4.4 光的折射（考点解读）（解析版）

44 光的折射（考点解读）（解析版） 1、光的折射规律 （1）在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内（共面）； （2）折射光线和入射光线分居在法线的两侧（分居）； （3）当光从空气斜射入水等其他透明物质（玻璃、水晶等）时，折射角小于（大于、小 于或等于）入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射角大于（大于、小于或 等于）入射角（不等角，在空气中的角大）。 2、光的折射现象及其应用 （1）当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生改变的现象 叫 光的折射。 （2）光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一 种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。 （3）入射光线射入另一种介质时的交点（），叫入射点；入射光线与法线夹角（α）叫入 射角；折射光线与法线的夹角（γ）叫折射角。 （4）在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上 看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市 蜃楼”现象等等都是光的折射现象。 3、作光的折射光路图：（1）光的折射（2）光路可逆性。 【考点1 光的折射现象及其应用】 【典例1-1】（2023•东洲区模拟）“五一”假期小明一家到丽江边游玩。妈妈拍照时，小 明正在欣赏美景：对岸树木的倒“影”、水中的鱼“影”……，此时地面上留下了他的 身“影”。关于“影”的形成原理，下列说法正确的是（ ） ．妈妈的摄“影”——光的直线传播 B．树木的倒“影”——光的反射 ．水中的鱼“影”——光的反射 D．小明的身“影”——光的折射 【答】B 【分析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、 影子的形成、日食和月食等； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体 的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光 的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子看起来变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。 【解答】解：、妈妈的摄“影”，属于凸透镜成像，是由光的折射形成的，故错误； B、树木的倒“影”，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故B 正确； 、水中的鱼“影”，是由鱼反射的光线从水中斜射入空气时发生折射形成的虚像，故错 误； D、小明的身“影”，是由光的直线传播形成的，故D 错误。 故选：B。 【典例1-2】（2023•徐州二模）诗人李白的《早发白帝城》脍炙人口。若把“朝辞白帝彩 云间”的彩云比作彩虹，这是光发生了 折射 （“反射”或“折射”）现象；彩云 可以遮住阳光，说明了 光在同种均匀介质中沿直线传播； ；“两岸猿声啼不住” 是依据声音的 音色 来判断是猿声的。 【答】折射；光在同种均匀介质中沿直线传播；音色。 【分析】（1）当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这就是光 的折射，复色光发生折射时，会出现色散现象，如：海市蜃楼、看水里的鱼比实际位置 浅、雨后天空中的彩虹等都是光的折射形成的； （2）光在同种均匀介质中沿直线传播。 （3）声音的要素有：音调、响度、音色。 【解答】解：“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还”中的“彩云”是太阳光通过悬浮在 空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做 光的色散现象； 彩云可以遮住阳光，是由于光在同种均匀介质中沿直线传播； 依据音色的不同可以判别发声物体的不同。 故答为：折射；光在同种均匀介质中沿直线传播；音色。 【变式1-1】（2023•天津二模）赏诗词之美，品科学之道！下列诗句所描述的现象可以用 光的折射来解释的是（ ） ．峰多巧障日 B．池水映明月 ．潭清疑水浅 D．明镜可鉴形 【答】 【分析】（1）光在同种均匀物质中沿直线传播，在日常生活中，小孔成像和影子的形 成等，都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的； （2）当光照射到物体表面上时，有一部分光被反射回来的现象是光的反射，例如：平 面镜成像、水中倒影都是由光的反射形成的； （3）当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这就是光的折射， 复色光发生折射时，会出现色散现象，如：海市蜃楼、看水里的鱼比实际位置浅、雨后 天空中的彩虹等都是光的折射形成的。 【解答】解：．“峰多巧障日”是因为光在同种均匀介质中沿直线传播，故不符合题意； BD．“池水映明月”、“明镜可鉴形”是因为平面镜成像，发生的是光的反射现象， 故BD 不符合题意； ．“潭清疑水浅”是因为光从水中斜射入空气中时发生了折射现象，看到变浅的池底的 像，故符合题意。 故选：。 【变式1-2】（2023 春•昆明月考）（多选）莉莉到翠湖公游玩，美丽的风景让她流连忘返， 浮想联翩。下列说法正确的是（ ） ．一只小鸟俯冲向湖面，它在水中的像会变小 B．微风吹过湖面波光粼粼是光的反射现象 ．太阳光透过树叶间的缝隙射到地面上，形成的光斑是太阳倒立的实像 D．在知鱼廊，她从水面上方看到水中鱼的位置比实际位置“深” 【答】B 【分析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、 影子的形成、日食和月食等； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体 的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光 的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子看起来变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。 【解答】解：、一只小鸟俯冲向湖面，属于平面镜成像，它在水中的像大小与自己相同， 故错误； B、微风吹过湖面波光粼粼，这是由于水面反射太阳光形成的，属于光的镜面射现象， 故B 正确； 、太阳光透过树叶间的缝隙射到地面上，属于小孔成像，形成的光斑是太阳倒立的实像， 故正确； D、在知鱼廊，她从水面上方看到水中鱼是由于光线从水中斜射入空气时发生折射形成 的虚像，位置比实际位置“浅”，故D 错误。 故选：B。 【变式1-3】（2023•凤翔县二模）雨过天晴，地面上会出现建筑物的影子，影子是由于光 的 直线传播 形成的。通过地面上一层薄薄的积水还可以看到建筑物的像，如图所 示，积水中建筑物的像是 虚像 （选填“虚像”或“实像”）。积水远看是薄薄的， 一旦涉入水中，发现积水的实际深度比看到的深，这是因为光从水面进入空气时发生了 折射 现象。 【答】光的直线传播；虚像；折射。 【分析】光在同种均匀介质中沿直线传播；平面镜所成的像是正立等大的虚像；光从一 种介质斜射入另一种介质中时，会发生折射现象。 【解答】解：影子是由光的直线传播形成的； 通过地面上一层薄薄的积水还可以看到建筑物的像，属于平面镜成像，所成的像是正立 等大的虚像； 积水远看是薄薄的，一旦涉入水中，发现积水的实际深度比看到的深，这是因为光从水 中斜射入空气中时，在水面发生折射，折射角大于入射角，人逆着光线看到的位置比实 际位置浅。 故答为：光的直线传播；虚像；折射。 【考点2 光的折射规律的应用】 【典例2-1】（2023•隆回县一模）如图所示，一束光线经杯中的水面发生折射与反射现象 后，在杯底M 点和墙面点形成两个光斑，保持入射光位置不动，在缓慢往杯中加水的 过程中，下列说法正确的是（ ） ．M 点右移，点上移 B．M 点右移，点下移 ．M 点左移，点上移 D．M 点左移，点下移 【答】 【分析】（1）光由空气斜射入水中，发生折射现象，折射角小于入射角；当入射角不 变时，折射角也不变； （2）光反射时，反射角等于入射角，据此确定光斑的位置即可。 【解答】解：保持入射光位置不动，在缓慢往杯中加水的过程中，液面升高，入射点向 右移动，入射角不变，则反射角不变，则反射光线向上平移，点上移； 入射点向右移动，入射角不变，则折射角不变，则折射光线向右平移，M 点右移，故正 确，BD 错误。 故选：。 【典例2-2】（2023•鼓楼区二模）如图，一束光在两种介质的界面处同时发生了反射和折 射，折射角大小为 60° 。若入射角变为20°，则反射光线和折射光线的夹角 大 于100°。 【答】60°；大。 【分析】首先根据反射角和入射角相等，找出法线，从而确定界面，然后根据折射光线 和入射光线的关系确定出折射光线、入射光线、反射光线以及反射角的度数。 【解答】解：由图可知，∠GF＝90° 60° ﹣ ＝30°，∠EF 与∠GF 对称，也为30°，根据反射 角等于入射角，所以BF 为法线，D 为界面，折射光线和入射光线分别位于法线两侧， 则一定为折射光线，G 为入射光线，E 为反射光线。由图可知，折射角为∠B＝90° 30° ﹣ ＝60°； 由图可知，当入射角为30°时，反射光线和折射光线的夹角等于60°+30°＝90°；若入射 角变为20°，则反射角也是20°，则∠ED＝90° 20° ﹣ ＝70°；由于入射角从30°减小到 20°，减小了10°，而折射角大于入射角，则折射角减小的幅度要大于10°，即折射角∠B 小于50°，则∠D 大于40°，反射光线和折射光线的夹角∠E 等于∠ED+ D ∠ 的和，即∠E 大 于100°。 故答为：60°；大。 【变式2-1】（2023•苏州模拟）如图M 是介质和B 的分界面，其中之一是空气，一束光从 介质入射到介质B，折射角为（ ） ．30° B．40° ．50° D．60° 【答】D 【分析】光的反射定律的内容：反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和 入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。 光的折射定律的内容：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线 分别位于法线两侧，当光线从空气射入其它透明介质时，折射角小于入射角；当光线从 其它介质斜射入空气时，折射角大于入射角。 此题首先根据反射角和入射角相等，找出法线，从而确定界面，然后根据折射光线和入 射光线的关系确定出折射光线、入射光线、反射光线。 【解答】解：直线M 为界面，过入射点先作出法线（图中虚线表示）；如图所示 入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角，折射角是折射光线 与法线的夹角； 由图可知，入射光线与界面的夹角为40°，则入射角为θ＝90° 40° ﹣ ＝50°， 根据光的反射定律可知，反射角等于入射角等于50°；图中的折射角为λ＝90° 30° ﹣ ＝ 60°。 故选：D。 【变式2-2】（2023•金安区校级二模）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°，则折射角的 大小为 44° 。 【答】44°。 【分析】根据光的反射定律和折射的规律作图，先求得入射角，然后可知反射角的大小。 【解答】解：根据光的反射定律和折射的规律作图。 由题意知，入射光线与液面成37°角，则反射角等于入射角α＝90° 37° ﹣ ＝53°。 则折射角的大小为90°﹣（83° 37° ﹣ ）＝44°， 故答为：44°。 【考点3 探究光折射的特点】 【典例3-1】（2022•惠州二模）小明利用如图所示的装置探究光的折射规律，其中竖直放 置的光屏可以绕轴'折转。实验时，让激光笔发射的一束激光沿着光屏E 面斜射到水面点。 下列说法错误的是（ ） ．光从空气斜射入水中，入射角增大时，折射角也随之增大 B．多次改变入射角的大小进行实验，是为了求平均值减小实验误差 ．将光屏F 面向后折转一定角度，则在光屏F 面上不能看到折射光线 D．为了更清晰地观察空气和水中的光路，可在空气中喷些烟雾，水里滴些牛奶 【答】B 【分析】①光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，折射角随入射角的增大而增大。 ②多次改变入射角的大小进行实验是为了寻找规律，得到反射角等于入射角的结论。 ③光的折射规律：光从空气斜射入水或其它介质时，折射光线与入射光线、法线在同一 平面内。 ④看到光是有物体发出或反射的光进入人的眼中，在光的传播路径上没有任何物质人是 看不到光的传播的；我们知道光在稍浑的乳浊液中传播，会有被稍浑的乳浊液反射的光 进入人眼，于是看到光的传播路径。 【解答】解：、光从空气斜射入水中，折射角随入射角的增大而增大，故正确。 B、多次改变入射角的大小进行实验是为了寻找规律，得到反射角等于入射角的结论， 故B 错误； 、折射光线和入射光线在同一平面内，当F 板向后折转一定的角度后，则呈现折射光线 的F 板和呈现入射光线的E 板不在同一平面内，所以在F 板上不能看到折射光，故正确； D、在光进入水中的传播路径上，射向牛奶小颗粒的光发生漫反射进入人眼，人就可以 借助这个光看到光在水中的传播路径，故D 正确。 故选：B。 【典例3-2】（2023•博山区二模）小华利用如图所示的实验装置，做“探究光的反射规律 和光的折射特点”的实验：她用激光笔发出一束光从空气射向水面，多次改变入射光的 方向，将实验数据记录在表中。 /° ∠ 0 15 30 45 60 75 80 /° ∠ 0 15 30 45 60 75 80 BM/° ∠ 0 11 22 32 405 465 475 （1）通过数据发现：当激光与水面成15°入射时，折射角度数为 465° ；在反射现 象中反射角 ＝ 入射角（选填“＞”，“＜”或“＝”）；在从空气斜射入水中时， 折射角 ＜ 入射角（选填“＞”，“＜”或“＝”）； （2）当入射角增大时，反射角 增大 （选填“增大”，“减小”或“不变”）；可 从不同方向看到圆盘上的光线，是因为光束中的部分光在圆盘上发生了 漫 反射； （3）当激光笔从水下沿B 入射时，折射光线应沿 方向射出； （4）把一枚硬币放入杯底，看到硬币的位置比它实际的位置要偏 高 （选填“高” 或“低”）。 【答】（1）465°；＝；＜；（2）增大；漫；（3）；（4）高。 【分析】（1）先求出入射角的度数，再对照表格得到折射角的度数； 根据表格数据可得在反射现象中反射角与入射角的大小关系；在从空气斜射入水中时， 折射角与入射角的大小关系； （2）光的反射定律的内容，知道反射角等于入射角。知道反射光线、入射光线和法线 在同一平面内；在光的折射现象和反射现象中，在入射点与界面垂直的直线叫做法线； 入射光线与法线之间的夹角叫做入射角；反射光线与法线夹角叫反射角；折射光线与法 线之间的夹角叫做折射角； 人之所以可以在不同方向观察到物体是由于光在粗糙表面发生了漫反射； 根据折射光线和反射光线的位置互换进行实验，观察折射光线与原来入射光线的关系得 出光路的可逆性； （4）从硬币反射的光经水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人 凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实人看到的是硬币的虚 像，比实际的位置要高。 【解答】解：（1）当光与水面成15°角从空气斜射入水中时，入射角为90° 15° ﹣ ＝75° 时，利用表格中数据可知：折射角为465°； 根据表格数据可得在反射现象中反射角等于入射角；在从空气斜射入水中时，折射角小 于入射角； （2）根据表格数据可发现反射角随入射角的增大而增大； 可从不同方向看到圆盘上的光线，是因为圆盘上表面粗糙，光束中的部分光在圆盘上上 发生了漫反射。 （3）在光的折射现象中，光路是可逆的，则用激光笔让光线沿着B 射向水面时，可看 到折射光线沿射出； （4）从硬币反射的光经水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人 凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实人看到的是硬币的虚 像，比实际的位置要高。 故答为：（1）465°；＝；＜；（2）增大；漫；（3）；（4）高。 【变式3-1】（2022 秋•相山区校级期末）如图所示，为研究光的折射特点的实验装置图， 实验时将一束光从空气中以不同角度入射到水中，入射角和折射角分别记录如表。 入射角/° 0 30 40 50 折射角/° 0 25 33 40 （1）从实验数据看，光从一种介质进入到另一种介质时， 不一定 （选填“一定” 或“不一定”）发生折射； （2）光从空气斜射入水中发生折射时的特点有 折射角小于入射角 （写出一条即 可）。 【答】（1）不一定；（2）折射角小于入射角。 【分析】（1）根据表中数据可知，当入射角为0°时，折射角为0°，据此分析回答； （2）分析表中第3 5 ﹣列数据回答。 【解答】解：（1）根据中数据可知，当入射角为0°时，折射角为0°，即当光从空气中 垂直射到水中时，光的传播方向不发生改变，故光从一种介质进入到另一种介质时，不 一定发生折射； （2）根据表中第3 5 ﹣列数据可知，当光从空气斜射入水中发生折射时，折射角小于入 射角。 故答为：（1）不一定；（2）折射角小于入射角。 【变式3-2】（2023•环翠区一模）如图1 所示，小军利用半圆形玻璃砖（点为圆心）“探 究光的折射特点”，并将收集的实验数据记录在下面的表格中。 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 玻璃中的入射角 0 10° 20° 30° 40° 412° 42° 50° 空气中的折射角γ 0 152° 309° 486° 746° 81° 没有发生光的折射 （1）由第1 次实验数据可知：当光从玻璃垂直射向空气中时，小军观察到的现象是 传播方向不改变 。 （2）小军分析第2～6 次实验数据，发现光折射时的特点是 光从玻璃斜射入空气，折 射角大于入射角 ； 折射角随着入射角的增大而增大 （写出两条）。 （3）在2～6 次实验中，小军在玻璃与空气的分界面除了观察到光的折射现象外，还同 时观察到另一种光现象。而在7、8 两次实验中，小军都没有观察到光的折射现象，但 却发现另一种光现象中光的亮度比之前几次实验的亮度大。请用作图的方法，在图2 中 尝试画出小军在第8 次实验时看到的现象。 （4）若光从空气斜射向点，且空气中的入射角为486°，则玻璃中的折射角大小为 30° 。 （5）为了便于观察和发现光折射时的特点，在实验操作中，应使入射光始终 紧贴刻 度板 照射。 【答】（1）传播方向不改变；（2）光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角；折射角 随着入射角的增大而增大；（3） ；（4）30°；（5）紧贴刻度板。 【分析】（1）光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫 做光的折射； （2）光从空气斜射入水或玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；入射 角增大时，折射角也增大； （3）光垂直射到水或玻璃中时，折射光线与入射光线在同一直线上； （4）折射也遵循光路可逆的特点； （5）光学实验中通常利用粗糙的面板显示光路。 【解答】解：（1））由第1 次实验数据可知：当光从玻璃垂直射向空气中时，折射角 和入射角均为0°，故现象是折射光线的传播方向不变； （2）分析第2～6 次实验数据，发