第四章光现象
第4节光的折射
一、光的折射
1．定义：光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生偏折的现象叫光的折射。
经过入射点并垂直于介面的直线叫法线；入射光线与法线的夹角叫入射角；折射光线与法线的夹角叫折射角。
2．光的折射定律：光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线___________偏折，折射角___________入射角；入射角增大时，折射角也___________；当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向____ _______。
3．光从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线___________法线，折射角随入射角的增大而_______ ____。
4．斜射时，总是___________中的角大；垂直入射时，______________________都等于0°，光的传播方向不改变。
5．当光射到两介质的分界面时，___________同时发生。
6．光的折射中光路___________。
二、光的折射定律的应用
1．生活中与光的折射有关的例子：水中的鱼的位置看起来比实际位置浅（高）一些（鱼实际在看到位置的后下方）；由于光的折射，池水看起来比实际的浅一些；水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高
些；透过厚玻璃看钢笔，笔杆好像错位了；斜放在水中的筷子好像向上弯折了。（要求会作光路图）2．人们利用光的折射看见水中物体的像是___________（折射光线反向延长线的交点）。
向法线方向小于增大不变偏离增大空气折射角、反射角和入射角反射、折射可逆虚像
一、光的折射
1．光的折射规律：（1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内；（2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（3）当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角；（4）当光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角；（5）当光垂直射到两种介质表面时，传播方向不改变；（6）当入射角增大时，折射角也随着增大。学+科网
2．在折射时，光路是可逆的。
【例题1】如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面AB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）。下列说法中正确的是
A．入射角为60o，界面AB的左边是玻璃
B．EO是入射光线，OG是折射光线
C．GO是入射光线，OE是折射光线
D．FO是入射光线，OE是反射光线
参考答案：B
试题解析：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，所以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。入射角∠COE=30°，折射角∠GOE=45°，所以界面AB的左边是玻璃，故可判断只有选项B正确。故选B。
二、用光的折射规律解释现象
（1）池水变浅：来自池底物体的光射到水和空气的界面时发生折射，折射光线射入人眼，人逆着折射
光线看过去，会看到物体在折射光线反向延长线的交点的位置，比物体的实际位置浅。
（2）筷子弯折：道理同上，射光线反向延长线的交点的位置，比物体的实际位置高。
【例题2】陶瓷茶杯底部放有一枚硬币，人移动到某一位置时看不见硬币（如图甲），往茶杯中倒入一些水后，又能够看见硬币了（如图乙）。造成“看不见”和“又看见了”的原因分别是
A．光的直线传播和光的折射
B．光的直线传播和光的反射
C．光的反射和光的折射
D．光的反射和光的直线传播
参考答案：A
试题解析：硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住，人看不见硬币了，这是光在同种均匀介质中沿直线传播的缘故；倒入一些水后，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，折射光线远离法线方向，人眼逆着折射光线看去，看到的是变高的硬币的像。所以看不见是光的直线传播，又看见了是光的折射。故选A。
三、探究光的折射规律
【例题3】如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。
（1）使入射角i在一定范围内由小变大，会发现折射角r（填写变化规律），且折射角总是大于相应的入射角；
（2）当入射角i增大到某一值时，折射角r会达到最大值，该最大值是；
（3）若继续增大入射角i，将会发现不再有光线，而只存在光线。
参考答案：（1）由小变大（2）90°（3）折射反射
试题解析：（1）使入射角i在一定范围内由小变大，会发现折射角r由小变大，且折射角总是大于相应的入射角；
（2）当入射角i增大到某一值时，折射角r会达到最大值，该最大值是90°。
（3）若继续增大入射角i，将会发现不再有折射光线，入射光全部进入水中，而只存在反射光线，这就是全反射现象。
1．下列现象中，属于光的折射现象的是
A．铜勺的柄好像在水面处折断了
B．小狗在地面上形成影子
C．玫瑰花在平面镜中成像
D．拱桥在水中形成倒影
2．鱼儿在清澈的河水里游动，有经验的渔民看到鱼后，可以用鱼叉将鱼叉到。下列说法错误的是
A．渔民应该用鱼叉喵准鱼的下方位置，才能将鱼叉到学+科网
B．渔民看到的鱼是光的折射形成的虚像
C．渔民能看到水中的鱼是因为水中的鱼反射的光经折射后，进入了人的眼睛
D．渔民看到水中的鱼比实际位置浅是因为人眼发出的光从空气射入水中发生折射造成的
3．下列关于光现象的说法中正确的是
A．日食和月食是由于光的反射引起的
B．高楼大厦的玻璃幕墙造成的光污染是由于光的漫反射引起的
C．很厚的玻璃板看起来变薄了是由于光的折射引起的
D．斜插入盛水的玻璃杯的筷子，看上去好像在水面处折断了，这是光的反射现象
4．人看见河里有一条“鱼”，若用激光手电筒瞄准看到的“鱼”，则下列说法正确的是
A．激光能射中鱼
B．激光射向鱼的下方
C．激光射向鱼的上方
D．无法确定激光的位置
5．清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去，否则，可能会发生危险，因为它的实际深度会超过你看到的深度。这里涉及到一个很重要的光学规律。以下实例也涉及到这个规律的是
A．B．C．D．
6．如图，小明站在白云湖边看到小鱼在水中游动，同时发现有一只“鸟”在水中飞翔，似乎在模仿水面上另一只鸟的飞翔动作。以下说法正确的是
A．小明看到的鱼是光的反射形成的虚像
B．小明看到的鱼是光的折射形成的实像
C．水中的“鸟”到水面的距离小于空中的鸟到水面的距离
D．如果此时下雨，水面折皱，水中的“鸟”和鱼都“不见了”，但光的反射和折射规律不会改变，只是不能形成清晰的像
7．湖边的树木在水中的“倒影”是由光的__________所形成，这些“倒影”看起来比树木本身“暗”一些，主要是因为树木的光射到水面时，有一部分发生__________进入水中。
8．“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星”，幼时儿歌形象地描绘了夜空灵动的景象，假如你身在月球上，__ _____（选填“能”或“不能”）看到“一闪一闪”的星星，请说明你判断的理由________________。
9．如图水中的小老鼠想到游泳池中间去，因为它看到池底觉得水很“浅”，实际上它看到的池底是由于光的折射形成的________像（选填“虚”或“实”）；有经验的老鼠妈妈立刻提醒小老鼠不要去，因为它知道实际的池底比所看到的“池底”更________（选填“深”或“浅”）。
10．某地天空出现罕见的“3个太阳”和“倒挂的彩虹”奇观，如图所示。气象专家解释说，当天天空有一层比较高的云，它由冰晶组成，冰晶的形态类似于“三棱镜”，使太阳光发生了________（选填“折射”或“反射”），形成太阳的________（选填“实”或“虚”）像，所以产生“3个太阳”。
11．炎热的夏天，小明和小刚到国际海水浴场游泳，刚到海边时他们看到悬挂着彩带的巨大气球漂浮在海面上空。当他们戴着潜水镜（平玻璃制作）潜入水中时，从水中仍能看到这个“气球”，此时看到的“气球”是由于光的_________所成的_________像，在水中看到的“气球”高度比在海边看到的气球高度要__ _______。
12．某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路。实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如下数据：
（1）分析表中数据，可得出结论：光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是______________________，且折射角________（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角；当光从空气垂直射到水面时，折射角等于________。
（2）请你指出上述探究实验过程存在的不足：___________________________。
13．手电筒发出的光垂直地照射到一个空的烧杯的底部。光线投射到烧杯底部的光圈如图中虚线所示，把水倒入烧杯中，烧杯注满水时，烧杯底部的光圈会变化为图中的
A．B．C．D．
14．在探究“光的折射规律”的实验时，小米同学将呈现折射光线的活动月牙板向后折，发现在月牙板上看不到折射光线，如图所示，就此现象可以说明
A．当月牙板向后折时，折射光线消失了
B．折射光线与入射光线分居在法线两侧
C．光发生折射时，光路是可逆的
D．折射光线、入射光线和法线在同一平面内
15．在南美原始森林的河流里有一种射水鱼，它在水中看到水面上方的昆虫等猎物后，便向猎物射水。关于这个情景，请你在图中找出正确的光路图表示猎物反射的光线是如何进入鱼的眼睛的
A．B．C．D．
16．小文在探究光的折射规律时，将光从空气斜射入玻璃中，其实验过程如下：
①将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，如图所示；学科；网
②将一束激光从空气射向玻璃砖圆心O处，激光在O处发生反射和折射，记录入射角和折射角；
③逐渐增大入射角，重复步骤②，
分析表格中的数据，可以得出结论：
（1）光从空气斜射入玻璃中，折射角____________入射角；
（2）光从空气斜射入玻璃中，折射角随入射角的_______；
（3）__________________________________________。
17．小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指，他感到很惊奇；玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因，下面是小明的探究过程：
根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关，为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如下图，光从水中射向空气时，折射角大于入射角，当入射角逐渐增大时，折射角也逐渐增大，那么，当入射角增大到某一值时，会不会……
（1）小明的推测是_____________________________________。
（2）小明为了验证自己的推测，进行了如下图所示的实验，实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到________________，证实了自己的推测。
（3）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释：________________ ____________________。
18．（2018·广东）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
19．（2018·扬州）能正确反映水中的筷子看起来向上偏折的光路是
A．B．C．D．
20．（2018·阜新）如图所示，起初茶碗看起来是空的，但当你慢慢向碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币，这是光的________现象，看到的硬币是________。（选填“实物”或“虚像”）
21．（2018·眉山）一束光从空气斜射到某液面上同时发生反射和折射，入射光线与液面成37°角，如图所示。若反射光线与折射光线的夹角为83°，则反射角的大小为_________，折射角的大小为_________。
22．（2018·枣庄）诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置（如图所示），而是太阳光经过不均匀的大气层发生了__________所成的像，太阳实际在图中__________（选填“甲”或“乙”）的位置。
1．A【解析】A．勺子好像在水面处折断是光的折射现象，故A正确。B．小狗在地面上形成影子是光的直线传播造成的，故B错误。CD．景物在镜中成像与拱桥在水中形成“倒影”都是光的反射现象，故C、D 错误。故选A。
4．A【解析】水中鱼反射的光，在水面处发生了折射，折射光线向远离法线的方向偏折，我们看到的是变浅的鱼的虚像，如图（光的传播路径为水→空气）：
当激光对着看到的鱼的虚像照射时（光的传播路径为空气→水），根据光路的可逆性，实际光线经过折射后能射中鱼，故A正确，BCD错误。故选A。
5．A【解析】A．钢笔“错位”，是光的折射现象，故A正确；B．自行车尾灯有很多相互垂直的平面镜组成，无论从哪个方向射来的光都能被沿原路反射回去，利用了光的反射原理，故B错误；C．手影是由光沿直线传播形成的，故C错误；D．汽车的后视镜利用的是光的反射，故D错误；故选A。
6．D【解析】AB．小明看到水中的的鱼是光的折射形成的虚像，故AB错误；C．水中的“鸟”是平面镜成像，由光的反射形成，平面镜成像时，像距等于物距，故C错误；D．如果此时下雨，水面折皱，水中的“鸟”和鱼都“不见了”，但光的反射和折射规律不会改变，只是反射光线和折射光线变得不稳定，向各个方向都有，不能再形成清晰的像，故D正确。故选D。
7．反射折射
【解析】倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的；光射到水面时，一部分光线发生了反射，另一
部分发生了折射而进入水中，所以这些“倒影”看起来比建筑物本身“暗”一些。
8．不能月球表面没有空气，不会发生折射现象
【解析】地球上“一闪一闪”的星星是星光被大气层折射的结果。由于在月球上没有空气，光经过月球表面不会发生折射现象，所以在月球上不能看到“一闪一闪”的星星。
9．虚深
【解析】小老鼠想到游泳池中间去，因为它看到池底觉得水很“浅”，实际上它看到的池底是由于光的折射变“浅”了的池底，是池底反射的光线由水中进入空气时，在水面发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人的眼睛，眼睛逆着折射光线看去所形成的虚像，实际的池底比所看到的“池底”更深。10．折射虚
【解析】当太阳光从空气射向小冰晶时，在冰晶的表面发生了光的折射现象，形成幻日的奇观，即看到的太阳的虚像。
11．折射虚高
【解析】因为他们是从水中向空气中看，此时会发生光的折射现象，又因当光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。所以看到物体的位置比实际位置高一些。
13．B【解析】当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，下图为最左边和最右边折射光线的光路（注意黑色光线表示没有折射时的光线，红色表示折射后的光线）：
从图中可以看出，折射光线在原来光线的内侧，由此可以联想周围光线都是如此，故B图为正确图形。
故选B。学，科网
14．D【解析】在光的折射中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内，当月牙板向后折时，看不到折射光线，但折射光线仍然存在，故A错误；将呈现折射光线的活动月牙板向后折，发现在月牙板上看不
到折射光线，就此现象可以说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内，尽管B选项折射光线与入射光线分居在法线两侧，以及C选项光发生折射时，光路是可逆的都是正确的，但就此现象不能说明，故BC不符合题意；故选D。
15．C【解析】射水鱼在水中看到水面上方的昆虫等猎物，是因为水面上方的昆虫等猎物“发出”的光射向水面，发生折射，再进入射水鱼的眼睛中，因此光的传播路线是由空气→水中。AB、根据光的折射定律可知，光从空气中斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，故A错误、C正确；BD、两图中光的传播路线是由水中→空气，故BD错误。故选C。
16．（1）小于（2）增大而增大（3）光从空气斜射入玻璃中时，入射角和折射角正弦的比值，即sin sin
i
r
是不变的
【解析】（1）由表格中数据可知可知，当入射角增大时，折射角也随着增大，但折射角总小于入射角；（2）据表格中的数据可知，当入射角增大时，折射角也随着增大，即折射角随入射角的增大而增大；
（3）据表格中的数据可知，光从空气斜射入玻璃中时，入射角和折射角正弦的比值，即sin
sin
i
r
是不变
的。
18．B【解析】A．形影相随，亲密无间，即影子，是由光的直线传播形成的；B．海市蜃楼，虚无缥缈，是由于空气不均匀时，光线折射而形成的；C．镜中生花，脱离实际，是平面镜成像，由光的反射形成；
D．水中捞月，一无所得，是平面镜成像，由光的反射形成；故B符合题意。
19．C【解析】水中的筷子看起来向上偏折，是光线从水中射入空气时，而BD图都是光从空气射向水里，故BD错误；当光从水中射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线向水面偏折，远离法线，折射角大于入射角，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上，从而位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折，而A图折射角小于入射角，错误；C正确。故选C。
20．折射虚像
【解析】根据光线的折射规律分析解答。慢慢向碗中倒水时，硬币反射的光线斜射到水面时，发生折射，由于折射角大于入射角，所以原来看不到的硬币现在能够看到了，即此现象由光的折射形成；人眼沿着折射光线看过去时，会感觉物体在折射光线的反射延长线的位置，所以形成的是虚像。