初中物理中考复习 专题08 探究光的折射规律实验题（解析版）

专题08  探究光的折射规律实验题

本实验需要学的基本知识

1.光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。当发生折射现象时，一定也发生了反射现象。当光线垂直射向两种物质的界面时，传播方向不变。

2.光的折射规律：在折射现象中，折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内；光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折（折射角＜入射角）；光从水或其他介质中斜射入空气中时，折射光线向界面方向偏折（折射角＞入射角）。在折射现象中，光路是可逆的。在光的折射现象中，入射角增大，折射角也随之增大。在光的折射现象中，介质的密度越小，光速越大，与法线形成的角越大。

3.折射的现象实例：①从岸上向水中看，水好像很浅，沿着看见鱼的方向叉，却叉不到；从水中看岸上的东西，好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。

从岸边看水中鱼N的光路图（图1）： 图中的N点是鱼所在的真正位置，N'点是我们看到的鱼，从图中可以得知，我们看到的鱼比实际位置高。像点就是两条折射光线的反向延长线的交点。在完成折射的光路图时可画一条垂直于介质交界面的光线，便于绘制。

【例题1】（2019贵州贵阳）光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点，如图甲所示。

（1）小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为________所致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是________________。

（2）接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，他将光屏竖直放入水槽中，（使线段MM'水平）并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平，入射光线应该从A点向O点射入，这是为了保证_______________，其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。

（3）小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图（OE为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。

（4）若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则________射出的折射光线更远离法线。

【答案】（1）有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播；AO和OB；（2）入射光线重合；入射角；（3）玻璃；（4）玻璃。

【解析】（1）光线AO到OC，光的传播路线没有改变，说明光在同一种均匀介质中传播，所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播。

本实验探究光的折射规律，要记录光的折射光线和入射光线，所以要记录的两条光线是AO和OB。

（2）探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光线相同，入射角相同，观察折射光线和折射角的变化情况，所以入射光线应从A点向O点射入，这是为了保证入射光线重合，入射角相同。

（3）如乙丙图，当光在空气中传播时AO入射，OC传播；当光线从空气斜射入水中，AO入射，OE传播；当光线从空气斜射入玻璃中，AO入射，OB传播，比较OB偏离OC更多，所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。

（4）光路是可逆的，光从空气斜射入玻璃偏折能力强，当光从玻璃斜射入空气中偏折能力也强，所以远离法线。

【例题2】（2020湖北黄石模拟）某同学在做探究光的折射特点实验．如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．

通过实验还得到如下数据：

（1）分析表中的数据，可得出的结论是：

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．

（2）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？答：_______；请简要说明理由：_______．

【答案】（1）①折射　反射　②折射角随入射角的增大而增大（或折射角随入射角的减小而减小）  小于（2）是  探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间的折射实验。

【解析】（1）①光从空气斜射到水面时，在空气中发生反射现象，在水中发生折射现象。

②通过观察表格数据，光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：入射角增大，折射角增大，且折射角小于入射角；当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．

（2）该实验存在不足之处。探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间的折射实验。比如还可以做光从空气射入玻璃中，探究折射角和入射角的关系。

1.小柯分别探究了光从空气射入水中和从水射人空气中的折射规律，并记录了表一，表二两组数据。

表一

表二

（1）表一中“？”处的数据是_________。

（2）表二中“？”处的数据模不清，请综合分析两个表格中的数据，判断出这个数据应该是____________。

【答案】（1）0°；（2）40°。

【解析】（1）光由空气垂直射入其他透明介质，不发生折射现象，即入射角为0O时，折射角为0O；（2）当光从水射入空气中发生折射时，当入射角时29O时，由于光路是可逆的，对照光从空气射入水中时的折射角为29O时，入射角为40O，因此此时的折射角为40O。

2.某同学在做探究光的折射特点实验．如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．

通过实验还得到如下数据：

（1）分析表中的数据，可得出的结论是：

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．

（2）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？答：_______；请简要说明理由：_______．

【答案】（1）①折射　反射　②折射角随入射角的增大而增大（或折射角随入射角的减小而减小）  小于（2）是  探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间的折射实验。

【解析】（1）①光从空气斜射到水面时，在空气中发生反射现象，在水中发生折射现象。

②通过观察表格数据，光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：入射角增大，折射角增大，且折射角小于入射角；当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．

（2）该实验存在不足之处。探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间的折射实验。比如还可以做光从空气射入玻璃中，探究折射角和入射角的关系。

3.在探究光的折射规律的实验中。 

（1）为了看清光在水中的传播路径，甲实验小组采取向水中注入几滴牛奶的方法，请分析这样做的原因。___________________________________ 

（2）乙实验小组将光从空气分别射入水和玻璃，测得数据如下表：

分析表格中的数据，你肯定能 得出一些规律。请写出三条：

① _________________________________。 

②_________________________________ 。 

③ _________________________________。 

（3）小明通过实验研究光从水中射人空气中的现象，如图是他根据实验现象画的光路图，改变入射角的大小，他发现空气中的折射光线与法线的夹角随着入射角的增大而增大。你猜想，当入射角增大到一定程度时，可能出现的现象是什么?_____________________

【答案】见解析。

【解析】（1）在光进入水中的传播路径上，射向牛奶小颗粒的光发生漫反射进入人眼，人就可以借助这个光看到光在水中的传播路径。

（2）①光从空气斜射入水或玻璃时，折射角小于入射角；

②入射角减小折射角也减小；

③以同样的入射角斜射入水和玻璃中时，在玻璃中的折射角较小；

④当垂直入射时，折射角等于入射角都为0°

（3）折射光线沿水面射出或没有折射光线，只有返回水中的反射光线。