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第三章 光和眼睛
3.4 光的折射规律
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
光的折射
光的折射规律
生活中和自然中的折射现象
从身边的问题出发：
漫画所示的情景你碰到过吗 为什么在水池边看水的深度, 总是比实际的水的深度浅些呢
科学技巧
发现问题：发现问题比解决问题更重要。它是提出问题、解决问题的前提，只有先发现了问题我们才能正确地分析、解决问题。
知识点
光的折射
1
易错提醒
发生折射时，同时有反射现象。
1. 光的折射 光由一种介质进入另一种介质时传播方向的现象，叫做光的折射。
2. 光的折射涉及的基本概念
一点 入射点O：入射光线与界面的交点
三线 入射光线AO；法线ON；折射光线OC
两角 入射角α ：入射光线与法线的夹角；折射角γ ：折射光线与法线的夹角
入射光线和折射光线都有方向，
表述时应顺着光线箭头的方向。
例 1
[中考·安徽改编] 某实验小组在探究光的折射规律时，让一束光从空气斜射入玻璃水槽内的水中，看到如图 所示的现象。
(1)请在图中分别标出入射光线、折射光线、反射光线，并标出光线的传播方向；再标出入射角(用字母i 表示)和折射角(用字母γ 表示)。
解：如图 所示。
(2)若图中光从空气射入水中时，入射角为60°，则折射角可能为 ( )
A. 0° B.45° C.60° D.90°
B
思路导引：
1.从概念出发，识别线和角
1. 先找入射点；
2. 根据法线的定义，过入射点作出与分界面垂直的虚线即为法线；
3. 根据光的反射定律和折射规律确定反射光线、折射光线和入射光线；
4. 入射光线与法线的夹角为入射角i，折射光线与法线的夹角为折射角γ。
1.[中考·镇江]光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射的光路如图所示，其中折射角为∠ _____(填“1”“2”或“3”)，分界面为_____ (填“①”或“②”)，分界面的____方为水。当入射角减小时，
反射光线与折射光线的夹角将
变_____。
2
②
上
大
易错提醒
1. 光线连续不能断开，并用箭头标注光线方向；
2. 法线需用虚线表示；
3. 法线与界面垂直，应标明垂足。
知识点
光的折射规律
2
1. 探究光的折射规律
(1)器材：一支激光笔、一个玻璃水槽、一块玻璃砖、一个量角器、一块硬纸板。
(2)进行实验
① 让光线从空气斜射入水中(可以滴几滴牛奶更清楚看到光路)。观察折射光线、法线与入射光线之间的位置关系。比较折射角γ 和入射角α的大小：折射角γ _____(填“大于”“等于”或“小于”)入射角α 。
小于
②改变入射角α 的大小，观察折射角γ 的变化情况。
当入射角α 增大时，折射角γ 将________；
当入射角α 减小时，折射角γ 将________。
③让光线垂直射向水面，观察进入水中的光线方向。
④ 将水槽换成玻璃砖，重复上面的步骤，观察现象。
⑤让光从水或玻璃中斜射入空气中，重复上面实验，观察现象。
增大
减小
(3)归纳得出光的折射规律
①光折射时，折射光线、入射光线、法线三者在同一平面内。折射光线和入射光线分别位于法线两侧。
②折射角随入射角的改变而改变：入射角增大时，折射角也增大，入射角减小时，折射角也减小。
③光从空气斜向射到水或玻璃表面时，折射光线向靠近法线的方向偏折。折射角小于入射角。(如图4 甲所示，以空气和水为例)
④光从水或玻璃斜向射到空气中时，折射光线向远离法线的方向偏折。
折射角大于入射角。(如图4 乙所示，
以空气和水为例)
⑤光垂直射到水或玻璃的表面时，
在水或玻璃中的传播方向不改变。
【温馨提示】在折射现象中，光路也是可逆的。
2. 光的折射与光的反射比较
光的折射 光的反射
不同点 ①折射光线和入射光线在不同介质中；②折射角与对应的入射角一般不等，只有光垂直入射时γ =α =0° ①反射光线和入射光线在同一介质中；②反射角始终与入射角相等
相同点 ①光传播到透明介质表面时，一般会同时发生反射和折射；
②折射光线、反射光线都与法线和对应的入射光线在同一平面；③折射光线、反射光线都与对应的入射光线分别位于法线两侧；④折射角和反射角都随入射角的增大而增大；⑤反射和折射现象中，光路都是可逆的
思想方法
知识迁移法：利用新旧知识间的联系，进行新旧知识对照，由旧知识去思考、领会新知识，或者用研究旧知识的方法去研究新知识，从而学会学习的方法。例如：探究光的折射规律时会迁移联想到运用探究反射规律的一些研究思路和实验器材；由反射时光路是可逆的迁移联想到折射时光路也是可逆的。
思想方法
实验中，为什么要多次改变入射角进行实验？
答：多次实验，获取更多的实验数据，使总结归纳得出的规律更具一般性。
归纳法：根据一类事物的部分对象具有某种性质，推出这类事物的所有对象都具有这种性质的推理方法。光的折射规律就是对实验结果进行分析和归纳得出的。
思想方法
列表比较：光的折射与反射
当我们想寻找两个事物的相同和不同之处时，就需要用到比较法。对光的折射和反射现象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示其本质特点。
例2
小杰同学探究光从空气斜射入不同介质发生折射时的一些规律，他将一束光从空气射入水中发生折射的实验数据记录于下表：
实验序号 1 2 3 4 5
入射角 10° 20° 30° 40° 50°
折射角 7.9° 15.4° 21.5° 26.3° 33.5°
(1)分析实验序号1(或2 或3 或4 或5)中折射角与入射角的大小关系，得出初步结论是：光从空气斜射向水中，折射角_____入射角。
(2)分析实验序号1、2、3、4、5 中折射角与入射角的变化关系，得出初步结论是：折射角随入射角的增大而______ 。
小于
增大
(3)该同学在得出以上结论后想要继续研究光在其他透明介质的分界面折射时有什么规律。表中是光在几种不同介质中的传播速度，如图甲是光在这几种介质中发生折射的光路：
介质 水 玻璃 冰 空气 酒精
光速(m/s) 2.25×108 2.0×108 2.30×108 3.0×108 2.2×108
① 综合分析表中的数据和图甲中的光路图可以得出的结论是：当光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时， 折射角______(填“大于”或“小于”或“等于”)入射角。
②如图乙所示，根据上述结论，光从玻璃
斜射向酒精后经过了点A，那么激光光源
的入射点应在_________ (填“O 点左侧”
“O 点处”或“O 点右侧”)。
小于
O 点左侧
2.折射角与入射角的大小关系
光在空气与水、空气与玻璃之间传播时( 斜射)，根据折射规律我们可以概括出折射角和入射角之间“空气中角恒大”的规律。
3.抓数据分析总结折射规律
●确定光线的传播方向，纵向比较各组数据中折射角与
入射角的大小，得出一般性结论；
●分别横向比较入射角与折射角的大小，总结出两角变化的规律。
知识点
生活中和自然中的折射现象
3
1. 从岸上看水中的物体
(1)现象：水中物体看起来要比实际的物体位置浅。
(2)原因解释及光路图如图5 所示，自A 点射向空气中的光线在水面处发生了折射(空气中的折射角大于水中
的入射角)，眼睛沿着折射光线看去，觉得
光好像是从水中A′点射出来的，A′点在A 点
的上方。
(3)实例：从岸上看，池塘的底变浅了、渔夫用钢叉捕鱼时，总是将钢叉向看到的鱼的下方投掷(图6)。
2. 从水中看岸上的物体
(1)现象：岸上的物体看起来比实际位置要高。
(2)原因解释及光路图如图7 所示，自A 点射向水中的光线在水面处发生了折射(水中的折射角小于空气中的入射角)，眼睛沿着折射光线看去，觉得光好像是从空气
中A′点射出来的，A′点在A 点的上方。
(3)实例：潜水员看岸上的大树变高了。
3. 水中的筷子“弯折”(图8)
4. 大气层不均匀，太阳光折射形成的现象：海市蜃楼、看到的太阳位置跟实际位置有偏差。
知识拓展
全反射：如图9 所示，光从玻璃斜射入空气中，折射角β 大于入射角α ；且着α逐渐增大，β 也在逐渐增大。当入射角α 增大到某一数值时，折射角β 将达到90°，再增大入射角，折射光会完全消失，入射光全部反射回来，这种现象叫做全反射现象。
全反射在通信光缆中传播光信号时有重要应用。
建构模型
虚像：筷子和铅笔在水中变弯折及海市蜃楼这些折射现象中，通过分析对应的光路图，我们会发现这些像的形成都是折射光线的反向延长线会聚形成的，所成的像都是虚像。平面镜成像时，反射光线的反向延长线形成的像也是虚像。
例 3
[中考·成都] 如图14 所示，请画出激光束从三棱镜折射入空气时，法线的位置和折射光线的大致位置。
解：如图15 所示。
思路导引：激光束从三棱镜折射入空气时，此时的折射角要大于入射角，首先作出法线，根据折射角和入射角的关系作出折射光线。
折射光路图的作图技巧作图步骤：
1. 确定点：就是确定入射点，即入射光线或折射光线与界面的交点，用O 表示。
2. 作法线：法线与界面垂直，过入射点作界面的垂线，这就是法线，法线用虚线表示。
3. 画光线：光从空气斜射入其他透明介质中时，折射角小于入射角；光从其他透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。根据角度关系画出折射光线，折射光线用实线表示，最后再在光线上标上箭头，表示光的传播方向。画折射光路图时，铭记一条不变的原则：空气中的角度总是比较大。(定向思维法)
下列光现象中属于光的折射的是( )
C
例4
思路导引：手在墙上形成“手影”，是光的直线传播形成的，A 错误；桥在水中形成“倒影”，是水面成像，属于光的反射现象，B 错误；钢笔“错位”，属于光的折射现象，C 正确；景物在凸面镜中成像，可以扩大视野，是凸面镜成像，属于光的反射现象，D错误。
5.观现象，知成因
对于生活中和自然现象中的光现象，要多积累，多对比，试着用所学的光学知识解释成因，从而准确判断所给的现象。
现象 成因
手影、小孔成像、日食、月食、激光准直、排队前后看齐等 光的直线传播
倒影、平面镜成像、水中月镜中花、汽车观后镜等 光的反射
水中筷子向上弯折、水面折枝、海市蜃楼、池底变浅等 光的折射
1. [中考·南京] 如图18 所示，小刚将一枚硬币放在碗底，眼睛在A 处恰好看不到它，沿碗壁缓缓向碗中加水，小刚又能看到“硬币”。这是因为光从________中斜射入 ________中发生了光的________现象。
水
空气
折射
探究光的折射规律
光的折射
光的折射现象
三线位置关系
光的折射
规律
看水池变浅、
看鱼变高等
折射角与入射角的大
小关系
垂直入射光的传播情况
探究光的折射规律
1. 光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传
播方向发生偏折的现象。
2. 光的折射规律：
(1)在光的折射现象中，折射光线和入射光线、法线在
同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧。
(2)当光线由空气斜射入水中时，折射角小于入射角；
入射角增大，折射角也增大。
(3)当光线垂直入射时，光的传播方向不变。
(4)在光的折射现象中，光路是可逆的。

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