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第四章
光的折射
透鏡
第1節
光的折射
1.知道光的折射現象。
2.知道光從空氣射入水中或其他介質中時的偏折特點。
3.知道光在發生折射時，光路是可逆的。
4.能夠利用所學知識解釋生活中的折射現象。
筷子為什么彎折，硬幣為什么會變淺，今天我們學習光的折射。
觀察現象：
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下面都是由于光的折射引起的現象
小明吃飯時將筷子放入盛水的缸子中(如圖所示)，發現水中的筷子變“彎”了。小明百思不得其解，心想:筷子明明是直的，怎么在水中卻變彎了?
你能為小明找出其中的原因嗎?
我們說光沿直線傳播，是指光在同一種均勻介質中傳播的情形。如果光從一種介質介入另一種介質，例如從空氣進入水或玻璃時，情況又會怎樣呢？
一、光的折射現象
思
考
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實驗
觀察實驗現象，光的傳播方向是否發生了偏折，向哪個方向偏折？
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現象：光從空氣斜射入水中，在空氣中發生反射，同時在水面處改變方向進入水中，并向法線偏折。
入射角：入射光線與法線的夾角i。
折射角：折射光線與法線的夾角r。
光從空氣斜射入水中時，傳播方向發生了偏折，這種現象叫做光的折射。
二、光的折射規律
光的折射規律：
折射光線、入射光線、法線位于同一平面內。
折射光線、入射光線位于法線的兩側。
當光線垂直射向介質表面時，傳播方向不改變。
在折射時光路是可逆的。
光從空氣射入水中時，入射角大于折射角。
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實驗
光從空氣射入玻璃中，以及光從玻璃射入空氣中。
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探究實驗：折射現象中光路的可逆性
在折射現象中，光路是可逆的。
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結論
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如圖所示，一束激光從空氣中射到半圓形玻璃磚上（O為圓心），發生了反射和折射，請在圖中畫出：①反射光線；②折射光線的大致方向。
解析：圖中法線已經畫出，根據反射角等于入射角，在法線上側的空氣中作出反射光線。當光由空氣斜射入玻璃中時，根據折射角小于入射角，在法線上側的玻璃中作出折射光線。
例
典例分析
如圖所示，一束光射向玻璃三棱鏡并穿過三棱鏡，請畫出這束光進入三棱鏡和離開三棱鏡后的光線（畫出法線）。
解析：光由空氣進入玻璃，折射角小于入射角，因此折射光線應向法線靠攏；再次折射時，光由玻璃進入空氣，折射角大于入射角，因此折射光線遠離法線射出。
注意：光線向三棱鏡的底端偏折。
例
典例分析
有一圓柱形敞口容器，從其左側某一高度斜射一束激光，在容器底部產生一個光斑O，如圖所示，下列操作使光斑向左移動的是（
　）
A.保持水面高度不變，使激光筆向右平移
B.保持激光射入角度不變，使水面上升
C.保持激光射入角度不變，使水面下降
D.保持水面高度和入射點不變，使激光入射角增大
B
例
典例分析
A
A′
O
O′
B
C
水
空氣
三、光的折射作圖
池水的實際深度比看上去要深，用光的折射現象可以解釋這個現象。
分析：如圖所示，從水底A點發出的光線，由水進入空氣時，在水面上會發生折射，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去，覺得這些光線好像是從它們反向延長線交點A1發出來的。A1就是A的虛像，A1比A離水面的距離近。所以，人看上去池水的深度變淺了。
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法線
怎樣才能叉到魚。
四、折射規律的應用
討論一下
瞄準魚的下方才能叉到魚
硬幣上升
向碗中加水后，根據光的折射規律，光由水中斜射入空氣中時，折射角大于入射角，所以進入人眼睛的光線向下彎折，但人總感覺光是沿直線傳播的，所以在進入人眼的折射光線的反向延長線上人會看到硬幣的虛像，這個虛像的位置比硬幣的實際位置高，因此向碗中加水后，能看到硬幣的虛像。
水中的魚看岸上的樹是變高了，還是變矮了？
思
考
P
Q
A
B
A′
分析：從水中向岸上看
結論：從水中向岸上看，樹變高了
海市蜃樓
海市蜃樓成因
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），而是太陽光經過不均勻的大氣層發生了___________所成的像，太陽實際在圖中________（選填“甲”或“乙”）的位置。
折射
乙
例
典例分析
空杯底部有一枚硬幣A。由于杯壁的遮擋，眼睛在B處看不到硬幣，逐漸往杯中加水至如圖所示位置時，眼睛在B處恰好能夠看到硬幣，請畫出人眼看到硬幣的光路圖。（畫出1條入射光線及其折射光線即可）
例
典例分析
光的折射
A
A′
O
O′
B
C
水
空氣
折射作圖
應用：池水變淺，硬幣升高，叉魚，海市蜃樓等。
1.如圖所示，清澈平整水面下的“射燈”射出一束光，從水中斜射到水與空氣的界面時將發生反射和折射，若入射光線與界面成53°角，反射光線與折射光線的夾角為100°，則反射角的大小為__________，折射角的大小為____________。
37°
43°
100°
53°
2.如圖所示，當光從水中斜射入空氣中時，在分界面同時發生反射和折射，反射角______入射角，折射角_______入射角（以上兩空選填“大于”“等于”或“小于”），當入射角增大到一定程度時，折射角會先到達90°，入射角，繼續增大時，便沒有了________（選填“反射光線”或“折射光線”），光纖通信就是利用了此原理來減少光在傳播過程中的能量損失。
等于
大于
折射光線
空氣
界面
水
3.在星光燦爛的夜晚，仰望天空，會看到繁星在夜空中閃爍，好像頑皮的孩子在不時地眨著眼睛，形成這種現象的原因是(　　)
A.星光被其他星體瞬間遮擋的結果
B.星星發光是斷斷續續的
C.
星光被大氣層反射的結果
D.星光被大氣層折射的結果
D
4.在湖邊看平靜湖水中的“魚在云中游”，則（
）
A.“魚”是光的反射形成的虛像，“云”是光的折射形成的虛像
B.“魚”是光的折射形成的虛像，“云”是光的反射形成的虛像
C.“魚”和“云”都是光的反射形成的虛像
D.“魚”和“云”都是光的折射形成的虛像
B
罕見的三日同輝——幻日
如圖所示，在太陽的左右兩側各有一個特別明亮的地方，看上去像天空中同時有三個大小不同的太陽，這種現象稱為幻日。產生這種奇特現象的原因是什么？
原來，高空中懸浮著許多形狀規則的小冰晶，當太陽光經過它們時，會發生反射和折射，在特定的環境下就會產生幻日現象。

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