资源简介

(共16张PPT)
第4节 光的反射和折射
(3)
光的折射
浙教版 八年级上 第1章 对环境的察觉
乐清市柳市镇黄华实验学校
内容要求
《科学课程标准（2022年版）》 3.3 声音与光的传播
通过实验了解光的反射定律、折射现象及其特点，知道平面镜成像的特点。
【学习目标】
· 通过实验了解光的折射现象，认识光的折射规律，知道光从空气斜射入水中或其他介质中时会产生偏折。
· 认识光的反射和折射中光路的可逆性。
【学业要求】
· 根据折射规律解释水中物体的「视深」问题。
探究实践活动
利用水流模拟演示光纤原理（课标探究实践活动）
课时（3）聚焦：光从空气斜射入水中，传播方向会怎样改变？
情境引入
筷子弯折
筷子斜插进水杯，
看上去像折成了两段
池水变浅
站在池边看水底，
感觉比实际浅得多
硬币重现
碗里的硬币本来看不见，
倒入水后又看见了
光从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生怎样的变化？
探索活动：光从空气射入水中会怎样？
1. 让一束光从空气斜射入水中，观察这束光的路径。光进入水中，其传播方向有变化吗？向哪个方向偏折？
同伴互动 和同伴交换角色，一人调整入射角一人记录偏折方向；比一比谁描述的规律更准确。
图1.4-12 光射入水中发生折射现象
图1.4-14 光射入玻璃砖
2. 让光以不同角度从空气斜射入水中，观察光的路径，能得出什么结论？
3. 让光垂直射向水面，进入水中的光的路径又是怎样的？
4. 把水换成玻璃砖，重复上面的步骤，观察发生的现象。
三、光的折射
知识讲解
【折射】光从空气斜射入水中时，其传播方向会发生偏折，这种现象叫作光的折射（refraction）。
【关键】折射角是折射光线与法线的夹角，不是与界面的夹角。
图1.4-13 光从空气斜射入水中，光的方向发生偏折
【一点两角三线】PQ 是空气和水的分界面，O 点是入射点，AO 是入射光线，NN′ 是法线，入射光线与法线的夹角 α 叫作入射角，OC 是折射光线，折射光线与法线的夹角 γ 叫作折射角。
概念 定义 图示符号
分界面 PQ 空气与水的交界面 PQ
法线 NN′ 过入射点垂直于界面的直线 NN′
入射角 α 入射光线与法线的夹角 α
折射角 γ 折射光线与法线的夹角 γ
光的折射规律
知识讲解
【向法线偏折】当光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。
【关键】记规律抓一句：从空气斜射入水或玻璃，折射光线「靠近法线」，折射角小于入射角。
图1.4-13 折射角与入射角的大小关系
【同向变化】当入射角增大时，折射角也增大。
【垂直不偏折】当光从空气垂直射入水或玻璃中时，折射光的方向不变（折射角 = 入射角 = 0°）。
【光路可逆】如果让光逆着折射光的方向从水中或玻璃中斜射入空气，进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。在折射现象中，光路也是可逆的。
思考与讨论
思考 1 如果有一束光从水中斜射入空气，那么折射光将怎样偏离？请比较折射角与入射角的大小。
图1.4-13（逆向光路）
要点：光路可逆 → 折射光线远离法线偏折 → 折射角大于入射角。即：光从水或玻璃斜射入空气时，折射角 > 入射角；入射角增大到一定程度时，折射光线会贴近水面，甚至发生全反射。
折射成像：水中物体的位置
知识讲解
【视深变浅】从上方看水、玻璃等透明介质中的物体，我们感到物体的位置要比实际的位置高一些，这是光的折射引起的。
【关键】看到的是水中物体的虚像，位置比实际浅——「潭清疑水浅」就是这个道理。
图1.4-15 人在水面上方看水下的物体
【成因】水中物体发出的光在水面处发生折射，折射光线远离法线进入空气；人眼逆着折射光线看去，觉得光好像是从折射光线反向延长线的交点发出的，看到的就是物体的虚像。
【生活警示】看上去不深的池塘，实际深度可能大得多。千万不要凭肉眼判断就贸然下水，野外水域尤其危险。
探究实践：利用水流模拟演示光纤原理
目标：会利用水流模拟演示光在光纤中的传播　　器材：矿泉水瓶、吸管、激光笔等
1. 在矿泉水瓶侧壁打一小孔，插入一小段吸管，接口处用热熔胶或橡皮泥密封；然后在瓶内装满水，盖上瓶盖，放置于浅水槽内。
同伴互动 和同伴分工，一人控制水流一人观察光路；比一比谁让光「拐弯」的效果最明显。
图1.4-16 利用水流模拟光纤实验（乙）
图1.4-16 利用水流模拟光纤实验（丙）
2. 在较暗的环境中，将激光笔照射到吸管对侧位置，使光恰能穿过吸管，在吸管一侧的光屏（手掌）处形成光斑。
3. 打开矿泉水瓶的瓶盖，让水从吸管流出，水弯曲地流出，观察激光笔发出光的传播路径，以及红色光斑的位置变化。
4. 问题讨论：哪些方法可以使实验现象更明显？
图1.4-16 利用水流模拟光纤实验（甲）
科学阅读：海市蜃楼
【成因】海市蜃楼是由光在不均匀物质中传播时发生弯折而产生的现象，多发生在夏季的海面上。
图1.4-17 海市蜃楼成因示意图
空气稀薄
空气密集
【过程】在炎热的夏季，空气较热，海水较凉，海面附近的空气温度比它上面的空气温度低，海面附近的空气比它上面的空气密集。来自地平线下远处物体的光，由于不同高度处空气的疏密不同而发生弯曲，从而进入观察者的眼睛。观察者逆着光的方向看去，就看见了空中远处的物体的像。
【记载】我国北宋科学家沈括所著的《梦溪笔谈》中就有关于海市蜃楼的记载。
【身边的现象】酷热的夏天，当人乘坐的车辆行驶在被晒得很热的公路上时，突然看到远处的路面上有一片「水洼」，可是当我们靠近那里时，却发现「水洼」无影无踪了——这也是海市蜃楼现象。
课堂小结
课时3 核心知识
1. 光的折射
· 光从一种介质斜射入另一种介质，方向发生偏折
· 从空气斜射入水或玻璃，折射光线靠近法线
· 此时折射角小于入射角
2. 折射规律
· 入射角增大时，折射角也增大
· 垂直入射时，传播方向不变
· 折射现象中，光路同样可逆
3. 折射成像
· 看到的是水中物体的虚像
· 水中物体看上去比实际位置浅
· 「潭清疑水浅」，不可贸然下水
4. 科学方法
· 用可见光路显示折射现象（转换法）
· 用光路可逆进行逆向推理
· 用水流模拟光纤（模拟实验）
练习与应用
第 1 题 如图所示的四种现象中，主要是由于光的折射形成的是（ ）
C
练习与应用
第 2 题 下列关于光的折射的说法中，正确的是（ ）
A. 光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角
B. 光垂直射到两种介质的界面上时，传播方向不改变
C. 光从水中斜射入空气时，折射光线向法线靠拢
D. 折射现象中，光路是不可逆的
B
练习与应用
第 3 题 古诗「潭清疑水浅」描述的是光的 ________ 现象；人看到的是池底的 ________ 像（填「虚」或「实」），看到的池底比实际位置 ________ （填「深」或「浅」）；有经验的渔民叉鱼时，必须对准看到的鱼的 ________ 方（填「上」或「下」）叉去。
解析：鱼（池底）反射的光由水斜射入空气时远离法线，人眼逆着折射光线的反向延长线看去，看到的是被「抬高」了的虚像，所以真实位置在看到的像的下方。同理，「潭清疑水浅」提醒我们不要被眼睛骗了而贸然下水。
折射
虚
浅
下
练习与应用
第 4 题 如图所示，一束光从空气斜射入水中，试画出反射光线和折射光线。
答案：过入射点作垂直于水面的法线（虚线）；反射光线在空气一侧，反射角等于入射角；折射光线在水一侧，折射角小于入射角（折射光线靠近法线）。
解析：先作法线这条辅助线（画虚线），再按「反射角 = 入射角、折射角 < 入射角」分别画出两条光线，最后都要标上箭头。
练习与应用
第 5 题 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）。请解释「看不见」和「又看见了」的原因。
答案：看不见：硬币反射的光沿直线传播，被茶杯壁挡住，无法进入眼睛。又看见了：倒入水后，硬币反射的光从水中斜射入空气时在水面发生折射，折射光线远离法线偏折后进入眼睛，人逆着折射光线看去，看到了硬币升高了的虚像。
解析：关键在介质发生了变化：光从水进入空气时发生折射，传播方向改变，才「绕过」了茶杯壁的阻挡进入眼睛。

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