4.3 光的折射
知识梳理
定义：光从一种物质 入另一种物质中时，传播方向 的现象。
光的 折射光线、入射光线和法线在 内；折射光线和入射光
折射 折射 线分别位于 ；
规律 当光从空气斜射入其它物质中时，折射角 入射角；
当光从其它物质斜射入空气中时，折射角 入射角。
折射现象：海市蜃楼、 、 等。
基础知识
1．实验小组的同学们为了观察光的直线传播，将一束单色光从玻璃槽的外侧由左侧倾斜向上射入盐水中，但光在盐水中并不是沿着直线传播，而是发生了弯曲，如图所示，这是由于（ ）
A．光从空气到玻璃发生了折射
B．光只有在水中才会沿直线传播
C．盐水不均匀使光发生了弯曲
D．光从玻璃到盐水发生了折射
2．下列光现象与水中筷子“弯折”现象的原理相同的是（ ）
A．日食的形成 B．水中倒影
C．小孔成像 D．用放大镜观察物体
3．如图中画出了光线射到空气与水的界面处发生折射和反射的四幅光路图，其中正确的光路图是（ ）
A． B．
C． D．
4．小红在平静的湖边看到“鸟在水中飞，鱼在鸟上游”，如图所示，对画面中的现象解释正确的是（ ）
A．看到的“鱼”是虚像
B．水中的“鸟”是实像
C．看到的“鱼”比实际位置深
D．水中的“鸟”是光的折射形成的
5．如图所示的是海市蜃楼现象，站在地面上的人之所以能看到地平线下的船，是因为光在不均匀的空气中发生 （ 选填“反射”或“折射”），地面上的人看到的船实际上是船形成的 （选填“实”或“虚”）像。
6．小明在家为弟弟表演了一个“变硬币”的魔术，如图所示，将不透明的杯子放在弟弟面前，弟弟看到杯中无硬币。然后缓慢向杯中注入水，弟弟惊讶地看到了“硬币”。弟弟看到的“硬币”是由于光的 （选填“直线传播”、“反射”或“折射”）形成的 （选填“实”或“虚”）像，像的位置比实际硬币的位置 （选填“深”或“浅”）。
7．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，“池水照明月”说的就是光的 现象，“明月松间照”说的就是光的 现象。
8．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射，图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出，其中反射角等于 °，界面的 （选填“上”、“下”、“左”或“右”）边是玻璃。
9．如图所示，有一束光从空气斜射入水中，MN为法线，请你画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。
10．如图所示，一束光垂直射入直角三角形玻璃砖，再从玻璃砖中射出（忽略反射光）。请画出该过程的光路图。
重难点突破
11．如图所示的四种光学现象中，是由光的折射形成的是（ ）
A．只有①② B．只有②③ C．只有①③ D．只有②④
12．实验课上，小华将一枚一元硬币放到碗的底部，然后向后退到恰好看不到硬币的位置，如图所示，小明向碗内缓缓注水，再次看到硬币的光路是（ ）
A． B．
C． D．
13．“珍爱生命，预防溺水”，同学们不能贸然到陌生水域下水游泳。因为我们站在岸上看到的河水深度比实际的要 （选填“深”或“浅”），这种现象是光的 造成的。
14．如图所示，在不透明的杯底部画一个黑点A，向杯中倒入适量水，眼睛位于P点看到A点的像A'点。A'点是由光发生 形成的 （选填“虚”或“实”）像。用激光笔对准像A'点照射，光 （选填“能”或“不能”）照到杯底A点。
15．如图所示，一束光从空气中斜射向水面，同时发生反射和折射，根据图中的反射光线，画出对应的入射光线和折射光线。
16．如图甲所示，水中S处有一条鱼，小明看到的鱼的像的位置为S'，请你在图乙中做出一条S发出的入射光线，及其经过水面折射后射入人眼的折射光线。
17．某同学做探究光的折射特点的实验，如图是光从空气斜射入水中的光路图。
α 0° 15° 30°
β 0° 15° 30°
γ 0° 11° 22.1°
（1）在探究中，该同学在清水中滴入几滴牛奶并搅拌，在水面上方的空气中熏了点烟雾，这是为了 ；
（2）实验中发现，折射光线，入射光线和法线在 （选填“同一”或“不同”）平面内；
（3）分析表中数据，可得出结论：
①光 入射到水中时，折射角为0°；
②光从空气斜射到水面时，将同时发生光的 和 现象；
③光从空气斜射入水面时，折射角随入射角的增大而 ，且折射角始终
（选填“小于”、“大于”或“等于”）入射角。
能力提升
18．小鸟在一水深为5 m的湖面上飞过，当小鸟离水面高为4 m时，在湖水中刚好有一潜水员从水中看到了空中的小鸟。下列判断正确的是（ ）
A．水中的“鸟”是光的折射形成的虚像
B．潜水员看到的是小鸟变高了的虚像
C．小鸟在水中的像离小鸟9 m
D．潜水员看到的“鸟”是光的反射形成的虚像
19．如图所示，为了探究光折射时的特点，某实验小组将一束光斜射到一块平行玻璃砖的上表面并让其出射光线从玻璃砖下表面射出。下列相关结论正确的是（ ）
A．当入射角θ减小时，折射角随之增大
B．在光的折射现象中，光路是不可逆的
C．这一束光进入玻璃砖前的光线与离开玻璃砖后的光线的关系是平行的
D．若透过平行板玻璃砖上表面观看置于玻璃砖下表面的一枚硬币，看到硬币的位置比实际的深
20．巴蜀中学物理兴趣小组将一块长方形玻璃砖沿着一条对角线切开，并适当的水平分开一段距离放置，如图所示。用四条光线分别沿图示位置入射，能得到左边折射光线的只可能是（ ）
A．光线a B．光线b C．光线c D．光线d
21．学校新建成一个喷水池，在池底的中央安装一只射灯。经过连续几天观察，晓霞同学发现：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；池内水面升至a位置时，她在池旁看到亮斑的位置在P点；水面升至b位置时，她看到亮斑的位置在Q点。则（ ）
A．P点、Q点都在S点的下方
B．P点、Q点都在S点的上方
C．P点在S点的下方，Q点在S点的上方
D．Q点在S点的下方，P点在S点的上方
22．写出下列光学现象形成的原因：（1）路灯下影子；（2）人站在河边看见自己在水中的倒“影”；（3）插入水中的筷子看上去向上弯折；（4）用平面镜制成的潜望镜可以在战壕里观察外面的景物；（5）小孔能成像；（6）渔夫叉鱼。以上现象中属于光的反射形成的有
（填序号），属于光的折射形成的有 （填序号），其余可以用光的 原理来解释。
23．如图所示，有一束光线OA从水中斜射到空气中，OC是折射光线。若不断增大入射角，当增大到一定程度时，折射光线OC （选填“会”或“不会”）消失；若不会消失，简要说明理由；若会消失，说出刚刚消失时折射角的度数。写出你的答案： 。
24．如图所示，岸边有一物体B，潜水员在水中A点能看见B的像B1，请作出眼睛能看到B1的折射光路图，并画出该光路中入射光线在水面发生反射后的反射光线。
25．小明同学在做探究光的折射特点实验，通过实验得到如表的数据。
入射角 0° 15° 30° 45° 60°
反射角 0° 15° 30° 45° 60°
折射角 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
根据光路图和分析表中数据回答下列问题：
（1）一束光从空气斜射到水面时，这束光将发生 和 现象。
（2）由表数据可知，光从空气斜射进入水中，折射角 入射角，若一束光从水中斜射入空气时，折射角 入射角（以上两空选填“大于”“小于”或“等于”），你判断的依据是： 。
（3）小凡同学的体验：他潜入游泳池水中看泳池边的路灯，觉得路灯不在原来的位置，他看到路灯的位置要 （选填“高于”或“低于”）路灯的实际位置。
（4）该同学根据以上结论总结出了光的折射定律，请你写出该同学上述探究实验过程存在的不足： 。
参考答案与试题解析
知识梳理
斜射；改变；同一平面；法线两侧；小于；大于；筷子“折断”；池水“变浅”。
基础知识
1．C。
【解析】盐水不均匀，越深密度越大，光在不均匀的盐水里传播时就会发生折射，故C正确，ABD错误。
2．D。
【解析】水中的筷子弯折属于光的折射现象；
A.日食是由光的直线传播形成的，故A不符合题意；
B.水中倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故B不符合题意；
C.小孔成像由于光的直线传播形成的，故C符合题意；
D.透过放大镜观察物体是光的折射现象，故D符合题意。
3．A。
【解析】A.光线射到空气和水的界面时，会发生反射和折射，当发生反射时，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，反射光线与入射光线在界面的同侧；而由空气斜射入水中，折射角小于入射角，故A正确；
B.光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，图中折射角等于入射角，故B错误；
C.光的传播方向错误，没有入射光线，故C错误；
D.光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，图中折射角答于入射角，故D错误。
4．A。
【解析】AC.水中的鱼反射的光线斜射入空气中时，发生折射，人逆着折射光线的方向看去，看到水中的鱼比实际位置要浅一些，是鱼的虚像，故A正确，C错误；
BD.看到水中的“鸟”属于平面镜成像，是由光的反射形成的与物体等大的虚像，故BD错误。
折射；虚。
【解析】因为不同的空气层有不同的密度，地平线下的船反射的光在空气中传播时，发生折射后进入人的眼睛，人由于错觉始终认为光沿直线传播，所以看到比地平线下的船实际位置高些的虚像，即海市蜃楼。
6．折射；虚；浅。
【解析】缓慢向杯中注入水，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射角小于入射角，折射光线远离法线方向，人眼逆着折射光线看去，看到的是变浅的硬币的虚像。
7．折射；反射；直线传播。
【解析】（1）“潭清疑水浅”指的是，水比较清澈，水底看起来比较浅，这是由于光的折射形成的，看水底是逆着光的传播方向看的，即逆着折射光线看，由于错觉，我们始终认为光是沿直线传播的，所以看到的位置比实际位置浅；
（2）“池水照明月”就是水面出现月亮的像，属于平面镜成像现象，是光的反射形成的；
（3）松树林中的一道道月光是光在同种均匀介质中沿直线传播。
8．30；左。
【解析】由图可知，∠BOE＝60°，所以∠COE＝90°﹣60°＝30°，而∠COF＝30°，根据反射角等于入射角都等于30°，可知CD为法线，AB为界面，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；折射角为∠GOD＝45°，根据折射角大于入射角可知界面AB的右边是空气，左方是玻璃。
9．
10．
C。
【解析】①钢笔错位是因为光从一种透明介质进入另一种透明介质时，光路的方向发生改变而形成的，故属于光的折射现象；
②手影是光沿直线传播形成的；
③海市蜃楼是光在沿直线方向传播时，在密度不均匀的空气层中，经过折射造成的结果，故属于光的折射现象；
④水中倒影属于平面镜成像，是光的反射造成的。
综上分析可知，由光的折射形成的只有①③。
12．D。
【解析】当我们用眼睛看到水中的硬币，是因为硬币反射的光经水和空气进入到了我们的眼睛的缘故，故AC图错误；
根据光的折射规律知，光从水斜射入空气中时，折射光线向远离法线方向偏折，折射角大于入射角，人逆着光线看去看到的是硬币的虚像，由于恰好再次看到完整的硬币，故B错误，D正确。
13．浅；折射。
【解析】我们站在岸上看到河水，河底反射的光线从水中斜射入空气时，在水面发生光的折射，折射角大于入射角，我们逆着折射光线看去，看到的是变浅的虚像，所以看到河水的深度比实际的要浅。
14．折射；虚；能。
【解析】（1）由A点反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面发生折射，由于折射角大于入射角，折射光线将远离法线，人在P点观察，看到的是变高了的虚像A′，因此像A′是由于光发生折射形成的虚像；
（2）根据在光的折射中，光路是可逆的，在P点用激光笔对准像A′照射，光能照到杯底A点。
15．
16．
17．（1）便于观察光路；（2）同一；（3）①垂直于界面；②反射；折射；③增大；小于。
【解析】（1）在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，在水面上方的空气中熏了点烟雾，牛奶和烟雾可以反射光，此做法是为了便于观察光路；
（2）根据实验现象可知，折射光线、法线和入射光线在同一平面内；
（3）①根据表格中的数据可知，当光线垂直于界面入射时，光线的传播方向不变，则折射角等于0°；
②光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；
③由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。
18．B。
【解析】A.平静的水面相当于平面镜，小鸟在平静的水面成像，水面是反射面，所以水中的“鸟”是光的反射形成的虚像，故A错误；
BD.小鸟反射的光斜射到水面上，由光发生折射的条件知，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看到空中飞鸟，实际是变高了的小鸟虚像，故B正确，D错误；
C.小鸟离水面高为3m时，小鸟的像和小鸟到水面的距离相等，都是3m，故C错误。
19．C。
【解析】A.当入射角减小时，折射角也会随之减小，故A错误；
B.在光的折射现象中，光路是可逆的，故B错误；
C.根据光路是可逆的原理可知，光线在下表面上的折射角等于在上表面上的入射角，由几何知识可知当光从下表面射出后，一定与射入上表面前的光线平行，即这一束光进入玻璃砖前的光线与离开玻璃砖后的光线是平行的，故C正确；
D.硬币反射的光线由玻璃斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线向玻璃面偏折，所以人眼逆着折射光线看上去，看到的硬币的虚像比硬币的实际位置浅一些，故D错误。
20．C。
【解析】已知出射光线与最左边玻璃面垂直，因此入射光线方向与出射光线方向相同；然后根据光从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角画出入射光线，再利用光从玻璃斜射入空气时，折射角小于入射角画出入射光线；因为∠2＝∠1，所以∠4＝∠3，因此在左侧玻璃中的光线与最右侧玻璃面垂直，故最右侧的入射光线垂直于右侧的玻璃面，如下图所示：
显然最右侧的入射光线与最右侧的玻璃面垂直，并且在b光线的下方，故入射光线的方向只可能是c。
21．C。
【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。
22．（2）（4）；（3）（6）；直线传播。
【解析】1）路灯下影子是光的直线传播现象；
（2）人站在河边看见自己在水中的倒“影”属于平面镜成像，是光的反射现象；
（3）插入水中的筷子看上去向上弯折，属于光的折射现象；
（4）用平面镜制成的潜望镜可以在战壕里观察外面的景物，属于光的反射；
（5）小孔能成像属于光的直线传播；
（6）渔夫叉鱼时看到水中的鱼是虚像，是由光的折射形成的。
综合上分析，以上现象中属于光的反射形成的是（2）（4）；属于光的折射形成的是（3）（6），其余的属于光的直线传播现象。
23．会；90°。
【解析】由图可知，光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角；若不断增大光在水中的入射角，折射角也随之增大，由于折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度，折射角为90°，折射光线与界面重合了，则看不到折射光线，产生了全发射。
24．
25．（1）反射；折射；（2）小于；大于；光在折射时，光路是可逆的；（3）高于；（4）只用一种介质，实验数据具有偶然性。
【解析】（1）一束光从空气斜射到水面时，有一部分光被反射回空气中，另一部分光会进入水中发生折射；
（2）由表数据可知，光从空气斜射进入水中，折射角小于入射角，根据折射现象中光路可逆可知，若一束光从水中斜射入空气时，折射角大于入射角；
（3）小凡同学的体验：他潜入游泳池水中看泳池边的路灯，光线从空气斜射入水中，折射角小于入射角，人看到的是折射光线反向延长线交点所构成的虚像，位置要比实际路灯的位置高；
（4）该同学只通过一次实验便得出结论，实验数据具有偶然性，应该换用其他透明介质再做此实验，使结论更具有普遍性。
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