第五讲光的折射与透镜.docx

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第五讲光的折射与透镜

第八讲光的折射与透镜

引入

知识点睛

知识点一：

光的折射

观察上述三幅图，思考上述图片共同描述了什么现象？

1．光的折射:

光在两种介质的界面处，从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象叫做光的折射现象。

水中的铅笔好像折断了，池塘变浅了，海市蜃楼都是光的折射现象。

折射现象有哪些规律呢？

首先认识下各个光线和夹角的名称。

想一想反射定律是什么？

折射定律和反射规律一样吗？

折射光线，入射光线和法线在同一平面内？

折射光线和入射光线分居法线两侧？

折射角等于入射角？

2．光的折射规律:

①折射光线，入射光线和法线在同一平面内。

②折射光线和入射光线分居法线两侧。

③光从空气斜射入水中或其它介质中时，折射光线向法线方向偏折；即折射角小于入射角。

光从水中或其它介质斜射入空气中，折射光线远离法线偏折；即折射角大于入射角。

④当光线垂直入射到界面上时，传播方向不发生改变。

1

2

3

4

5折射角随着入射角的增大而增大，随着入射角的减小而减小。

3.光的折射中光路是可逆的

【例1】

如图所示，一束光沿AO方向从水中射向空气中．画出它的反射光线和折射光线

【答案】

【例2】一束光线从空气斜射入水中，当入射角变化时，下列说法正确的是（）

A．折射角始终小于入射角

B．当入射角增大时，折射角减小

C．当入射角增大时，折射角仍大于入射角

D．当入射角减小时，折射角可能不变

【答案】A

【例3】下图中哪个图正确地表示了光从水射入空气中的情况（）

【答案】C

【例4】光线斜射到两种介质的分界面上，同时发生了反射和折射，如果入射角逐渐减小，则（）

A．反射光线、折射光线都远离法线

B．反射光线、折射光线都靠拢法线

C．反射光线靠拢法线，折射光线远离法线

D．反射光线远离法线，折射光线靠拢法线

【答案】B

【例5】

小明在仔细观察了右图所示的光路图，总结出以下几条结论，其中不正确的是（　　）

A．光在同一种均匀介质中沿直线传播

B．光发生反射时，反射角等于入射角

C．光从空气射入玻璃时，入射角大于折射角

D．光从玻璃射入空气时，折射角小于入射角

【答案】D

【例6】从下图可以看出___________是界面，_________是入射光线，______反射光线，入射角是_______度，折射角是______度，反射角是_______度。

【答案】CD,OF,OE,60,40,60

【例7】如图所示，一束光线射到三棱镜的一个侧面上，则射出光线（）

A．向底部ab边偏折

B．向顶点c偏折

C．不发生偏折，仍按原方向直线传播

D．传播方向不变，但向底部ab边侧移

【答案】A

【例8】一束光线与水平面夹角为60°射入水中，结果一部分光被反射，另一部分光被折射，那么折射光线与反射光线之间的夹角为（）

A．大于150°B．在120°与150°之间

C．小于60°D．在60°与120°之间

【答案】B

知识点二：

用折射规律解释现象

1.由于折射现象，人在水上看到水中物体的虚像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。

2.由于折射现象，人在水下看到岸上的虚像，比实际物体偏高。

3.由于折射现象，早晨看到地平面上的太阳其实是太阳的虚像，真的太阳还在地平面以下。

所以后裔是射不到太阳的，他看到的是太阳的虚像。

4.海市蜃楼

【例9】下列关于光学现象和光学知识的连线，其中正确的是（）

A、水中的筷子变弯-----------------------------光的直线传播

B、日食的形成------------------------------------------镜面反射

C、黑板发光---------------------------------------------光的折射

D、上课时，教室里的学生都能看到教师---------漫反射

【答案】D

【例10】在湖边看平静湖水中的“鱼”和“云”，看到的是（　　）

A．“鱼”是光的反射形成的虚像，“云”是光的折射形成的虚像

B．“鱼”是光的折射形成的虚像，“云”是光的反射形成的虚像

C．“鱼”和“云”都是光的反射形成的虚像

D．“鱼”和“云”都是光的折射形成的虚像

【答案】B

【例11】人在岸上看到水里的鱼的位置比实际位置（）

A．高一些　　B．低一些

C．一样高　　D．以上三种都有可能

【答案】A

【例12】渔民在叉鱼时，真实的鱼是在渔夫看到的鱼的________像，这是因为，鱼反射的光从________射到________中发生了________现象的缘故。

渔夫看到鱼时，鱼也看到渔夫，这是因为在光的折射现象中光路是________。

【答案】虚、水、空气、折射、可逆

【例13】下列现象中不属于光的折射的是（）

A．斜插人水中的筷子看起来弯了B．平静的水面映出岸上的垂柳

C．奇妙的“海市蜃楼”景观D．岸上的人看水中的鱼变浅了

【答案】B

【例14】潜入水中的人，如能看到岸边的人，它看到的人其实是（）

A．变矮的人的实像B．变高的人的实像

C．变矮的人的虚像D．变高的人的虚像

【答案】B

【例15】

如图所示，一束光线斜射入容器中，在O处形成一光斑．在向容器里逐渐加满水的过程中，实际上光斑将　（）

A．向左移动后静止

B．向右移动后静止

C．先向左移动后向右移动

D．仍在原来位置

【答案】A

【例16】

图中，容器底有一探照灯S发出一束光线投射到MN木板上，在B点形成一光斑，当向容器中注水时，光斑B将移向（　　）

 　　A．B的上方 　　B．B的下方

 　　C．B的左边 　　D．B的右边

【答案】B

【例17】某校新建成一个喷水池，在池底的中央安装一只射灯。

池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示。

往池内注水，水面升至a位置时，站在池旁的人看到亮斑的位置在P点；如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，则（　　）

A．P点在S点的上方，Q点在S点的上方

 　　B．P点在S点的上方，Q点在S点的下方

 　　C．P点在S点的下方，Q点在S点的上方

 　　D．P点在S点的下方，Q点在S点的下方

【答案】C

知识点三：

光的色散

1.光的色散：

白光是由不同的色光组成的。

应用：

彩虹的形成

彩虹是一种自然现象，是由于阳光射到空气的水滴里，发生光的反射和折射造成的。

我们知道，当太阳光通过三棱镜的时候，前进的方向就会发生偏折，而且把原来的白色光线分解成红，橙，黄，绿，蓝，靛，紫各种颜色的光带。

下雨时，或在雨后，空气中充满着无数个小小的能偏折日光的水滴。

当阳光经过水滴时，不仅改变了前进的方向，同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。

如果角度适宜，就成了我们看到的彩虹。

一般说来，只有夏天才有彩虹，这是因为夏天多下阵雨，有时，东边日出西边雨，雨的范围又不大。

而冬天干冷，很少下雨，而降雪是不会形成彩虹的。

2.光的三原色：

红，绿，蓝

3.物体的颜色：

在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。

如果物体是透明的，还有一部分透过物体。

透明物体的颜色由通过它的色光决定，不透明物体的颜色由它反射的色光决定。

一个物体如果能反射所有的光，那么它在太阳光下就显示白色；一个物体如果能吸收所有光，在太阳光下就显示黑色。

知识点四：

透镜

1.先看一条单色光经过三棱镜后的折射现象

两个三棱镜的组合可形成新的透镜

◆中间厚边缘薄的透镜叫做凸透镜；凸透镜对光线具有会聚作用

◆中间薄边缘厚的透镜叫做凹透镜；凹透镜对光线具有发散作用

◆透镜的中心点叫做透镜的光心（用O表示），通过薄透镜两个球面球心的直线，叫做主光轴，也称主轴。

凸透镜示意图

凹透镜示意图

任何凸透镜都会发生色散，只不过我们平常所使用的凸透镜都是薄透镜（厚度比球面半径小得多的透镜），色散现象不十分明显，所以常被我们忽略。

2.透镜的三条特殊光线

（1）透过光心的光线不改变传播方向

（2）平行与主光轴的光线

1）平行于凸透镜主光轴的光线如何传播？

平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜折射以后会会聚在主光轴上的一点，这一点叫做凸透镜的焦点（用F表示），凸透镜有两个实焦点，由焦点到凸透镜光心O的距离叫做凸透镜的焦距（用f表示），两边的焦距相等；

可以通过平行光找凸透镜的焦点

2）平行与凹透镜主光轴的光线如何传播？

平行于凹透镜主光轴的光线经过凹透镜的折射后会变的发散，逆着发散光线的方向延长（反向延长），它们也会相交于主光轴上的一点，这个点就叫做凹透镜的虚焦点，它不是实际光线的会聚点，虚焦点到凹透镜光心的距离叫做凹透镜的焦距。

（3）根据光路可逆性，想一想：

（1）经过焦点入射的光线通过凸透镜后是什么样的？

（2）对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线通过凹透镜后怎么样？

结论：

经过凸透镜焦点的光线被折射后平行主光轴射出。

因而利用凸透镜能得到平行光。

对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线被折射后平行于主光轴射出。

总结：

通过凸透镜的三条特殊光线

①平行于主光轴的光线凸经透镜折射后过焦点射出；

②经过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出；

3经过光心的光线，路径不发生偏折。

过凹透镜的三条特殊光线光路图

①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散射出，反向延长线过虚焦点；

②指向另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出；

③经过光心的光线，路径不发生偏折。

【例18】补全图中透镜的折射光线和入射光线

【答案】略

课后习题

1、光线从一种透明物质进入另一种透明物质时，下列说法中正确的是（）

A．光线的传播方向一定会发生改变

B．光线的传播方向不一定发生改变

C．当光线从水中斜射进入空气时，折射角大于入射角

D．当光线从空气斜射进入玻璃时，折射角小于入射角

【答案】C

2、一束光线由空气斜射入水中，如果入射角逐渐增大，折射角（）

A．逐渐减小，且总大于入射角

B．逐渐增大，且总大于入射角

C．逐渐增大，且总小于入射角

D．逐渐减小，且总小于入射角

【答案】C

3、早晨看到太阳从地平线刚刚升起时，实际上它还处在地平线的下方，这种现象是由于_____________造成的。

【答案】光的折射

4、如果光垂直射向介质表面时，入射角是________度，折射角是________度。

【答案】00

5、我们所指的薄透镜是（）

A．厚度很薄的透镜B．中央很薄的透镜

C．中央比两头薄的透镜D．厚度比球面半径小得多的透镜

【答案】D

6、关于透镜对光线的作用，下列叙述不正确的是（）

A．凸透镜对光线有会聚作用

B．点光源发光经凸透镜后的光线一定是发散的

C．凹透镜对光线有发散作用

D．点光源发光经凹透镜后的光线一定是发散的

【答案】B

7、下列说法正确的是（）

A．光线通过凸透镜后，折射光线会聚于一点，这一点就是凸透镜的焦点

B．焦点到透镜光心的距离叫做焦距，用f表示

C．凸透镜只对平行光线有会聚作用

D．凸透镜对光线有会聚作用，所以通过凸透镜的光线一定相交于一点

【答案】B