第三章 光现象 第 4 节 光的折射 【知识梳理】 知识点一、光的折射现象 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，这种现象叫光的折 射。 2、基本概念 概念 定义 图示 入射光 照射到两种介质分界面的光线 AO 线 折射光 光进入另一种介质被折射后的光线 OB 线 法线 垂直于两介质分界面的直线 MN 入射角 入射光线与法线的夹角 i 折射角 折射光线与法线的夹角 θ 3、日常现象： （1）筷子“弯折”； （2）池水变浅； （3）海市蜃楼。 要点诠释： 1、光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而 折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的介质里传播速度不同，故在两种介质的 交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。如下图所示： 2、在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。 3、光从一种介质垂直射入另一种介质时，它的传播方向不会发生改变。 知识点二、光的折射规律 1、 光的折射规律： （1）折射光线与入射光线、法线在同一平面上；（三线一面） （2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（两线分居） （3）光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角（折射光线向法线偏折）；光 从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角； （4）入射角增大时，折射角也随着增大； 2、在光的折射现象中光路是可逆的。 要点诠释： 1、两角关系： （1）入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于 0°； （2）光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角； （3）光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。 （4）注意无论是折射角还是入射角，在空气中的角总是较大的。 2、光斜射到两种介质的分界面时，光的传播方向发生了偏折；但是光垂直照射到两种介质 的交界面时，入射角为零度，折射角为零度，光还是沿直线传播。 3、光的折射看到的是物体的虚像。 【典型例题】 类型一：光的折射现象 例 1.如图所示是人坐在游泳池中在某一角度拍摄的照片。照片中的人发生了“错位”现象，下 列成语中所描述的光学现象与人体“错位”原因相同的是（　　） A． C． 凿壁偷光 海市蜃楼 B． D． 杯弓蛇影 立竿见影 【解析】（1）光在同种均匀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）当光照射到物体界面上时，有一部分光被反射回来，例如：平面镜成像、水中倒影 等； （3）当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会偏折，发生折射现象，如：看水 里的鱼比实际位置浅等。 【答案】解：人坐在游泳池中，人反射的光从水中斜射入空气中时发生折射，人眼逆着光 线看去，看到的是人的虚像，比人的实际位置偏高，所以人体“错位”原因是光的折射。 A、凿壁偷光是由于光在同一种均匀介质中沿直线传播形成的，故 A 不符合题意； B、杯弓蛇影属于平面镜成像，是光的反射现象，故 B 不符合题意； C、海市蜃楼是光在不均匀的空气中传播发生的折射现象，故 C 符合题意； D、立竿见影是由于光在同一种均匀介质中沿直线传播形成的，故 D 不符合题意。 故选：C。 【变式】如图所示的现象中，与海市蜃楼原理相同的是（　　） A． C． 天空彩虹 耀眼的玻璃幕墙 B． 月食现象 D． 水中倒影 【解析】海市蜃楼是光在不均匀的空气中传播发生的折射现象。 【答案】解：A、雨过天晴时，常在天空中出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空中细小的 水珠折射而成的，故 A 符合题意； B、当地球运行到太阳和月球中间时，由于光沿直线传播，太阳光被不透明的地球挡住， 地球的影子落在月球上，就形成月食，故 B 不符合题意； C、玻璃屏幕相当于平面镜，平面镜成像原理是光的反射，故 C 不符合题意； D、平静的水面相当于平面镜，水中的倒影是光的反射现象，故 D 不符合题意； 故选：A。 类型二：光的折射规律 例 2．如图所示，光在玻璃和空气的界面 CD 同时发生了反射和折射，以下说法正确的是（ ） A．入射角为 60°，界面右侧是空气 B．折射角为 45°，界面左侧是玻璃 C．入射角为 30°，界面左侧是空气 D．折射角为 45°，界面右侧是玻璃 【解析】光的反射规律的内容：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； 光的折射规律的内容：折射光线、法线、入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，当光线从空气斜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。 【答案】解：已知 CD 是界面，过入射点作出法线，则由图可知，∠AOC＝60°，则 ∠BOD＝60°，所以入射角为 90°﹣60°＝30°而∠COE＝45°，则折射角为 90°﹣45°＝ 45°； 因折射角大于入射角，所以 CD 的右边是空气，左边是玻璃，故 B 正确，ACD 错误。 故选：B。 【变式】如图所示的光路示意图中，MN 是空气与玻璃的分界面，PQ 为法线，根据图示，可 以判断出（　　） A．MN 下方的物质是玻璃，折射角是∠6，反射角是∠3 B．MN 下方的物质是空气，折射角是∠6，反射角是∠3 C．MN 下方的物质是玻璃，折射角是∠3，反射角是∠6 D．MN 下方的物质是空气，折射角是∠3，反射角是∠6 【解析】光线从一种介质斜射向另一种介质时，在界面将发生反射和折射，反射时反射角 等于入射角，折射时光从其它透明介质斜射入空气时，折射角大于入射解； 入射角是法线与入射光线的夹角，折射角是法线与折射光线的夹角，反射角是法线与反射 光线的夹角。由此分析解。 【答案】解：已知 MN 是空气与玻璃的分界面，PQ 为法线，由于反射光线与入射光线关 于法线对称，所以，MN 下方的两条光线分别为入射光线、反射光线，MN 上方的光线为 折射光线； ∠2 是法线与入射光线的夹角，故∠2 是入射角，∠6 是法线与折射光线的夹角，故∠6 是 折射角，∠3 是法线与反射光线的夹角，故∠3 是反射角。 由于折射角∠6 大于入射角∠2，所以 MN 下方的物质是玻璃（即光从玻璃斜射入空气 中），故 A 正确；BCD 错误。 故选：A。 类型三：光的折射应用 例 3.如图所示光路图中，能正确表示岸上的人看到水中小鱼的光路图是（　　） A． B． C． D． 【解析】鱼反射的光由水中斜射入空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射 光线远离法线，折射光线进入人眼，人逆着折射光线看到的是鱼变浅了的鱼的虚像。 【答案】解：AB、人在岸上看到水中的鱼，是水中鱼反射的光由水中斜射入空气中的人 眼，故 AB 错误； CD、光由水中斜射入空气中时，折射角应大于入射角，故 C 错误，D 正确。 故选：D。 【变式】如图是小明眼睛在 N 点看到鱼缸内 M 点处鹅卵石的光路图。鱼缸内注入更多水后， 小明的眼睛在 N 点仍然可以看到鹅卵石。选项中带箭头的虚线代表原来的光路，能正确反 映水变多后小明看到鹅卵石的光路图是（　　） A． B． C． D． 【解析】发生光的折射时，折射角随入射角增大（减小）而增大（减小）。 鱼缸内注入更多水后，小明的眼睛在 N 点仍然可以看到鹅卵石，说明从 M 点发出的光经水 面折射后的折射光线仍通过 N 点，据此分析解答。 【答案】解：鱼缸注入更多水后，小明的眼睛在 N 点仍然可以看到鹅卵石，所以折射光线 仍通过 N 点。 A、水面升高，图中入射角变小，但折射角变大，故 A 错误； B、水面升高，图中入射角不变，但折射角变大，故 B 错误； C、水面升高，图中入射角变大，折射角也增大，故 C 正确； D、水面升高，图中入射角变大，折射角不变，故 D 错误。 故选：C。 例 4.小红在平静的湖边看到“鸟在水中飞，鱼在鸟上游”，如图所示，对画面中的现象解释正 确的是（　　） A．水中的“鸟”是光的折射形成的 B．水中的“鸟”是实像 C．看到的“鱼”比实际位置深 D．看到的“鱼”是虚像 【解析】（1）光射到物体表面又被反回的现象叫光的反射，与平面镜有关的都是光的反 射，平面镜成的像是与物体等大的虚像； （2）光从一种介质斜射入另一种介质，或在不均匀的介质中，传播方向发生变化，属于 光的折射，我们看到水中的物体，其实看到的是物体的虚像，是由于光的折射形成的。 【答案】解：AB、看到水中的“鸟”属于平面镜成像，是由光的反射形成的与物体等大的虚 像，故 A 错误，B 错误； CD、水中的鱼反射的光线斜射入空气中时，发生折射，人逆着折射光线的方向看去，看到 水中的鱼比实际位置要浅一些，是鱼的虚像，故 C 错误，D 正确。 故选：D。 【变式】五一假期阳光明媚，小红和妈妈一同来到株洲万丰湖边散步，看到湖中柳影摇曳， 鱼儿戏水。下列说法正确的是（　　） A．看到的柳影是光的反射形成的虚像 B．看到的柳影是光的折射形成的虚像 C．看到的鱼儿是光的反射形成的虚像 D．看到的鱼儿是光的折射形成的实像 【解析】（1）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、水中筷子变弯、海市蜃楼等； （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、平面镜成像等。 【答案】解：我们看到湖中的鱼儿是因为光从水中斜射入空气中时，发生折射形成的虚 像； 看到湖中的柳影，属于平面镜成像，是光在水面发生反射形成的虚像，故 BCD 错误，A 正 确。 故选：A。