8. 实验：探究光折射时的特点
一、单选题
1．在①小孔成像；②平面镜成像；③放大镜成像；④照相机成像；⑤幻灯机成像中，归纳正确的是（ ）
A．成虚像的是②③④ B．成实像的是①④⑤
C．成倒立像的是③④⑤ D．属于折射成像的是①③④
2．我市的青年湖公园，是人们夏季消暑纳凉的好地方。绿树成荫，水清可鉴。时而能看到鸟儿在水面掠过，时而能看见鱼儿在白云间游曳。从物理学角度分析，以下说法正确的是（ ）
A．“湖水可鉴”是由于光在水面发生漫反射
B．鸟儿在水面掠过飞向高空时，它在水中的倒影将变小
C．水中的“白云”是光沿直线传播形成的现象
D．看见水中的“鱼”比实际的鱼的位置高
3．在一个深坑正中央O点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图甲所示；若坑中灌满了水，青蛙仍在O点，它的视野将发生变化，在下列选项中，确定青蛙视野大致范围的光路图，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4．夏天是青少年儿童溺亡事故多发期，为防止悲剧重演，请同学们一定要注意安全，千万不要贸然下水，图中能解释人在岸上看“池水变浅“现象的光路图是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，一束光从空气斜射到水面，当入射光线由①到②时，下列说法正确的是（ ）
A．反射角减小，折射角增大 B．反射角增大，折射角减小
C．反射角减小，折射角减小 D．反射角增大，折射角增大
二、作图题
6．作出入射光线AO射向水面的反射光线OB和折射光线OC的大致方向。
7．请画出光在水中和空气中传播的光路图。
三、实验探究题
8．小华利用如图所示的实验装置，做“探究光的反射规律和光的折射特点”的实验：
∠AON/° 0 15 30 45 60 75 80
∠CON/° 0 15 30 45 60 75 80
∠BOM/° 0 11 22 32 40.5 46.5 47.5
（1）在实验中，她用激光笔发出一束光从空气射向水面，多次改变入射光的方向，将实验数据记录在表中；通过分析实验数据，小华归纳出：在反射现象中，反射角等于入射角；关于光的折射现象，你能归纳出的结论是 （写出一条即可）；
（2）若让激光笔发出的光束沿CO射向水面，反射光会沿 （选填图中字母）传播；
（3）从表中的实验数据可推知：本实验中，若让光从水射向空气，当入射角为32°时，则光在空气中的折射角为 °。
9．小明同学在探究光的折射规律时，意外发现：当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时，折射光消失而反射光却变得更亮，如图所示，老师告诉他这是光的“全反射现象”．课后，小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示：
入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角r 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
（1）分析上表中的数据可知：光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的增大而 ；光从玻璃斜射向空气时，反射的能量随着入射角的增大而 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）光从玻璃斜射向空气时，当入射角i≥ °时，反射能量达到100%，就发生了“全反射现象”；
（3）根据光路可逆的原理，请猜想：当光从空气斜射向玻璃时， （选填“能”或“不能”）发生“全反射现象”，其理由是 ．
四、思考题
10．如图所示，一束光射入杯中，在杯底形成光斑。逐渐往杯中加水，观察到的光斑将会如何移动？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】光的折射现象及其应用；实像和虚像的区别
【解析】【解答】①小孔成像是光沿直线传播形成的，所成的像是倒立的实像；可以是放大的，可以是等大的，也可以是缩小的；②平面镜成像是由于光的反射形成的，所成的像是正立、等大的虚像；③放大镜成像是由于光的折射形成的，所成的像是正立、放大的虚像；④照相机成像是由于光的折射形成的，所成的像是倒立、缩小的实像；⑤幻灯机成像是由于光的折射形成的，所成的像是倒立、放大的实像；综上所述，成虚像的是②③，成实像的是①④⑤，成像倒立的是①④⑤，属于折射成像的是③④⑤，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】小孔成像、凸透镜成像时，物体在一倍焦距以外，是实像；实像是倒立的；放大镜、照相机、投影仪是光的折射形成的。
2．【答案】D
【知识点】光的折射现象及其应用；平面镜成像的原理、特点
【解析】【解答】A．“湖水可鉴”，是由于光可以在水面发生镜面反射形成人的虚像，A不符合题意；
B．鸟儿在水面掠过飞向高空时，它们在湖中的像相当于平面镜成像，大小始终不变，与鸟儿大小相等，B不符合题意；
C．人们在湖边看到水中的“白云”是由光的反射形成的，不是光沿直线传播形成，C不符合题意；
D．鱼反射的光由水斜射入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向沿直线看去，看到的是比实际位置的浅一些的鱼的虚像，看见水中的“鱼”比实际的鱼的位置高，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】平整光滑的水面发生镜面反射；平面镜成像时像和物体的大小相等；水中的倒影是光的反射形成的；空气中看到水中的物体是折射现象形成的变浅的虚像。
3．【答案】C
【知识点】光的直线传播及其应用；光的折射现象及其应用
【解析】【解答】当井里灌满水后，光线照到水面会发生折射现象，光从空气射向水时，折射角小于入射角，因此井底之蛙看到的视野范围比没水时会更大，如C图；
AB两图没有发生折射，AB不符合题意；
D图光线的传播方向错误．
故答案为：C．
【分析】光从空气斜射入水中，折射角变小。
4．【答案】C
【知识点】作光的折射光路图
【解析】【解答】光应该由池底射出，射出的光线由水中进入空气时，在交界面处发生折射，折射角大于入射角，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】射出的光线由水中进入空气时，折射角大于入射角。
5．【答案】D
【知识点】光的折射规律
【解析】【解答】当一束光线从空气斜射到水面时，会同时发生反射和折射；在光的反射现象中，反射角等于入射角，入射光线由①到②，入射角变大，所以反射角也会变大；当光线由空气斜射入水中时，折射角小于入射角；入射光线由①到②，入射角变大，则折射角也会逐渐增大，但总是小于入射角；ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当一束光线从空气斜射到水面时，会同时发生反射和折射；在光的反射现象中，反射角等于入射角，折射角小于入射角。
6．【答案】
【知识点】作光的反射光路图；作光的折射光路图
【解析】【解答】过入射点O作出法线，图中入射光线与水面的夹角为30°，故入射角为90°﹣30°＝60°，由于反射角等于入射角，故反射角为60°，根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，在法线右侧作出反射光线OB；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，据此作出折射光线OC，如下图所示：
【分析】光在反射时，反射角等于入射角，在折射时，空气中的角度较大，画出反射光线和折射光线。
7．【答案】解：如图所示：
【知识点】作光的反射光路图；作光的折射光路图
【解析】【解答】过入射点O作法线，根据反射角等于入射角画出反射光线；当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，据此画出折射光线，如下所示：
【分析】过入射点O作法线，根据反射角等于入射角画出反射光线；当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，据此画出折射光线。
8．【答案】（1）光从空气斜射入水中时，入射角增大，折射角也随之增大（或者折射角小于入射角）。
（2）OA
（3）45
【知识点】光的反射定律；光的折射规律
【解析】【解答】（1）分析表格数据可得到：光从空气斜射入水中时，入射角增大，折射角也随之增大（或者折射角小于入射角）。
（2）若让激光笔发出的光束沿CO射向水面，结合光路的可逆性可知反射光会沿OA传播。
（3）在光的折射现象中，光路是可逆的；本实验中，若让光从水射向空气，当入射角∠BOM为32°时，由表格数据可知，光在空气中的折射角∠AON为45°。
【分析】（1）光发生折射时，入射角变大，折射角变大；
（2）光在反射时，光路是可逆的；
（3）光在折射时，光路是可逆的。
9．【答案】（1）增大；增大
（2）41.8
（3）不能；光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，折射光线始终不会消失，因此不会出现“全反射现象”
【知识点】光的折射规律
【解析】【解答】(1)由表中数据可知，当入射角增大时，折射角随之增大，则光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的增大而增大，反射能量比例逐渐增大，则光从玻璃斜射向空气时，反射的能量随着入射角的增大而增大；
(2)由表中第七次数据可知，当入射角大于等于41.8°时，反射能量达到100%，发生“全发射现象”；
(3)由于光路是可逆的，则当光从空气斜射入玻璃时，由于折射角始终小于入射角，则折射光线不会消失，不能发生“全反射现象”．
【分析】（1）光从玻璃斜射向空气时，反射的能量随着入射角的增大而增大；
（2）反射能量达到100%，发生“全发射现象”；
（3）光路是可逆的，则当光从空气斜射入玻璃时，由于折射角始终小于入射角，则折射光线不会消失，不能发生“全反射现象”。
10．【答案】光由空气斜射入水中，发生折射现象，折射角小于入射角，当入射角不变时，折射角也不变，根据作图可以知道光斑的移动方向。当杯中水增多时，作图如下：
水增多时液面升高，但入射光线的角度没有变，折射光线的角度也不变，由图可知光斑向右移动。
【知识点】光的折射现象及其应用；作光的折射光路图
【解析】【分析】光由空气斜射入水中，发生折射现象，折射角小于入射角，逐渐往杯中加水，通过作图可以知道光斑移动方向。
