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第四章 光现象 第4节 光的折射1.光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。2.光的折射规律3.在光的折射中,光路是可逆的。知识点1:光的折射1.折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射,如下图所示。2.折射现象的组成要素如上图所示是光从空气斜射入水中时的光路,射向界面的是入射光线,入射光线射到界面上的点为入射点,过入射点作界面的垂线为法线,在水中远离界面的光线为折射光线。折射光线与法线的夹角为折射角,用r表示;入射光线与法线的夹角为入射角,用i表示。易错警示光从一种介质垂直射入另一种介质时,光的传播方向不发生改变。发生折射时,同时也一定发生反射。光的折射与光的反射不同。光的反射是指光从一种介质射到另一种介质的表面时,有一部分光或全部返回到原来的介质中传播的现象;而光的折射是指光从一种介质进入到另一种介质中传播,或在同种但不均匀介质中传播的现象,一定要注意区分。例如太阳、星星、篝火对面的物体,无论是本身发出的光,还是反射其他物体的光,进入眼睛的过程中,所经过的介质都不均匀,所以发生的是折射。【例】如图所示现象中,属于光的折射的是()答案:C点拨：A选项属于光的直线传播,B、D选项属于光的反射;C选项是由于光的折射造成的。知识点2:光的折射规律1.光的折射规律光发生折射现象时,折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;光从空气斜射入水或玻璃中时,折射角小于入射角,入射角增大(或减小)时,折射角就增大(或减小);当光从水或玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角;当光垂直射向两种介质的分界面时,传播方向不变。2.折射光路是可逆的折射中光路是可逆的。折射现象中,光线的方向反向时,光传播的路径是不变的(光沿原路返回)。如图所示。巧记速记光的折射中,三线的位置关系与光的反射相同,可重点记忆“两角”的关系,可简记为“直射不变同为零,斜射变化空气中的大。”意思是说垂直界面入射时,光的传播方向不改变,此时入射角与折射角都为零度;光从一种介质斜射入另一种介质时,两角的大小不等,从空气斜射入其他介质时入射角大,从其他介质斜射入空气中时折射角大。【例】请你根据下列情景提出自己的探究课题,并作出合适的猜想。小明在一块硬纸板上画了一条直线AB,然后将硬纸板竖直插入水中,拿一只激光手电筒沿AB照射,发现折射光线向法线偏折,如图中甲图所示。他取出硬纸板,将一块玻璃砖紧贴在硬纸板上,如图中乙图所示,再沿AB用激光手电筒照射,发现折射光线仍向法线偏折,但偏折的程度变大了。探究课题一:;猜想和假设:。探究课题二:;猜想和假设:。答案:探究课题一:折射角的大小与介质种类的关系;猜想和假设:光从空气斜射入不同的介质中时,折射角的大小是不同的;探究课题二:光从空气斜射入其他介质中时,折射角和入射角的关系;猜想和假设:光从空气斜射入其他介质中时,折射角小于入射角点拨：这是一道开放题,可从折射规律的几点内容去考虑。例如,由实验可知,当光从空气斜射入其他介质中时,光的传播方向会发生偏折,如果是垂直入射,光的传播方向又会怎样呢?还有,光线从空气斜射到水或玻璃砖时,折射光线向法线偏折,反过来,若是光线从水或玻璃砖向空气中斜射,折射光线还会向法线偏折吗?总之,此题可围绕光的折射规律去回答,而猜想只要合理即可。知识点3:生活中的折射现象我们能够看见物体是由于物体表面有光进入我们的眼睛,而眼睛却经常受骗,原因之一是由于光在传播过程中发生折射的缘故。如图所示,水中点A发出的光从水中向空气中折射时,由于折射角大于入射角,所以在水面处会向远离法线的方向偏折,由于眼睛的生理机能,会觉得光线好像来自A,导致看到的位置比实际位置偏高,这就是所谓的眼睛受骗。生活中类似的现象还有很多,比如放入水中的筷子看起来弯折,池水看起来变浅,叉鱼要对准看到鱼的下方才行,站在地球上看太阳、星星,看到的位置比实际位置偏高,这些都是由于光的折射引起的。总之,无论从空气中观察水或其他介质的物体,还是从其他介质观察空气中的物体,都是看到的位置比实际位置偏高。【例】人在水池边看到水池底的石块,人看到的是石块的(填“实”或“虚”)像。像的位置比石块的实际位置(填“高”或“低”)一些。答案:虚;高点拨：从水池底的石块射向空气的光,在水面处发生折射,由折射规律知,此时的入射角小于折射角,故折射光线将偏离法线,人眼逆着折射光线看去,就好像光是从石块上方位置发出的,因为人看到的“石块”是折射光线的反向延长线相交形成的,故是虚像。考点1:探究光的折射规律【例1】小宇利用如图所示装置将一束光由水中斜射到空气中,来探究“光的折射规律”。(1)为了更清晰地观察水中的光路,可以采用的办法是。实验中,(填“能”或“不能”)看见反射光线。(2)实验的折射光路如图所示,可以判定折射角(填“大于”、“小于”或“等于”)入射角。增大入射角时,折射角(填“增大”或“减小”)。答案:(1)向水中加墨水(或牛奶等);能(2)大于;增大点拨：(1)通过向水中加入墨水(或牛奶等),能看到光传播的清晰路径。在界面处发生折射时,必定也发生反射,故能看到反射光线。(2)光由水或其他介质斜射入空气中时,入射角小于折射角,入射角增大时,折射角也增大。考点2:对光的直线传播、光的反射与光的折射进行综合识别【例2】在水深1 m的湖面上空,一只画眉鸟停在岸边柳树距水面5 m高的树枝上婉转地唱歌;在距岸边2 m的水中,一条红色的小鲤鱼悠然地游动。静观湖面,“小鲤鱼”、“画眉鸟”和“柳树”浑然一体,好一幅如诗如画的美景!关于上述情景,下列阐述错误的是()A.水中的“画眉鸟”是树上的画眉鸟通过水面反射形成的一个虚像B.水中的“画眉鸟”距离水面1 mC.站在岸边看见的“小鲤鱼”到水面的距离肯定小于1 mD.我们看到水中的“画眉鸟”和“小鲤鱼”都是虚像答案:B点拨：水中的“画眉鸟”是光的反射现象(平面镜成像),由平面镜成像特点知,该像是画眉鸟的虚像,画眉鸟到镜面(水面)的距离为5 m,水中“画眉鸟”(像)到镜面的距离也为5 m,故选项A说法正确,B说法错误;看到水中的“小鲤鱼”是光的折射形成的虚像,它在实际小鲤鱼的上方,因湖水深为1 m,则所看到的“小鲤鱼”到水面的距离必定小于1 m,故选项C、D说法均正确。考点3:有关光的折射问题的实际运用【例3】用气枪射击池中的鱼,为提高命中率,在射击时应瞄准 ()A.看到的鱼 B.看到的鱼再偏上C.看到的鱼再偏下 D.看到的鱼再偏右答案:C点拨：由于光的折射,使眼睛看到鱼的位置比实际位置偏高、偏低,还是位置不变,是本题的差距点,可借助画图来分析,如图所示:水中的鱼反射的光从水射入空气中时,在水面处发生折射,导致人看到鱼的虚像位置比实际位置偏高,所以射击时应瞄准所看到鱼的下方才有可能射中鱼,故选C。
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