3.4 探究光的折射定律

3.4 探究光的折射定律学习目标1.举例说明并解释有关光的折射现象.2.尝试探究光的折射规律.3.会根据光的折射规律判断折射光线的大致方向,认识到光在发生折射时光路可逆.一、情景引入清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的小明，一跳下去就淹过了脖子，下水的他就惊慌失措，幸好有同学相救，才脱离危险。为什么小明在岸上看池水会比实际的浅呢？真的眼睛骗了自己？二、教材研究问题1光真的会折射吗？ 观察课文中图337把一束光从空气斜射入水面时，一部分光发生了反射返回到空气中，而另一部分光则进入水中传播，且传播方向 （填“有”或“没有”）改变。这种光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，叫做光的 。 光的折射现象在我们生活当中会见到很多，例如：插入水中的筷子向 弯折；清辙的河水感觉到变 ；初升的太阳；海市蜃景等。你知道的还有哪些是折射现象？ 。 认识光的折射当中的几个概念，如图所示。两种介质的界面MM、法线 、入射光线 、折射光线 、入射角 、折射角 。问题2光的折射有什么规律？ 实验器材：激光棒、白纸、三角板、铅笔、玻璃砖或有机玻璃块 实验步骤：用铅笔在白纸上画出两条互相垂直的线MM、 和NN、，如下图1所示。 把玻璃砖的一边压在MM、线上，把上方看作是空气，下方是玻璃砖。如图2所示。 用激光束从O点紧贴白纸斜射入玻璃砖，观察光射入玻璃砖的情况，并用铅笔把入射光线和折射光线的位置作记号A和C。如图3所示。 移去玻璃砖，描出线AO和OC，并标出光线的传播的方向，如图4所示。 重复实验步骤，增大（或减小）入射角的大小，观察折射光线的变化，并作出记号。如图5所示。 重复实验步骤，让激光束从玻璃砖射入空气，沿CO方向入射，观察出射光线的位置。并作出光路图。如图6所示。 重复实验步骤，让激光束沿NO方向入射，观察折射情况，并作出光路图。如图7所示。 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7分析论证：从图4中可以得到： ； 从图4和图5中可以得到： ； 从图6中可以得到： ； 从图4和图6中可以得到： ； 从图7中可以得到： ；得出结论：光的折射规律：（三线关系）折射光线、入射光线和法线位于 ；折射光线、入射光线分居法线 。（两角关系）当光从空气斜射入水或玻璃其它透明介质时，折射角 入射角；当光从水或玻璃其它透明介质斜射入空气中时，折射角 入射角。在折射时，折射角随着入射角的增大而 ，随着入射角的减小而 。当光垂直入射时，传播方向不改变。注：光在折射时，光路也是可逆的。通过以上的学习，你能否作出水中点A发出的两条光线进入空气中传播的大致情况。如果点A是插入水中的筷子上的一点，你就可以理解筷子为什么能够向上弯折了。问题3生活中和自然中有哪些折射现象呢？ 池塘水的深度感觉变浅了：是由于河底反射的光经水斜射入空气中时，折射光线向 偏折，使得折射角 入射角。人们沿着光线的反向延长线看去，感到河床被抬高了。与此相类似的插入水中的筷子向上弯折也是这个道理。 看水中的鱼，由于光的折射我们看到的并不是实际的鱼，而是鱼的虚像。并且像的位置在实际鱼的斜上方。因此有经验的渔民叉鱼时，要叉向鱼的 。相反鱼看岸上的人，也是变 了的虚像(填高或低)。 海市蜃景则是由于空气各层的密度并不均匀，光线在通过大气层时，不断发生 的缘故。因此，早上看到的初升的太阳，并不是实际的太阳，实际的太阳在地平线的 （填“上方”或“下方”）。晚上看天上的星星会眨眼睛，也是由于光的折射这个原因。三、典例分析如图所示，有束光线从空气射入某种透明介质，在分界面处发生反射和折射，则 是反射光线， 是折射光线。解析：由图可看出，因为FHE=DHE，所以光线FH和DH中一条是入射光线，另一条是反射光线，则HB一定是折射光线了。又因为入射光线和折射光线分居法线的两侧，则AE为法线，FH为入射光线，HD为反射光线，还因为入射光线跟反射光线在界面的同侧，所以CG为界面。这是一道有关反射和折射的综合题，对这样的题目，要认真观察光路，并结合光的反射定律和折射规律加以解决。答案：HD；HB四、达标训练1、下列是一些日常生活和自然界中的光现象：日食和月食；水中倒影；小孔成像；池底“变浅”；黑板“反光”；雨后彩虹。由于光的折射形成的是 ；由于光的反射形成的是 。2、小明通过实验研究光从水中射入空气中的现象，如图所示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入射角的增大而增大。他猜想，当入射角增大到一定程度时，会出现的现象是 ，他猜想的依据是 。3、如下图所示是光在玻璃和空气的界面上同时发生反射和折射的情况，可以断定： 是界面， 是入射光线， 是反射光线， 是折射光线，界面的 侧是空气。第2题4、一束光线从水中射向空气中，现知道折射光线的折射角为00，则入射光线的入射角应该是 （ ）A、900 ； B、00 ； C、450 ； D、300 ；5、如图所示的四个图中表示了光线穿过玻璃砖的光路图，其中只有一个是正确的，你认为是 （ ）6、一束光线由空气斜射入水中时，如果入射角逐渐增大，折射角将 （ ）A、逐渐减小，且总小于入射角； B、逐渐增大，且总大于入射角；C、逐渐减小，且总小于入射角； D、逐渐增大，且总小于入射角；7、在研究平面镜成像特点的实验中，在竖起的玻璃板前后各放一支蜡烛，对着玻璃板既可以看到前面蜡烛在玻璃板后所成的像，同时又可看到玻璃板后的“蜡烛”。下列说法中正确的是 （ ）A、两者都是光的反射形成的像； B、两者都是光的折射形成的像；C、前者是光的折射形成的像，后者是光的反射形成的像；D、前者是光的反射形成的像，后者是光的折射形成的像；8、某校新建成一个喷水池，在池底的中央安装了一只射灯，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；如果水面上升至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点上；D、P点在S点的下方，Q点在S点的下方；9、当光从一种透明物质进入另一种透明物质时，下列说法正确的是 （ ）A、光的传播方向一定发生改变； B、光的传播方向有时不发生改变；C、当光从水中斜射入空气中时，折射角小于入射角；D、当光从玻璃中斜射入空气中时，入射角大于折射角；10、关于光由空气斜射入水中，下列说法中错误的是 （ ）A、光的传播方向改变，但光速不变；B、折射光线和入射光线分居在法线和界面的两侧；C、折射光线向法线偏折，且折射角随入射角增大而增大；D、在发生折射现象的同时，还发生光的反射；11、圆筒形的玻璃杯中灌上水，将一把刻度很清晰的尺子竖直插进玻璃杯里，斜上方看这把尺子 （ ） A、水中部分刻度变小； B、水中部分刻度变大了； C、水中部分刻度大小不变； D、不能肯定；12、如图所示，一束激光沿直线照射到空容器底部，形成一个亮点，如果向容器中缓缓地加水，随着水面的逐渐升高，亮点将 （ ）A、仍在原位置不动； B、逐渐向左移动；C、逐渐向右移动； D、消失了；13、如图所示，人眼在A处看到河里B处有一条鱼。若从A处射出一束激光，要使激光能照射到鱼的身上，则激光应朝哪个方向射出？ （ ）A、B点 B、B上方 C、B下方 D、B左方或右方14、如图所示，是我们看到的筷子斜插入水中的情况，其中正确的是 （ ）15、 如图所示，将刻度尺斜插入水中，从水面上看去水中尺子的刻度情况（ ）A、变得密了； B、变得疏了； C、一部分变密一部分变疏； D、疏密没有变化。16、 在空茶杯里放一枚硬币，眼睛刚好看不见，如图所示，慢慢向杯中注水，保持眼睛和杯子的位置不变，则下列说法中正确的是 （ ）A、 随着水的增多，眼睛能看到硬币，而且感觉到硬币逐渐降低；B、随着水的增多，眼睛能看到硬币，而且感到硬币逐渐升高；C、注水后能看到硬币，但感觉不到硬币升高或降低；D、注水后仍看不到硬币；17、在某湖的湖底安装了一些灯，晚上灯光把湖装饰得很漂亮，这些灯发出的光在进人空气中时发生了折射，请你在图中大致画出它的折射光线的光路图。五、中考试题如图所示，MN为空气与水的分界面，AO为人射光线，O为入射点在图中画出反射光线和折射光线解答：根据光的反射定律作出反射光线（共面、两侧、等角）；又根据折射规律作出折射光线。正确作法如下图：六、课堂测评1、如图所示，一束光沿AO方向由空气射向水面，经折射后可能照亮水中的 点。（选填图中的字母）2、 如上图所示，是光线AO从一种介质斜射向另一种介质时，发生反射和折射时的情况。如果已知入射光线AO与界面MN的夹角MOA=300，折射光线OC与反射光线OB垂直，则可以知道：入射角= ，反射角= ，折射角= 。3、某同学在鱼塘边看到“鱼在云中游”，其中“鱼”是由光的 而形成，“云”是由光的 而形成的。4、岸上的渔夫看到河中的鱼是鱼的 ，渔夫要用叉子去叉鱼，应往看到鱼的 方去叉，由于从 发射的光发生了 ，看起来河水要比实际的浅些。5、在空碗里放一枚硬币，当碗内盛满水时，看上去碗底的硬币要比实际的深度 （填“深”或“浅”）些，这是光的 的缘故。6、古诗词中有许多描述光学现象的诗句，如“潭清疑水浅”说的就是光的 现象；“池水映明月”说的就是光的 现象。7、下面哪些现象为光的折射现象 （ ）筷子插入水中，在水中的部分看起来发生了弯折；太阳未出地平线，人已经看见太阳了；清澈的水底看起来比实际浅一些；在平面镜中看见了自己的像；A、 ； B、 ； C、 ； D、8、一束光线从空气射入某种透明介质中，若入射角为400，则反射角和折射角在下述几组数据中合理的是 （ ）A、反射角为400，折射角为400； B、反射角为600，折射角为300；C、反射角为400，折射角为300； D、反射角为400，折射角为600；9、某人站在河边看到水中的鱼和桥，下列说法中正确的是 （ ）A、鱼是光的反射形成的虚像，桥是光的反射形成的实像；B、鱼是光的折射形成的虚像，桥是光的反射形成的虚像；C、鱼是光的反射形成的实像，桥是光的折射形成的实像；D、鱼是光的折射形成的实像，桥是光的折射形成的虚像；10、站在湖边往水中看去，可以看到水面上漂浮的木块、水下的游鱼、湖边的树木和蓝天中的白云，由于光的折射而成像的是 （ ）A、白云 ； B、树木 ； C、游鱼； D、木块；11、下列现象中属于光的折射现象的是 （ ）A、平静的水面映出蓝天白云； B、从岸边看池中的水变浅；C、黑板发生“反光”现象； D、大树挡住太阳光形成树荫；12、关于光的折射，下列说法错误的是 （ ）A、光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定发生改变；B、光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角；C、光从空气中斜射入水中，当入射角增大时，折射角也随着增大，但总小于入射角；D、折射光路也是可逆的。13、如图表示了光从玻璃射入空气中的情况，正确的是 （ ）14、透过写字台上的玻璃板，观察放在玻璃板下面的像片，看到的像片的位置往往比它实际位置： （ ）A、略高一些； B、略低一些； C、一样高； D、三者都有可能；15、下列说法中不正确的是 （ ）A、排纵队时，如果看到前面的一位同学挡住前面所有的人，这说明纵队排直了；B、木匠检查木板是否直时，总是闭上一只眼睛，另一只眼睛沿着木板长度方向看去；C、早晨看到刚刚升起的红太阳，此时太阳已在地平线以上了；D、看不见不透明物体后面的东西，说明光沿直线传播；16、在海上旅行，有时会在地平线上看到高楼大夏、热闹的市场等，实际大海上什么也没有，这种现象叫“海上蜃楼”。出现这种现象的原因是 （ ）A、光在海平面反射的缘故； B、光从云层上反射的缘故；C、光沿直线传播的缘故； D、从在不均匀的大气层中折射的缘故 ；17、下图是一束从空气斜射向玻璃的光线，入射角为