資源簡介

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4.4 光的折射
【素養目標】
物理觀念:光的折射，光的折射特點，生活中的折射現象。
科學思維:通過實驗探究，了解光的折射特點。
科學探究:探究光的折射特點。
科學態度與責任:能通過實驗的探究，感受物理的奇妙;能夠利用所學知識解釋和解決相關問題。
知識點一、光的折射
1.光的折射
問 題
在一個空碗中放一枚硬幣。請你慢慢蹲下，當低至某一個觀察位置時，就無法看到硬幣了。但如果你
慢慢往碗中倒水，在同一個觀察位置就又能看到碗中的硬幣了(如下圖)。這是為什么呢
2.光的折射概念
光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生了偏折，這種現象叫光的折射。
(2）描述折射現象的幾個概念
①入射點:入射光線與分界面的交點O;
②分界面:兩種介質的分界面，如圖所示的MM' ;
③入射光線:照射到兩種介質分界面的光線AO;
④折射光線:進入另一種介質的光線OB;
⑤法線:過入射點且垂直于兩介質分界面的直線NN'
⑥入射角:入射光線與法線的夾角α ;
⑦折射角:折射光線與法線的夾角β。
知識點二、探究光的折射時的特點
1.基本概念：“一點、一面、三線、兩角”
一點 入射點 入射光與分界面的交點
一面 分界面 兩種介質的分界面，如圖所示的NN'
三線 入射光線 進入另一種介質的光線AO
法線 過入射點且垂直于兩種介質分界面的直線NN'
折射光線 進入另一種介質的光線OC
兩角 入射角 入射光線與法線的夾角
折射角 折射光線與法線的夾角
2.探究光的折射時的特點
【提出問題】讓一束光從空氣斜射入水中，傳播方向是否發生偏折？向哪個方向偏折？
【實驗器材】激光筆、水槽、標有角度的圓盤等。
【進行實驗】利用如圖所示的實驗裝置進行實驗。
（1）讓一束光從空氣斜射入水中，觀察折射光線、入射光線和法線之間的位置關系，比較折射角和入射角的大小關系，并描畫出光束在空氣和水中的傳播路徑；
（2）改變入射角大小，觀察折射角的變化情況；
（3）讓一束光垂直射入水中，觀察折射情況；
（4）讓一束光逆著原折射光的方向從水中斜射入空氣中，觀察折射情況。
【實驗現象】
（1）光從空氣斜射入水中時，，可觀察到折射光線、入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分居于法線兩側，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改變入射角的大小，發現折射角的大小也隨之改變，并且入射角增大時，折射角也增大；
（3）光從空氣垂直射入水中時，其傳播方向不變；
（4）讓光逆著原折射方向從水中斜射入空氣中時，進入空氣中的折射光線逆著原入射光線的方向射出。
【實驗結論】
（1）當光從空氣斜射入水中（或其他介質）時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；當入射角增大時，折射角也隨之增大；
（2）當光線從水或其他介質斜射入空氣中時，折射光線遠離法線，折射角大于入射角；
（3）當光從空氣垂直射入水中或其他介質中時，其傳播方向不變；
（4）在光的折射現象中，光路是可逆的。
3.對光的折射現象的理解
（1）法線與分界面垂直，是描述入射光線、反射光線以及折射光線位置和方向的參考標準；
（2）折射角隨著入射角的增大而增大，因為先有入射光線，然后才有折射光線，所以敘述時一般說折射角隨入射角的變化而變化，不說入射角隨折射角的變化而變化；
（3）當光垂直射到分界面上時，光的傳播方向不發生變化，此時折射光線、入射光線和法線重合，折射角和入射角都為0°；
（4）一般情況下，無論光從空氣斜射入其他介質中，還是光從其他介質斜射入空氣中，在空氣中光線與法線的夾角大于其他介質中光線與法線的夾角；
（5）一般來說，當光從兩種介質分界面上發生折射時，光速大的介質中光線與法線的夾角大，光速小的介質中光線與法線的夾角小。
【比較辨析】光的反射與光的折射
光的反射 光的折射
不同點 發生條件 反射可以在任何物體的表面上發生 在不同介質分界面或同種介質不均勻介質中發生
角度大小關系 反射角始終等于入射角 折射角與入射角一般不相等
光垂直入射時的方向 反射光線與入射光線方向相反 折射光線與入射光線方向相反
相同點 三線共面 反射光線、折射光線都與其對應的入射光線、法線在同一平面內
分居兩側 反射光線、折射光線都與其對應的入射光線分居法線兩側
變化情況 反射角、折射角都隨著入射角的增大而增大，隨入射角的減小而減小
光路可逆 光在反射和折射時，光路都是可逆的
成像情況 光在兩種介質分界面發生反射和折射時都能成像，且都為虛像
[2]由上圖可知，若A點往上移動，反射光射到右壁上的C點，則水面上升。
知識點三、生活中的折射現象
海市蜃樓 夏天，海面附近空氣溫度較低，密度較大，來自地平線以下遠處的物體的光，傳播時由于不同高度空氣的密度不同而向地面多次彎曲后進入我們的眼中，形成“蜃景”的現象
“錯位”的奧秘 來自水面以下的筆上物點的光，從水中射向空氣反生折射，折射角大于入射角，我們眼睛看到的光好像是從直線傳播方向發出的，這樣看起來就好像筆錯位了
叉魚的訣竅 因為人們看到的是水中的魚的虛像，它比魚的實際位置淺，所以要瞄準看到的“魚”的下方才能叉到魚
“變高”的奧秘 因為光從空氣進入水中時發生折射，所以水中的人看到的是岸上的樹的虛像，它比樹的真實位置要高
由于光的折射，從一種介質看另一種介質中的物體時，所看到的一般不是物體本身，而是由光的折射所形成的物體的虛像。
題型一：光的折射現象
1．關于光的描述語言很多，下列所描述的情景中，屬于光的折射現象的是　　
A．鏡花水月 B．一葉障目 C．海市蜃樓 D．猴子撈月
【答案】
【解答】解：、鏡花水月，都是平面鏡成像現象，是光的反射形成的，故不符合題意；
、一葉障目，是光在直線傳播時，被不透明的葉子擋住，傳不到眼睛中，是光的直線傳播形成的，故不符合題意；
、海市蜃樓是光在不均勻的空氣中傳播時發生偏折形成的，是光的折射現象，故符合題意；
、猴子所撈的月是月亮在水中的倒影，是光的反射形成的，故不符合題意。
故選：。
2．在圖中所示的光現象中，由于光的折射形成的是　　
A．水上的波光
B．墻上的影子
C．水晶球里的像
D．水中的倒影
【答案】
【解答】解：、水上的波光是由光的反射形成的，故錯誤；
、墻上的影子是由光的直線傳播形成的，故錯誤；
、角樓透過水晶球所成的像屬于凸透鏡成像現象，是由光的折射形成的，故正確；
、水中的倒影屬于平面鏡成像現象，是由光的反射形成的，故錯誤。
故選：。
3．藍藍的天上白云飄，站在湖邊的小明看到清澈的水中魚兒在云中游動，下列說法正確的是（　　）
A．看到的水中的魚是實像
B．看到的水中的云是實像
C．看到的水中的云是由于光的折射形成的
D．看到的水中的魚是由于光的折射形成的
【答案】D
【解答】解：看到的水中的魚是由魚反射的光線從水中斜射入空氣時，在水面發生折射形成的虛像；
看到的水中的云屬于平面鏡成像，是由光的反射形成的。故ABC錯誤、D正確。
故選：D。
4．如圖甲所示，起初茶碗看起來是空的，但當你慢慢往茶碗中倒水時，就會發現碗中還藏著一枚硬幣，如圖乙所示。關于上述現象的解釋，下列說法正確的是　　
A．起初看不到硬幣是由于人眼發出的光未射到硬幣上
B．后來看到了硬幣是由于人眼發出的光射到了硬幣上
C．后來看到的硬幣是由于光的反射形成的虛像
D．后來看到了硬幣是由于硬幣反射的光在水面處發生了偏折
【答案】
【解答】解：、人的眼睛不能發出光線，故錯誤；
、看到硬幣是由于水中鉛筆上反射的光從水中斜射入空氣中時，發生折射，故錯誤，正確。
故選：。
5．如圖所示，將刻度尺斜插入水中，從水面上看去，水中尺子的刻度情況　　
A．變得疏了 B．變得密了
C．一部分變疏一部分變密 D．疏密沒有變化
【答案】
【解答】解：將刻度尺斜插入水中，從水中的尺子上反射出的光線由水中斜射入空氣時，在水面上發生折射，折射角大于入射角，折射光線進入人眼，人眼會逆著折射光線的方向看去，就會覺得尺子變短了，所以水中尺子的刻度看起來變得密了。
故選：。
題型二：探究光的折射時的特點
6．在“探究光從玻璃斜射入空氣的折射規律”實驗中，小東借助激光筆、半圓形玻璃塊和帶刻度的光具盤完成了實驗，觀察到如圖所示的1、2、3三條光束，并在光具盤上用筆描出了對應的光路。
（1）圖中的折射角大小為 　　；
（2）根據實驗現象發現，光從玻璃斜射入空氣時，折射角 　　（選填“”“ ”或“” 入射角；
（3）現在要探究光的折射現象中光路是否可逆，具體的操作是 　　，如果看到 　　現象，就可證明光路是可逆的。
【答案】（1）；（2）；（3）讓入射光逆著光路2射入；折射光逆著光路1射出。
【解答】解：（1）由圖可知，光路1和3是關于線對稱，所以線是法線，線是界面，而折射光線和入射光線分別位于法線兩側，則光路2是折射光線，由圖可知，折射角為。
（2）由實驗現象可知，光從玻璃斜射入空氣時，光路1與法線夾角，即入射角為，根據（1）可知，折射角入射角；
（3）為了驗證折射現象中光路是否可逆，也可以讓入射光逆著光路2射入，如果看到折射光逆著光路1射出現象，就可證明光路是可逆的。
故答案為：（1）；（2）；（3）讓入射光逆著光路2射入；折射光逆著光路1射出。
7．如圖是小宇“探究光的反射與折射規律”的實驗裝置。通過多次實驗得到如表數據：
入射角
反射角
折射角
（1）多次實驗表明：在光的反射過程中，反射角 　等于　（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” ；
（2）小宇讓一束光沿著圖中方向入射向水面時，發現光線沿著方向折射進入空氣，這表明：光的折射現象中，光路是 　　的；
（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為了 　　。
【答案】（1）等于；增大；（2）可逆；（3）使結論具有普遍規律，防止實驗的偶然性。
【解答】解：（1）根據表格中的數據可知，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）讓一束光沿著圖中方向入射向水面時，根據光路具有可逆性，光線沿著方向折射進入空氣。
（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。
故答案為：（1）等于；增大；（2）可逆；（3）使結論具有普遍規律，防止實驗的偶然性。
8．小聰在探究光的折射規律實驗中，讓光從空氣分別射入水和玻璃中，測出相應的入射角、折射角，記錄在表格中，分析數據，可以得出：
空氣中的入射角 0 30 45 60
水中的折射角 0 22 32 40
玻璃中的折射角 0 19 28 35
（1）光從一種介質垂直射入另一種介質時，傳播方向 　不變　；
（2）光從空氣斜射入其他介質時，折射角隨入射角的增大而 　　；
（3）光以的入射角從玻璃射向空氣時，折射角大小為 　　；
（4）分析表中數據猜想，光從水中射入空氣中，逐漸增大入射角，　　（選填“入射角”或“折射角” 先達到；
（5）小芳對實驗進行拓展，如圖所示，保證入射光傳播方向不變，把容器的右側略微抬高，折射角 　　（選填“變大”、“變小”或“不變” 。
【答案】（1）不變；（2）增大；（3）45；（4）折射角；（5）不變
【解答】解：（1）當空氣中的入射角為時，水中的折射角和玻璃中的折射角都為，故當光從一種介質垂直射入到另一種介質時，傳播方向不變；
（2）由表格中的數據可知：當空氣中的入射角逐漸增大時，折射角也隨之增大；
（3）光的折射中，光路是可逆的，由表格可知，當光線以入射角從玻璃中射向空氣時，則折射角是；
（4）由表中數據可知，光從水中斜射入空氣中，折射角大于入射角，逐漸增大入射角，則折射角先達到；
（5）當把容器的右端墊高些時，水面仍然是水平的，即法線方向仍然是豎直方向，故入射角不變，所以反射角和折射角也不變化。
故答案為：（1）不變；（2）增大；（3）45；（4）折射角；（5）不變。
9．如圖1所示，為了探究“光折射時的特點”：
（1）當一束光射入杯中時，會在杯底形成光斑，保持入射光束的方向不變，逐漸往杯中加水，觀察到杯底的光斑向 　左　（選填“左”或“右” 移動；
（2）保持激光筆的位置不變，將水槽的左側底部緩慢抬起，相應的折射角將 　　（選填“增大”、“不變”或“減小” 。
（3）如改用手電筒垂直往下照射到一個空杯的底部，形成的光圈用虛線表示，若往燒杯中注滿水，燒杯底部的光圈會變為圖2中 　　。
【答案】（1）左；（2）不變；（3）。
【解答】解：（1）當一束光射入杯中時，會在杯底形成光斑，保持入射光束的方向不變，逐漸往杯中加水，入射點左移，但入射角和折射角均不變，故可觀察到杯底的光斑向左移動；
（2）將水槽的左側底部慢慢抬起，水面總保持相平，因為入射角不變，所以反射角也不變，折射角也不變；
（3）當光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角，下圖為最左邊和最右邊折射光線的光路（注意外側的光線表示沒有折射時的光線，內側的光線表示折射后的光線）
從圖中可以看出，折射光線在原來光線的內側，由此可以聯想到周圍光線都是如此，故圖為正確圖形。
故選：。
故答案為：（1）左；（2）不變；（3）。
10．如圖所示，將透明的薄壁方形水槽（厚度可忽略不計）水平放置，固定在水槽底部的激光筆沿圖示方向發出一束細光束，小彬通過緩慢改變水槽中的水量來探究光的傳播現象：
（1）圖中水槽中未注水時可在側壁上A處得到一個光點，注入一定量的水后，光點移至B處，此時入射角 　小于　（選填“大于”、“等于”或“小于”）圖中的角θ；
（2）為使B處的光點移至C處，應 　增加　（選填“增加”或“減少”）水槽中的水量，若BC間距離為2cm，則水面高度的變化量Δh 　＞　（選填“＞”、“＝”或“＜”）2cm。
【答案】（1）小于；（2）增加；＞。
【解答】解：（1）光線由水中斜射入空氣，根據折射規律可知，此時的入射角應小于折射角，即此時入射角小于角θ。
（2）當水槽中的水量上升時，激光射入空氣的入射點右移，這時折射光線應平行原折射光線，并在原折射光線的上方，即光點可以上移至C處，所以應使水槽中的水量增加。
過水面上升后激光的入射點作原水面的垂線，如下圖所示：
垂線和現在水面的交點為O'，垂線和原折射光線的交點為D，垂線與原水面的交點為E，由圖可知
O'D＝BC＝2cm
O'E＝Δh
所以有Δh＞2cm。
故答案為：（1）小于；（2）增加；＞。
題型三：利用光的折射規律作圖
11．游泳池底安裝一支射燈，當池內無水時會在右側池壁上形成一個亮斑；當向池內注水至圖中虛線位置時，會在右側池壁上形成一個亮斑，請通過作圖確定亮斑、的大致位置。
【答案】
【解答】解：根據光的直線傳播，將光線延長與池壁相交為點；
往池內注水，水面升至虛線位置時，發生折射，根據折射定律，折射角大于入射角，偏轉后與池壁相交與點，如圖所示：
12．如圖所示，一條光線從水中斜射向水面時發生了折射，為折射光線，請在圖中作出大致的入射光線并標出折射角的度數。
【解答】解：由圖可知，折射光線與水面的夾角為，則折射角等于；
過入射點作出法線，在法線左側的水中畫出入射光線，因為光由水中斜射進入空氣中，所以折射角大于入射角，如圖所示：
13．如圖，一束光從水射向空氣，請做出反射光線和折射光線，并標出反射角大小。
【答案】見解答
【解答】解：過入射點作出法線，在水中法線的另一側作出反射光線，注意反射角等于入射角，等于；
在空氣中法線的另一側作出折射光線，注意折射角大于入射角，如圖所示：
14．我們站在橋上看水中的風景，橋下的魚也在水中看著我們。已知和，一個是真的我們，一個是我們的像。請完成魚在水中看我們的光路圖。
【答案】見解答圖
【解答】解：我們站在橋上看水中的風景，橋下的魚也在水中看著我們。魚從水中看我們，我們反射的光由空氣斜射入水中發生折射，此時折射光線會靠近法線，因此是我們的像，是真的我們，連接點和魚，與水面的交點為入射點，再連接點與入射點，如圖所示
15．如圖所示，一束光線在空氣和水面間發生反射和折射，圖中光線是折射光線，請在圖中畫出其入射光線的大致位置和對應的反射光線。
【答案】見解答
【解答】解：過入射點的法線已作出，由此可確定折射角，光由水中斜射進入空氣時，折射光線向遠離法線方向偏折，根據折射角大于入射角畫出入射光線。
由光的反射定律的內容，根據反射角等于入射角，反射光線與入射光線分居法線兩側畫出反射光線；如圖所示：
一．選擇題（共10小題）
1．關于如圖所示的現象或實驗解釋正確的是　　
A．圖甲中樹蔭下的亮斑的形狀和樹葉縫隙的形狀是一致的
B．圖乙中水中的筷子變彎了，是由于光從空氣斜射入水中時發生了折射
C．圖丙中自行車尾燈是將照射來的光反射回去，達到安全警示的作用
D．圖丁中將紙板沿向后翻折，發現紙板上沒有反射光，表明反射現象消失
【答案】
【解答】解：．圖甲中，樹蔭下的亮斑是小孔成像現象，是太陽通過樹葉縫隙成的實像，是圓形的，與樹葉縫隙的形狀不同，故錯誤；
．圖乙中，水中的筷子變彎了，是光從水斜射向空氣中時發生折射形成的，故錯誤；
．圖丙中，光照在自行車尾燈上時被反射回去，此時的尾燈相當于平面鏡，故正確；
．圖丁中，將紙板沿向后翻折，發現紙板上沒有反射光，此時反射光并沒有消失，只是反射光不在紙板所在的平面內，故錯誤。
故選：。
2．如圖所示，一束光在空氣和玻璃的分界面上發生反射和折射現象，形成了、和三條光線（箭頭未畫出）。以下說法正確的是　　
A．的下邊是玻璃 B．的右邊是玻璃
C．折射角為 D．折射角為
【答案】
【解答】解：
由圖知，，所以，，根據反射角等于入射角且共邊，則為界面，為法線。
反射光線、折射光線均與入射光線分居在法線的兩側，所以為入射光線，為反射光線，為折射光線。
由圖可知，折射角為，反射角和入射角都為，折射角小于入射角，所以界面的右側是空氣，左側是玻璃。
故選：。
3．下列關于光現象形成原因的對應關系都正確的一組是　　
A．對鏡梳妝——光的反射；“鏡花水月”——光的折射
B．黑板反光——光的鏡面反射；“一葉障目”——光的直線傳播
C．鑿壁借光——光的反射；“海市蜃樓”——光的折射
D．雨后彩虹——光的反射；“立竿見影”——光的直線傳播
【答案】
【解答】解：．對鏡梳妝時能看到鏡中的“自己”，是平面鏡成像，平面鏡成像是光的反射形成的。鏡花是指光線從花射到鏡子，在鏡子上發生反射，從而進入人的眼睛。水月則是指月亮反射太陽的光線，射到水面，然后在水面上發生反射，從而進入人的眼睛。因此，鏡花水月都是光的反射現象，是平面鏡成像形成的。故錯誤；
．黑板反光是由于光線在黑板表面發生鏡面反射所造成的。“一葉障目”指的是當一片葉子擋在眼前時，它會擋住沿直線傳播的光，使得人眼無法看到葉子后面的物體，其原理是光的直線傳播，故正確；
．“海市蜃樓”是光在不均勻的介質中傳播時發生折射形成的；鑿壁借光，其典故是小匡衡在墻上鑿一個洞時，鄰居家的光就能夠沿直線傳播透射進來，使得室內得到照明，其原理是光的直線傳播，故錯誤；
．雨后彩虹，是光在不均勻的介質中傳播時發生折射形成的。立竿見影，描述的是在陽光下豎起竿子后立刻看到影子的現象，它實際上是利用了光的直線傳播原理。故錯誤。
故選：。
4．如圖所示，光線從空氣射入某種液體中，入射角為，折射角為，光線射到液體底部水平放置的平面鏡上又反射回來，最后光線又回到空氣中的折射角是　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：作出光路示意圖：
光線入射到平面鏡上時的反射角，平面鏡反射時，反射角等于入射角，
而光從液體中斜射入空氣中時，折射角大于入射角，
如圖所示
光從液體射向空氣時的入射角為
根據光路的可逆性可知這時的折射角
故選：。
5．小明暑假期間去附近的公園游玩，他發現公園里既有“樓臺倒影入池塘”的靜態美，又有“魚戲蓮葉間”的動態美，動靜結合相映成趣。對于這些現象的分析，下列說法正確的是　　
①他在岸上看到的水中“魚”是虛像
②他在岸上看到的水中“魚”的位置比實際位置低
③他在岸上看到的水中“樓臺”是由于光的反射形成的
④他在岸上看到的水中“樓臺”比地上的樓臺要小一些
A．只有①④ B．只有①②③ C．只有②④ D．只有①③
【答案】
【解答】解：（1）看到水中的魚比魚的實際位置淺是光的折射現象，看到的是魚的虛像，虛像的位置比實際位置高；
（2）看到的水中樓臺屬于平面鏡成像，是由于光的反射形成的，比地上的樓臺大小相同。
綜上所述，①③正確，②④錯誤。
故選：。
6．人工智能飛速發展的今天，智能配送機器人已被廣泛使用，用戶可通過人臉識別、輸入（掃描）取貨碼等多種方式取貨。如圖所示是某款機器人正在送貨的情景，下列分析正確的是　　
A．機器人旁邊的影子，是光的折射形成的
B．行人都能看見機器人，是由于陽光在它表面發生了鏡面反射
C．用戶進行聲紋識別時，利用了不同的人發出聲音的音調不同
D．機器人對人臉拍照識別時，利用了光的折射
【答案】
【解答】解：．機器人旁邊的影子，是光的直線傳播形成的，故錯誤；
．行人從各個方向都能看到機器人，是由于陽光在它表面發生了漫反射，故錯誤；
．用戶進行聲紋識別時，利用了不同的人發出聲音的音色不同，故錯誤；
．機器人對人臉拍照識別時，利用的是凸透鏡成像，屬于光的折射，故正確。
故選：。
7．下列現象中與“海市蜃樓”原理相同的是　　
A．日晷上針的影子
B．皮影戲中的皮影
C．鳥巢在水中的倒影
D．筷子水面處彎折
【答案】
【解答】解：海市蜃樓是光在不均勻的空氣中傳播發生的折射現象。
．日晷上針的影子利用了光在同種均勻介質中沿直線傳播，故不符合題意；
．皮影戲中的皮影利用了光在同種均勻介質中沿直線傳播，故不符合題意；
．鳥巢在水中的倒影是平面鏡成像現象，平面鏡成像原理是光的反射，故不符合題意；
．筷子水面處彎折是光的折射現象，故符合題意。
故選：。
8．如圖所示是一束光由空氣進入某透明物質時，在界面上發生的反射和折射的光路，則下列判斷正確的是　　
A．可能是入射光線 B．可能是折射光線
C．必定是反射光線 D．必定是入射光線
【答案】
【解答】解：
（1）假設是入射光線，若為反射光線，為折射光線，折射光線與法線重合，不可能；若為反射光線，為折射光線，折射光線與入射光線在法線同側，不可能；
（2）假設是入射光線，若為反射光線，為折射光線，折射光線與法線重合，不可能；若為反射光線，為折射光線，折射光線與入射光線在法線同側，不可能；
（3）假設是入射光線，若為反射光線，為折射光線，折射角小于入射角，可能；若為反射光線，為折射光線，折射角小于入射角，可能；
可見，一定是入射光線，、可能是反射光線也可能是折射光線。故錯、正確。
故選：。
9．如圖，面對清澈見底、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，因為人們看到的池水深度和它的實際深度并不相同。下面四幅圖能正確解釋此現象的是　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】解：、人們看到的池水深度和它的實際深度并不相同，是因為光線從水中斜射入空氣中，折射光線進入人的眼睛，而圖中表示的是光從空氣斜射入水里，當光從空氣斜射入水里或其它透明介質中時，折射角小于入射角，而圖中是折射角大于入射角，故錯誤；
、人們看到的池水深度和它的實際深度并不相同，是因為光線從水中斜射入空氣中，折射光線進入人的眼睛，而圖中表示的是光從空氣斜射入水里，故錯誤；
、池底反射出的光，在水面處發生了折射，折射角大于入射角，人認為光是沿直線傳播的，所以逆著折射光線看上去，看到的是變淺的池底的虛像，即池水的實際深度比看到的池底要深，而圖中池底的位置在看到的池底虛像的上方，故正確，故錯誤。
故選：。
10．如圖所示，潛入水中的潛水員，看見岸上的景物的位置變高了，下列哪一幅光路圖能正確反映這一現象　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】解：
潛水員在水中看岸上的景物，入射光線應該來自岸上的景物，、中光線的傳播方向錯誤，故錯誤；
根據光的折射規律，光從空氣中斜射入水中時，折射角應小于入射角，而圖中折射角大于入射角，故錯誤，正確；
故選：。
二．填空題（共4小題）
11．如圖所示是南昌海昏侯博物館“劉充國印”的展臺，透過上方鏡能看到放大的印章，這屬于光的 　折射　現象；通過下方鏡能看到印章底部的字，這屬于光的 　　現象。
【答案】折射；反射。
【解答】解：（1）上方鏡是放大鏡，透過上方鏡能看到放大的印章，這屬于光的折射現象；
（2）下方鏡是平面鏡，通過下方鏡能看到印章底部的字是屬于平面鏡成像，是利用光的反射現象。
故答案為：折射；反射。
12．詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”展現了一幅美麗的畫卷。詩人觀察到的落日其實是陽光經過大氣層發生了光的 　折射　形成太陽的 　　像，實際太陽在甲、乙中的 　　位置。
【答案】折射；虛；乙。
【解答】解：太陽落山時，太陽的實際位置在地平線下面，但太陽光經過不均勻的大氣層時發生了折射，通過折射我們看見了太陽的虛像，此時，太陽的實際位置在圖中的乙位置。
故答案為：折射；虛；乙。
13．如圖所示，是光在空氣和玻璃兩種介質中傳播的路線，則 　　（選填“、或” 是折射光線，折射角是 　　（填度數）。
【答案】；。
【解答】解：由圖可知，，所以，
同理，
根據反射角等于入射角，所以為法線，為界面，
而折射光線和入射光線分別位于法線兩側，
則一定為折射光線，為入射光線，為反射光線。
由圖可知，折射角為：。
故答案為：；。
14．如圖所示，入射光線斜射入到空氣和水的交界面上，虛線與光線在同一直線上，則入射光線的折射光線將沿著 　　方向射出。（選填“”、“ ”或“”
【答案】
【解答】解：根據光的折射規律可知，當光從空氣斜射入其他介質時，折射角小于入射角，故入射光線的折射光線將沿著方向射出。
故答案為：。
三．作圖題（共4小題）
15．一束光線斜射到水面發生反射和折射，請在圖中畫出它的反射光線和大致的折射光線。
【答案】
【解答】解：圖中入射光線與界面的夾角是，入射角是入射光線與法線的夾角，因此入射角是；反射角是反射光線與法線的夾角，反射角等于入射角也為；
光由空氣斜射進入水中時，折射光線向靠近法線方向偏折，折射角小于入射角，據此完成光路，如下圖所示：
16．當光線從水中射向空氣時，它的反射光線如圖所示，請畫出入射光線和折射光線。
【解答】解：在發生光的反射時，反射角等于入射角，據此在法線右側的水中畫出入射光線；光從水中斜射入空氣中，折射角大于入射角，折射光線遠離法線，據此在法線左側的空氣中畫出折射光線。如圖所示：
17．如圖所示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。
【答案】
【解答】解：因為折射光線在水中，所以入射光線在空氣中，根據折射角小于入射角，在法線左側，液面上方畫出入射光線，再根據反射角等于入射角畫出反射光線，如圖所示：
18．如圖，在點看到水中物體的像在，畫出一條在點看到物體像的光路圖。
【解答】解：的光由水進入空氣后進入人眼，人眼逆著折射光線看到的像點，連接交水面于點，連接畫出入射光線，連接畫出折射光線，如圖所示：
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4.4 光的折射
【素養目標】
物理觀念:光的折射，光的折射特點，生活中的折射現象。
科學思維:通過實驗探究，了解光的折射特點。
科學探究:探究光的折射特點。
科學態度與責任:能通過實驗的探究，感受物理的奇妙;能夠利用所學知識解釋和解決相關問題。
知識點一、光的折射
1.光的折射
問 題
在一個空碗中放一枚硬幣。請你慢慢蹲下，當低至某一個觀察位置時，就無法看到硬幣了。但如果你
慢慢往碗中倒水，在同一個觀察位置就又能看到碗中的硬幣了(如下圖)。這是為什么呢
2.光的折射概念
光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生了偏折，這種現象叫光的折射。
(2）描述折射現象的幾個概念
①入射點:入射光線與分界面的交點O;
②分界面:兩種介質的分界面，如圖所示的MM' ;
③入射光線:照射到兩種介質分界面的光線AO;
④折射光線:進入另一種介質的光線OB;
⑤法線:過入射點且垂直于兩介質分界面的直線NN'
⑥入射角:入射光線與法線的夾角α ;
⑦折射角:折射光線與法線的夾角β。
知識點二、探究光的折射時的特點
1.基本概念：“一點、一面、三線、兩角”
一點 入射點 入射光與分界面的交點
一面 分界面 兩種介質的分界面，如圖所示的NN'
三線 入射光線 進入另一種介質的光線AO
法線 過入射點且垂直于兩種介質分界面的直線NN'
折射光線 進入另一種介質的光線OC
兩角 入射角 入射光線與法線的夾角
折射角 折射光線與法線的夾角
2.探究光的折射時的特點
【提出問題】讓一束光從空氣斜射入水中，傳播方向是否發生偏折？向哪個方向偏折？
【實驗器材】激光筆、水槽、標有角度的圓盤等。
【進行實驗】利用如圖所示的實驗裝置進行實驗。
（1）讓一束光從空氣斜射入水中，觀察折射光線、入射光線和法線之間的位置關系，比較折射角和入射角的大小關系，并描畫出光束在空氣和水中的傳播路徑；
（2）改變入射角大小，觀察折射角的變化情況；
（3）讓一束光垂直射入水中，觀察折射情況；
（4）讓一束光逆著原折射光的方向從水中斜射入空氣中，觀察折射情況。
【實驗現象】
（1）光從空氣斜射入水中時，，可觀察到折射光線、入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分居于法線兩側，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改變入射角的大小，發現折射角的大小也隨之改變，并且入射角增大時，折射角也增大；
（3）光從空氣垂直射入水中時，其傳播方向不變；
（4）讓光逆著原折射方向從水中斜射入空氣中時，進入空氣中的折射光線逆著原入射光線的方向射出。
【實驗結論】
（1）當光從空氣斜射入水中（或其他介質）時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；當入射角增大時，折射角也隨之增大；
（2）當光線從水或其他介質斜射入空氣中時，折射光線遠離法線，折射角大于入射角；
（3）當光從空氣垂直射入水中或其他介質中時，其傳播方向不變；
（4）在光的折射現象中，光路是可逆的。
3.對光的折射現象的理解
（1）法線與分界面垂直，是描述入射光線、反射光線以及折射光線位置和方向的參考標準；
（2）折射角隨著入射角的增大而增大，因為先有入射光線，然后才有折射光線，所以敘述時一般說折射角隨入射角的變化而變化，不說入射角隨折射角的變化而變化；
（3）當光垂直射到分界面上時，光的傳播方向不發生變化，此時折射光線、入射光線和法線重合，折射角和入射角都為0°；
（4）一般情況下，無論光從空氣斜射入其他介質中，還是光從其他介質斜射入空氣中，在空氣中光線與法線的夾角大于其他介質中光線與法線的夾角；
（5）一般來說，當光從兩種介質分界面上發生折射時，光速大的介質中光線與法線的夾角大，光速小的介質中光線與法線的夾角小。
【比較辨析】光的反射與光的折射
光的反射 光的折射
不同點 發生條件 反射可以在任何物體的表面上發生 在不同介質分界面或同種介質不均勻介質中發生
角度大小關系 反射角始終等于入射角 折射角與入射角一般不相等
光垂直入射時的方向 反射光線與入射光線方向相反 折射光線與入射光線方向相反
相同點 三線共面 反射光線、折射光線都與其對應的入射光線、法線在同一平面內
分居兩側 反射光線、折射光線都與其對應的入射光線分居法線兩側
變化情況 反射角、折射角都隨著入射角的增大而增大，隨入射角的減小而減小
光路可逆 光在反射和折射時，光路都是可逆的
成像情況 光在兩種介質分界面發生反射和折射時都能成像，且都為虛像
[2]由上圖可知，若A點往上移動，反射光射到右壁上的C點，則水面上升。
知識點三、生活中的折射現象
海市蜃樓 夏天，海面附近空氣溫度較低，密度較大，來自地平線以下遠處的物體的光，傳播時由于不同高度空氣的密度不同而向地面多次彎曲后進入我們的眼中，形成“蜃景”的現象
“錯位”的奧秘 來自水面以下的筆上物點的光，從水中射向空氣反生折射，折射角大于入射角，我們眼睛看到的光好像是從直線傳播方向發出的，這樣看起來就好像筆錯位了
叉魚的訣竅 因為人們看到的是水中的魚的虛像，它比魚的實際位置淺，所以要瞄準看到的“魚”的下方才能叉到魚
“變高”的奧秘 因為光從空氣進入水中時發生折射，所以水中的人看到的是岸上的樹的虛像，它比樹的真實位置要高
由于光的折射，從一種介質看另一種介質中的物體時，所看到的一般不是物體本身，而是由光的折射所形成的物體的虛像。
題型一：光的折射現象
1．關于光的描述語言很多，下列所描述的情景中，屬于光的折射現象的是　　
A．鏡花水月 B．一葉障目 C．海市蜃樓 D．猴子撈月
2．在圖中所示的光現象中，由于光的折射形成的是　　
A．水上的波光
B．墻上的影子
C．水晶球里的像
D．水中的倒影
3．藍藍的天上白云飄，站在湖邊的小明看到清澈的水中魚兒在云中游動，下列說法正確的是（　　）
A．看到的水中的魚是實像
B．看到的水中的云是實像
C．看到的水中的云是由于光的折射形成的
D．看到的水中的魚是由于光的折射形成的
4．如圖甲所示，起初茶碗看起來是空的，但當你慢慢往茶碗中倒水時，就會發現碗中還藏著一枚硬幣，如圖乙所示。關于上述現象的解釋，下列說法正確的是　　
A．起初看不到硬幣是由于人眼發出的光未射到硬幣上
B．后來看到了硬幣是由于人眼發出的光射到了硬幣上
C．后來看到的硬幣是由于光的反射形成的虛像
D．后來看到了硬幣是由于硬幣反射的光在水面處發生了偏折
5．如圖所示，將刻度尺斜插入水中，從水面上看去，水中尺子的刻度情況　　
A．變得疏了 B．變得密了
C．一部分變疏一部分變密 D．疏密沒有變化
題型二：探究光的折射時的特點
6．在“探究光從玻璃斜射入空氣的折射規律”實驗中，小東借助激光筆、半圓形玻璃塊和帶刻度的光具盤完成了實驗，觀察到如圖所示的1、2、3三條光束，并在光具盤上用筆描出了對應的光路。
（1）圖中的折射角大小為 　　；
（2）根據實驗現象發現，光從玻璃斜射入空氣時，折射角 　　（選填“”“ ”或“” 入射角；
（3）現在要探究光的折射現象中光路是否可逆，具體的操作是 　　，如果看到 　　現象，就可證明光路是可逆的。
7．如圖是小宇“探究光的反射與折射規律”的實驗裝置。通過多次實驗得到如表數據：
入射角
反射角
折射角
（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” ；
（2）小宇讓一束光沿著圖中方向入射向水面時，發現光線沿著方向折射進入空氣，這表明：光的折射現象中，光路是 　　的；
（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為了 　　。
8．小聰在探究光的折射規律實驗中，讓光從空氣分別射入水和玻璃中，測出相應的入射角、折射角，記錄在表格中，分析數據，可以得出：
空氣中的入射角 0 30 45 60
水中的折射角 0 22 32 40
玻璃中的折射角 0 19 28 35
（1）光從一種介質垂直射入另一種介質時，傳播方向 　　；
（2）光從空氣斜射入其他介質時，折射角隨入射角的增大而 　　；
（3）光以的入射角從玻璃射向空氣時，折射角大小為 　　；
（4）分析表中數據猜想，光從水中射入空氣中，逐漸增大入射角，　　（選填“入射角”或“折射角” 先達到；
（5）小芳對實驗進行拓展，如圖所示，保證入射光傳播方向不變，把容器的右側略微抬高，折射角 　　（選填“變大”、“變小”或“不變” 。
9．如圖1所示，為了探究“光折射時的特點”：
（1）當一束光射入杯中時，會在杯底形成光斑，保持入射光束的方向不變，逐漸往杯中加水，觀察到杯底的光斑向 　　（選填“左”或“右” 移動；
（2）保持激光筆的位置不變，將水槽的左側底部緩慢抬起，相應的折射角將 　　（選填“增大”、“不變”或“減小” 。
（3）如改用手電筒垂直往下照射到一個空杯的底部，形成的光圈用虛線表示，若往燒杯中注滿水，燒杯底部的光圈會變為圖2中 　　。
10．如圖所示，將透明的薄壁方形水槽（厚度可忽略不計）水平放置，固定在水槽底部的激光筆沿圖示方向發出一束細光束，小彬通過緩慢改變水槽中的水量來探究光的傳播現象：
（1）圖中水槽中未注水時可在側壁上A處得到一個光點，注入一定量的水后，光點移至B處，此時入射角 　 　（選填“大于”、“等于”或“小于”）圖中的角θ；
（2）為使B處的光點移至C處，應 　 　（選填“增加”或“減少”）水槽中的水量，若BC間距離為2cm，則水面高度的變化量Δh 　 　（選填“＞”、“＝”或“＜”）2cm。
題型三：利用光的折射規律作圖
11．游泳池底安裝一支射燈，當池內無水時會在右側池壁上形成一個亮斑；當向池內注水至圖中虛線位置時，會在右側池壁上形成一個亮斑，請通過作圖確定亮斑、的大致位置。
12．如圖所示，一條光線從水中斜射向水面時發生了折射，為折射光線，請在圖中作出大致的入射光線并標出折射角的度數。
13．如圖，一束光從水射向空氣，請做出反射光線和折射光線，并標出反射角大小。
14．我們站在橋上看水中的風景，橋下的魚也在水中看著我們。已知和，一個是真的我們，一個是我們的像。請完成魚在水中看我們的光路圖。
15．如圖所示，一束光線在空氣和水面間發生反射和折射，圖中光線是折射光線，請在圖中畫出其入射光線的大致位置和對應的反射光線。
一．選擇題（共10小題）
1．關于如圖所示的現象或實驗解釋正確的是　　
A．圖甲中樹蔭下的亮斑的形狀和樹葉縫隙的形狀是一致的
B．圖乙中水中的筷子變彎了，是由于光從空氣斜射入水中時發生了折射
C．圖丙中自行車尾燈是將照射來的光反射回去，達到安全警示的作用
D．圖丁中將紙板沿向后翻折，發現紙板上沒有反射光，表明反射現象消失
2．如圖所示，一束光在空氣和玻璃的分界面上發生反射和折射現象，形成了、和三條光線（箭頭未畫出）。以下說法正確的是　　
A．的下邊是玻璃 B．的右邊是玻璃
C．折射角為 D．折射角為
3．下列關于光現象形成原因的對應關系都正確的一組是　　
A．對鏡梳妝——光的反射；“鏡花水月”——光的折射
B．黑板反光——光的鏡面反射；“一葉障目”——光的直線傳播
C．鑿壁借光——光的反射；“海市蜃樓”——光的折射
D．雨后彩虹——光的反射；“立竿見影”——光的直線傳播
4．如圖所示，光線從空氣射入某種液體中，入射角為，折射角為，光線射到液體底部水平放置的平面鏡上又反射回來，最后光線又回到空氣中的折射角是　　
A． B． C． D．
5．小明暑假期間去附近的公園游玩，他發現公園里既有“樓臺倒影入池塘”的靜態美，又有“魚戲蓮葉間”的動態美，動靜結合相映成趣。對于這些現象的分析，下列說法正確的是　　
①他在岸上看到的水中“魚”是虛像
②他在岸上看到的水中“魚”的位置比實際位置低
③他在岸上看到的水中“樓臺”是由于光的反射形成的
④他在岸上看到的水中“樓臺”比地上的樓臺要小一些
A．只有①④ B．只有①②③ C．只有②④ D．只有①③
6．人工智能飛速發展的今天，智能配送機器人已被廣泛使用，用戶可通過人臉識別、輸入（掃描）取貨碼等多種方式取貨。如圖所示是某款機器人正在送貨的情景，下列分析正確的是　　
A．機器人旁邊的影子，是光的折射形成的
B．行人都能看見機器人，是由于陽光在它表面發生了鏡面反射
C．用戶進行聲紋識別時，利用了不同的人發出聲音的音調不同
D．機器人對人臉拍照識別時，利用了光的折射
7．下列現象中與“海市蜃樓”原理相同的是　　
A．日晷上針的影子
B．皮影戲中的皮影
C．鳥巢在水中的倒影
D．筷子水面處彎折
8．如圖所示是一束光由空氣進入某透明物質時，在界面上發生的反射和折射的光路，則下列判斷正確的是　　
A．可能是入射光線 B．可能是折射光線
C．必定是反射光線 D．必定是入射光線
9．如圖，面對清澈見底、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，因為人們看到的池水深度和它的實際深度并不相同。下面四幅圖能正確解釋此現象的是　　
A． B．
C． D．
10．如圖所示，潛入水中的潛水員，看見岸上的景物的位置變高了，下列哪一幅光路圖能正確反映這一現象　　
A． B．
C． D．
二．填空題（共4小題）
11．如圖所示是南昌海昏侯博物館“劉充國印”的展臺，透過上方鏡能看到放大的印章，這屬于光的 　　現象；通過下方鏡能看到印章底部的字，這屬于光的 　　現象。
12．詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”展現了一幅美麗的畫卷。詩人觀察到的落日其實是陽光經過大氣層發生了光的 　　形成太陽的 　　像，實際太陽在甲、乙中的 　　位置。
13．如圖所示，是光在空氣和玻璃兩種介質中傳播的路線，則 　　（選填“、或” 是折射光線，折射角是 　　（填度數）。
14．如圖所示，入射光線斜射入到空氣和水的交界面上，虛線與光線在同一直線上，則入射光線的折射光線將沿著 　　方向射出。（選填“”、“ ”或“”
三．作圖題（共4小題）
15．一束光線斜射到水面發生反射和折射，請在圖中畫出它的反射光線和大致的折射光線。
16．當光線從水中射向空氣時，它的反射光線如圖所示，請畫出入射光線和折射光線。
17．如圖所示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。
18．如圖，在點看到水中物體的像在，畫出一條在點看到物體像的光路圖。
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