八年级上学期物理人教版第四章光的直线传播光的折射《讲义教师版》.docx

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八年级上学期物理人教版第四章光的直线传播光的折射《讲义教师版》

光的折射

知识集结

知识元

光的折射现象

知识讲解

（1）定义：

光从一种介质斜射入另一种介质时，因为光速发生了变化，导致传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。

（2）光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的介质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

（3）在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。

（4）光从一种介质垂直射入另一种介质时，它的传播方向不会发生改变。

（5）在折射过程中，光路也是可逆的。

（6）基本概念

入射光线：

照射到两种介质分界面的光线AO

折射光线：

光进入另一种介质被折射后的光线OB

法线：

垂直于两介质分界面的直线MN

入射角：

入射光线与法线的夹角i

折射角：

折射光线与法线的夹角θ

（7）生活中常见的折射现象：

筷子“弯折”、池水看着比实际浅、玻璃看着比摸着薄、海市蜃楼、透镜现象。

例题精讲

光的折射现象

例1.

（2021∙昭化区模拟）升级改造后的海口市东西湖，水清岸绿。

游客看到的现象中，由光的折射形成的是（　）

A．水中的“蓝天白云”

B．阳光下椰子树的“影子”

C．水中游动的“鱼”

D．亲湖栈道在水中的“倒影”

【答案】C

【解析】

题干解析:

A、水中的“白云”属于光的反射现象；故A错误；

B、阳光下椰子树的“影子”是由于光的直线传播形成的，故B错误；

C、水中游动的鱼是由于光的折射形成的，故C正确；

D、亲湖栈道在水中的“倒影”，属于光的反射现象，故D错误。

例2.

（2021∙漯河一模）清晨，当我们刚刚看到太阳时，其实它还在地平线以下，我们看到它的原因是来自地平线以下的太阳光本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光在穿过疏密不均的空气时发生弯曲，逐渐弯向地面造成的。

图中与此原理相同的是（　）

A．

手影游戏

B．

水中倒影

C．

筷子弯折

D．雨后彩虹

【答案】C

【解析】

题干解析:

太阳光从太空进入大气层时，由于大气层的密度是不均匀的，会发生折射，折射光线靠近法线，我们逆着折射光线的方向看，看到初升的太阳比实际位置变高了，所以当我们看到太阳刚升起时，比实际位置变高了，所以当我们看到太阳刚升起时，它的实际位置还在地平线以下。

A、手影游戏是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的，故A不符合题意；

B、水中倒影属于平面镜成像，是光的反射形成的，故B不符合题意；

C、斜插水中的筷子看起来弯折了是由于光从水中通过空气进入人的眼睛时，光线的传播方向发生改变而形成的虚像，故属于光的折射现象；故C符合题意；

D、雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分解成各种彩色光，所以雨后的天空出现彩虹是由光的色散形成的，故D不符合题意。

例3.

（2021∙海淀区一模）在我国民间流传的俗语、成语、诗歌中，有的蕴含着一些物理知识。

下列俗语、成语、诗歌与物理知识的对应关系正确的是（　）

A．花香四溢--扩散现象

B．潭清疑水浅--光的折射现象

C．孤掌难鸣--声音的传播需要介质

D．两岸青山相对出，孤帆一片日边来--运动的相对性

【答案】ABD

【解析】

题干解析:

A、花香四溢，属于扩散现象，说明分子都在不停地做无规则的运动，故A正确；

B、潭清疑水浅是由于光的折射造成的，故B正确；

C、孤掌难鸣说明力是物体对物体的作用，一个物体不能产生力的作用，故C错误；

D、以“帆船”为参照物，“青山”和“帆船”之间的位置发生了变化，故“青山”是运动的；以“河岸”为参照物，“孤帆”与“河岸”之间的位置发生了变化，说明“孤帆”是运动的；以“河岸”为参照物，“青山”与“河岸”之间的位置没有发生变化，故“青山”是静止的；同样以“帆船”为参照物，“孤帆”与“帆船”之间的位置也没发生变化，“孤帆”也是静止的，所以说运动和静止是相对的，故D正确。

例4.

（2021∙锦州模拟）以下光学现象与物理知识对应关系正确的是（　）

A．海市蜃楼--光的反射

B．池水照明月--光的反射

C．小孔成像--光的折射

D．潭清疑水浅--光的折射

【答案】BD

【解析】

题干解析:

A、海市蜃楼属于光的折射现象，故A错误；

B、池水映明月，水中的月亮是平面镜成像，利用了光的反射，故B正确；

C、小孔成像是由于光沿直线传播形成的现象，故C错误；

D、潭清疑水浅是由于光的折射造成的，故D正确。

例5.

（2021∙迁西县一模）碗里放一枚硬币，慢慢后退，某一位置碗看起来是空的，这是因为________；慢慢往碗中倒水时会发现重新看到硬币，这是由于光的____现象造成的，请将眼睛看到硬币像S′的光路图补充完整。

【答案】

光沿直线传播；折射；光路图见解答

【解析】

题干解析:

碗里放一枚硬币，慢慢后退，某一位置碗看起来是空的，这是因为光沿直线传播；当水倒到一定高度后，看到了硬币。

产生这种现象的原因是由于从硬币发出的漫反射光经水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实人看到的是硬币的虚像S′．如图所示：

例6.

（2021∙唐河县一模）如图所示，是星期天小明随爷爷一起划船来到唐河叉鱼的情景。

其中湖面上船的“倒影”是由于光的____形成的虚像，小明只有瞄准鱼的___方才可能叉到鱼。

【答案】

反射；下

【解析】

题干解析:

船在水中的倒影是因为平静的水面就像一面镜子，是平面镜成像，是由于光的反射形成的虚像。

鱼反射的光从水中射入空气中时发生折射，折射光线远离法线，人看到的是变浅了的鱼的虚像，所以应瞄准鱼的下方才能叉到鱼。

例7.

（2021∙台儿庄区校级模拟）学习光的折射时，老师让我们用盛水的玻璃杯来探究光的折射现象。

如图所示，在白纸上写两个字母“B”（图甲），用玻璃杯装半杯水放在白纸前（图乙），人眼正面观察到位于下方的字母发生了变化，让白纸前后移动，出现图丙和图丁现象，那是因为玻璃杯下半部相当于一个____镜；出现图丙现象时，保持白纸位置不动，让玻璃杯向右侧移动，发现像______（选填“向左移动”或“向右移动”或“保持不动”）；图丁下方字母“B”成的是___像（选填“实”或“虚”），这种成像原理在生活中应用的实例有_____（写一种）。

【答案】

凸透；保持不动；实；照相机

【解析】

题干解析:

人眼观察到位于下方的字母发生了变化，那是因为玻璃杯下半部相当于一个凸透镜；图丙是一个正立放大的虚像，故u小于f，保持白纸位置不动，让玻璃杯向右侧移动，u始终小于f，故像保持不动；图丁是一个倒立缩小的像；根据u>2f时，凸透镜成倒立缩小的实像可知，图丁下方字母“B”成的是实像。

这种成像原理在生活中应用的实例有照相机等。

光的折射定律

知识讲解

（1）光的折射规律：

折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面）

折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居）

光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角（折射光线向法线偏折）；光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角；

入射角增大时，折射角也随着增大。

角的关系——折射时，光速快的那边儿，角大，无论是入射角还是折射角。

一般很少考真空到空气，也很少考水到玻璃，一般两种介质中，一种是空气，另一种是水或玻璃等光速比空气中慢的，则还可以简单记——

空气中角大。

垂直于界面照射时，入射角=折射角=0°（仅在此条件下，入射角等于折射角。

或者说，此时光沿直线传播）。

例题精讲

光的折射定律

例1.

（2021∙南京）如图是小明春游时在水边看到的美景，下图中能正确反映他看到水中“树木”的光路图是（　）

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】

题干解析:

看到水中“树木”属于平面镜成像，平面镜成像原理是光的反射，所成的像是反射光线的反向延长线的会聚点，不是实际光线的会聚点，所以成的是虚像，而AC两图中光线从水中发出，D图中光线由眼睛处发出，故ACD错误，只有B正确；

如图所示：

例2.

（2021∙香洲区一模）人在B处观察到一个彩色玻璃球沉在水池底A处，如图所示。

B处用激光射到玻璃球上，则激光应对着（　）

A．正对A点

B．A点的上方些

C．A点的下方些

D．A点的左侧

【答案】A

【解析】

题干解析:

连接BA，过折射点做法线，根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角画出折射光线的位置，虽然人看到的A点是玻璃球的虚像，玻璃球的实际位置在A点的正下方，因为激光在进入水的时候也会发生折射，所以照着A点，激光也就刚好落在玻璃球上了。

如图所示：

例3.

（2021∙兰山区一模）如图所示，一束光线由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，下列说法中正确的是（　）

A．α为入射角，γ为折射角

B．α为入射角，β为折射角

C．如果角δ增大5o，则角β也一定增大5o

D．入射光线AO与折射光线OB一定在同一平面内

【答案】D

【解析】

题干解析:

AB、入射光线与法线的夹角叫做入射角；折射光线与法线的夹角叫做折射角，由图可知，δ为入射角，β为折射角，故AB错误；

C、因为一束光线由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，折射角小于入射角，所以如果角δ增大5o，则角β也增大，但增大的读数小于5o；故C错误；

D、由图可知，入射光线是AO，折射光线为OB，入射光线、法线、折射光线在同一平面内，故D正确。

例4.

（2021∙益阳一模）某同学在做探究光的折射特点实验，右图是光从空气射入水中时的光路。

实验中发现，入射光线、折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。

通过实验还得到如表数据：

（1）在探究中，该同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，在水面上方的空气中熏了点烟雾，上面做法是为了_________

（2）分析表中数据，可得出结论：

①光从空气斜射到水面时，将同时发生____和____现象；

②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：

_______________，且折射角____（大于/等于/小于）入射角。

当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。

该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点。

（3）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价。

是否存在不足？

___（是/否）；请简要说明理由：

__________________________。

【答案】

（1）更好的显示光路；

（2）①反射；折射；②折射角随入射角的增大而增大；小于；

（3）是；五次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验

【解析】

题干解析:

（1）在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，并在水面上方的空气中熏了点烟雾，牛奶和烟雾可以反射光，此做法是为了更好的显示光路；

（2）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：

折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角；当光从空气垂直射到水面时，入射光线、折射光线和法线重合，所以折射角等于零度；（3）该同学只利用水来做实验，这样得出得到结论具有片面性，所以他的实验存在不足，应该换用其他透明介质再做此实验，使结论将更具有普遍性。

例5.

（2021∙益阳模拟）某同学做“探究光的折射特点”实验，他将光从空气射入水中，如图所示是他根据观察到的实验现象画出的光路图，他还通过实验得到如表数据：

（1）根据实验现象，可初步得到如下结论：

①光从空气斜射向水中时，在水面处会发生_______现象。

②光从空气斜射向水中时，折射角随入射角的变化关系是：

______________，且折射角____（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。

③当光从空气垂直射向水中时，折射角等于___度。

（2）折射光线和入射光线位于____的介质中。

【答案】

（1）①反射和折射；②折射角随入射角增大而增大；小于；③0；

（2）不同

【解析】

题干解析:

（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：

折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。

③当光从空气垂直射向水中时，入射角为0°，折射角为0°；

（2）折射光线在水中，反射光线在空气中，故折射光线和入射光线位于不同的介质中。

例6.

（2021∙遵义模拟）在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：

先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图甲所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。

经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。

（1）要实现探究目标，他们应选择图乙中的_____（选填字母序号）两图示实验，实验中用的研究的方法是______。

（2）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：

光从空气斜射入水和油时，___对光的偏折本领较大。

【答案】

（1）B、D；控制变量；

（2）油

【解析】

题干解析:

（1）根据控制变量法的思想，要探究水和油对光的偏折本领大小，必须控制入射角和液面的高度相同，只改变光线传播的介质，因此符合条件的有B、D两图；

（2）根据记录，油中光斑的位置距离空气比较远，因此油对光线的偏折程度大，对光的偏折本领较大。

光的折射光路图

知识讲解

（6）基本概念

入射光线：

照射到两种介质分界面的光线AO

折射光线：

光进入另一种介质被折射后的光线OB

法线：

垂直于两介质分界面的直线MN

入射角：

入射光线与法线的夹角i

折射角：

折射光线与法线的夹角θ

例题精讲

光的折射光路图

例1.

（2021∙青州市一模）如图所示，人眼在A点观察到水中的点光源S所成的像处于B点位置，请画出人眼观察到像的光路图。

【答案】

【解析】

题干解析:

连接AB交水面于点O，过O点垂直水面作出法线，连接SO画出入射光线，连接OA画出折射光线，即为人眼观察到像的光路图。

如图所示：

例2.

（2021∙成都模拟）画出图中，经过玻璃砖的折射光线。

【答案】

【解析】

题干解析:

第一次折射：

先过入射点O垂直于玻璃砖上表面作出法线，再在玻璃砖内部法线的另一侧作出折射光线，注意折射角小于入射角；第二次折射：

先过O′点垂直于玻璃砖下表面作出法线，再在玻璃砖的下侧空气中作出折射光线，注意折射角大于入射角，该折射光线与玻璃砖上表面的入射光线平行，如图所示：

例3.

（2021∙兴化市一模）如图，一束光射向玻璃砖，光束经两次折射穿过玻璃砖后恰好经过A、B两点，请在图中画出这束光的大致传播路径；

【答案】

【解析】

题干解析:

根据折射时光路是可逆的，先连接AB，根据光由玻璃砖斜射进入空气时折射角大于入射角，可以画出玻璃砖中光线的大致位置，再根据光由空气斜射进入玻璃砖时折射角小于入射角可以画出入射光线。

如图所示：

例4.

（2021∙新宾县模拟）如图，画出入射光线与折射光线。

【答案】

【解析】

题干解析:

由图可知，反射光线位于法线的右侧，在法线的左侧利用光的反射规律（反射角等于入射角）做出对应的入射光线；光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，据此做出对应的折射光线，如图所示：

例5.

（2021∙任城区一模）如图，渔民看到水中S′处有一条鱼，为了叉到鱼，他们不是对准图中的S′，而是对准位置更深的S叉去。

因为S才是鱼真实的位置，S′处是鱼的像的位置。

请你在图中作出由S发出经过水面后射入人眼的光线。

【答案】

【解析】

题干解析:

人之所以能看到水中的鱼，是由鱼反射的光线经水面折射后进入人眼，因此光的传播方向大致为S→A；鱼的像S′是人眼逆着折射光线看到的，所以直接连接AS′，与水面的交点即为入射点；再连接S和入射点即为入射光线，如图所示：

例6.

（2021∙濮阳一模）如图所示，水里的光源O发出的一条光线射向水面，在水面处发生反射和折射，反射光线经过P点。

请在图中画出入射光线、反射光线和折射光线的大致光路（保留作图痕迹）。

【答案】

【解析】

题干解析:

根据平面镜成像的规律，作出点光源O关于水面的对称点，即点光源O在水面的像O′，由于反射光线的反向延长线要过像点O′，连接PO′，与水面的交点就是入射点M。

分别连接OM为入射光线、MP反射光线，过M点作法线，在法线右侧的空气中，由折射角大于入射角画出折射光线，如图所示：

例7.

（2021∙湘潭模拟）上物理课时，老师用激光笔在A处发射一束激光，水中的小鱼刚好在B点看到激光，画出激光从A射到B的光路图。

【答案】

【解析】

题干解析:

故A点做一条斜射入水中的光线，与水面交于一点，过折射点做法线，根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角画出折射光线的位置。

当堂练习