《光的折射和色散》压轴培优题型训练【十二大题型】（解析版）

专题09《光的折射和色散》压轴培优题型训练【十二大题

型】

・►密”发型核轴

一.光的折射现象（共4小题）

二.探究光折射时的特点（共2小题）

三.探究光折射实验-全反射现象（共2小题）

四.光折射规律的应用（共5小题）

五.光折射的光斑移动（共2小题）

六.光在不同介质中的折射作图（共3小题）

七.根据物和像作折射光路图（共4小题）

A.光学实验设计与探究（共8小题）

九.光的色散及其现象（共5小题）

十.物体的颜色（共2小题）

I红外线（共3小题）

十二.紫外线（共2小题）

一.光的折射现象（共4小题）

1.一个圆柱形的烧杯内装水，将一根木棍竖直插入其中，位置比圆心偏左些（俯视图如图）,

现从侧面观察，则哪幅图能正确反映所看到的情景（）

A.B.C.D.

【答案】B

【解答】解：图为筷子竖直插入盛水烧杯内的俯视图，A处为筷子，ABP表示由筷子发

出的穿过烧杯壁B射向观察者P处的一条光线；ON为过B点沿半径方向的直线，即在

B处和空气的分界面的法线；

上述光线则相当于在B处由水中射入空气中，图中的角i和角r分别为此光线的入射角

和折射角，根据光的折射规律可知，应有Nr>Ni；所以观察者在P处看到的筷子A的

像A'的位置不是A的实际位置，即像A'的位置偏左；据此可知，筷子竖直插入烧杯

中时，其侧视图应该是B图才与实际情况相符。

同时，烧杯此时相当于一个凸透镜，对筷子起到了放大的作用，因此，观察到的筷子比

实际粗些。

故选：Bo

2.为了研究光的传播规律，小明在水槽底部安装了一微型光源S,S发出一束光照在右侧

壁上形成一光斑，小明在光斑处固定了一小块橡皮泥P（如图所示）。现往水槽内缓慢

加水至水面上升到a位置，期间小红在左上方观察，看到右壁上一直有光斑。在加水过

程中，小红观察到光斑的移动情况正确的是（）

小红

A.从P处缓慢下移到某一位置后再缓慢I：移到与橡支泥P重合

B.从P处缓慢下移到某一位置后再缓慢上移到橡皮泥P上方某一位置

C.从P处迅速下移到某一位置后再缓慢上移到与橡皮泥P重合

D.从P处迅速下移到某•位置后再缓慢上移到橡皮泥P上方某•位置

【答案】C

【解答】解：(I)往池内注水，水面升至P点以下的b位置时，发生折射，根据折射定

律，光斑位置在s',如下图所示：

小红

(2)水面上升至P点以上的a位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射

通过画图可知：在加水过程中，由于开始的水很少，光斑会迅速下移到P点以下的某一

位置，然后随着水的增多光斑再缓慢上移，由于人眼看水中的橡皮泥也是虚像，虚像的

位置也在S”处，所以当水面升到橡皮泥处后，光斑始终和橡皮泥重合的，故C符合题

意。

故选：Co

3.给你一个平底玻璃杯，一桶水，一支笔，一张纸，一小勺奶粉，一枝激光手电筒。请你

选择以上器材设计出二个不同的光学或声学实验，写出器材，简单的操作方法，可能看

到的现象，并简单解释其应用的原理

实验个数实验器材操作方法实验现象实验原理

1玻璃杯、水、笔把笔放在盛有水的玻璃杯中笔弯折光的折射

2

3

【答案】见试题解答白容

【解答】解：声学：声音是由物体的振动产生的。

试验器材：玻璃杯、水、笔。

操作方法：用笔敲盛有水的玻璃杯，杯子发声，水在振动。

现象：发声体在振动。

光学：

器材：玻璃杯、水、笔。

操作方法：把笔放入盛有水的玻璃杯中；

现象：笔看上去弯折了，这是光的折射现象。

器材：玻璃杯、水、一小勺奶粉，一枝激光手电筒。

操作方法及现象：在盛有水的玻璃杯中加入一小勺处粉，观察光在水中沿直线传播。见

下表：

实验个实验器材操作方法实验现象实验原理

数

1玻璃杯、水、笔把笔放在盛有水的玻璃杯笔弯折光的折射

中

2玻璃杯、水、笔用笔敲盛有水的玻璃杯，杯子发声，水声音是由物

在振动体振动产生

的

3玻璃杯、水、笔把笔放入盛有水的玻璃杯笔看上去弯折光的折射

中；了

4.准备知识：光能够在其中传播的物质叫媒质。光在同一均匀媒质里传播的路线是直线。

当光在不均匀的媒质里传播时，它的路线不再是直线，而会发生弯曲。如太阳光通过地

球大气层时，由于大气密度分布不均匀，因而光的传播路线是弯曲的，如图1所示。因

此，地球上的人看到的太阳位置要比它的实际位置高。根据上述事实，完成下面题目的

有关要求：

在•底面是平面镜、四周是透明玻璃的空鱼缸内注入•定量的水，然后在鱼缸底部均匀

地撒上一层砂糖。当砂糖刚全部熔解后，让激光发生器L发出的一束激光从鱼缸的一个

侧壁靠近底部处射入。可以观察到激光束在鱼缸底瓢糖液中的传播路径类似「乒乓球向

前运动不断与水平桌面发生碰撞所出现的运动轨迹，如图2所示。请解释出现上述现象

的原因。要求在解释过程中能说明

（1）激光束进入溶液后为什么会按图中所示那样弯曲;

（2）在A、B两点处发生了什么现象，并作图表示；

（3）粗略说明为什么OA、AB、BC基本相似。

地面看到的太阳位置

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）因为在均匀介质中，激光是直线传播的。砂糖水溶液的密度不是均匀

的，越深密度越大，所以激光传播时发生折射，传播路线是弯曲的。

（2）0向上的半段液体的密度减小，最高点为纯水密度；后半段液体的密度增大，A点

最大，当光线发生弯折后射到A点时，因容器底部是平的，相当于平面镜，所以要发生

反射，同理，在B处也会发生反射现象，如卜.图所示：

答：在A、B两点处发生了反射现象。

（3）从0、A、B点反射的光方向是一样，同一深度液体密度是相同的，所以光传播规

律一样，因此0A、AB、BC基本相似。

二.探究光折射时的特点（共2小题）

5.小宇利用如图所示装置将一束红光斜射到空气中，用丁探究“光的折射规律”。

（1）为了更清晰地观察水中的光路，可以采用的在水中加入少许牛奶的方法。实

验中，能（填“能”或“不能”）看见反射光。

（2）实验的折射光路如图中所示，可以判定折射角大于（填“大于”、“小于”

或“等于"）入射角。增大入射角观察到折射角在增大（填“增大”或“减小”）。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：

（1）为了更清晰地看到光路，应使水稍微浑浊一些，可以放入少量的牛奶，就能看到入

射光线、反射光线；

（2）折射光线和法线的夹角是折射角，入射光线和法线的夹角是入射角；由图可知，折

射角大于入射角；增大入射角，折射角也将增大。

故答案为：（I）在水中加入少许牛奶；能；（2）大于；增大。

6.下表是探究光的折射规律的实验中记录的光从空气射入玻璃的不同的入射角和对应的折

射角的实验数据。

入射角i10°20°30°40。50°60°70°80°

折射角Y6.7°13.3°19.6°25.2°30.7°35.1°38.6°40.6°

（1）请你分析实验数据，对光从空气进入玻璃中的规律加以总结：

a、光从空气斜射入玻璃中时入射角增大，折射角也增大.

b、光从空气斜射入玻璃中时折射角小于入射角。

（2）如果实验时将玻璃砖换成三棱镜，让一束白光穿过，另一侧放一张白色光屏我们会

看到一条由七种颜色光组成的彩带，这是光的色致现象。说明白光不是（填“是”

或“不是”）单色光。

【答案】见试题解答内容

【解答】解；表格中入射角i从10°逐渐增大到80°,折射角y随之从6.70逐渐增大

到40.6°,而且对应的折射角总是小于入射角。所以得出的结论：入射角增大，折射角

也增大；但折射角总是小于入射角。

（2）如果实验时将玻璃砖换成三棱镜，让一束白光穿过，另一侧放一张白色光屏我们会

看到一条由七种颜色光组成的彩带，这是光的色散现象。说明白光不是单色光。

故答案为：（1）也增大：小于。（2）七；不是。

三.探究光折射实验-全反射现象（共2小题）

7.在探究光的折射规律实验中，某一组将光分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据:

空气中的入射角i0°30°45°60°

水中的折射角r0°22°32°40°

玻璃中的折射角P0°17°24。30°

分析表中数据，可以得到•些规律：

（1）当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，传播方向不改变（填“改变”、

“不改变”）O

（2）光从空气射入其它介质时，折射角随着入射角的增大而增大。分析表中数据

猜想，光从空气射入其它介质时，折射角不可能（“可能”或“不可能”）达到90°<,

（3）当光线以32°入射角从水中射向空气时，则折肘角是45°。

（4）从表中数据看出，同一光线，在不同材料的介质中的偏折程度不同。可以猜想，当

光从水中射入玻璃时，折射角入射角（填“大于”、“小于”、“等于"）。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）当空气中的入射角i为0°时，水中的折射角r和玻璃中的折射角p

都为0°,故当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，传播方向不变；

（2）由表格中的数据可知：当空气中的入射角i逐渐增大时，折射角也随之增大；但折

射角始终小于入射角，故光从空气射入其它介质时，折射角不可能达到90°；

（3）光的折射中，光路是可逆的，当光线以32°入射角从水中射向空气时，则折射角是

45°；

（4）由表格可知，玻璃对光线的折射程度更强一些，所以当光从水中射入玻璃时，折射

角小于入射角。

故答案为：（1）不改变；（2）而增大；不可能；（3）45°；（4）小于。

8.小林在探究光的折射规律时发现：当光由玻璃或水斜射入空气发生反射和折射时，不断

加大入射角会发生折射光消失而反射光却变得更亮的情况。老师告诉他这是光的全反射

现象。课后，小林查到光从玻璃射向空气时的一些数据如表：

入射角0°10。20°30°40°41.2°41.8°42°

折射角0°15.2°30.9°48.6°74681°90°/

反射能量5%7%26%43%77%84%100%100%

表中数据说明:

（1）光从玻璃斜射向空气时，折射角、反射能量随着入射角的增大而增大，当入射

角达到41.8°时，反射能量达到100%,就发生了全反射现象。

（2）根据上述现象和规律，当•束光从空容器的底部斜向上射向器壁时，光斑落在右侧

器壁上的A点，如图23所示。现向容器中缓慢加水，卜.列说法中正确的是_A_

A.右侧器壁上的光斑有可能仍在A点

B.右侧器壁上不可能司时出现两个光斑

C.右侧器壁上可能同时出现两个光斑，且有一个光斑一定在A点的上面

D.右侧器壁上若只有一个光斑，则光斑一定在A点的下面。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）由表格中数据知，光从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角；

折射角、反射能量随着入射角的增大而增大；

当入射角达到41.8°时，反射能量达到100%,就发生了全反射现象。

（2）当容器内加水时，在光没有发生全反射现象之前，由光的折射规律可知，光线将发

生折射现象，折射光线远离法线，即向下偏折，也就是在右侧器曳的光斑向下移动到另

一个位置A，；

同时当光线将发生折射现象时，也会发生反射现象，所以在水面的下右侧器壁上会出现

一个光斑，则右侧器壁上会同时出现两个光斑，且任何一个光斑一定不再A的位置上，

故BC错误；

当水面上升到光发生全反射现象但水面没有超过A点时，光只发生全反射现象，只在右

侧器壁上出现的一个光斑，且在A点的下方；

当水面上升超过A点后，光在水这一种介质中传播，不再发生反射和折射，所以光斑慢

慢向上移最后停在A处，故选项A正确，D错误。

故答案为：

（1）增大；41.8；（2）A,

四.光折射规律的应用（共5小题）

9.图甲是学习光的折射的实验情景，图乙是示怠图。

（1）实验前，点燃固定在盒盖下方的蚊香，盖上盒盖，打开亮度较亮的激光，可清晰观

察到如图乙的光路，在透明塑料盒的右侧面上可看到一个亮点（如图乙B点），实验中

能看清光路是利用了光的］&OL知识。

（2）向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮

点B的上方出现一个亮点C,这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的上射—现象

形成的，还有一个在原来亮点的下方D处，这是由于光折射产生的。

（3）保持入射光不动，继续加水，会看到原来的上面的亮点向上移动,下面的亮点

向下移动。（均选填“上”或“下”）

（4）为了研究入射角增大时折射角的变化情况，结合图甲、乙说明，应进行的操作是保

持水位不变，改变入射角大小，注意观察的现象是一折射角的变化。

甲乙

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进

入人的眼睛，人能看到光的传播路线。

（2）向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮

点的上方出现一个亮点，这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的反射现象形成的，

还有一个在原来亮点的下方，这是由于光在水面处发生折射传播方向发生改变而产生的;

（3）保持入射光不动，继续加水，入射点向左移动，会看到上面的亮点向上移动，下面

的亮点向下移动。

（4）为了研究入射角增大时折射角的变化情况，应相A0绕0点逆时针旋转，增大入射

角，同时注意观察折射角的变化。

故答案为：（1）漫反射；（2）反射；折射；（3）上；下；（4）折射角的变化。

10.如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。

（1）使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角Y由小变大（填写变化规律）,

且折射角总是大于相应的入射角；

（2）当入射角i增大到某一值时，折射角Y会达到最大值，该最大值是90。；

（3）若继续增大入射向i,将会发现不再有折射光线,而只存在反射光线。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（I）由光的折射规律可知，使入射角i在一定范围内由小变大，会发现折

射角Y也由小变大，且折射角总是大于相应的入射角；

（2）当入射角i增大到某一值时，折射角丫会达到最大值，该最大值是90°；

（3）若继续增大入射角i,将会发现不再有折射光线，而只存在反射光线。

故答案为：（1）由小变大；（2）90°；（3）折射；反射。

11.小东在探究光学实验时，分别做了如下实验：

实验一：将光从空气射入玻璃时的折射视律

（1）将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上。如图1所示；

（2）将一束激光从空气射向玻璃砖的圆心O处，激光在O处发生折射。记录入射角和

折射角；

（3）逐渐增大入射角，重复步骤（2）；

实验所测数据如表格所示

实验次数1234

入射角i0°30°45°60°

水中折射角r0°17°24°30°

分析以上数据可得：

①当光从空气垂直入射到其它透明介质时，传播方向不变。

②当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角小于（选填“大于”、“等于”或“小

于”）入射角；

实验二：探究“平面镜成像规律的实验

小勇利用如图2所示的装置探究时，在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛A,再拿一支没

有点燃的相同的蜡烛B,在玻璃板后面移动，直到蜡烛B跟蜡烛A的像重合，说明

像与物的大小相等：若用光屏代替蜡烛B,在玻璃板后面观察光屏，将不能（选

填“能”或“不能”）观察到蜡烛A的像，说明所成的是虚像（选填“虚”或“实

0

图1图2

【答案】见试题解答内容

【解答】解：①由表格一中的第一列可知，当入射角为0°时，折射角也为0°;由此可

得，当光从空气垂直入射到其它透明介质时，传播方向不发生改变。

②由表格一、二数据可知可知，当入射角增大时，折射角也随着增大，但折射角总小于

入射角；由此可知当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角小于入射角：

蜡烛A和B的要求星完全一样，当玻璃板后面的蜡烛B和玻璃板前面的蜡烛A的像完

全重合时，说明像与物的大小相等。

平面镜成虚像，移去蜡烛B,并在其所在的位置上放一个光屏。则光屏不能承接到像。

故答案为：①不变；②小于；

重合；相等；不能；虚。

12.小明在学了光的折射后，想知道光射入不同介质中时弯曲程度是否不同（折射角是否相

等）？如果不同，弯曲程度跟什么因素有关？老师帮他设计了下面的实脸：用一厚玻璃

缸盛一定量的水，让激光器射出的一束光从空气中斜射入水中，再从水中射入玻璃，最

后射入空气中。其光路如图所示，小明上网查出一些介质的其他参数如下：

物质密度/(kg/m3)其中光速/（m；s）

空气1.293.0XI08

水1.0X1032.25X108

玻璃2.0X108

植物油0.8X103

试回答：

分析光路图可得出什么结论一光从•种介质斜射入另•种介质时，传播方向•般会发生

变化？

分析表中数据猜想:

（1）玻璃的密度比水的密度大。

（2）光在植物油中的传播速度比在水中的传播速度（填“大”或“小”）。

（3）你能得出光斜射入不同介质中时，折射角变化的规律吗光由密度小的物质斜射入

密度大的物质中时，折射角小于入射角？

【解答】解：由图中的光路可知，光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向不在沿

直线传播，而发生了变化：

（1）由表中数据可知，光在水中的传播速度是2.2SXI08,大干在玻璃中的传播速度2.0

X108,则说明玻璃的密度大于水的密度；

（2）对比空气、水、玻璃的密度与光速的关系，可以看出介质的密度越大，光传播的速

度越慢，因此，可猜想光在植物油中的传播速度比在水中的传播速度要大；

（3）根据光的折射定律，作出法线比较一下折射角和入射角，然后可得光从光速大的介

质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角。

故答案为：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化；（1〉大；（2）

大；（3）光由密度小的物质斜射入密度大的物质中时，折射角小于入射角。

13.下表是光和声音在15℃时在儿种介质中运动的速度，如图1是光在几种介质中发生折

射时的光路图。

■衿声波源

图1图2

介质声速/m・s।光速密度/kg・mT

空气3403X1081.29

水15002.25X1()8I.0X103

人体软组织17000.5XIO81.IX103

（1）分析表中数据总结光速和介质关系可以得出的结论是：光在密度大的介质中传播

速度小。

（2）综合分析表中数据和图1中的光路图可以得出的结论是：光从密度小的介质传播

到密度大的介质中折射光线向法线偏折。

（3）医学中常用超声波击碎人体内的结石，这是利用了声音可以传递能显.超声波从空

气中斜射入人体类似光一样发生折射，也遵守速度与偏折规律，如图2所示，超声波进

入人体击碎结石时，试画出声波的大致路线图。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）由表中数据得出：光在不同介质中的传播速度■-般不同，光在密度大

的介质中传播速度小（光的传播速度与介质的种类有关）等；

（2）综合分析表中数据和图中的光路图得出，折射角小于入射角，由此可得；光从传播

速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角，即光从密度小的介质

传播到密度大的介质中折射光线向法线偏折；

（3）超声波有很强的穿透性，能够传递能量，所以外科医生可以利用超声波振动除去人

体内的结石。

由题知，超声波在人体内的传播速度大于在空气中的传播速度，超声波由空气进入人体

时，折射角大于入射角，故入射点应在。点左侧。如图所示：

故答案为：（I）光在密度大的介质中传播速度小；（2）光从密度小的介质传播到密度

大的介质中折射光线向法线偏折；（3）见上图；

五.光折射的光斑移动（共2小题）

14.如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50。的光线斜射入杯中，在

杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化。他对实验中光偏折程

度的差异产生了兴趣，为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为

“偏折比”。根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜

想:

T

猜想1:与液体深度有关。

猜想2：与液体种类有关。

猜想3：与入射光的颜色有关。

（1）图甲实验中，测得折射角为35°,则此时的“编折比”为0.7O

（2）你认为猜想1不正确（选填“正确”或“不正确”），理由是：水面上升或

下降时，入射角和折射角都不变。

（3）为了探究猜想2,小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙

所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合。对比可知：在相同条件下，油对

光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小（选填“大”或“小”）。

（4）为了探究猜想3,小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所

示，则红光的“偏折比”大。

（5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为

0.8,则光在下表面折射时的“偏折比”为1.25o

【答案】（1）07（2）不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）小；

（4）红；（5）1.25。

【解答】解：（1）图甲实验中，测得折射角为35°,已知入射角为50°,则偏折比

50°

=0.7；

（2）由图可知，水面二升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值

即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确;

（3〉将图甲中的水换成油，当油的深度小丁水的深度，杯底）匕斑位置恰与图甲实验时光

斑位置重合，如图1,

甲乙

图1

由图1可知：水中的折射角大于油中的折射角，由于入射角相同，则在相同条件下，油

对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小；

（4）光线的入射角和入射点不变，红、蓝色激光的折光线，如图2,

图2

由图2可知：红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏

折比”的定义可知：红光的“偏折比”大；

（5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为r,折

此时“偏折比”为0.8,即：-^1=0.8；

z_r

当光在下表面折射时如图3中，则此时入射角为r',折射角为i',根据几何知识可知：

4=Zi,4=Zr,

所以，光在下表面折射时的“偏折比”为：冬一=孕=+=」一=125。

Nr'Zi义0.8

Zr

故答案为：（1）0.7；（2）不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）

小；（4）红；（5）1.25。

15.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，他们应选择图中的B、D（选填字母序号）两图示实验；

（2）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了记

录每一次光斑的位置。

（3）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所示，经分析可知：光

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（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，符合条件的有B、D两图；

（2）在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位

置，比较液体对光的偏折程度，体现了转换法的思想；

（3）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。

故答案为：（1）B、D：

（2）记录每一次光斑的位置；

（3）油。

六.光在不同介质中的折射作图（共3小题）

16.如图所示，一条光线从空气射向水面。请在图中画出反射光线和折射光线，并标出反射

【答案】见解析。

【解答】解：（1）利用光的反射定律作出反射光线。

（2）光由空气斜射进入水中时:折射光线向靠近法线方向偏折，折射角小于入射角，据

此完成光路，如下图所示：

17.如图所示，光线垂直射入水面，水里有个平面镜，请画出光线经平面镜反射后又返回空

气的大致光路。

【答案】见解答

【解答】解：光线垂直射入水面方向不变，入射到平面镜上，过入射点垂直于镜面作出

法线，根据反射角等于入射角在法线左侧作出在水中的反射光线；

光从水中斜射入空气中时，入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角，

由此画出在空气中的折射光线，如图所示：

18.如图所示，S为平面镜下方的一个点光源，它射向水面A点的一条光线经过

折射后进入水中，请面出：

（1）S在平面镜中的像S'；

（2）S发出的另一条光线经平面镜反射后射向A点并进入水中的光路。

【解答】解：（1）根据平面镜成像时，像与物体关于平面镜对称，由此画出S在平面镜

中的像s，；

（2）因为平面镜成像时，反射光线的延长线一定过像点，连接AS的连线，与平面镜交

于0点，0A则为反射光线；

光由空气斜射入水中时，折射角小于入射角，先过光线与水面交点A画法线，在法线左

侧的水中画出折射光线AB,如图所示：

七.根据物和像作折射光路图（共4小题）

19.由十光的折射，水看起来的深度比实际深度要浅。如图所不，人眼在B处看到金鱼缸

内水底A处小鹅卵石的像在位置A'点。请画出A点的一条光线经水面折射后过B点的

光路图。

B

————

一一五.

【答案】见试题解答内容

【解答】解：眼睛观察到的A'点在A点的正上方，然后连接A'B与界面的交点为折

射点0,在图中A'点是A点的像，光由A点发出，经水面射入空气中时发生折射，折

射角大于入射角而射入B点。A'就在折射光线的反向延长线上。答案如图:

如图所示:

20.如图所示，水面上方E点处的眼睛看到水下物体N的像成在M处。请在图中作出该过

程的成像光路图。

空气

水

-----

【答案】见试题解答内容

【解答】解：连接EM与界面的交点即为入射点0,根据光从水中斜射入空气中时，折

射角大于入射角，连接NO即为入射光线。如下图所示：

21.平静水面上的小鸟和水中的小鱼，某时刻的实际位置如图所示，水面一侧C点的人眼

恰好看到它们在水中的像重合，以小鸟眼睛A点代表小鸟，以小鱼眼睛B点代表小鱼,

请画出小鸟在水中像的位置以及人眼看到小鱼的光路图。（保留作图痕迹）

【解答】解：

（1）找出小鸟关于水面的对称点A',便为小鸟的像位置。连接A'C,与水面交于点

0,连接AO即为入射光线，0C为反射光线；

（2）看到水中的鱼与飞在天空中的小鸟在水中的像重合，说明小鸟和小鱼处光线的入射

点都在0点，连接B0即为入射光线，OC为折射光线，逆着折射光线看上去，看到了水

中的鱼与飞在天空中的小鸟在一条直线上。如图所示：

22.如图所示，清澈平衡的水面下有一射灯（用B表示），在空气中有一路灯（用C表示），

小明（用A表示）既能看到水中的射灯，又能看到路灯在水中的像，请画出：

（1）水中射灯B射出的光进入小明眼睛A的合适光路图；

（2）路灯C发出的光经水面反射后进入小明眼睛A的光路图。

路灯c・

小用A

空气

一―一射灯飞

【答案】见试题解答内容

【解答】解：

（1）从水面上看水中的射灯，看到射灯的位置比实际的要浅，这是由于当光从水斜射入

空气中时，射灯射出的光线折射时偏离法线，所以小明看到的射灯的位置比实际的要浅。

水中射灯（B）射出的光进入小明眼睛（A）的径迹如图所示：

（2）过水面作出路灯C的对称点C',即路灯C在水中的像，连接AC'与水面交于0

点，即为入射点（反射点），连接CO就得到入射光线，路灯C发出的光经水面反射后

八.光学实验设计与探究（共8小题）

23.为深入研究光学规律，小明做了如下实验:

⑴⑵⑶

（1）如图所示，让一页光沿半圆形玻璃砖的半径射到玻璃与空气的界面上，可以看到一

部分光线折射到空气中，此时折射角大于入射角:另一部分光线反射回玻璃中。逐

渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越远，而且越来越弱，反射光线越

来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角达到9（）。时，折射光线就消失了,只

剩下反射光线。他把这个发现与小华进行了交流，最后他们去请教老师，老师告诉

他们这种现象叫做全反射，折射角变成了90°时的入射角，叫做临界角。他乂用水进行

了实验，得到了同样的结论

（2）根据小明和小华的研究，判断下列说法是否正确。（正确填“J"、错误填或“X”）

①当光以任何角度从玻璃射到空气中时都能发生全反射。（

②当光从空气射到水中时，也会发生全反射。X

（3）根据小明的探究和已学过的知识，请总结一下发生全反射的条件是：

①光线从其它介质斜射入空气中；②入射角大于•等于•临界角。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）观察第一个图象，光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角；

比较第一、二个图象，入射角增大，折射角也相应增大；

由第三个图象，入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线就消失了，只

剩下反射光线。

（2）只有入射角大于或等于临界角，才会发生全反射，因此①错误；光只有从水或玻璃

射向空气时，才会发生全反射，因此②错误。

（3）根据探究和已学知识可以得出发生全反射的条件是：①光线从其它介质斜射入空气

中；②入射角大于等于临界角。

故答案为：（1）大于；远；折射：反射：（2）①X；②X；（3）①光线从其它介质斜

射入空气中；②入射角大于等于临界角。

24.学习小组用图1中甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验，发现像的

大小不同，亮度也不一样。

（1）关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想：

猜想1:与小孔到光屏的距离有关；

猜想2：与小孔的形状有关；

猜想3：与小孔的大小有关；

①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，光斑越大越暗的现

象，可判断猜想1是

正确的。

②验证猜想2时，固定烛焰、纸筒和光屏的位置，更换使用如图1中乙所示的三个小孔

进行实验，分别观察比较所成像的亮度。他们实验中存在的问题是没有控制孔的大小

相等。

③为验证猜想3,固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，观察到的现象如下表：

圆孔的直径/mm小于1.01.01.52.02.54.0

像的清晰度清晰清晰清晰清晰较模糊模糊

像的明亮程度---------逐渐变亮一

实验现象表明：在小孔成像清晰时，小孔越大，亮度越亮°

（2）学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究，如图2所示：

①在纸筒底部中心开一小孔a,乂在a上下等距的位置再开两个小孔b、c,光屏上观察

到三个像。在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现

一个清晰的更亮的像。则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是C。

②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，所成的像都与b、c

两孔处三棱镜所成的像重合，则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜

的要小（选填“大”或“小”）

③若开一个大孔，并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后，恰能在图内位置

光屏上呈现清晰的像，则此像是放大倒立的实像;若只用a孔替代凸透镜，在图丙

位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度更暗，像的大小相等。

o;I光屏口口口

甲图1乙

△△▽▽口——।光屏

ABCD丙

图2

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，

光斑越大越暗的现象，说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关；可判断猜想1是正确的。

②要探究：像的亮度与小孔的形状的关系，需要控制.孔的大小不变，改变形状，而图乙

中即改变了孔的形状，乂改变了孔的大小，此过程中没有控制小孔的大小相等；

③由实验数据分析可得：在小孔成像清晰时，小孔越大，像的明亮程度越亮；

（2）①三棱镜具有偏折光的能力，要想使光都会聚在光屏中心的位置，则在be两处放

置的三棱镜的方式可能是凸透镜的形状，即图C的形状；

②在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，此装置类似凸透镜，过光心

时传播方向不变，越靠近光心的光线偏折程度的越小，故则光线通过这些棱镜的偏折程

度比通过b、c两孔处三棱镜的要小；

③根据图知，物距小于像距，可以判断出此时凸透镜成的是一个倒立放大的实像，因为

凸透镜和小孔都成倒立放大的实像，物距和像距都相等，所以像的大小是相等的，因为

入射到凸透镜上的光数量较多，经凸透镜折射后，经过的像点的光线多，所以看起来凫

一些，所以只用a孔替代凸透镜，光屏上所成的像的亮度更暗。

故答案为：（I）①正确；②没有控制小孔的大小相等：③小孔越大，亮度越亮；（2）

©C;②小；③放大；更暗；相等。

25.如图所示某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上一层塑料

薄膜，制作成一个简易针孔照相机。如图甲所示，将其水平放置，在左侧固定一支点燃

的蜡烛，可在塑料薄膜上看到烛焰倒立的像。

塑料薄膜

甲

（1）该实验是小孔成像现象，可以用光的直线传播来解释:

（2）在图乙中利用光线作出烛焰AB在塑料薄膜上像（保留作图痕迹）。

（3）若将点燃的蜡烛向上移动，则塑料薄膜上的像向下（选填“上”或“下”）

方移动；

（4）若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状不变（选填“改变”或“不变。

（5）树荫下的圆形光斑就是工通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。

【答案】（1）光的直线传播；（2）见解答图：（3）下：（4）不变：（5）太阳。

【解答】解:（1）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是通过小孔成的倒立的实像，其成像的原

理是光的直线传播；

（2）如图：

（3）光线沿直线传播，因在小孔后面的光屏上形成是倒立像，所以蜡烛向上方移动，则

它在薄膜I：的像将向下方移动。

（4）蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与烛焰形状相同，像与小孔的形状无关，所以

只将小圆孔改为三角形小孔，像的形状不变。

（5）阳光中树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。

故答案为：（1）光的直线传播；（2）见解答图；（3）下；（4）不变；（5）太阳。

26.盛夏来临，人们又为“怎样才能晒不黑”而犯愁，资料表明：将皮肤晒黑的罪魁祸首是

太阳光中的长波紫外线。“好奇实验室”为此检测了若干衣服的防晒效果。

检测方法：先用光纤探头和计算机测算出阳光中长波紫外线的强度：再把衣服挡在光纤

探头上，测算出透射导光纤探头上的长波紫外线强度。利用前后两次测得的长波紫外线

的强度计算出长波紫外线的透过率。实验数据如表所示：

实验序号衣服材质衣服布料层数长波紫外线透过率

1天蚕丝112%

225%

3化纤128%

4214%

5全棉T恤：白色）17%

6全棉T恤：黑色）14%

（1）该实验是通过比较长波紫外线透过率来分析衣服的防晒效果。

（2）比较实验1、2或3、4得到的结论是其它条件相同时，防晒效果与衣服的层数

（厚度）有关°

（3）根据测量结果，请向你的家人提出一条夏季户外活动时着装的建议穿全棉长袖T

恤。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）根据题干中的检测方法可知，该实验是通过比较长波紫外线透过率来

分析衣服的防晒效果。

（2）比较实验1、2或3、4可知，衣服的材质和颜色不变，长波紫外线透过率随衣服布

料层数的增加而降低，即防哂效果好，由此可得：其它条件相同时，防哂效果与衣服的

层数（厚度）有关。

（3）由表中实验数据可知，衣服的防晒效果与衣服的厚度、材质、颜色等有关，为防止

紫外线照射，夏季户外活动着装建议为：穿全棉长袖T恤，或穿颜色较深的衣服，或穿

较厚的衣服等。

故答案为：（1）长波紫外线透过率：（2）其它条件杉同时，防晒效果与衣服的层数（厚

度）有关：（3）穿全棉长袖T恤。

27.2008年10月15口无锡市举办的“三立杯”青年教师评优课《光的直线传播》比赛中，

有一位老师带领学生一起对“立竿见影”的现象进行了研究。

长杆

清晨7点上午10点

图1图2

（1）首先，老师请小明同学在图1和2中画出清晨7点和上午10点，同一根竹竿同一

地点在太阳下的影子（要求将影子用L标出），请你和小明同学一起来完成（“・”表示

太阳）。

（2）从这两张图比较来看，你发现影子的长短与太阳位置有关。古代人利用这个规

律创造发明了日昼，并以此来粗略测量时间。

（3）为了进一步研究影子长度与哪些因素有关，小明课后率领科学兴趣小组的同学做了

如图3实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源

A,再在地面上竖立一根短木条（短木条始终低于点光源A）。

①保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数

据如下表：

点光源的高度H/cm2030405060

影子长度L/cm3015107.56

分析上述实验数据可以发现：在点光源逐渐上移过程中，若点光源高度的增加量相同，

则影子长度L的减少总量.变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）

②图3中S可表示点光源到短木条的距离，如果要研究影子长度L与点光源到短木条的

距离S的关系，应如何操作？

答；应当保持短木条的长度不变以及，点光源的高度不变,改变短木条的位置，

测量相应的影子长度L并记录，分析数据并得出规律。

【答案】见试题解答内容

【解答】解：（1）太阳光沿直线传播，过太阳与杆顶两点作直线，线与地面的交点与杆

子和地面接触点间的线段便是杆子的“影”，如图所示。

故答案为：如图所示。

.阳

日

清晨7点上午10点

（2）从图（1）可看出影子的长短与太阳的位置有关，古代的日春就是以此来粗略测量

时间的。

故答案为：太阳位置，时间。

（3）①光源高度每增加10cm后，影子长度的变化量分别为15cm；5cm；2.5cm；1.5cm,

所以点光源高度增加量相同时，则影子长度L的变化量减小；

②根据控制变最法知，要研究影子长度L与点光源到短木条