版块4 光现象 专题4-2 光的折射及折射作图 （学生版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题4-2 光的折射及折射作图 知识·解读 一、光的折射规律可以表述为“同平面，居两侧，角不同，路可逆”。居两侧：在法线两 侧，在两种介质界面两侧；角不同：在光速较大的介质中角较大。 二、光射到两种介质的界面上，同时发生反射和折射。 三、光的反射和折射的异同点 光的反射 光的折射 相 同 点 ①三线共面 反射光线和折射光线都与对应的入射光线、法线在同一平面上 ②居两侧 反射光线、折射光线都与对应的入射光线分居在法线两侧 ③两角关系 反射角和折射角都随对应的入射角的增大而增大，随对应入射角的减小而减小 ④光路可逆 光在反射和折射时光路都是可逆的 不 同 点 ①介质方面 反射光线跟入射光线在 同种介质中 折射光线跟入射光线在不同介质中 ②角度方面 反射角始终等于入射角 折射角与入射角一般不相等，其大小关系跟光是从空气射 入其他介质，还是从其他介质射入空气有关，只有当光垂 直界面入射时，折射角和入射角才相等，都等于零度 典例·解读 类型一：光的反射作图 例1、如图所示，是一光源S 发出的光，经平面镜反射后的两条反射光线。请在图中确定 点光源S 的位置，并完成光路图。 【答】 ． 【解析】反向延长两条反射光线，交点就是S 在平面镜中的虚像S′，根据平面镜成 像的对称性得到光源S 的位置。 第 1 页 / 共 5 页 类型二：光的折射作图 例2、如图，光线B 射向玻璃板，请作出光线在玻璃板左右界面处发生折射的光路图。 【答】 ． 【解析】根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，光从玻 例3、海上有风时，海面出现波浪，某区域海面呈圆弧形，为圆心，圆弧形海面正下方的 水中有一条鱼（用箭头B 表示），如图。此时，从圆弧形海面上方看到了水中的这条 “鱼”，看到的“鱼”是鱼的缩小的虚像。请在图上画出所成虚像的光路图。 【答】 ． 【解析】 向下凹的弧形水面可以看做凹透镜，对鱼的光线有发散作用，如图所 示，来自点射向圆心的光线，出射光线方向不变．来自点斜射向界面 的光线，出射光线远离法线偏折；两条出射光线反向延长线相较于′ 点，′是的虚像；同理，B 点成像于B′点，′B′小于B，所以，看到的 “鱼”是鱼的缩小的虚像． 第 2 页 / 共 5 页 一、光的反射与平面镜成像作图的规范化要求 1．平面镜的反射面和非反射面不能混淆，平面镜的非反射面要画上短斜线。 2．实际光线(入射光线和反射光线)要画成实线，并用箭头表示光行进的方向。 3．虚像、法线和光的反向延长线、辅助线等要用虚线表示。要注意标明光线或线段符号，表示实物 和虚像的对称点都要标字母。 4．要符合光的反射定律和平面镜成像的特点。 二、光的折射作图的规范化要求 1．作折射光路图时，应先在入射点作出法线(用虚线表示)，然后根据光的偏折方向作出折射光线。 2．折射光线是光的实际传播路径，要用带有箭头的实线表示。 3．要注意标明入射点、光线、法线或界面的符号。 培优·训练 类型一：光的反射作图 1、如图所示，入射光经平面镜反射后，反射光线与镜面的夹角是30°请根据光的反射定 律画出入射光线，并标出入射角的度数． 第1 题图 第2 题图 2、如图所示，小明利用一块平面镜使此时的太阳光水平射入隧道内．请你通过作图画出 平面镜并标出反射角的度数． 3、如图所示，利用两块平面镜可以制作一个潜望镜．如果一束光水平射入潜望镜镜口， 它将经过怎样的路径射出？请画出其光路图． 第3 题图 第4 题图 第5 题 图 4、如图所示是一种称为“角反射器”的光学装置，有一束激光沿b 方向入射到平面镜S1 上．试在图中作出经平面镜S1、S2 反射后的光路(保留必要的作图痕迹)． 5、如图11 所示是小明家阁楼示意图，其中M 是一面带平面镜的墙壁，S 为阁楼上一电灯， 第 3 页 / 共 5 页 请通过作图的方法画出在地板处看到电灯的光路图(为人眼)。 类型2 平面镜成像的特点和原理作图 6、如图所示，′B′是物体B 在平面镜中所成的像，根据平面镜成像的特点在图中画出平面 镜(保留作图痕迹)． 第6 题图 第7 题图 7、如图所示，发光点S 发出的某光线经平面镜反射后，反射光线恰好经过点，请在图中 画出这条光线． 8、如图所示，、B 是镜前一点光源S 发出的光线经平面镜M 反射后的两条反射光线，请 在图中标出点光源S 和像点S′的位置，并完成光路图(保留作图痕迹)． 第8 题图 第9 题图 9、如图所示，在某房间的天花板上装有平面镜M，S 为一灯泡，P 为不透明的墙．请画出 灯泡发出的光经平面镜反射后，能够照亮P 墙右侧区域的光路图． 10、“潭清疑水浅，安全记心间”。如图10 所示，是水池底某点，请大致作出光线的折 射光线以及人从岸上看到的像′ 的光路图。 第10 题图 类型3 光的折射规律作图 11、如图所示是由光源S 发出的两束光，由水射入空气中，请画出它们的折射光线． 第11 题图 第12 题图 12、如图所示，一束光射向一块玻璃砖，并穿过玻璃砖．画出这束光进入玻璃和离开玻璃 后的光线(注意标出法线)． 13、如图所示，一束光从半球面上的点沿半径方向射入半球形玻璃，已知半球形玻璃的球 心为，请画出这束光线在半球形玻璃左侧平面发生的折射、反射光路图． 第 4 页 / 共 5 页 第13 题图 第14 题图 14、如图所示，S 为竖直放置的玻璃砖前的一发光点，由S 发出的光经平直玻璃面B 反射 后通过M 点，请在图中画出入射光线和反射光线以及该入射光在玻璃砖中的折射光线 的大致方向． 类型4 综合提升 15、如图所示，鱼缸侧壁有一平面镜，画出光线S 经平面镜反射后的反射光线和该反射光 线射出水面后的折射光线的大致方向． 第15 题图 第16 题图 16、小宇的妈妈喜欢在家中养花，为了使客厅里花盆中的花能茁壮成长，小宇想让室外太 阳光照射到盆中花上的B 处，如图．请你在图中把光路补充完整并过点画出放置的平 面镜． 17、如图所示，竖直方向悬挂一平面镜，PQ 为平面镜两端点，平面镜前站立一人，假设 人眼处于S 位置，试在右侧光屏上标出人通过平面镜所能观察的范围Q1Q2，并画出 光路图． 第 5 页 / 共 5 页