四、光的折射

5 分钟训练 (预习类训练，可用于课前)

1.光从空气斜射入水中时，折射角__________入射角（填”大于”或”小于”）；若使入射光线远离法线，则折射角将__________。

思路解析：光从空气斜射入水，折射角小于入射角；使入射光线偏离法线，入射角增大，相应折射角也应该增大。

答案：小于  增大

2.(2010安徽芜湖模拟)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。

思路解析：“潭清疑水浅”的意思是说清澈的潭水看上去好像变浅了，实际看到的是潭底的虚像，这是由光的折射形成的。“池水映明月”是说晚上可以从池水中看到明亮的月亮，是平面镜成像，实质是光的反射形成的。

答案：折射  反射

3.如图2-4-1所示，光在空气和水的分界面上发生反射和折射现象，其中__________是法线，是界面，__________是入射光线，__________是反射光线，__________是折射光线，__________是入射角，__________是折射角，__________是水。

图2-4-1

思路解析：题中光在空气和水的界面上同时发生反射和折射，根据光的反射规律，我们可以先确定两个相等角，找出这两个相等角，也就找到了反射角和入射角，法线和界面也就确定了，因此确定两个相等角是解题的关键。图中∠4和∠5相等，所以它们一个是入射角，一个是反射角，那么MM′一定是法线，NN′一定是界面。再根据光的反射和折射规律，反射光线、折射光线都和入射光线分居在法线两侧，那么单独在法线MM′一侧的光线CO必是入射光线，所以OB就是反射光线，OA就是折射光线，则∠ 5为入射角，∠ 4为反射角，∠1为折射角.因为∠1小于∠ 5，即折射角小于入射角，所以左边是水，右边是空气。

答案：MM′NN′CO OB  OA  ∠5  ∠1  左边

10 分钟训练 (强化类训练，可用于课中)

1.下列现象中，属于光的折射现象的是（    ）

A.人站在河边能看见水中的鱼

B.人站在河边能看见自己在水中的像

C.用潜望镜观看远处的景物

D.小孔成像

思路解析：人站在岸边能看到水中的鱼是光的折射现象，而看到自己的像是平面镜成像，属于光的反射现象，用潜望镜看远处的景物也是利用平面镜的反射，小孔成像是由于光的直线传播。

答案：A

2.若入射角大于折射角，则光可能是（    ）

A.从水中斜射入空气中  

B.从空气中斜射入水中

C.从水中垂直射向空气中

D.从空气中垂直射向水中

思路解析：只有光从一种介质射入另一种介质中时，光线才会产生偏折；光从一种介质垂直射入另一种介质时，光的传播方向不变。而光从空气斜射入其他介质时，入射角大于折射角。

答案：B

3.(2010江苏连云港模拟)在如图2-4-2所示的四种情景中，属于光的折射现象的是（    ）

图2-4-2

思路解析：A项应用了光的直线传播，B、D项利用了光的反射，只有C属于光的折射现象。

答案：C

4.(2010福建莆田模拟)如图2-4-3，能正确表示光从空气进入水中的光路是（    ）

图2-4-3

思路解析：根据光的折射规律来判断。

答案：C

5.人看到水池里的月亮和鱼的像，它们的形成分别是哪种现象（    ）

A.都是折射现象

B.都是反射现象

C.前者是折射现象，后者是反射现象

D.前者是折射现象，后者是折射现象

思路解析：“水池中的月亮”是由于光的反射而产生的平面镜成像现象。“鱼的像”是光的折射而产生的虚像。

答案：D

6.(2010广西南宁课改区模拟)图2-4-4是一束从空气斜射向玻璃的光线，入射角为60°，请在图中标出入射角的位置，并画出折射光线(大致方向)。

              

         图2-4-4                 图2-4-5          图2-4-6

答案：见下图

7.(2010贵州贵阳实验区模拟)如图2-4-5所示，请你画出光线AO从空气中斜射入玻璃中的光路图。

思路解析：根据光的折射定律，AO与BC应该是平等的。

答案：如图所示

8.如图2-4-6所示，有一条光线从空气斜射到玻璃，入射角是60°，入射光线、反射光线、折射光线在图中用带箭头的线表示，O是入射点，已知OB、OC是垂直的，AO、OC间夹角是150°，请在图中画出法线和空气、玻璃的分界面，标出折射角的大小。

思路解析：根据三条光线的传播方向，首先可以判断AO一定是入射光线。已知入射角为60°，则可以确定OC一定不是反射光线，否则入射角为=75°，与题中入射角为60°相矛盾。故OB是反射光线，则OC是折射光线。确定了三条光线的名称后，作OB、OA夹角的平分线为法线，与法线垂直的平面为空气、玻璃的分界面。作BO的延长线，由于OB、OC垂直可求出折射角的大小为90°-60°=30°。

答案：如图所示

9.鱼儿在清澈的水里游来游去，我们沿着看到的鱼的方向去叉它，叉不到，而有经验的渔民对准鱼的下方去叉，却能叉到鱼。这是为什么?

思路解析：我们看到的水中的游鱼，不是鱼的实际位置，而是鱼在水中经光的折射而产生的变浅的虚像。如图所示，我们取鱼上一点A作为研究对象，它发出的许多光线射到水和空气的界面上，根据光的折射规律，折射光线偏离法线方向射出，一束折射光线进入人眼，人再逆着折射光线的方向去看，感觉到光好像是从A′点射过来的，实际上A′点是A点经光的折射形成的虚像点，比实际位置偏高。同理，整条鱼由这样许许多多的点组成，就形成了整条鱼比实际位置偏高的虚像。

答案：我们看到的水中的游鱼是鱼反射的光在水面处发生折射而形成的一个比实际位置偏高的虚像，所以沿着看到的鱼(即鱼的虚像)的方向是叉不到鱼的，有经验的渔民对准鱼的下方才能叉到真正的鱼。

10.(经典回放)如图2-4-7所示的两架敌机，一架是实际飞机，另一架是在潜水艇上观察到的该飞机的像，请用光的作图法确定哪架是实际飞机。

         

图2-4-7                    图2-4-8

思路解析：飞机射向水面的一部分光进入水中发生折射，且折射角小于入射角，当折射光线射入潜水员眼中时，他就会逆着折射光线看去，看到由折射光线反向延长线会聚而成的变高的虚像，因此两架敌机中下面的一架是实际飞机。由以上分析可知，折射光线一定在观察口和上面那架飞机的连线上。确定了折射光线，就确定了入射点，连接下面的飞机和入射点就是入射光线。

答案：如图所示，先连接观察口和上面的飞机，交界面于点O，再连接下面飞机和O点，即为入射光线。

11.如图2-4-8所示，一束光射向一块三棱镜，画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的径迹(注

意标出法线)。

思路解析：此题要求运用光的折射规律完成完整的光路图。光由空气进入玻璃，折射角小于入射角，因此折射光线应向法线靠拢；再次折射时，光由玻璃进入空气，折射角大于入射角，因此折射光线远离法线射出。

答案：如图所示

快乐时光

校  规

小明第一天上学，老师对学生们说：“我们的校规是：团结，紧张，严肃，活泼。”老师请同学解释一下。小明举手了，他说：“考试时要团结，发卷时紧张，收卷时严肃，放学了活泼。”

30分钟训练 (巩固类训练，可用于课后)

1.(2010北京模拟)下列实例中，属于光的折射现象的是（    ）

A.斜插在水中的筷子“变弯”了

B.湖边垂柳在湖面形成美丽的倒影

C.人在路灯下行走，地面上会出现人的影子

D.阳光穿透茂密的树叶间隙，在地面形成圆形光斑

答案：A

2.“君到姑苏见，人家尽枕河”，站在岸边的人通过平静的水面看到“姑苏人家”在水中的倒影。该“倒影”是（    ）

A.光的反射所成的虚像           B.光的折射所成的虚像

C.光的反射所成的实像           D.光的折射所成的实像

思路解析：水中“倒影”是水面起了平面镜的作用，由于光的反射，通过水面看到岸上景物的虚像。

答案：A

3.物体被毛玻璃遮住后就看不见了，其原因是物体（    ）

A.射向毛玻璃的光在毛玻璃表面被全部反射了

B.射向毛玻璃的光一部分被毛玻璃反射，另一部分被吸收了

C.射向毛玻璃的光在毛玻璃表面发生了漫反射和折射

D.毛玻璃是不透光的

思路解析：物体射向毛玻璃的光在毛玻璃表面一部分被反射回去，另一部分经毛玻璃折射出来，但由于毛玻璃表面粗糙不平，使反射光发生漫反射，使折射光的方向散乱，所以物体被毛玻璃遮住后看不见了。

答案：C

4.(2010山东滨州模拟)日常生活和自然界中有许多光现象，以下现象与物理知识的对应关系错误的是（    ）

A.日食和月食——光的直线传播

B.景物在水中的倒影——平面镜成像

C.雨后彩虹——光的反射

D.夏天，柏油路面上远远望去好像有一层水——光的折射

思路解析：雨后的彩虹是由于光的折射使白光色散产生的，故C选项是错误的。

答案：C

5.在星光灿烂的夜晚，仰望天空，会看到繁星在夜空中闪烁，好像顽皮的孩子在不时地眨着眼睛，形成这种现象的原因是（    ）

A.星光被其他星体瞬间遮挡的结果      B.星星发光是断断续续的

C.星光被大气层反射的结果            D.星光被大气层折射的结果

思路解析：来自星体的光进入大气层时，由于大气层不同位置疏密程度不同，光在其中传播时发生折射，又因为空气不断流动，导致不同位置的空气密度不断变化，使折射光线的方向发生变化，在变化的过程中折射光线进入人眼，人就看到星星，偏离人眼，人就看不到星星，因此看上去时好像孩子在不时地眨眼睛。

答案：D

6.如图2-4-9中所示的军事观察孔，图中的虚线表示空气孔的观察范围，现在在孔中嵌入玻璃砖后，观察的范围将（    ）

图2-4-9

A.变大      B.变小         C.不变             D.无法确定

思路解析：光从空气斜射入玻璃，发生折射，根据折射规律，折射角小于入射角。如图所示，所以观察的范围变大。

答案：A

7.(经典回放)如图2-4-10所示，在杯中A处有一发光点，发出一束光，在杯壁B处形成一光斑，当向杯中加水时，下列说法正确的是 （    ）

图2-4-10

A.水面至CD处时，光斑仍在B处

B.水面至CD处时，光斑移至B处的下方

C.水面至EF处时，光斑仍在B处

D.水面至EF处时，光斑移至B处的上方

思路解析：加水前，光沿直线传播射向B点。加水后，水面在B点以下时，A发出的光射入空气时要发生折射，折射光线偏离法线向下偏折，光斑落在B点的下方；当水面升至B点以上时，光只在水这种介质中传播，传播路线仍为直线，光斑仍落在B点。

答案：BC

8.一张在湖边拍摄的照片如图2-4-11所示，因为湖水平静，岸上景物与湖中倒影在照片上十分相似。下列几种方法中，不能用来区别真实景物与它在湖中倒影的方法是（    ）

图2-4-11

A.倒影比真实景物略暗一些

B.倒影比真实景物的清晰度略差一些

C.倒影中人物排列的左右位置与拍照时的真实位置相反

D.倒影中人物的身高比真实人物略大一些

思路解析：湖里的倒影可看成是平面镜成像而成的。由于光在反射和折射时，一部分入射光会被水吸收，因此看到的倒影比真实景物略暗一些；所照倒影的照片比真实景物的清晰度也略差一些。同时根据平面镜成像的特点还可知，所成的倒影与真实景物比较是大小相等、左右倒置的虚像，但倒影中人物的身高比真实人物略大一些，不是平静湖面造成的，而是冲洗照片时的结果。

答案：D

9.小敏学习了“光的折射”后，想知道光进入不同介质时，弯曲程度是否相同(折射角是否相等)，如不同，弯曲程度与什么因素有关。

老师帮她设计了下面的实验：

用一厚玻璃缸盛一定量的水，让一激光手电筒射出的光束从空气中斜射入水中，从水中再进入玻璃，然后再进入空气中，其光路图如图2-4-12所示。小敏还上网查出了一些介质的其他参数，如下表：

图2-4-12

(1)分析光路图，你能得出什么结论?

(2)分析表中数据猜想：①玻璃的密度比水的密度___________；②光在植物油中的传播速度比在水中的传播速度___________。

(3)你能得出折射角的变化规律吗?

思路解析：由图可以看出，光进入不同的介质时弯曲程度不同。从表中参数可知，介质密度越大，光速越小，由此可见，玻璃的密度一定大于水的密度。因为植物油的密度小于水的密度，可见光在其中传播的速度一定比在水中传播速度大。光由空气进入水，再进入玻璃，介质的密度不断增大，而折射角却逐渐减小，说明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。

答案：(1)光线进入不同介质中弯曲程度不同。

(2)大  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。

10.(经典回放)如图2-4-13所示，人眼在A处看见河里B处有一白色鹅卵石，若从A处用激光手电筒发出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。

图2-4-13

 

思路解析：在A处看见河里B处的鹅卵石，是因为鹅卵石发出的光线在水面处发生折射，折射光线射进人的眼睛的缘故，光路图如图所示.由于折射现象中光路是可逆的，从A处射出的激光束要照到B处的鹅卵石上，激光束必须沿原来(如图)折射光线的反方向射出，这样进入水中的折射光束就会沿OB方向照到鹅卵石上。

答案：如图

11.(2010山东烟台模拟 )

海市蜃楼和海滋同现蓬莱

5月7日在我市蓬莱海域上空出现了极为罕见的海市蜃楼和海滋奇观。两种幻景同现为历史首次，有约10万市民和游客有幸目睹了这一奇观。由于不明白产生这种奇观的科学原因，古人认为是蜃（蛟龙）所吐之气形成的。实际上，海市蜃楼和海滋都是光学现象，只不过前者是来之万里之外的异地景色，而后者多是本地景色。

我们知道，通常情况下，空气的密度随高度的增加而减小。当光线穿过不同高度的空气层时，会引起折射现象，但这种折射在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异常。可是当空气层温度变化发生反常时，由于空气是热的不良导体，温度的显著变化会引起空气层密度发生显著差异，从而导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼。空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同，最常见的为上现蜃景（2-4-14）和下现蜃景（2-4-15）。无论哪种蜃景都出现在炎热无风的天气，如果大风刮起，这些景色就会消失的无影无踪。

  

2-4-14              图2-4-15

阅读上文，回答下列问题：

（1）概括指出海市蜃楼是一种什么光学现象。

（2）文中提到”空气密度差异情况不同，海市蜃楼的形式也不同”。请你选择文中两种形式的一种来说明空气密度的变化情况及原因。

答案：（1）海市蜃楼是光的折射和全反射现象。

（2）上现蜃景：通常空气的密度随高度的增大而减小，又由于水的比热较大，在同样受热的情况下海水温度较低，那么靠近海面的空气温度也低。再由于空气是热的不良导体，因而会出现空气层温度下面低上面高的现象而且差别很大，导致空气密度下面大上面小而且差异显著。（3分）下现蜃景：通常空气的密度随高度的增大而减小，可是在沙漠地区由于泥沙的比热小，在同样受热的情况下升温快，那么靠近沙漠的空气温度高。又由于空气是热的不良导体，因而会出现空气层温度下面高上面低的现象，导致空气密度下面小上面大。