人教版2024-2025学年八年级物理上册举一反三系列4.4光的折射(原卷版+解析)

4.4 光的折射（原卷版）本节学习目标1.认识光的折射现象；2.理解光的折射定律；3.会利用光的折射解释生活中的常见现象；4.理解光的折射实验探究过程。要点一 光的折射现象及应用1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。2.基本概念3.生活中光的折射现象：（1）筷子“弯折”；（2）池水变浅；（3）海市蜃楼。 要点诠释：（1）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。如下图：（2）在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。（3）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。（4）在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。【例】一束光线斜射到两种透明介质的界面上，光线与界面的夹角为20°，反射光线与折射光线恰好垂直，则入射角和折射角分别是（　　）。A．20° 70° B．20° 20° C．70° 20° D．70° 70° 【变式1】如图是小明和爷爷一起坐船在河中插鱼的情景，小明站在船上看到河水中的鱼比鱼的实际位置要 （选填“深”或“浅”）些，这是由于光从 中射向 时发生折射的缘故。【变式2】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。现往池内注水，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点的下方，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点的上方，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 【变式3】下面哪一幅图正确地表示了光从空气进入玻璃中的光路（　　）。要点二 光的折射定律1.光的折射规律：（1）折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面）（2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居）（3）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；（4）入射角增大时，折射角也随着增大；2.在光的折射现象中光路是可逆的。要点诠释：（1）两角关系：1）入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；2）光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角；3）光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角；4）注意无论是折射角还是入射角，在空气中的角总是较大的。（2）光斜射到两种介质的分界面时，光的传播方向发生了偏折；但是光垂直照射到两种介质的交界面时，入射角为零度，折射角为零度，光还是沿直线传播。【例】研究光进入玻璃和从玻璃进入空气时的传播规律。选用如图的圆盘形量角器作光屏，半圆形玻璃砖及激光器等器材。实验步骤如下：①将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，使二者的圆心重合；②如图甲，将一束激光从A射向圆心O，激光在O处发生折射，射向B；读出入射角和折射角的大小，入射角大小为 度，折射角大小为 度；③减小入射角再次实验，如图乙，从实验现象中可以得出的结论是 ，采用半圆形玻璃砖来进行实验的一明显的好处是 ；④根据光路可逆原理，如果让光从半圆表面斜射入玻璃中，可能发生的情况是 ，此时一组可能的任意的入射角和折射角是： 度； 度。【变式1】下列关于光的折射的说法中正确的是（　　）。A．光从一种介质进入另一种介质时传播方向一定改变；B．折射角就是折射光线与镜面的夹角；C．发生光的折射时，折射角总是大于入射角；D．入射角增大时，折射角也随着增大 【变式2】下列光现象与海市蜃楼形成原理相同的是（　　）。A．潜望镜；B． 瞄准鱼的下方才能叉到色；C． 手影 ；D．有趣的倒影【变式3】站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体，如图，如他想用一束强光照亮物体，则应瞄准（　　）。A．看到的物体 B．看到的物体的下方 C．看到的物体的上方 D．看到的物体的前方【例】如图所示，光源S发出的一条光线射向水中，在水面发生折射后，经过P点。请你在图中大致作出入射光线和折射光线。【变式1】光从空气斜射向玻璃，发生反射和折射。请完成光路。并标出反射角的度数。【变式2】如图所示，一束光线从水中斜射向空气，请画出折射光线的大致位置。【变式3】如图所示，暗室内有一盛水的水槽，水槽上方一激光束入射到平面镜（图中未画出）上的O点，光束经平面镜反射后照射到水槽中的B点。请画出平面镜并作出光从O点传播到B点的光路图。概念定义图示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θ4.4 光的折射（解析版）本节学习目标1.认识光的折射现象；2.理解光的折射定律；3.会利用光的折射解释生活中的常见现象；4.理解光的折射实验探究过程。要点一 光的折射现象及应用1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。2.基本概念3.生活中光的折射现象：（1）筷子“弯折”；（2）池水变浅；（3）海市蜃楼。 要点诠释：（1）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。如下图：（2）在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。（3）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。（4）在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。【例】一束光线斜射到两种透明介质的界面上，光线与界面的夹角为20°，反射光线与折射光线恰好垂直，则入射角和折射角分别是（　　）。A．20° 70° B．20° 20° C．70° 20° D．70° 70° 【答案】C。【解析】光线与界面的夹角为20°，所以入射角为70°，根据光的反射定律，反射角等于入射角等于70°，反射光线与界面的夹角为90°-70°=20°；又反射光线与折射光线恰好垂直，所以折射光线与界面的夹角为90°-20°=70°，则折射角为90°-70°=20°；故选C。【考点分析】此题考查了入射角、折射角、反射角的关系，关键是掌握光的反射定律、光的折射规律的内容，掌握入射角、折射角、反射角的概念。【变式1】如图是小明和爷爷一起坐船在河中插鱼的情景，小明站在船上看到河水中的鱼比鱼的实际位置要 （选填“深”或“浅”）些，这是由于光从 中射向 时发生折射的缘故。【答案】浅；水； 空气。【解析】在岸上看水中的鱼，看到的鱼的位置比实际位置浅，这是由于光从水中进入空气时，在水面上发生折射光造成的；故答案为：浅；水； 空气。【点睛】从鱼发出的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了。【考点分析】本题考查了水中的鱼看起来变浅的原因是由于光的折射造成的。【变式2】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。现往池内注水，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点的下方，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点的上方，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】A。【解析】（1）往池内注水，水面升至a位置时，发生折射，根据折射定律，P点如下图所示： （2）水面上升至b位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射定律和折射定律，Q点如下图所示：通过画图可知：P点在S点的下方，Q点在S点的上方。【考点分析】题目重点考查的是作反射光线和折射光线，理解并掌握光的反射定律和折射定律是解决此题的关键。水面升至a位置时，光从水斜射入空气中时，入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，折射角大于入射角，确定折射光线的方向；水面上升至b位置时，光线先在水池侧壁发生反射，反射角等于入射角，反射光线再从水中斜射入空气里发生折射，折射角大于入射角。【变式3】下面哪一幅图正确地表示了光从空气进入玻璃中的光路（　　）。【答案】C。【解析】A、光从空气斜射入玻璃中，折射角应小于入射角，而图中折射角却大于入射角，故本选项错误；B、折射光线与入射光线在法线的同侧了，所以画法错误，不符合题意；C、光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角．故本选项正确．符合题意；D、光从空气斜射入玻璃，光的传播方向没有变，故本选项错误，不符合题意；故选C。【考点分析】题目考查了光的折射规律，解答这类题目要注意，光是从空气斜射入其它介质，还是从其它介质斜射入空气。在空气中的角总是大的。要点二 光的折射定律1.光的折射规律：（1）折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面）（2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居）（3）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；（4）入射角增大时，折射角也随着增大；2.在光的折射现象中光路是可逆的。要点诠释：（1）两角关系：1）入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；2）光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角；3）光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角；4）注意无论是折射角还是入射角，在空气中的角总是较大的。（2）光斜射到两种介质的分界面时，光的传播方向发生了偏折；但是光垂直照射到两种介质的交界面时，入射角为零度，折射角为零度，光还是沿直线传播。【例】研究光进入玻璃和从玻璃进入空气时的传播规律。选用如图的圆盘形量角器作光屏，半圆形玻璃砖及激光器等器材。实验步骤如下：①将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，使二者的圆心重合；②如图甲，将一束激光从A射向圆心O，激光在O处发生折射，射向B；读出入射角和折射角的大小，入射角大小为 度，折射角大小为 度；③减小入射角再次实验，如图乙，从实验现象中可以得出的结论是 ，采用半圆形玻璃砖来进行实验的一明显的好处是 ；④根据光路可逆原理，如果让光从半圆表面斜射入玻璃中，可能发生的情况是 ，此时一组可能的任意的入射角和折射角是： 度； 度。【答案】折射角大于入射角或完全被反射回来；30度；45度。【解析】②入射角为AO与OO法线的夹角，此夹角为：45度；折射角为BO与OO法线的夹角，此夹角为：30度；故答案为：45度，30度。③由图可知，当光线垂直于界面入射时，折射方向不变，故答案为：当光线垂直于界面入射时不发生折射；因半圆形的玻璃砖截面是水平的，便于测量角度的大小；故答案为：便于测量角度的大小。④因当光从水中或其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。故答案为：折射角大于入射角或完全被反射回来；30度；45度。【总结升华】总结光的折射规律的能力。光从空气斜射入其它介质时的折射规律，折射角小于入射角，并且折射角随入射角的增大而增大。【变式1】下列关于光的折射的说法中正确的是（　　）。A．光从一种介质进入另一种介质时传播方向一定改变；B．折射角就是折射光线与镜面的夹角；C．发生光的折射时，折射角总是大于入射角；D．入射角增大时，折射角也随着增大 【答案】D。【解析】A、垂直入射时传播方向不变，故A错误；B、折射角是折射光线与法线的夹角，故B错误；C、光由空气斜射入其他介质时折射角小于入射角，由其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角，故C错误；D、入射角增大，折射角也增大，故D正确。【点睛】（1）光从一种介质斜射入另一种介质中是传播方向一般会发生变化；（2）反射角、折射角、入射角，都是光线与法线的夹角；（3）发生折射现象时，在光速较大的介质中的角大；（4）折射角随入射角的增大而增大。【考点分析】（1）光线传播方向发生改变要注意：斜射入、一般会改变；（2）折射角随入射角的增大而增大，但折射角不是一定大于入射角。【变式2】下列光现象与海市蜃楼形成原理相同的是（　　）。A．潜望镜；B． 瞄准鱼的下方才能叉到色；C． 手影 ；D．有趣的倒影【答案】B。【解析】海市蜃楼是由光在不均匀的大气中传播时，发生折射形成的；A、潜望镜利用的是平面镜成像，属于光的反射现象，故A错误；B、水中鱼的位置看起来比实际位置高属于光的折射现象，所以瞄准鱼的下方才能叉到鱼，故B正确；C、手影的成因是光的直线传播，故C错误；D、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，属于一种光的反射现象，故D错误。故选：B。【变式3】站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体，如图，如他想用一束强光照亮物体，则应瞄准（　　）。A．看到的物体 B．看到的物体的下方 C．看到的物体的上方 D．看到的物体的前方【答案】A。【解析】我们看到水中的物体，是物体的光经水面折射以后进入我们眼睛形成的，如果一束光照到此物体，根据光的传播路径的可逆性，只要逆着光传播的方向照射就可以找到物体上。【考点分析】题目考查了光的折射中光路的可逆性。【例】如图所示，光源S发出的一条光线射向水中，在水面发生折射后，经过P点。请你在图中大致作出入射光线和折射光线。【解析】连接SP交水面于点A，从点P向水面引垂线，交水面于点B，在A、B两点间取一点O；过O点垂直水面作出法线，连接SO画出入射光线，连接OP画出折射光线，如图所示：【考点分析】题目考查了光的折射规律，折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角。【变式1】光从空气斜射向玻璃，发生反射和折射。请完成光路。并标出反射角的度数。【解析】由图可知，入射角为40°，在光的反射中，反射角等于入射角，故反射角也为40°；根据反射角等于入射角，在法线左侧的空气中作出反射光线；反射角为反射光线与法线的夹角，大小为40°；光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角，在法线左侧的空气中作出折射光线。如图所示：．【变式2】如图所示，一束光线从水中斜射向空气，请画出折射光线的大致位置。【解析】根据光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角画出折射光线。如图所示：【变式3】如图所示，暗室内有一盛水的水槽，水槽上方一激光束入射到平面镜（图中未画出）上的O点，光束经平面镜反射后照射到水槽中的B点。请画出平面镜并作出光从O点传播到B点的光路图。【解析】此题是考查平面镜作图和光的反射定律，但大家必须清楚光线照射到B点是光线发生折射后到达的，这点必须要求画出来。先画折射光线，然后画反射光线，注意：反射光线是入射到水中的入射光线。 概念定义图示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