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第四節(jié) 光的折射
第四章 光現(xiàn)象
知識(shí)點(diǎn)
光的折射
知1－講
1
1. 光的折射
此時(shí)“折射光線、入射光線和法線重合”，即三線合一。
知1－講
2. 光的折射模型圖
(1)構(gòu)建光的折射模型圖
知1－講
方法點(diǎn)撥
折射模型建立過(guò)程：忽略光束粗細(xì)、交界面材料等次要因素，抓住光的傳播路徑和方向等主要因素建立模型圖。另外為了研究問(wèn)題方便，引入法線。
知1－講
(2)基本概念
①交界面：兩種介質(zhì)的交界處。
②入射光線：投射到交界面的光線。
③入射點(diǎn)：入射光線與交界面的交點(diǎn)。
④折射光線：光進(jìn)入另一種介質(zhì)后的光線。
⑤法線：過(guò)入射點(diǎn)與交界面垂直的直線(用虛線表示)。
⑥入射角：入射光線與法線的夾角。
⑦折射角：折射光線與法線的夾角。
知1－講
技巧點(diǎn)撥
類比反射模型概念掌握折射模型概念:
相同的概念：①入射光線；②入射點(diǎn)；③法線；④入射角。
知1－練
例 1
中華文化博大精深，有些古詩(shī)詞中蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)。下列詩(shī)句中的情境能用光的折射原理解釋的是(　　)
A. 起舞弄清影 B. 潭清疑水淺
C. 風(fēng)吹草低見(jiàn)牛羊 D. 樓臺(tái)倒影入池塘
解題秘方：能夠理解并會(huì)區(qū)別光的反射、光的直線傳播和光的折射。
知1－練
解析：“起舞弄清影”中的影是由光的直線傳播形成的；“潭清疑水淺”是由于池底的光從水中斜射入空氣中時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，人在岸上逆著折射光線看到的潭底的位置比實(shí)際位置高，所以會(huì)覺(jué)得水比較淺；“風(fēng)吹草低見(jiàn)牛羊”是由于光沿直線傳播而形成的；“樓臺(tái)倒影入池塘”屬于平面鏡成像，是由光的反射形成的，故ACD 錯(cuò)誤，B 正確。
答案：B
知1－練
1. 下列現(xiàn)象中，不屬于光的折射現(xiàn)象的是(　　)
A
知2－講
知識(shí)點(diǎn)
光的折射規(guī)律
2
1. 探究光的折射規(guī)律
(1)提出問(wèn)題：
①折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)？
②折射角和入射角大小有什么關(guān)系？
知2－講
(2)實(shí)驗(yàn)裝置：
如圖2所示，在玻璃水槽中豎直放
置的塑料板由E和F兩個(gè)半圓形塑料板
組成，其豎直方向的直徑NM為兩半圓
的分界線，其中光屏F可繞直徑NM在
水平面內(nèi)前后折轉(zhuǎn)。在塑料板的邊緣有刻度，可以顯示入射角、折射角大小。加水至圓形塑料板圓心位置。
知2－講
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)
①呈現(xiàn)并記錄光的傳播路徑的方法：用激光筆緊貼塑料板照射。
② 探究折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)的方法：使一束光貼著塑料板E沿某一個(gè)角度從空氣中射到交界面上的O點(diǎn)；同時(shí)，把塑料板F向前或向后折，看什么時(shí)候能在塑料板F上看到折射光。
知2－講
③探究折射角和入射角大小關(guān)系的方法。
在②的基礎(chǔ)上，當(dāng)塑料板上同時(shí)出現(xiàn)入射光和折射光時(shí)，讀出入射角和折射角的度數(shù)；多次改變?nèi)肷浣堑拇笮。⒆x出入射角和折射角的度數(shù)，記錄在表一中。
表一(光從空氣斜射入水中)
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 入射角α 折射角β
1
2
3
知2－講
④旋轉(zhuǎn)激光筆，將激光筆旋轉(zhuǎn)到水面下方，然后使光貼著塑料板E沿某一個(gè)角度射到交界面上的O點(diǎn)；移動(dòng)塑料板F的位置，當(dāng)塑料板F上出現(xiàn)折射光時(shí)，記錄入射角和折射角的度數(shù)；多次改變?nèi)肷浣堑拇笮。貜?fù)上面步驟，并把數(shù)據(jù)記錄在表二中。
知2－講
表二(光從水中斜射入空氣中)
⑤把水換成玻璃磚，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 入射角α 折射角β
1
2
3
知2－講
(4)分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論
知2－講
方法點(diǎn)撥
實(shí)驗(yàn)記錄表格的設(shè)計(jì)：
1. 探究B與A的大小關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)次數(shù)最少要做3 次。多次實(shí)驗(yàn)的目的是“得出普遍規(guī)律，避免實(shí)驗(yàn)的偶然性”。
2. 在探究B與A的關(guān)系時(shí)，A是自變量，B是因變量，所以要把A放在表格的前面、B放在表格的后面。
知2－講
2. 光的折射規(guī)律 光折射時(shí)，折射光線、入射光線與法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)；折射角隨入射角增大而增大，隨入射角的減小而減小。
知2－講
歸納總結(jié)
對(duì)比反射定律，記憶折射規(guī)律：
反射 折射
三線共面 相同 法線居中 相同 光路可逆 相同 兩角關(guān)系 反射角等于入射角 空氣中角大
知2－講
深度思考 (1)是否可以說(shuō)入射角隨折射角的變化而變化，為什么？(2)若讓光從一種介質(zhì)垂直射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向改變嗎？(3)若讓光束逆著原折射光線的方向入射時(shí)，折射光線與原來(lái)入射光線的關(guān)系如何？
知2－講
深度理解
(1)先有入射光線，然后才有折射光線，所以敘述時(shí)要說(shuō)折射角隨入射角的變化而變化，不能說(shuō)入射角隨折射角的變化而變化。
(2)當(dāng)光垂直入射時(shí)，傳播方向不變，此時(shí)折射光線、入射光線、法線重合,折射角、入射角都為0°。
(3)在光的折射現(xiàn)象中，逆著折射光線照射，光逆著入射光線射出。說(shuō)明：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。
知2－練
[中考·揚(yáng)州]在天宮課堂中，航天員王亞平將空氣注入水球，形成的氣泡球與水球的球心都在O點(diǎn)。一束光線從空氣射入水球的光路如
圖3所示，其中球心O與入射點(diǎn)O1
的連線為法線，則進(jìn)入氣泡球的
折射光線可能為(　　)
A. ① B. ② C. ③ D. ④
例 2
知2－練
解題秘方：根據(jù)光的折射特點(diǎn)，畫出光從水中斜射入空氣的折射光線，根據(jù)折射光的情況判斷答案。
知2－練
解析：根據(jù)題干的信息，對(duì)于球體而言，入射點(diǎn)與球心所在的直線即法線，即光從水進(jìn)入空氣的法線如圖4中O2O 的連線所示。結(jié)合光從水中斜射入空
氣中，折射角大于入射角，以及折射
光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，
只有光線①符合光的折射規(guī)律。
答案：A
知2－練
2. [中考·北京] 一束單色光從空氣斜射入水中的情境如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．BO是入射光，OA是反射光
B．AO是入射光，OC是折射光
C．∠AOM是入射角，∠BON是反射角
D．光若沿CO入射，將沿OA和OB射出
B
知3－講
知識(shí)點(diǎn)
生活中的折射現(xiàn)象
3
1. 兩類典型的折射成像現(xiàn)象
現(xiàn)象 在空氣中看水中物體 在水中看空氣中物體
圖示
結(jié)論 看到的是水中物體變淺的虛像 看到的是空中物體變高的虛像
延伸 池水看起來(lái)比實(shí)際淺 潛水員看到天上的飛鳥比實(shí)際高
知3－講
2. 看透明體中物體或隔著透明體看物體, 看到的不是物體本身, 而是光折射形成的虛像。
知3－講
關(guān)聯(lián)思考 水面的折射成像和水面的反射成像有哪些異同點(diǎn)？
關(guān)聯(lián)結(jié)果
相同點(diǎn)：虛像，都是光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。
不同點(diǎn)：一個(gè)是折射光線反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)；另一個(gè)是反射光線反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)。
知3－練
“若在水邊走，安全記心頭”。看起來(lái)不深的池水，也不要貿(mào)然下去。
(1)如圖5所示，來(lái)自池底A點(diǎn)的光，
從水斜射向空氣中時(shí)，在水面處
發(fā)生______現(xiàn)象，岸上的人，當(dāng)眼
睛位于B處時(shí)，逆著射入眼睛的光看去，
感覺(jué)A升高到A′的位置，即池水看起來(lái)比實(shí)際____。
例 3
折射
淺
知3－練
解題秘方：來(lái)自池底的光由水斜射到空氣中時(shí)，在水面處發(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去，就會(huì)覺(jué)得池底變淺了。
解析：池底A點(diǎn)漫反射的光線穿過(guò)水面，折射入人眼，人
眼逆著折射光線的方向看去，覺(jué)得光是從A′ 射出，A′是A的虛像，由圖6可知，A′比A的實(shí)際位置要高一些(即淺一些)。
知3－練
(2)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出上述現(xiàn)象的光路圖，并標(biāo)出入射角i。
解：如圖6所示。
知3－練
3. 如圖所示，人眼在水下E點(diǎn)處看到水面上方物體P所成的像在P′，請(qǐng)?jiān)趫D上完成光線從P射到E點(diǎn)的光路圖(需畫出法線)。
解：如圖所示。
光的折射
光的
折射
光的折射現(xiàn)象
光的折射規(guī)律
三線位置關(guān)系
兩角大小關(guān)系
光路可逆

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