣斜射入玻璃
光從空氣斜射入玻璃
光從空氣垂直入玻璃
【分析論證】
①光從空氣斜射入玻璃中時
當光從空氣斜射入玻璃中時，折射光線向_______偏折，折射角______入射角。
當入射角增大時，折射角也增大；當入射角減小時，折射角也減小。
法線
小于
②當光從空氣垂直射入玻璃中時，傳播方向不變。
③光從玻璃斜射入空氣中時，可以看到， 進入空氣中的折射光線就逆著原來入射光線的方向射出，就是說，在折射中光路也是 _____（填“可逆”或“不可逆”） 的。 這時的折射角_______（填“大于”或“小于”） 入射角。
可逆
大于
折射角
入射角
折射角
入射角
④實驗結論：光的折射特點
光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線偏折，折射角______入射角。當入射角增大時，折射角也增大；當入射角減小時，折射角也減小。
當光從空氣垂直射入水中或其他介質中時，傳播方向_________。
在折射現象中，光路________。
不變
可逆
小于
池底為什么看起來比實際淺呢？
S點發出（反射）的光從水斜射向空氣時發生折射，折射角大于入射角。
池底實際位置S
虛像S′
人眼逆著折射光的方向看去，感覺光就好像由S′射出去的一樣。S′就是我們看到的S的像，這點的位置比實際位置升高了。
生活中的折射現象
（1）池底變淺
魚的實際位置S
S′
魚的虛像
（2）魚在哪里？
有經驗的漁民怎樣才能叉到魚？
魚從水中發出的光線，由水進入空氣時發生折射，折射角大于入射角，折射光線進入人眼，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，即魚像發出來的，像比魚位置高。
所以，有經驗的漁民在叉魚時，要向看到的魚的下方投叉才能叉到魚。
如圖，起初茶碗看起來是空的，但當你慢慢往茶碗中倒水時，就會發現碗中原來還藏著一枚硬幣。想一想，這是為什么？
分析：加水后，硬幣的光從水中斜射入空氣時，折射光線偏離法線，折射光進入了眼睛，眼睛看到的實際上是升高了的硬幣虛像。
硬幣的
實際位置S
S′
硬幣的
虛像
（3）神奇的“硬幣”
在我國的古書《史記》《夢溪筆談》中都有關于海市蜃樓的記載，宋代大詩人蘇軾在《登州海市》的詩中也描述過海市蜃樓的奇觀。可見，海市蜃樓是一種不算少見的自然現象。
海市蜃樓是怎樣發生的？
海市蜃樓
我們已經知道，光在同種均勻的介質中沿直線傳播。如果介質疏密不均，光就不會沿直線傳播，而會發生折射。
海市蜃樓是一種由光的折射產生的現象，多發生在夏天的海面上。
夏天，較熱的空氣籠罩海面，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比上面的低。空氣熱脹冷縮，上層的空氣比夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比上面的低。空氣熱脹冷縮，上層的空氣比底層的空氣稀疏。來自地平線以下遠處物體的光，本來不能到達我們的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空氣的疏密不同而發生彎曲，逐漸彎向地面，進入觀察者的眼睛。觀察者逆著光望去，就看見了遠處的物體。
光從空氣斜射入水中時，在界面處既會發生折射，又會發生發射。
折射光線
反射光線
入射光線
折射與反射同時發生現象
空氣
界面
水（或玻璃）
入射光線
折射光線
入射光原方向
法線
O
入射角α
反射角β
折射角γ
反射光線
光從空氣斜射入水中時，在界面處發生折射時遵守折射規律，發生反射時，遵守反射定律。
光的反射 光的折射
水中倒影
水中筷子折了
海市蜃樓
潛望鏡
汽車后視鏡
大漠孤煙直，長河落日圓
潭清疑水淺
池水映明月
平面鏡成像
繁星閃爍
區別光的反射與折射現象
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，叫做光的折射。
①光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當入射角增大時，折射角也增大；當入射角減小時，折射角也減小。
②當光從空氣垂直射入水或其他介質時，傳播方向不變。
③在光的折射現象中，光路可逆。
①水中物體變淺、筷子在水中“折斷”。
②海市蜃樓：是光在不均勻的空氣中傳播時，
傳播方向發生改變，產生的折射現象。
光的折射
課堂總結
折射現象
折射規律
光的折射
1.(2024·聊城模擬)如圖所示，將一枚硬幣放在空碗底部，然后退到眼睛恰好看不到硬幣的位置，保持眼睛、碗和硬幣的位置不變，緩緩向碗里倒水，隨著水面升高，又看到了“硬幣”。其實看到的硬幣是變淺的______(選填“實像”或“虛像”)，這是光的　　 造成的。
虛像
折射
2.(2024·濟寧階段練習)常說“眼見為實，耳聽為虛”， 但是我們眼見的未必就是真實的，比如詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”給我們展現了一幅美麗的畫卷，其實詩人觀察到的落日并非太陽的實際位置(如圖所示)，太陽實際在圖中　　 (選填 “甲”或“乙”)的位置，因為詩人看到的是太陽光經過不均勻的大氣層發生了　　　所成的像。
乙
折射
3.(2024·上海期中)當光從一種透明介質射入另一種透明介質中時，傳播方向　　　　(選填“不一定”或“一定”)發生偏折。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　　　(選填“∠1”“∠2”或“∠3”)，分界面的　　(選填“上”“下”“左”或“右”)方為水。
不一定
∠2
上
4.(2024·汕頭模擬)如圖是一束光從空氣射入水中的部分光路圖，請你畫出入射光線及反射光線的大致方向。
答案　
5.(2024·襄陽模擬)某個夏日的午后，爺爺帶小鵬去池塘叉魚；圖乙所示的A、B兩個位置，A點是魚的實際位置，B點是小鵬看到的魚的虛像。請在乙圖中畫出他看到魚的光路圖。
答案　
6.(2024·榆林模擬)如圖是小宇“探究光的反射與折射規律”的實驗裝置。通過多次實驗得到下表數據：
入射角 0° 15° 30° 45° 60°
反射角 0° 15° 30° 45° 60°
折射角 0° 11° 22° 32° 40°
(1)多次實驗表明：在光的反射過程中，反射角　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)入射角；當光從空氣斜射入水中時，折射角隨入射角的增大而　　　(選填“增大”“減小”或“不變”)；
等于
增大
(2)小宇讓一束光沿著圖中BO方向入射向水面時，發現光線沿著OA方向折射進入空氣，這表明：光的折射現象中，光路是　　　的；
可逆
(3)小宇接著又完成了光從空氣斜射進玻璃和從玻璃斜射入空氣的實驗，他這樣進行多次實驗的目的是　　　　 　。
避免偶然性，使結論具有普遍規律
解析　看到的硬幣是光經過水與空氣發生折射形成的虛像，由于空氣中的折射角大于水中的入射角，人眼以為光是沿直線傳播，導致看到的像變淺。
解析　落山的太陽發出的光線通過大氣層時發生折射，我們所看到的太陽實際上是折射后形成的虛像，此時太陽的實際位置在地平線下，即乙的位置。
解析　當光線垂直于界面入射時，光線的傳播
方向不變；由圖可知，∠1=∠3，根據光的反射
規律可知，此時的①為法線，②為分界面；光
發生反射時，反射光線與入射光線分居在法線
的兩側，發生折射時，折射光線與入射光線分
居在法線的兩側，所以CO為入射光線，OA為反射光線，OB為折射光線，折射角為∠2，入射角為∠3，折射角大于入射角，所以光線是從水中斜射入空氣中，即分界面的上方是水。
解析　因為折射光線在水中，所以入射光線在空氣中，先用虛線過入射點畫出法線垂直于分界面，根據折射角小于入射角，在空氣中畫出入射光線，再根據反射角等于入射角畫出反射光線。
解析　圖乙中A點處的光線斜射向水面進入空氣時，發生偏折，且折射角大于入射角，而眼睛逆著折射光線看時，覺得是魚的像點B處的光線沿直線傳播到眼睛中，所以連接B與眼睛，連線與水面相交于O點，連接AO為入射光線，O與眼睛的連線為折射光線，如圖所示。
解析　 (1)由表格中的數據可知，在光的反射現象中，反射角始終等于入射角；當光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角，隨著入射角的增大，折射角也在增大；
(2)讓一束光沿著圖中BO方向入射向水面時，發現光線沿著OA方向折射進入空氣，因為在光的折射現象中，光路是可逆的；
(3)換用不同的介質多次實驗的目的是避免偶然性，使實驗結論更具有普遍性。

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