漫画释义3光的折射知识互联网光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时, 传播方向一般会发生偏折, 这种现象叫光的折射．光的折射规律1. 折射光线和入射光线分居法线两侧（法线居中）2. 折射光线、入射光线、法线在同一平面内．（三线在同一平面内）3. 当光线从空气射入其它介质时, 折射角小于入射角;4. 当光线从其他介质射入空气时, 折射角大于入射角．（以上两条总结为: 谁快谁大．即为光线在哪种物质中传播的速度快, 那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角）5. 在相同的条件下, 入射角越大, 折射角越大．模块一：光的折射现象知识导航折射特点（1）光线垂直入射时, 折射光线、法线和入射光线在同一直线上．传播方向不变, 但光的传播的速度改变．（2）在光的折射中, 光路是可逆的．（3）不同介质对光的折射本领是不同的．空气＞水＞玻璃(折射角度）（4）光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时, 折射的程度与后者的折射率有关．全反射1. 从光密介质（即光在其中传播速度较小的）射向光疏介质（即光在其中传播速度较大的）, 入射角逐渐增大, 直到折射角首先到达90°, 所有光线不能折射出取, 只能反射．如右图．2. 生活中应用及现象: 光纤、钻石、三棱镜反光等等．海面沙漠利用光的折射规律解释现象池水看起来比实际的浅; 插入水中的筷子看起来向上弯折; 在水中叉鱼时, 只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到; 清晨和傍晚的太阳实际上已经落到地平线以下; 海市蜃楼现象等等都是光折射现象．【例1】请完成下列光路图, 画出折射光线的大致方向. 【答案】略夯实基础【例2】右图是光线通过空气和玻璃界面时的光路图, 但未标出光线的行进方向, 已知MM′是界面, 下面判断正确的是（）A．MM′左边是空气, 右边是玻璃; BO 是入射光线, OA 是反射光线,OC 是折射光线B．MM′左边是玻璃, 右边是空气; BO 是入射光线, OA 是反射光线,OC 是折射光线C．MM′左边是空气, 右边是玻璃; AO 是入射光线, OB 是反射光线,OC 是折射光线D．MM′左边是玻璃, 右边是空气; AO 是入射光线, OB 是反射光线,OC 是折射光线【答案】C【例3】某校新建成一个喷水池, 在池底的中央安装一只射灯．池内无水时, 射灯发出的一束光照在池壁上, 在S 点形成一个亮斑, 如图所示, 现往池内注水, 水面升至 a 位置时, 亮斑的位置在P 点; 如果水面升至b 位置时, 亮斑的位置在Q 点, 则P点在, Q 点在（填“S 点上方”、“S 点下方”、“S点”）【答案】S 点下方S 点【例4】如图所示, 是我们看到的筷子斜插入水中的情况．其中正确的是（）【答案】D【例5】（全国初中物理竞赛初赛试题）将筷子竖直插入装水的玻璃杯内, 从俯视图中的P 点沿水平方向看到的应该是下面哪个图中的情形? （）能力提升【答案】D 筷子在中心的左侧, 折射后的虚像就在筷子的左侧; 筷子在中心的右侧, 折射后的虚像就在筷子的右侧. (如下图)☆趣味引入: （上海市初中物理竞赛初赛试题） 把用相同的玻璃材料制成的厚度为 d 的立方 体甲和半径为 d 的半球体乙都放在报纸上, 且让半球体的凸面向上, 从正上方分别观察甲、乙 中心处报纸上的文字, 下面的观察结论正确的是 （ ） A ．甲中文字位置和没有立方体时一样高, 乙中文字位置较没有半球体时高 B ．甲中文字位置较没有立方体时高, 乙中文字位置和没有半球体时一样高 C ．甲、乙中文字位置和没有玻璃体时都一样高 D ．甲、乙中文字位置较没有放置玻璃体时都要高 答案: B ．【例6】 假设地球表面不存在大气层, 那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比（ ） A ．将延后 B ．将提前C ．在某些地区将提前, 在另一些地区将延后D ．不变【答案】选 A ．由此光路可以联系人在水下看水上的物体比实际偏高．如右图．【例7】 （多选）在沙漠上或者海面上都会出现“海市蜃楼”, 如图, 下列说法正确的是（）A ．人看到的景象是实像B ．人看到的景象是虚像C ．人看到的景象是实际存在的, 只是景物的位置不在但是所看到的位置．D ．人看的的是假象, 世界上根本就不存在这样的景物．【答案】BC海市蜃楼是由于光的折射而产生的．夏天海面附近的温度比高空低, 由于热胀冷缩, 上层的空 气比海面附近的空气稀薄, 下层空气的折射率比上层大, 故来自远处物体反射的光线, 在射 向空中的过程中是从光密介质进入光疏介质, 将发生全反射, 逐渐向地面弯曲, 进入观察者眼 中, 人眼远远望去, 好像在沿直线方向海面的远处上空有物景存在．于是就看到了地平线以外 的景物．沙漠蜃景, 是因沙漠表面空气因太阳照晒温度高, 下层空气的折射率比上层小, 故来自远处物 上的光线也是从光密介质进入光疏介质, 在地面附近发生全反射的结果．使人眼远远望去好像 沿直线方向沙漠的远处有一池清水, 甚至“水面”上景物倒立的像．除“海市蜃楼”外, 自然景观中, 还有一些由于大气不均匀产生的折射而引发的现象: 如 2001 年 天, 在北京天空出现的三日同辉现象和 2003 年 1 月 20 日, 新疆塔城地区上空出现的三日同辉 天空的奇观: 太阳两侧出现了两团明亮的光晕, 宛如天空中有 3 个“太阳”．这种由于大气不均 匀产生的折射而引发的现象, 在气象学上称为“假日现象”．海面沙漠☆趣味分享:有一次, 登山运动员在爬阿尔卑斯山时, 忽然遇上了绵绵细雨, 一会儿雨过天晴, 天空重 新又出现了一轮炎热的红日．登山运动员们继续向前行进, 当他们登上山顶时, 突然发生了一 件意外的事情: 就在第一个运动员踏上崖石的一刹那, 在东方云层的背景里, 突然出现了一个 巨大的人影, 人影的周围环绕着一个象虹一样的彩色光环．他向上举起自己的木棍, 那个巨影 也做着一模一样的动作．使人感到很奇怪．其实, 这种现象发生的原因非常简单．你可以想象一下这样的景色: 太阳刚升起来或是刚落下去的时候, 太阳对面的天空还有云 或浓雾．人站在山顶上或它的一个极峰上, 这时正处在地平线上的太阳光自下而上透进浓雾, 射在人的身上, 于是人的影子就投射在云上了．如果这种云层相当厚, 那么就会象在巨大的银 幕上一样, 上面会映出一个巨大的人影来．同时由于空气里经常有很多小水珠和小冰晶, 当阳 光通过这些由水珠和晶体在空气里所形成的细小间隙时, 光线就象在三棱镜里一样, 会发生折 射而分散开来, 成为彩虹的各种颜色．山中幻影周围的巨大的彩色光环, 就是由于这种原因引 起的．【例8】 （多选）一根塑料管, 竖直插入水中, 水中部分占全长的 1, 设水上部分长为 a , 水中部分长2为 b , 则（ ） A ．在水面外斜上方看, C ．在水中沿斜上方看, 【答案】A 、Da >b B ．在水面外斜上方看, a = b D ．在水中沿斜上方看, a = b a > b【例9】 人眼在 A 处看见河里 B 处有一白色鹅卵石, 若从 A 处用激光能照射到白色鹅卵石上, 应瞄准（ ）A ．B 的正上方B ．B 处C ．B 的正下方D ．B 的右方【答案】B【例10】如图, 一束光线 HG 从一个实心玻璃球的左面 G 点处射入, 从实心玻璃球的右面射出．现在右图中画出几条折射光线,能正确表示折射光线路径的是 （从入射线开始连续填 写线段字母）．【答案】 HG-GC-CC '【例11】在一个干枯的井底正中央 P 点趴着一只青蛙, 井上有一只狗, 青蛙恰好看不到狗, 它能看到的视野范围如图所示． 天降大雨时井 中全部灌满水, 若青蛙和狗都保持原来位置不动, 下面说法正确 的是（ ）A ．发生了光的折射, 青蛙可以看到狗B ．发生了光的折射, 青蛙的视野范围变大C ．发生了光的折射, 狗一定看得见青蛙D ．发生了光的折射, 狗不一定能看到青蛙【答案】ABC把狗想成质点, 利用光路可逆.☆教师趣味拓展: 把毛玻璃放在书上, 看不见下面的字; 如果在毛玻璃的粗糙面上涂一层水, 它 就变成透明的了, 这是为什么? (卫生间门也经常使用双层毛玻璃)【答案】因为磨砂玻璃的表面是凹凸不平的, 当光线到达这凹凸不平的表面时, 就向不同的方向凌乱的折射, 如下面左图所示, 人眼看到这些光线就只见光而不能构成景象． 当磨砂玻璃湿了水后, 表面就变得平滑了, 如下面右图所示, （由于水的折射率和玻璃的折射 率相差不大）, 光线能保持规则的折射, 故能看到景象．【例12】一束单色光线通过平行玻璃板的光路图, 其中正确的是（）【答案】B 引申【例13】如图所示, 一束单色光射向三棱镜, 画出这束光两次折射的大致光路．【答案】若此题为自然光, 由于各种色光折射率不同, 7 种颜色光会发生色散, 顺序为: 红橙黄绿蓝青紫．此处可以介绍一下波长、频率、光速的关系. f = λ c【例14】2009 年的诺贝尔物理学奖由三人分享, 其中因在光纤通信技术方面所做的原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是（）A.钱永健B.朱禄文C.高锟D.丁肇中【答案】C【例15】生活中, 有很多地方需要光线“反向射回”（也叫“回归反射”）, 下面是一些常见的装置, 请你分析分别用到了哪些光学知识．（1）有一种自行车尾灯设计得很巧妙, 当后面汽车的灯光以任何方向射向尾灯时, 它都把光线“反向射回”, 提高安全性．如图1, 应用了什么原理? 请画出光路图表示．（2）利用三棱镜利用的原理, 使光路反向射回, 如图2.（3）公路、铁路、广告等领域制作反光标志、标牌使用反光的涂料, 将玻璃微珠均匀单层镶嵌在有机树脂中作为光学原件, 该产品的使用, 能使人于夜间在数百米以外看清标志, 很大程度地提高了人们夜间对标志的识别能力．其放大图如图3: 1——透明保护层; 2——玻璃微珠; 3——反射层; 4——胶合层．原理光路如图4．请说明此涂料用到了光的原理．【答案】⑴光的反射⑵光的全反射⑶折射与反射光的色散1．光的色散太阳光通过三棱镜后, 分解成红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫的现象叫做光的色散．（如图所示）．白光不是 单色光, 而是由各种色光混合而成的．2．色光的混合（1）色光的三原色: 红、绿、蓝（基于人眼对光线感受的生理作用） （2）三原色色光混合后为白色．3．物体的颜色（1）不透明物体的颜色由它反射的色光决定．比如树叶反射绿光, 就显示绿色．如果 物体反射所有的色光, 就显示白色．物体吸收所有的色光, 就显示黑色． （2）透明体的颜色是由它透过的色光决定的．比如红色的玻璃, 就是能够透过红光的玻璃, 蓝玻璃是能透过蓝光的玻璃．4．颜料的混合颜料的三原色是红、黄、蓝．这三种颜料按一定比例混合, 能调出各种 不同的颜色来．☆☆ 颜料的三原色与色光的三原色不同: 不同色光相混, 光线加强, 所以色光是越混越白; 而颜料是反射某种光, 吸收其他色光, 颜料越混, 吸收的色光越多, 所以越混 越黑．【例16】（2010•梧州）棱镜可以把太阳光分解成 、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光, 把它们按这个顺序排列起来, 就是光谱．在光谱的紫端以外, 也有一种看不见的光, 能 使荧光物质发光, 叫做 .【答案】红; 紫外线．【例17】如图, 将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上, 在棱镜后侧光屏上的 AB 范围内观察到不同颜色的光, 则（ ） A. A 处应是紫光 B. 只有 AB 之间有光 C. 将照相底片放到 AB 范围 B 处的外侧, 底片不会感光 D. 将温度计放到 AB 范围 A 处的外侧, 会看到温度上升【答案】D能力提升模块二：光的色散及色光知识导航【例18】如图所示, 只含红光和紫光的复色光束PO, 沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后, 如果只被分成OA 和OB 两光束沿图示方向射出, 则（）A．OA 为红光, OB 为紫光B．OA 为紫光, OB 为红光C．OA 为红光, OB 为复色光D．OA 为紫光, OB 为复色光【答案】C【例19】黑白照片进行暗室加工时, 所用温度计的液柱是蓝色的, 而不是红色的．以下说法中不正确的是（）A．暗室安全灯是红灯, 温度计的红色液柱在这种环境中不易看清B．温度计的蓝色液柱在红光照射下是黑的C．蓝色液柱在红光下看得更清楚D．红色液柱在红灯照射下反射白光【答案】D【例20】一群少先队员, 带黄色安全帽、系红领巾、穿白上衣、浅蓝色运动裤, 在舞台上表演节目．用红色追光灯照射他们, 观众看到的是（）A．黄帽、红领巾、白上衣、蓝裤B．上衣、红领巾均为红色, 帽、裤均为黑色C．黄帽、红领巾、白上衣、红裤D．4 种都为红【答案】不透明物体颜色是由它反射的色光的颜色决定的．帽子黄色反射黄光, 红光照射时会被吸收从而呈现黑色; 白衣能反射各种色光, 红光照射就呈红色; 红领巾反射红光; 蓝裤反射蓝光, 会吸收红光, 呈现黑色．选B．思考题【例21】在商店里买布时, 特别是花布, 为了看准颜色, 要把布拿到阳光下观察, 而不是在日光灯下看, 这是为什么?【答案】因为太阳光中的色光最全, 而且各种色光的强度也比较均匀, 照在花布上, 反射出的色光就是花布上的各种颜色．而日光灯的色光不全, 偏重靛、紫光, 所以不管什么颜色在日光灯下都带有一点灰暗的色调．衣服的颜色与光线有关, 我们平时穿衣服是在阳光下生活, 挑选与使用在同样的光线条件下, 才能得到较好的效果．当然, 如果是选择晚会的演出服装, 那你也最好在与演出条件一样的光线下来选择服装的颜色．☆教师拓展: 散射无云的天空为什么呈蓝色? 太阳为什么在清晨和黄昏时呈红色, 而在中午则呈白色?【答案】这是光的散射所致, 大气中的微粒尘埃或大气密度起伏变化都会引起大气的光学性质不均匀, 对光产生散射, 散射光强与波长的四次方成反比, 即蓝光比红光易于散射．仰望无云的天空, 看到的是被大气散射的太阳光, 蓝光较强, 故天空呈蓝色．清晨和黄昏时分, 太阳光沿地平线方向横穿大气层, 在大气层中通过的距离长, 蓝光被散射, 到达人们眼里的是红色, 因此太阳呈红色．中午, 太阳光垂直穿过大气层, 在大气层中通过的距离短, 各种色光散射都较少, 太阳发出的是耀眼的白色光．光的散射【例22】某同学对光的折射进行了研究, 如图是光线在不同物质中的光路图, 表格中记录的是光速及 入射角与折射角的数据关系．表（空气斜射入水）（1）从光速与光线与法线夹角来定性分析得到的结论是.（2）从入射角与折射角的数量关系得到的结论是.【答案】(1) 光从一种介质斜射入另一种介质发生折射时, 光速越大, 光线与法线间的夹角越大．(2) 光发生折射时, 入射角的正弦与折射角的正弦成正比．【练1】 (多选)下列现象中, 属于光的折射现象的是（ ）A ．站在游泳池边的人看到游泳池中的水很浅B ．清晨, 我们看到地平线上刚刚升起的太阳C ．汽车在倒车时, 司机利用后视镜观察车后的景物D ．护士用水银体温计为病为测量体温后观察体温计的示数【答案】ABD【解析】由于光的折射, 使游泳池底所成的虚像位于真实物体之上, 所以看起来水很浅．清晨由于光的 折射使我们能提前看到太阳的像, 其实真正的太阳还在地平线以下．汽车观后镜属于光的反 射,体温计刻度示数是利用了放大镜原理．【练2】 在星光灿烂的夜晚仰望星空, 会看到繁星在夜空中闪烁, 像人“眨眼睛”一样, 造成这种现象的原因是（ ）A ．星星的发光是断断续续的B ．被其他星体瞬间遮挡的结果C ．星光被地球大气层反射的结果D ．星光被地球大气层折射的结果【答案】D【练3】 一圆柱形容器盛满水, 在其右侧某一高度朝确定方向射出一激光束, 在容器底部中央产生一个光斑, 如图所示. 现将容器底部的阀门打开, 使水自然流出, 水面不断下降. 在这个过程中, 容器底部的光斑（ ）A ．向右移动, 且移动速度不变B ．向左移动, 且移动速度不变C ．向左移动, 且移动速度变小D ．向左移动, 且移动速度变大【答案】C【练4】 在探究“光从空气斜射人水和油时, 哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中, 小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中, 记录下光斑位置（如图所示）; 接着分别倒入水和油, 记录对应的光斑位置, 再通过分析就可得到实验结论．经讨论, 同学们 认为这一方案是可行的, 于是进行了探究实验. （1）要实现探究目标, 他们应选择图中的 （选填字母序号）两图示实验; （ 2 ） 实 验 时 , 同 学 们 在 水 槽 底 部 贴 上 一 把 自 制 纸 质 刻 度 尺 , 这 样 做 的 目 的 是 为了 .（3）某小组同学正确实验后, 所记录的三次光斑的相对位置如图所示, 经分析可知：光从空气斜射入水和油时, 对光的偏折本领较大.实战演练【答案】（1）B、D;（2）记录每一次光斑的位置;（3）油．【解析】（1）根据控制变量法的思想, 要探究水和油对光的偏折本领大小, 必须控制入射角和液面的高度相同, 符合条件的有B、D 两图;（2）在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺, 目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位置, 比较液体对光的偏折程度, 体现了转换法的思想;（3）根据记录, 油中光斑的位置距离空气比较远, 因此油对光线的偏折程度大, 对光的偏折本领较大．三日同辉1551 年4 月, 被敌人围困的马德堡城上空, 出现了三个太阳. 城内的人非常恐慌, 以为世界末日即将来临. 出乎意料的是敌军马上撤退了. 原来, 敌军久攻不下, 又见三日凌空, 以为是上帝不让攻打此城. 这一奇景挽救了全城人的性命.天空同时出现三个太阳, 确实是一种奇异的现象. 据悉, 在我国的峨眉山和西安, 分别在1932 年和1933 年出现过三日贯天的现象, 而在我国的泰山和黑龙江绥化市还分别见过两个太阳和五个太阳的奇景. 其实, 这是一种光学现象, 是特殊的日晕. 在南北极地区, 寒冷而又洁净的天空里, 往往可以出现一串假日排列在太阳周围的日晕弧线上, 极为壮观.原来, 在天空出现的半透明的薄云里面,垂直地悬浮着许多细小的正六角形冰柱, 偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中, 就会发生非常规律的折射现象.光线从冰柱的一个侧面射入, 又从另外两个侧面射出, 产生了反射和折射.这三条光线射到人的眼睛中, 中间那条太阳光线, 是由中间位置的太阳直接射来的, 是真正的太阳; 旁边两条光线, 是太阳光经过六角形晶柱折射而来的. 这样, 在人们的感觉中, 左右两旁的两个太阳, 实际上是太阳的虚像, 也称“假日”.三日凌空的道理也同假日一样.平时飘浮在空中的六角形冰柱常常是不规则排列的, 所以反映不出多个太阳的奇景, 而六角形冰柱有规则排列在天空中的情况极少出现, 因此, 这种三日同辉的大气光学现象就极为罕见了.。
