1、第三节 光的折射 一、课前知识准备1. 什么是光的折射？（答案：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生变化，这种现象叫做光的折射。 ）2. 当光从空气斜射入水或玻璃等透明物质中时，折射角和入射角哪个大? 光垂直射向水面进入水中的光线沿什么方向前进?（答案：光从空气斜射入水或玻璃等透明物质中，折射角小于入射角当光线垂直射向介质表面时，传播方不改变 ）二、名师解读点拨知识点 1：光的折射下列物理现象中：老人用放大镜看书；在岸上看水中的鱼；太阳灶烧水；水中的筷子变弯其中属于光的折射的是 ( )A、 B、 C、D、答案：B 【点拨】光射到两种透明物质的交界面上，有一部分光返回到原来的介质中光的传
2、播方向发生变化的现象为光的反射，另一部分光射入另一种介质时光的传播方向发生变化为光的折射。太阳灶用凹面镜制成，属于光的反射知识点 2：光的折射规律如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质界面上发生了反射和折射，请判断： 是入射光线，玻璃在 (填“AB 面的右方”、 “AB 面的左方” 、 “CD 面的上方 ”、 “CD 面的下方”)答案：EO AB 面的左方 【点拨】观察反射角等于入射角可锁定 CD 是法线，AB 是界面，OG 是折射光线，然后光的反射、折射规律：反射光线、折射光线和入射光线分居法线两侧，可判定 EO 是入射光线；观察折射角大于入射角可判定光是由玻璃斜射入空气.即玻璃在 AB 面的
3、左方【注意】 （1）发生光的折射时一般同时发生光的反射。 （2）无论光从空气斜射入水或其他介质中，或光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的角是大角.【易错点】光从一种物质射向另一种物质时，传播方向一定改变。正确的应是光垂直射向两种物质的界面时，传播方向不改变，此时折射角和入射角等于 00。【易淆点】下面两幅图易混淆，第 1 题为光的折射光路图，第 2 题为筷子放在盛水的玻璃杯里看起来向上折的实物图。1图中哪个图正确地表示了光从空气射入水中的情况（ ）答案：C2.把一根筷子放在盛水的玻璃杯里，然后在水面斜上方看筷子，看到的是图中的( )答案：A知识点 3：用光的折射规释一些简单的现象如图所示，
4、人眼在 A 处看见河里 B 处有一白色鹅卵石，若从 A 处用激光手电筒的激光束能照射到白色鹅卵石上，请画出从 A 处射出的激光束照射到白色鹅卵石上的光路图答案： 如图所示【注意】人在岸上看水中的物体或在水中看岸上的物体，虚像位置均比实物高。三、拓展整合创新类型之一：光的折射【例 1】 （05 年浙江省金华市）下列现象中由于光的折射而形成的是（ ）A.平面镜使物体成等大的虚像 B.月光下的人影C.小孔成像 D.用放大镜观察到动植物标本放大的虚像解析：平面镜成等大的虚像是由于光的反射而形成，月光下的人影和小孔成像是由于光的直线传播而形成，用放大镜观察到动植物标本放大的虚像是由于光的折射而形成。答案
5、：D变式题：（05 年盐城市）下列给出的三幅图，分别主要运用了什么光学知识？A、激光引导掘进方向 B、小泥人照镜子 C、有经验的渔民在叉鱼答案：A 光的直线传播 B 光的反射 C 光的折射类型之二：光的折射规律【例 2】(05 年襄樊市)图所示为光从空气斜射入水的光路图，请在图中画出界面和法线的位置。解析：首先要确定界面的位置用光的反射定律来判断,根据反射角等于入射角，反射光线和入射光线分居法线两侧，由图可以看出三条光线中有一条为入射光线，另两条可能为反射光线或折射光线,可能界面的有两条直线,究竟哪一条光线为反射光线?可以假设是其中的某一条, 画出反射光线和入射光线所成夹角的平分线-法线,根据
6、法线垂直界面画出界面.再根据光的折射规律确定 ,光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角，折射光线跟入射光线分居在法线两侧，判断假设是否正确,即可确定出界面.答案：如右图,实线为界面,虚线为法线.变式题：(03年黄冈)图中的两架敌机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，请用光的作图法确定哪是实际飞机答案：如图所示解析：根据光的折射规律确定,光从空气斜射入水中时, 在水面处发生折射,折射角小于入射角，折射光线靠近法线，观察口看到这些光线是从它的反向延长线的交点发出的，是飞机的虚像这个像比实际飞机高类型之三：用光的折射规释一些简单的现象【例 3】秋高气爽的夜里，当我仰望天空时会觉得星
7、光闪烁不定，这主要是因为：（ ） A星星在运动 B地球在绕太阳公转 C地球在自转 D大气的密度分布不稳定，星光经过大气层后，折射光的方向随大气密度的变化而变化解析： 星星的运动、地球绕太阳的公转和自转，都是在不断进行而没有停息的，若它们是导致我们看到星光闪烁不定的原因，则我们在任何夜晚都应该看到星光闪烁，而事实上我们在不少时候看到星光却并不闪烁，可见上述三者并非使星光闪烁的原因造成星光闪烁的真正原因是由于大气中密度分布不均匀的空气的流动，而星光通过这些气层时，折射光的方向会随之发生变化，而使我们感到星光在闪烁变化变式题：(04 年南京)古诗中有“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美诗句，诗人 观察到
8、落日并非太阳的实际位置，而是光线经过不均匀大气时发生了 而成的像太阳实际在图中 位置(选填“甲 ”或“乙”)答案：折射，乙光从真空斜射人大气层，折射角小于入射角类型之四：综合应用创新【例 4】 （0 5 年 广 东 省 ）现在，一些大厦都用许多大块的镀膜玻璃做外墙（俗称“玻璃膜墙” ）.这种外墙既能透射光线也能反射光线.（1）如图 19 所示三幅图中，哪幅图能真实反反映太阳光线通过玻璃膜墙进入室内的传播途径. 答：_（填选项中的字母）（2）小明同学路过某大厦楼前，从侧面往玻璃膜墙看去，发现该大厦前的旗杆在玻璃膜墙中的像有错位现象，如右上图所示. 他经过分析，认为产生这种错位现象的主要原因是上下
9、两块之间镀膜玻璃不在同一竖直平面所造成的. 请你利用简易器材，运用模拟的方法设计一个实验来验证它，要求写出这个实验所需器材和简述实验过程.（3）玻璃膜墙会给人们带来哪些负面影响？请举一例.答：_.答案：（1）C （2）器材：两块平面镜、一支铅笔 实验过程：将两块平面镜竖直错位放置，将铅笔跨放在两平面镜交界处，从侧面往平面镜看去，观察铅笔在镜内所成的像是否有错位现象（3）会造成光污染 四、当堂检测反馈1.关于光的反射和折射现象，下列说法正确的是( )A漫反射是一种折射现象B平面镜成像是一种折射现象C光在不均匀的空气中传播的路径是弯曲的，这实际上是折射现象D池水看起来比实际浅些，这是由于池底射向空
10、气的光线，折射角小于入射角解析：A、B 都是光的反射现象池水看起来比实际浅些，是由于从池底射向空气的光线，折射角大于入射角，D 也不正确所以 C 是正确的答案：C2. 如图所示，水中点光源 S 发出的光线照在 S上，图中三条光线路径可能正确的是( )AS0 1S BS0 2SCSO 3S D以上三条都不正确解析：光从水斜射人空气中时，折射角大于人射角，图中S01垂直于界面；则折射角等于入射角=O；S0 2与 S03在同一直线上，SO 3的折射角小于入射角，均不符合光的折射规律答案：D3.一光线由空气斜射入水中，入射角为 30，在水面上同时产生反射和折射，此时折射光线与反射光线之间夹角的大小一定
11、 ( )A小于 30 B大于 120小于 150C大于 60小于 120 D大于 30小于 60解析：一光线由空气斜射入水中，入射角为 30，根据光的反射定律可知反射角为 30，反射光线与水面的夹角为 60根据光的折射规律可知折射角小于 30，则折射光线与水面的夹角大于 60小于 90此时折射光线与反射光线之间夹角的大小一定大于 120小于150答案：B4.如图所示，一盛水容器置于水平桌面上，一束方向不变的光线从左上方斜射向水面，这时反射角为 ，折射角为 。若把容器的左端稍微垫高，待水面重新平静后，反射角为，折射角为 ，那么 和 ,和 关系如何?解析：因为容器中装的是水，把容器左端垫高，水面仍
12、然水平。垫高前后入射光线保持不变，所以折射角和反射角不变化。 答案：折射角和反射角不变化。5.人站在岸上看到平静的水中，鱼在白云间游动试解释这个现象解析：人看到水中的云是天空中白云射出的光线(反射阳光)在水面发生反射进入人眼是平面镜给出成的虚像人看到水中的鱼是鱼射出(反射阳光)的光线经水面折射进入空气到达人眼是折射给鱼成的虚像 可见人在岸上看到水中的鱼在云中游动，云是水面给云成的像，鱼是水面折射给鱼成的像五、课后延伸阅读海市蜃楼大自然是变幻无穷的。夏日里在平静的海面上，有时竟会耸起楼台亭阁，繁华闹市，甚至会见到仿佛在空中航行的船舶。沙漠中，也会出现这类情形。这就是人们常说的海市蜃楼景象。 世界
13、上最著名的一处海市蜃楼发生在意大利墨西那海峡对面的西西里岛。墨西那市映射在天空中，神奇的城堡飘浮在天上。意大利人称它为法达摩根，因为传说中摩根是引起海市蜃楼的魔女。我国山东省蓬莱市蓬莱阁对面的海域，1988 年 6 月 17 日出现了罕见的海市蜃楼奇观。从蓬莱阁向北望去，在长达 50 多千米的海面上耸立着从未见过的岛屿，岛上有清晰可见的高楼大厦，冒着烟的烟囱。种种奇观，历时约 5 小时，就像神话世界一般。有幸的是人们第一次拍摄到了海市蜃楼的实况，电视台不止一次地播放，使更多的人欣赏到这一奇特的自然景观。海市蜃楼是在特殊的气象条件下，光线通过折射率不均匀的大气层引起的光学现象。我们知道，光在均匀
14、介质中沿直线传播，远处望去，只能见到地平线以上的景物。但光在非均匀大气层中传播，光线就会发生弯曲。如下图所示，大气由一层层折射率不等的介质密接组成， （每一层的厚度趋于零，层数趋于无限大） 。如果空气层的折射率从下向上由大到小连续变化，即n 1n 2n 3n m根据光的折射定律有n 1sin 1n 2sin 2n 3sin 3n msin m则有 1 2 3 m折射角越来越大，光线就会逐渐偏离法线方向而弯曲。在折射率连续变化的极限情况下，折射光线就变成了一条连续曲线。反过来，如果从下至上折射率是由小到大连续变化的，则折射角越来越小，光线就会逐渐靠近法线而弯曲。在某种特殊气象条件的海面上，大气上
15、层由于日晒不断增温，而下层则由于水的蒸发吸热作用，温度不断下降，出现接近海面的大气层温度上高下低连续变化的温度梯度。又由于温度越低大气密度越大，折射率亦越大。放在海面上形成了上小下大连续变化的折射率梯度，如下图所示，如果在远处有座楼阁，平常看不见。在上述气象条件下，从楼顶点发出的光线，以某一角度向上射入空中。由于大气折射率从下到上逐渐减小，光线不断折射，折射角逐渐增大，光线将越来越偏离法线而向着地面方向“弯曲” 。当到达某一气层时，满足全反射条件，光线就会发生全反射，而转向地面传播。在反射光线的传播方向上，由于大气的折射率从上到下逐渐增加，所以光线越来越靠近法线，从而继续弯向地面。到达观察者的
16、眼睛。由于人眼习惯了光的直线传播，所以观察者觉得光线似乎是从空中射来的。其他各点也是如此，这样就看到了空中的楼阁。在沙漠中会出现相反的情况，在烈日照射下，地面的温度很快升高，近地大气层的温度上低下高，大气密度变得上大下小，折射率亦上大下小，形成了上大下小连续变化的折射率梯度。这时如果远处有座宝塔，如下图所示，塔顶发出的光线射向地面，光线不断折射，折射角逐渐增大，光线越来越偏离法线而向上弯曲。当光线射到靠近地面的某一气层时，满足全反射条件，发生全反射。到达观察者的眼睛。观察者则觉得光线是从下面发出的。这时，在观察者看来，前面好像有一片水面，倒映着岸边的景物。不仅在海边和沙漠中能看到蜃景，夏天，在公路上有时也会发现前面仿佛有一层水似的，倒映出周围的景物。这是因为在烈日下靠近路面的空气比上面的空气热一些，密度小一些，光线发生折射造成的，这与沙漠中的蜃景属同一种现象。
