4.4 光的折射
一、单选题
1.以下描述中与光的折射现象有关的是( )
A. 形影相随，亲密无间 B. 海市蜃楼，虚无缥缈
C. 镜中生花，脱离实际 D. 水中捞月，一无所得
2.人在水面下看到岸边景物的正确光路是( )
A. B. C. D.
3.一束光线由空气斜射入水中，当入射角逐渐增大时，折射角：( )
A. 逐渐增大，且总是大于入射角 B. 逐渐增大，且总是小于入射角；
C. 逐渐减小，且总是小于入射角 D. 逐渐减小，且总是大于入射角；
4.如图所示，人眼在处看见河里处有一条鱼。若从处射出一束激光，要使激光恰好照射到鱼身上，则激光应对着哪一点射出( )
A. 点 B. 上方些 C. 下方些 D. 左方些
5.如图所示，小梦用激光对准看到的小鱼照射，以下说法正确的是( )
A. 能照亮小鱼，因为激光照到了鱼身上
B. 不能照亮小鱼，因为激光照到鱼身的上方
C. 不能照亮小鱼，因为激光照到鱼身的下方
D. 能照亮小鱼，因为激光照到鱼的像上，使像的反射的光变强
6.如图所示，一束光从介质甲射向介质乙，两种介质中有一种是空气，另一种是玻璃，是其分界面。则图中的折射角和甲介质的种类分别是( )
A. ，空气 B. ，玻璃 C. ，空气 D. ，玻璃
7.如图，容器底有一探照灯发出一束光线，投射木板上，在点形成光斑，当向容器中注水时，光斑将移向( )
A. 的下方
B. 的上方
C. 的左边
D. 的右边
8.某校新建成一个喷水池，在池底的中央安装一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在点形成一个亮斑，如图所示。往池内注水，水面升至位置时，站在池旁的人看到亮斑的位置在点；如果水面升至位置时，人看到亮斑的位置在点，则( )
A. 点在点的上方，点在点的上方 B. 点在点的下方，点在点的上方
C. 点在点的上方，点在点的下方 D. 点在点的下方，点在点的下方
二、填空题
9.一束光从空气斜射到某液面上发生反射和折射，入射光线与液面成角如图，反射光线与折射光线的夹角为，则反射角的大小为______，折射角的大小为______。
10.小明将一枚硬币放在碗的底部，眼睛在处恰好看不到它如图。小明看不到硬币，这是因为_____；将平面镜放到碗边适当的位置，小明在处通过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的_____；沿碗壁缓缓向碗中加水，小明在处也能看到硬币的虚像，这是利用了光的_____。
11.如图是光在空气和水的界面发生反射和折射的光路图，图中的反射角的大小是______；折射光线在______选填“水”或“空气”中。
12.光在水中的传播速度为空气中传播速度的，光在玻璃中的传播速度为空气中传播速度的当光从空气中斜射入水中时，折射光线偏向法线；当光线从空气中斜射入玻璃中时，折射光线也偏向法线。大量实验表明，光的折射现象与光在介质中速度有关。据此，当光线从玻璃中斜射入水中时，折射光线会______选填“偏离”或“偏向”法线。
13.图中的、两架飞机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，则：______填字母是实际飞机，这是因为光从______ 射向______ 发生了折射填“水里”或“空气”
三、作图题
14.图中是入射光线的折射光线，请在图中画出入射光线的折射光线的大致位置。
15.如图所示，一束激光从空气中射到半圆形玻璃砖上为圆心，发生了反射和折射，请在图中画出：反射光线；折射光线的大致方向。
16.水中点光源发出的光，经水面折射后被置于空气中的平面镜反射，反射光线为，如图所示。请画出水中的入射光线和对应的折射光线。
四、实验探究题
17.小明同学为探究光的折射规律设计了如图所示的实验装置，在玻璃水槽中竖直放置的光屏由和两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径为两半圆的分界线，其中光屏可绕直径在水平面内前后折转。
实验时，先让光屏位于同一平面内，一束激光贴着光屏从空气斜射入水中，在光屏上可以看到折射后的光束。小明将光屏向后折转一定角度后，则在光屏上______选填“能”或“不能”看到折射光，这说明折射光和入射光______选填“在”或“不在”同一平面内。
保持入射点不变，多次改变入射光与的夹角进行实验，他测量记录了如下表所示的数据。分析这些数据得出的结论是______。写出一条即可
小明将光屏调至与光屏在同一平面内，然后在玻璃水槽底部用另一只激光笔让光贴着光屏沿射向水面时，可看到折射光沿方向射出，这说明在光的折射现象中光路是______。
入射角
折射角
18.为探究光的折射现象，小明在某次实验中根据光路绘制了如图甲所示的光路图，此图中，光线从空气射入某种透明物质，在分界面处发生反射和折射，其中，，则 为折射光线。空气在界面的 选填“上”、“下”、“左”或“右”侧，为进一步探究光的折射规律，小明让入射光从玻璃射向空气，得到表格：
入射角
折射角
反射能量
根据表格，他发现光的折射现象一般都会伴随着反射现象的发生，当入射角增大时，反射光线和折射光线的夹角 选填“增大”、“减小”或“不变”；
当入射角时，光线 选填“能”或“不能”从玻璃中传播到空气中；
当入射角 时，折射光消失，反射光会变得更亮，请教老师后，他知道此时发生的现象叫做“全反射”；图乙中的图线 选填“”或“”反映了上述实验中的两角关系。
进一步推论可知，根据折射现象中光路可逆原理可以判断：如果光从空气射向玻璃，满足一定角度条件时 选填“能”或“不能”发生全反射现象。
五、简答题
19.喜欢游泳的小明发现一些奇妙的现象：看起来水没那么深，跳下去后竟然没过了头顶；站在河边，看着流动的河水，突然间感觉原本静止的自己不断地在向上游运动，请用对应的物理知识解释相关问题。
20.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？
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
此题通过几个词语考查学生对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解，解题的关键是理解词语反应的物理情境，一定程度上考查了学生的语文知识，在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象。
【解答】
A.影子是光沿直线传播形成的，故A不符合题意；
B.海市蜃楼是光在不均匀的大气中发生光的折射形成的，故B符合题意；
C.镜中生花是指花在镜子中成像，属于平面镜成像，是光的反射形成的，故C不符合题意；
D.水中捞月是指月在“镜子”中成像，属于平面镜成像，是光的反射形成的，故D不符合题意。
故选B。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查光的折射作图，关键知道光的传播方向和折射角与入射角的大小关系。
由折射定律知，折射光线和入射光线、法线在同一平面内，光由空气斜射入水中时，折射角小于入射角，由此分析判断。
【解答】
人在水面下看到岸边景物，是景物反射的光由空气射到水面上发生折射后进入了人的眼睛，由光的折射定律知，折射角小于入射角，故ABC错误、D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】解：已知光线由空气斜射入水中时，所以折射角小于入射角；如果入射角逐渐增大，则折射角也会逐渐增大，且总是小于入射角。
故选B。
要解决此题，需要掌握光的折射规律：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角；并且折射角随着入射角的增大而增大，但折射角总小于入射角。
此题注意考查了对光的折射定律的运用，关键是熟练掌握光的折射定律的内容，搞清折射角与入射角的关系。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查光的折射规律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。
人看到的是鱼的虚像，根据鱼的位置确定折射光线的方向，再根据折射时光路是可逆的来解答此题。
【解答】
连接，过折射点做法线，根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角画出折射光线的位置，虽然人看到的点是鱼的虚像，鱼的实际位置在点的正下方，因为激光在进入水的时候也会发生折射，所以照着点，激光也就刚好落在鱼上了，如图所示：
故选A。
5.【答案】
【解析】【试题解析】
解：鱼射出的光线在水面处发生折射，折射光线进入眼睛，小梦就看到了鱼，由于光的折射中光路是可逆的，从看到鱼的位置正对鱼照射，能把鱼照亮，故A正确。
故选：。
小梦能看到鱼是由于光从水中斜射到空气中发生了折射的缘故；根据光的折射中光路是可逆的知，要想从水面上照到鱼，应该使激光对准看到的鱼的位置就能射到鱼。
本题主要考查学生利用光学知识解释生活中常见的物理现象，此题与实际生活联系密切，体现了生活处处是物理的理念。
6.【答案】
【解析】解：已知是界面，过入射点垂直于界面作出法线，如下图所示：
由图知，，则，
根据“反射角等于入射角、折射光线和入射光线分别位于法线的两侧”可知，是入射光线，为反射光线，为折射光线，
折射光线与法线的夹角为折射角，则折射角；
由图可知，折射角大于入射角，由光的折射规律可知，光是从玻璃斜射入空气，则介质甲是玻璃。
故选：。
光的折射定律：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角，当光线从其它透明介质时斜射入空气时，折射角大于入射角；
要掌握入射角、反射角和折射角的概念：入射光线与法线的夹角叫做入射角；反射光线与法线的夹角叫做反射角；折射光线与法线的夹角叫做折射角。
此题主要考查了折射定律的应用，在此题中，关键搞清入射光线、反射光线、折射光线，并掌握入射角、反射角、折射角的概念。
7.【答案】
【解析】【分析】
光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，所以折射光线会在原来光线的下方，即光斑会在的下方。
此题主要通过作图考查了学生对光的折射规律的掌握，特别要注意折射角与入射角之间的关系。
【解答】
解：在入射点做出法线，因为光从水斜射入空气中，所以折射角大于入射角，折射光线应远离法线，所以注水后光斑应向下方移动，如图所示：
故选A。
8.【答案】
【解析】解：
往池内注水，水面升至位置时，发生折射，根据折射角大于入射角画出折射光线，点如下图所示：
水面上升至位置时，光在水中沿直线传播，经水池侧壁反射后，光线从水中斜射向空气中，折射角大于入射角，折射光线远离法线，如下图所示：
通过上图可知：我们在上方看起来，光斑的虚像在点，即在的上方。
故选：。
水面升至位置时，光从水斜射入空气中时，入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，折射角大于入射角，确定折射光线的方向；
光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播。
本题重点考查的是作反射光线和折射光线，理解并掌握光的反射定律和折射定律是解决此题的关键。此题通过作图说明，学生一目了然，效果更好。
9.【答案】
【解析】解：过入射点作出法线，然后根据反射角等于入射角作出反射光线，入射光线与液面成角，则入射角为，则反射角为；
根据光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角作出折射光线。
如图所示：
；
因反射角为，则反射光线与水面之间的夹角为；
已知反射光线与折射光线的夹角为，则折射光线与水面的夹角为：，折射角为。
故答案为：；。
要解决此题，首先要掌握光的反射定律的内容，知道反射角等于入射角。
同时要掌握光的折射的规律，知道光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角。
此题主要考查了光的反射和折射定律及其有关的计算，难度不大。
10.【答案】光在同种均匀介质中沿直线传播；反射；折射
【解析】【分析】
本题综合考查了光的直线传播、光的折射，关于光的传播历来就是考试的一个考点，所以该题属于常见题，一定要掌握。
光在同种均匀介质中是沿直线传播的；
平面镜所成的像是虚像，它是由光的反射形成的。
光从一种介质斜射入另一介质时，光的传播方向会发生偏折，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线就看到了物体的虚像。
【解答】
小明看不到硬币，是由于碗的边缘部分挡住了来自硬币的光线，光线进入不到眼镜，所以眼镜看不到硬币，这说明了光在同种均匀介质中是沿直线传播的；
来自硬币的光经过平面镜会发生反射，反射光线进入人眼，人眼逆着反射光线看去，感觉光线好像是从镜子的后面射来的，这便是硬币的虚像，所以小明通过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的反射现象；
当沿碗壁缓缓向碗中加水时，来自硬币的光线会从水中斜射入空气中从而发生折射，当折射光线进入人眼时，人眼逆着折射光线看去，看到的便是由于光的折射而形成的虚像虚像的位置比物体的实际位置偏高，所以小明在处也能看到硬币的虚像，这是利用了光的折射现象。
故答案为：光在同种均匀介质中沿直线传播；反射；折射。
11.【答案】 空气
【解析】解：由图可知，，所以，而与时相等的，根据反射角等于入射角，所以为法线，为界面，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则一定为折射光线，为入射光线，为反射光线。
由图可知，折射角要大于入射角，因当光线从水中斜射入空气时，折射角大于入射角。
所以这束光线是由水进入空气。即分界面的右侧是空气。
故答案为：；空气。
此题首先根据反射角和入射角相等，找出法线，从而确定界面，然后根据折射光线和入射光线的关系确定出折射光线、入射光线、反射光线以及反射角的度数。
此题考查了光的反射定律、光的折射定律的应用，首先要掌握定律的内容，根据反射角与入射角之间的关系确定法线，从而确定界面，则可首先确定出折射光线，根据折射角与入射角的大小关系确定出界面两侧的介质。
12.【答案】偏离
【解析】解：光在水中的传播速度为空气中传播速度的，即光在空气中传播速度快、在水中传播速度慢；当光从空气中斜射入水中时，折射光线偏向法线；
根据题意还可知：光在空气中传播速度快、在玻璃中传播速度慢，当光从传播速度大的介质斜射向传播速度小的介质中时，折射光线偏向法线；
则当光线从玻璃中斜射入空气中时，折射光线偏离法线；当光线从玻璃中斜射入水中时，折射光线会偏离法线。
故答案为：偏离。
根据光在空气中、水中、玻璃中的传播速度大小，总结出光由速度大斜射到速度小的介质时的传播规律，来解答本题。
此题主要考查了学生利用所给信息进行推想的能力。关键要抓住折射角大于入射角并且折射角随入射角的增大而增大来猜想。通过由已知的规律总结未知的规律，也是在学习中的一种能力要求，平时要加强培养。
13.【答案】；空气；水里
【解析】【分析】
本题是考查了光的折射的应用及光学作图，知道光的折射规律是解题的关键。
光是从空气进入水中时会发生折射，折射角小于入射角，像比实物的位置偏高。
【解答】
飞机反射的光线从空气斜射入水中，在水面处发生折射，折射角小于入射角，折射光线向法线方向偏折，水中的潜水艇逆着折射光线看到飞机，因此潜水艇所看到的飞机的位置比飞机的实际位置高，因此是实际飞机，是飞机的像。
故答案为：；空气；水里。
14.【答案】
【解析】【分析】
在光的折射规律中，入射角变大折射角也变大，入射角变小折射角也变小，先分析入射光线和，入射角的大小，就能判断出对应的折射角的大小，从而根据画出的折射光线。
折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，光由水或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角，折射角随入射角的增大而增大。
【解答】
入射光线和，入射角小，所以的折射光线的折射角也较小，应画在和法线之间，如图所示：
15.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了光的反射定律和折射规律，是中考热点之一，要求学生不仅要会根据反射定律和折射定律由入射光线画反射光线和折射光线，而且要会根据反射或折射画出入射光线。
光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；
折射定律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入玻璃中时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角。
【解答】
图中法线已经画出，根据反射角等于入射角，在法线上侧的空气中作出反射光线；当光由空气斜射入玻璃中时，根据折射角小于入射角，在法线上侧的玻璃中作出折射光线，如下图所示：。
16.【答案】
【解析】先过反射点垂直镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线下面的空气中画出入射光线，即为折射光线，方向指向入射点，与水面有一个交点；然后连接折射光线与水面的交点和，画出入射光线。
根据反射规律和折射规律分别作出相应的光线即可。
本题考查光的反射和折射规律作图，熟记反射规律，先画折射光线再画折射光路中的入射光线。
17.【答案】不能；在；折射角随入射角的增大而增大或者折射角小于入射角；可逆的。
【解析】解：当板向后折转一定的角度后，则呈现折射光线的板和呈现入射光线的板不在同一平面内，所以在板上不能看到折射光；这说明折射光和入射光在同一平面内；
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；
该小组同学继续用另一只激光笔让光线沿着射向水面时，可看到折射光线沿射出，这说明在光的折射现象中，光路是可逆的。
故答案为：不能；在；折射角随入射角的增大而增大或者折射角小于入射角；可逆的。
掌握光的折射规律：光从空气斜射入水或其它介质时，折射光线与入射光线、法线在同一平面内；折射角小于入射角；
分析数据得到结论。
根据折射光线和反射光线的位置互换进行实验，观察折射光线与原来入射光线的关系得出光路的可逆性。
此题考查的是我们对光的折射规律探究过程及分析数据得出结论的能力。属于基本技能的考查。难度不大，是一道基础题。
18.【答案】 下 减小 不能 不能
【解析】解：已知，则和有可能是界面。根据可知，下方发生了光的反射，可确定是法线，是界面，因为反射光线、折射光线都位于法线的同一侧，则为入射光线，为反射光线，为折射光线，所以是折射角，是反射角，是入射角；
由折射角小于入射角，即，所以的下方是空气，上方是某种透明介质。
因为反射角等于入射角，当入射角增大时，反射角随之增大，由表中数据可知：入射角增大折射角也增大，反射光线和折射光线的夹角度反射角折射角，所以当入射角增大时，反射光线和折射光线的夹角变小；
发生全反射时，没有折射光线，当入射角时，发生全反射，光线不能从玻璃中传播出来；
由表格数据可知：入射角增大折射角也增大，当入射角等于时，反射能量达到，就发生了全反射现象；
折射角随着入射角的增大而增大，但折射角总大于入射角，而图中，当入射角等于时，折射角也等于，图象中的折射角始终大于入射角且折射角能达到，因此图反映了折射角与入射角的关系；
由表中数据分析可得出结论，要发生全反射，入射角要小于折射角，若光从空气斜射向玻璃，则入射角大于折射角，不能发生全反射。
故答案为：；下；减小；不能；；；不能。
首先应该知道反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；根据定律反射光线和入射光线与法线的夹角一定相等，由此可确定入射光线和反射光线。
其次要知道折射规律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角；因为入射光线和折射光线一定在相对的两个区域中，由此确定入射光线和折射光线。
根据反射时，反射角等于入射角，结合题中表格数据分析解题；
发生全反射时，没有折射光线；
当入射角为时，折射光线消失了，反射能量达到，折射角随着入射角的增大而增大，但折射角总大于入射角；
光从空气射向玻璃，折射角小于入射角。假设发生全反射，折射角等于，那入射角必大于，不符合实际。
此题通过表格数据一步步引导学生，发挥想象力得出全反射的条件及结论，是考查学生的创新能力的一道好题。
19.【答案】答：河底反射的光线从水中斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，就会觉得河水变浅；
站在河边，看着流动的河水，以河水为参照物，人和河水的位置发生了相对运动，就会感觉原本静止的自己不断地在向上游运动。
【解析】光线从一种介质斜射入另一种介质时会发生折射，由此形成的现象有：雨后彩虹、池水变浅、水中筷子折断、海市蜃楼等；
判断物体运动还是静止，观察物体和参照物之间的位置是否发生变化。
本题考查了光的折射现象的应用和运动与静止的相对性，属于基础知识。
20.【答案】答：保持入射光束的方向不变，逐渐往杯中加水，光线从空气中斜射入水中，会发生折射，折射角小于入射角，由于液面升高，折射点会向右移动，所以光斑会向右移动，光路图如图所示：。
【解析】本题考查了光的折射规律的应用，记住：光由空气斜射入水，折射角小于入射角；光由水斜射入空气，折射角大于入射角；折射角随着入射角的增大而增大，入射角不变，折射角也不变。
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。
