第四章光現(xiàn)象

第4節(jié)光的折射

知識點一、光的折射

1.實驗：研究光的折射現(xiàn)象

【提出問題】

我們知道光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,那么光在“跨過”兩種介質(zhì)界面時是否還是沿直

線傳播呢?有什么規(guī)律呢？

【猜想與假設(shè)】

斜插入水中的筷子變彎，猜想光從水中斜射入空氣時，傳播方向發(fā)生廣改變。

【實驗過程與分析】

(1)向水槽中倒入水，如下圖所示，在水槽中沿豎直方向放好光屏，讓入射光緊貼光屏的左半

側(cè)射入，讓右半側(cè)光屏沿法線前后轉(zhuǎn)動，當折射光線呈現(xiàn)在光屏上時，可以發(fā)現(xiàn)折射光線、入射光

線和法線在同一平面內(nèi)。

空氣

法線

…球

v\m\弋

圖4.4-2光斜射入水中時的折射現(xiàn)象圖44-3光的折射

(2)開始時讓光線沿法線方向從空氣射入水中，即與界面垂直的方向射入，可以看到光線沿直

線射人水中。

(3)將光線繞著入射點逆時針旋轉(zhuǎn),觀察水中光線的傳播方向，可以發(fā)現(xiàn)射入水中的光線也繞

著入射點逆時針方向旋轉(zhuǎn)，但折射角始終小于入射角。

(4)讓光線從水中射入空氣中，可以發(fā)現(xiàn)光線垂直界面入射時，傳播方向不發(fā)生改變；光線從

水中相對于界面斜射時,光的傳播方向發(fā)生改變，隨著入射角增大，折射角也增大，且折射角始終大

于入射角。

2.光的折射中的基本概念：

(1)入射光線：從射向兩透明介質(zhì)分界面的光線:

(2)折射光線：從射向的光線；

(3)法線：過垂直與兩分界面的；

（4）入射點：入射光線與兩介質(zhì)分界面的；

（5）入射角：與之間的夾角；

（6）折射角：折射光線與法線之間的夾角。

簡稱“一點"（;）、“一面”（）、“二角

（和）、“三線"（、和）。

典例1、（2023?內(nèi)蒙古赤峰?中考真題）探究光折射時折射角與入射角的關(guān)系，如圖所示，使一束光

從甲介質(zhì)斜射入乙介質(zhì)，測量并記錄入射角和折射角大小；改變光束射向。點的角度，進行多次實

驗，數(shù)據(jù)如下表所示:

實驗次數(shù)1234

入射角10°20°30°40°

折射角15.1°30.7°48.6°73.8°

（1）光從甲介質(zhì)斜射入乙介質(zhì)發(fā)生折射時，折射角入射角；折射角隨著入射角的增大

而:

（2）做完第4次實驗后，同學們又使一束光從乙介質(zhì)中以73.8。的入射角射入甲介質(zhì)，測得折射角

恰好為40。，這說明在折射現(xiàn)象中，。

典例2、（2024?浙江?三模）小明在探究光的折射規(guī)律時，意外發(fā)現(xiàn)：當光沿某方向從半圓玻璃磚射

向空氣時，折射光消失而反射光卻變得更亮（如圖1）,老師告訴他這是光的全反射現(xiàn)象。課后,

小明查到光從玻璃射向空氣時的一些數(shù)據(jù)如下表所示：

圖1

入射角/?0°10°20°30°40°41.2°41.8°42°

折射角r0°15.2°30.9°48.6°74.6°81°90°/

反射能量5%7%26%43%77%84%100%100%

（1）分析以上數(shù)據(jù)可知光從玻璃射向空氣時，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：折射角隨入射角的增

大而;

（2）光從玻璃射向空氣時，當入射角/>。時，反射能量達到100%,就發(fā)生了全反射現(xiàn)象;

（3）由表格數(shù)據(jù)可知：圖2中圖線（選填%”或*”）反映了上述實驗中的入射角與折射角

之間的關(guān)系；

（4）當光從空氣斜射向玻璃時，不能發(fā)生全反射現(xiàn)象。原因是折射角入射角。（選填

知識點二、光的折射定律

1.光的折射規(guī)律：

（1）光發(fā)生折射時，折射光線、入射光線和法線,和

分別位于法線的兩側(cè)；

（2）光從空氣水中或其他介質(zhì)中時，折射光線向方向偏折，折射

角入射角；

（3）光從水中或其他介質(zhì)______________空氣中時,折射角入射角；

（4）入射角增大（或減?。r，折射角也（或）；

（5）光垂直射向兩種介質(zhì)的界面時，傳播方向=

（6）折射時光路可逆。

2.理解:

（1）弄清入射點、入射角、折射角、入射光線、折射光線和法線的含義，特別是法線，它既是

界面的垂線，又是作圖時畫入射角和折射角的參照標準。

（2）折射角隨入射角的增大（減?。┒p小），但不成正比，敘述時應(yīng)先說折射角

后說入射角。

（3）無論光是從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中，還是光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中，

在:（或真空）中的角（入射角或折射角）總是在水中或其他介質(zhì)中的角（折射

角或入射角）。

3.光的反射和折射的異同點

項目光的反射光的折射

____________與________________________與______________在

介質(zhì)

不在同種均勻介質(zhì)中不同介質(zhì)或同種不均勻介質(zhì)中

同角度大小關(guān)系反射角__________入射角折射角與入射角的大小一般_________

點光垂直射入時

反射先線與入射光方向折射光線與入射并線方向

的方向

三線共面情況反射光線和折射光線都與入射光線、法線在__________________

相與法線的關(guān)系反射光線和折射光線都分別與人射光線位于____________,_______

同兩角的關(guān)系反射角和折射角都隨入射角的改變而改變,即_________變大或同時變小

點光路的可逆性聲路都是

成像情況光在兩種介質(zhì)分界面處發(fā)生反射和折射時都能成像，且都為____________

典例3、（2024?上海?中考真題）有一束光從空氣中斜射入平靜的水面時，若入射角為60。，則折射

角為（）

A.0°B.40°C.60°D.90°

典例4、（2024?山東煙臺?中考真題）藍藍的天上白云飄，站在湖邊的小明看到清澈的水中魚兒在云

中游動，下列說法正確的是（）

A.看到的水中的魚是實像B.看到的水中的云是實像

C.看到的水中的云是由于光的折射形成的D.看到的水中的魚是由于光的折射形成的

典例5、（2023?四川綿陽?中考真題）如圖所示，是一束光從空氣以一定角度射到水面某點后，在水

中和空氣中的徑跡。若這束光沿水中徑跡從水中射到水面同一點，光路圖可能的是（）

典例6、（2023?山東威海?中考真題）游泳館天花板上的日光燈照射到水面上，下列說法錯誤的是

（）

A.當光由空氣射入水中時，水中光的能量比入射光的能量少

B.光由空氣入射到水面上時，不可能沿原方向繼續(xù)傳播

C.岸上的人看到水中出現(xiàn)日光燈的像，說明光可以傳遞信息

D.入射到水面上的光被反射回空氣中，因為光與水發(fā)生了相互作用

典例7、（2023?內(nèi)蒙古呼和浩特?中考真題）當代中國，技術(shù)日新月異，無人機已經(jīng)走進千家萬戶。

當一架無人機掠過水面時，岸邊的人可以在水中看到無人機的倒影，其成像光路圖正確的是

（選填圖1“甲”或“乙”或“丙”或“丁”）；在水中潛游的人可以看到無人機的像，其成像光路圖正確的

是（選填圖2“A”或"B”或"C”或"D”）；兩次所成的像（選填"前虛像后實像”或“前實像后

ABCD

典例8、（2024?四川廣安?中考真題）如圖所示，請作出這束光從三棱鏡斜面射出的折射光線的大致

方向。

知識點三、生活中的折射現(xiàn)象及解釋

1.筷子“彎折”：當筷子部分地浸入水中或其他透明液體中時,由于水和空

氣對光線的折射率不同，光線在筷子表面和水面之間發(fā)生,使得從上方看下去時，筷子

在水中的部分看起來像是被“”或“”了。

2.“池水變淺”：從岸上看水中的物/體，例如岸J上的人看水中的魚位置“________”。

如圖所示，從魚身上A點反射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼（光從水中斜射入空氣中，折射角

大于入射角），因為折射光線的反向延長線相交于A'點，此時人感覺光好像是從A'點發(fā)出的，所以

人逆著折射光看去，看到的是水中魚的虛像，它比魚的實際位置高。

3.從水中看岸上的物體“”，例如水中的人看岸上的樹或建筑物“變高”。

如圖所示，從岸上的樹上點A射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼（光由空氣中斜射入水中，折射

角小于入射角），折射光線的反向延長線相交于A'點，此時人感覺光好像是從A'點發(fā)出的，所以人

逆著折射光看去，看到的是岸上的樹的虛像，它比樹的真實位置偏高。

A

4.海市蜃樓和沙漠蜃景：

多發(fā)生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比較

低。海面地表上方不同高度的空氣層相當于一層層密度不同的透明介質(zhì)。密度大的空氣層為光密介

質(zhì)，密度小的空氣層為光疏介質(zhì)。遠方景物射出的光在層與層之間連續(xù)發(fā)生折射。從整體來看，光

逐漸向地面彎曲進入觀察者的眼中。在觀察者看來，光好像是從的物體射出的。

圖4.4-6海市廈樓的成因

典例9、（2024?吉林?中考真題）清澈見底的池水看起來比實際淺，這種現(xiàn)象產(chǎn)生原因是光的（

A.反射B.直線傳播C.折射D.色散

典例10、（2024?云南?中考真題）古代的《墨經(jīng)》對光現(xiàn)象就有了記載。圖中的光現(xiàn)象中，由于光

的折射形成的是（）

典例11、（2024?甘肅臨夏?中考真題）光——宇宙的使者。關(guān)于光現(xiàn)象的描述可以用光的折射來解

釋的是（）

典例12、（2023?山東煙臺?中考真題）中華文化博大精深，有些古詩詞中蘊含著豐富的物理知識。

下列詩句中的情境能用光的折射原理解釋的是（）

A.起舞弄清影B.潭清疑水淺C.風吹草低見牛羊D.樓臺倒影入池塘

典例13、（2024?陜西榆林?三模）如圖所示，來自地平線以下遠處物體的光，由于光的而發(fā)生

彎曲，進入了觀察者的眼睛，觀察者看到的是建筑物的（選填“實像”或“虛像”）。

達標檢測

1.（2024?四川南充?中考真題）川北皮影，又稱“影子戲”或“燈影戲”，是一項具有豐富歷史和深厚

文化底蘊的國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。它是用燈光將受皮影的操縱者（攔門匠）操作的人物或物件表

演的影投射到屏幕上，如圖甲。圖①②③④現(xiàn)象中與川北皮影成像原理相同的是（）

A.①圖：海市蜃樓B.②圖：南充清輝閣倒影

C.③圖：手影游戲D.④圖：魚的實際位置在看到的“魚”的下方

2.（2023?江蘇常州?中考真題）海洋公園內(nèi)，北極熊站立在方形透明水族箱內(nèi)，頭在水面上、身體

在水面下，水族箱外的游客居然看到了北極熊“身首異處”的奇異場景，如圖所示。游客看到熊身體

的光路圖是（）

3.（2023?湖南婁底?中考真題）許多優(yōu)美的詩詞是對生活和自然現(xiàn)象的生動描述，也與物理知識有

著緊密聯(lián)系。下列詩詞中涉及的物理知識正確的是（）

A.“一石擊破水中天”，“天”是由光的折射形成的虛像

B.“映日荷花別樣紅”，“荷花”呈紅色是由于它能吸收紅光

C.“水皆縹碧，千丈見底，游魚細石，直視無礙”，“游魚細石”是由光的折射形成的虛像

D."起舞弄清影，何似在人間”，“影”是由光的反射形成的虛像

4.（2023?湖北恩施?中考真題）從岸邊看池水不深，在沒有安全保障情況下切記不要下水。池水看

起來變淺，是因為（）

A.光的直線傳播B.光的反射C.光的折射D.都有可能

5.（2023?北京?中考真題）一束單色光從空氣斜射入水中的情境如圖所示。下列說法正確的是（）

A.8。是入射光，。/是反射光B.NO是入射光，OC是折射光

C.乙是入射角，是反射角D.光若沿C。入射，將沿。/和射出

6.（2023?湖南衡陽?中考真題）下列光現(xiàn)象中，由于光的折射形成的是（）

情景如圖，圖中/O為入射光線，為折射光線；保持入射點。不動，在豎直平面內(nèi)，順時針

緩慢旋轉(zhuǎn)入射光線NO至圖中虛線位置，反射角將（選填“變大”“不變”或“變小”）。

8.（2023-江蘇泰州?中考真題）如圖所示，一只水鳥站在水