第4節(jié)光的折射（導(dǎo)學(xué)案）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.理解光的折射現(xiàn)象，掌握光從空氣射入其他介質(zhì)以及從其他介質(zhì)射入空氣時(shí)的折射規(guī)律?！参锢碛^念）

2.能運(yùn)用折射規(guī)律解釋生活中的折射現(xiàn)象，通過(guò)分析?、推理等方法解決與光折射相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。（科學(xué)

思維）

3.經(jīng)歷探究光的折射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)科學(xué)探究

能力。（科學(xué)探究）

4.養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)■社會(huì)發(fā)展的重要作用，增強(qiáng)將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活和社會(huì)

的意識(shí)（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

1.用探究法深入研究光的折射定律，包括折射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系，折射角與入射角的大小

關(guān)系。

2.清晰區(qū)分光的折射現(xiàn)象與其他光現(xiàn)象，如光的反射，理解光折射定律在不同介質(zhì)組合中的應(yīng)用。

【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】

1.深刻理解折射角與入射角關(guān)系，特別是在不同介質(zhì)中折射角大小變化的原因，以及在復(fù)雜情境下靈活運(yùn)用

光的折射定律解決實(shí)際問(wèn)題。

2.理解在折射現(xiàn)象中光路的可逆性，并能運(yùn)用這一原理解釋一些光學(xué)現(xiàn)象，如從水下看岸上物體位置變高的

原理。

【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材PI03705《第4節(jié)光的折射》,完成以下問(wèn)題：

光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫光的折射.

2.當(dāng)光垂直射到分界面上時(shí)，光的傳播方向不發(fā)生變化,此時(shí)折射光線、入射光線和法線重合，折射角和

入射角都為。

3.光的折射規(guī)律：折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),折射光線和入射光線分居里兩側(cè)；光從空

氣斜射入水或其他介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角;光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí).，折射角大于入射

角。

4.在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

【探究新知】

探究一、光的折射

1.光的折射

光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，如果光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，情況又會(huì)怎樣呢？讓我們通

過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究。

演示實(shí)驗(yàn)：光從空氣斜射入水中

情景描述：這束光在分界面分成兩部分，一部分被界面反射回空氣，另一部分進(jìn)入水中，發(fā)生了偏折。

2.光的折射概念及理解

（1）概念：光從?種介質(zhì)斜射入另?種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折，這種現(xiàn)象叫作光的折射（refraction）。

（2）理解

①當(dāng)光斜射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光進(jìn)入新介質(zhì)發(fā)生折射，還有一部分光發(fā)生反射返回原介質(zhì)

中，這兩者是同時(shí)發(fā)生的。

②當(dāng)同種介質(zhì)不均勻時(shí)，光在其內(nèi)部傳播也會(huì)發(fā)生折射。例如，研究光的直線傳播時(shí)，使激光射入不均

勻糖水，傳播路徑會(huì)彎曲，這實(shí)際上是折射導(dǎo)致的。

3.基本概念：一點(diǎn)、二角、三線

（1）入射點(diǎn)：入射光線與界面的交點(diǎn)0.

（2）入射光線：照射到兩種介質(zhì)分界面的光線A0.

（3）折射光線：進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線0B.

（4）法線：過(guò)入射點(diǎn)且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線NN1

（5）入射角：入射光線與法線的夾角a.

（6）折射角：折射光線與法線的夾角7

4.實(shí)驗(yàn)：探究光的折射特點(diǎn)

【實(shí)驗(yàn)器材】

光源、水槽、水、一個(gè)可折疊的背景屏和一塊玻璃破。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。向水槽中注水，使水面恰好通過(guò)背景屏的圓心0.

探究光的折射特點(diǎn)

（2）將一束光從空氣經(jīng)圓心0射入水中，觀察背景屏上顯示的光路。從垂直于水面入射開(kāi)始，逐次增大入

射角，觀察折射角變化并比較折射角與入射角的大小關(guān)系。

提示：折射光線、入射光線、法線在同二平面內(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)）

（3）使一束光從水中經(jīng)圓心0射入空氣中，逐次改變?nèi)肷浣?，比較折射角和入射角的大小。

提示：折射角大于入射角

（4）換用玻璃磚，將上面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程重復(fù)一次。

（5）如果讓光逆著折射光線的方向從水或玻璃射入空氣中，可以看到，進(jìn)入空氣中的折射光線就逆著原入

射光線的方向射出。

入射光線法線折射光線法線

提示：光路是可逆的

假設(shè)一束光從空氣射入玻璃破，再?gòu)乃牧硪粋?cè)射出。光在經(jīng)過(guò)兩個(gè)界面時(shí)分別向哪個(gè)方向偏折？試一

試。

光經(jīng)過(guò)第一個(gè)界面時(shí)，折射光線向法線方向偏折；光經(jīng)過(guò)第二個(gè)界面時(shí)，折射光線偏離法線方向。最終

射出的光線將與入射光線平行。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

（1）當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光

線分別位于法線兩側(cè)；入射角增大（或減小）時(shí)，折射角也隨之增大（或減?。?/p>

（2）光垂直介質(zhì)表面入射時(shí)，折射角等于零。

（3）當(dāng)光從空氣斜射入水（或玻璃）中時(shí)，折射光線偏向法線方向，即折射角小于入射角；當(dāng)光從水（或

玻璃）斜射入空氣中時(shí)，折射光線偏離法線方向，即折射角大于入射角。

巧記：光的折射特點(diǎn)

三線一面、法線居中、變化一致、空氣角大、光路可逆。

5.從三點(diǎn)理解光的折射特點(diǎn)

（1）明確入射點(diǎn)、入射角、折射角、入射光線、折射光線、法線的含義，特別是法線，它是過(guò)入射點(diǎn)且垂直于

分界面的直線，它是作圖時(shí)畫(huà)入射角和折射角的參照標(biāo)準(zhǔn)。

（2）圻射角隨入射角的增大而增大，但不成正比，敘述時(shí)應(yīng)先說(shuō)折射角后說(shuō)入射角。

（3）當(dāng)光垂直射到界面時(shí)，如圖所示，光的傳播方向不發(fā)生改變，此時(shí)折射光線、入射光線、法線重合，折射

角、入折射光線時(shí)角都為0。.

入射光線—空氣

折射光線水

【典例1】如圖所示，一束光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是

（）

A.F0是入射光線，入射角等于60。

B.CD是法線，尸。是折射光線

C.4OG是折射角，折射角等于45。

D.AA是界面，/W右側(cè)是空氣

【答案】D

【詳解】由圖可知，/8?！?60。，所以

ZCOE=90°-60°=30°

由此可知

ZCOF=ZCOE=30°

因反射角等于入射角，則可知8為法線，A8為界面；而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OG

一定為折射光線，七0為入射光線，為反射光線，折射角為

ZGOD=45°

此時(shí)的折射角大于入射角，所以A3的左側(cè)為玻璃，右側(cè)為空氣。綜上所述，故D正確，ABC錯(cuò)誤。

故選D。

6.光的折射作圖

(1)要借助工具作圖，作圖一定要規(guī)范。

(2)實(shí)際光線畫(huà)實(shí)線，輔助線畫(huà)虛線。

(3)光線要帶箭頭，入射光線與折射光線之間不要斷開(kāi)。

(4)作圖時(shí)應(yīng)先過(guò)入射點(diǎn)作出法線(虛線)，當(dāng)光從空氣斜射入玻璃或水等其他介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射

角；反之，則折射角大于入射角。

【典例2】光從空氣斜射入玻璃磚，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出光進(jìn)入玻璃磚和離開(kāi)玻璃磚后的兩條折射光線的大致位

【詳解】光由空氣斜射入玻璃時(shí)，折射角小丁入射角，可大致做出此時(shí)的折射光線，光線在玻璃中沿直線

傳播，之后離開(kāi)玻璃，此時(shí)的入射角等于第一次的折射角，則光線進(jìn)入空氣中時(shí)的折射角等于第一次的入

射角,作圖如下:

探究二、光的折射現(xiàn)象

1.現(xiàn)象探究：折射引起的光學(xué)現(xiàn)象

(1)從岸上看水中的物體

我們能夠看見(jiàn)物體是由于物體表面有光射入我們的眼睛里。

假設(shè)水中A點(diǎn)射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼，眼睛會(huì)自動(dòng)沿著折射光段的反向延長(zhǎng)線去尋找物體的

虛像卜，所以我們會(huì)覺(jué)得光好像是從虛像6射入我們眼睛里的，因此我們會(huì)覺(jué)得水中的物體變淺了。

池底實(shí)際位置S

(2)從水中看岸上的物體

若從水中觀察岸上的物體，假設(shè)物體M射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼，眼睛會(huì)自動(dòng)沿著折射光線

的反向延長(zhǎng)線去尋找物體的虛像M',所以我們會(huì)覺(jué)得光好像是從虛像M，射入我們眼睛里的，因此我們會(huì)覺(jué)

得岸上的物體變高了.

2.常見(jiàn)的折射現(xiàn)象

杯中的筷子“斷了”杯中的筷子錯(cuò)位池清水淺

海市蜃樓空中彩虹三棱鏡色散

科學(xué)世界:海市蜃樓

在我國(guó)的古書(shū)《史記》《夢(mèng)溪筆談》中都有關(guān)于海市蜃樓的記載，宋代大詩(shī)人蘇軾在《登州海市》的詩(shī)中也

描述過(guò)海市蜃樓的奇觀?？梢?jiàn)，海市蜃樓是一種不算少見(jiàn)的自然現(xiàn)象。

思考:海市蜃樓是怎樣發(fā)生的？

我們已經(jīng)知道，光在同種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播。如果介質(zhì)疏密不均，光就不會(huì)沿直線傳播，而會(huì)發(fā)

生折射。海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)生在夏天的海面上。

夏天，較熱的空氣籠罩海面，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比上面的低?？諝鉄釒だ淇s，上層

的空氣比夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比上面的低。空氣熱脹冷縮，二層的空氣比

底層的空氣稀疏。來(lái)自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，本來(lái)不能到達(dá)我們的眼中，但有一些射向空中的光，由于

不同高度空氣的疏密不同而發(fā)生彎曲，逐漸彎向地面，進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光望去，就看見(jiàn)了遠(yuǎn)

處的物體。

【典例3】星期天，小明陪著爺爺坐船去河里學(xué)習(xí)捕魚(yú)，如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

問(wèn)題：(1)小明如果對(duì)準(zhǔn)從岸上看到的魚(yú)叉下去，能否叉到魚(yú)？

回答：：

(2)這里面用到了什么物理知識(shí)？

回答：o

【答案】不能光的折射

【詳解】（1）[1]由于光的折射，人眼看到的魚(yú)，是魚(yú)在水中偏上的虛像。叉魚(yú)時(shí)將魚(yú)叉對(duì)準(zhǔn)看到的魚(yú)，

不能義到危。

（2）[2]從魚(yú)身上發(fā)出的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入

人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，就會(huì)覺(jué)得魚(yú)變淺了，眼睛看到的是魚(yú)的虛像，在魚(yú)的上方，所以

又魚(yú)時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方；如圖所示：

【課堂總結(jié)】

光的折射中光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)

-------八象叫作光的折射。

光

的「當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，折射光線、入射射

折折射規(guī)律卜和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射雌分別位于法線兩

射

L側(cè)；入射角增大堿?。r(shí)，折射角也隨之增大（砌。

一①?gòu)目諝饪此形矬w：池底變淺、筷子"折斷"等。

折射現(xiàn)面~——②從水中看岸上物體會(huì)升量

---------r③海市蜃樓：是光在不均勻的空氣中傳播時(shí)，傳播方向

」發(fā)生改變，產(chǎn)生的折射現(xiàn)象。

【課堂練習(xí)】

1.中國(guó)古詩(shī)詞不僅文字優(yōu)美、意境高遠(yuǎn),還蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識(shí)。下列四幅圖與詩(shī)句“溪邊照影行，天

在清溪底''涉及的光現(xiàn)象相同的是（）

A.日辱計(jì)時(shí)

C.筷子彎折D.林間光斑

【答案】B

【詳解】題中“溪邊照影行，天在清溪底”是平面鏡成像，屬于光的反射。

A.日居計(jì)時(shí)是影子的形成，是由于光的直線傳播，故A不符合題意；

B.樓臺(tái)倒影是平面鏡成像，屬于光的反射，故B符合題意；

C.筷子彎折是光從水中斜射到空氣中時(shí)發(fā)生了偏折，屬于光的折射現(xiàn)象，故C不符合題意；

D.林間光斑是陽(yáng)光透過(guò)樹(shù)葉的縫隙形成的，是由于光的直線傳播，故D不符合題意。

故選Bo

2.如圖所示，一束單色光從空氣斜射到某液面匕與液面的夾角為30。，反射光線與折射光線的夾角為

90。。下列說(shuō)法正確的是（）

A.NAOM是入射角，入射角為30。B.OC是折射光線，折射角為30。

C.NM'OC是反射角，反射角為60。D.OB是反射光線，反射角為30。

【答案】B

【詳解】A.入射光線與法線的夾角為入射角，圖中光線AO與法線的夾角是入射角為90。-30。=60。，故

A錯(cuò)誤；

BCD.根據(jù)光的反射定律，反射光線與入射光線在同種介質(zhì)中，且分居法線的兩側(cè)，因此OB是反射光

線，OC是折射光線，反射角等于入射角為60。，折射角是折射光線與法線的夾角，由于反射光線與折射光

線的夾角為90。，則折射角為180。-90。-60。=30。

故B正確，CD錯(cuò)誤。

故選Bo

3.下列現(xiàn)象中屬于光的折射現(xiàn)象的是（）

①小孔成像

②影了?的形成

③池水看起來(lái)比實(shí)際淺

④日食和月食

⑤黑板的“反光”現(xiàn)象

⑥叉魚(yú)時(shí)，要把叉對(duì)準(zhǔn)梢低于所看到的魚(yú)的位置叉去才能叉中魚(yú)

A.??B.③?C.③⑥D(zhuǎn).②④

【答案】C

【詳解】①小孔成像是由于光沿直線傳播形成的現(xiàn)象:

②影子是由于光沿直線傳播，遇到障礙物，光無(wú)法繼續(xù)傳播，形成的陰影；

③池底的光經(jīng)過(guò)水傳播到空氣，發(fā)生光的折射，出射光已經(jīng)不是原來(lái)光真正的路線，人感覺(jué)演一些；

④日食和月食是由于光沿直線傳播，形成陰影造成的；

⑤黑板反光是由于光的反射，發(fā)生鏡面反射；

⑥由于魚(yú)身上的光是經(jīng)過(guò)水傳播到空氣再射入人的眼睛，折射光形成虛像，虛像比實(shí)際位置偏高，所以要

將叉子偏下一些叉；因此屬于光的折射的是③⑥，故C符合題意，ABD不符合題意。

故選C。

4.如圖中，哪一幅圖正確表示了光從空氣進(jìn)入水中的光路（）

【答案】B

【詳解】A.光從空氣斜射入水中，折射角應(yīng)小于入射角，而圖中折射角卻大于入射角，故A不符合題

意；

B.光從空氣斜射入水中，折射角小于入射角，故B符合題意；

C.折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，圖中折射光線與入射光線在法線的同側(cè)了，所以畫(huà)法錯(cuò)誤，

故C不符合題意；

D.光從空氣斜射入水中，折射角應(yīng)小于入射角，圖中光從空氣斜射入水中，光的傳播方向沒(méi)有變，故D

不符合題意。

故選B。

5.一束光從空氣斜射入玻璃，同時(shí)在玻璃表面發(fā)生反射。當(dāng)入射角逐漸減小時(shí)（）

A.反射角也逐漸減小，折射角保持不變

B.反射角和折射角都逐漸增大

C.反射角也逐漸減小，折射角逐漸增大

D.反射角和折射角也隨之減小，且反射角總與入射角相等，折射角始終比入射角小

【答案】D

【詳解】光發(fā)生反射時(shí)，當(dāng)入射角逐漸減小時(shí)，反射角也逐漸減小，且反射角始終等于入射角；光從空氣

斜射入水中時(shí)，折射光線將向法線偏折，折射角小于入射角，當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也隨著減小，但折

射角仍小于入射角，故ABC不符合題意，D符合題意。

故選Do

6.如圖所示，來(lái)自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，由于光的而發(fā)生彎曲，進(jìn)入了觀察者的眼睛，觀察者

看到的是建筑物的（選填“實(shí)像”或"虛像。

【答案】折射慮像

【詳解】口］［2］由于不均勻的大氣層的存在，當(dāng)陽(yáng)光從太空射入不均勻的大氣層時(shí)，發(fā)生折射，使陽(yáng)光向地

面偏折，人們能看到地平線以卜遠(yuǎn)處物體，這是光的折射現(xiàn)象，觀察者看到的是建筑物的虛像。

7.游泳是一項(xiàng)有益身心健康的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也存在安全隱患。如圖所示，某游泳館救生員發(fā)現(xiàn)，由于泳池

邊緣的阻擋，池底有一塊視覺(jué)盲區(qū)監(jiān)管不到。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出一條從池底盲區(qū)邊緣處射入救生員眼睛的光

線。

盲區(qū)

【詳解】由于光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播，根據(jù)人的眼睛和泳池邊緣作出折射光線可得入射點(diǎn)0,

連接。點(diǎn)和盲區(qū)左邊緣可得入射光線，如下圖所示：

盲區(qū)

8.某同學(xué)在河邊A處看水中的一顆鵝卵石，如圖所示水中的兩點(diǎn)分別是他看到的像的位:置狀和鵝卵石的

真實(shí)位置B,如果他想在A處用激光筆照亮水中的鵝卵石，請(qǐng)畫(huà)出用激光筆恰好能照射到水中鵝卵石的光

路圖。

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