
1.了解光的折射現(xiàn)象。2.知道光從空氣斜射入水中或其它介質(zhì)時(shí)的折射規(guī)律。(重難點(diǎn))3.知道在光的折射現(xiàn)象中,光路可逆。
1.光的折射:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向發(fā)生________的現(xiàn)象。原因:光在不同介質(zhì)中____________不同。2.光的折射規(guī)律:(1)折射光線和入射光線、法線在_____________;(2)折射光線和入射光線分居________兩側(cè);(3)當(dāng)光線由空氣斜射入水中時(shí),折射角________入射角;(4)入射角增大,折射角________;(5)在光的折射現(xiàn)象中,光路是________(填“可逆”或“不可逆”)的;(6)當(dāng)光線垂直于界面入射時(shí),光的傳播方向________。
筷子為什么彎折,硬幣為什么會(huì)變淺,今天我們學(xué)習(xí)光的折射。
我們說(shuō)光沿直線傳播,是指光在同一種均勻介質(zhì)中傳播的情形。如果光從一種介質(zhì)介入另一種介質(zhì),例如從空氣進(jìn)入水或玻璃時(shí),情況又會(huì)怎樣呢?
讓一束光線從空氣中斜射入水中,可觀察到進(jìn)入水中的光線在界面處改變了傳播方向,這種現(xiàn)象叫光的折射。
1.定義:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向會(huì)發(fā)生偏折,這種現(xiàn)象叫做光的折射。
2.基本概念:“一點(diǎn)”、“兩角” “三線”
(1)一點(diǎn):點(diǎn)O為入射點(diǎn)(又為反射點(diǎn)、折射點(diǎn)); (2)三線:①入射光線:AO;②折射光線:OB;③法線:NM;(3)兩角:①入射角:入射光線與法線的夾角∠i; ②折射角:折射光線與法線的夾角∠r;
【例1】一束平行光從水中射入空氣,OA是其中一條反射光線,如圖所示,若OA與水面夾角為60°,關(guān)于入射角α、折射角β的說(shuō)法中正確的是( )A.α=60°,β<60° B.α=60°,β>60°C.α=30°,β<30° D.α=30°,β>30°
通關(guān)秘籍:可利用光的反射定律和折射規(guī)律畫圖分析。如圖所示,反射角為90°-60°=30°,則入射角α=30°,折射角β>30°。
1、一束光線從空氣中斜射向平靜的水面,光線與水面的夾角是32°,下列判斷正確的是( )A.反射角是32° B.反射光線與入射光線的夾角為64°C.折射角可能是58° D.折射角可能是45°
解析:入射角為90°-32°=58°,反射角為58°,故A錯(cuò)誤;反射光線與入射光線的夾角為58°+58°=116°,故B錯(cuò)誤;光從空氣中斜射入水中折射角小于入射角,則折射角小于58°,故C錯(cuò)誤,D正確。
知識(shí)點(diǎn)二 光的折射規(guī)律
提出問(wèn)題:光在折射時(shí)遵循什么規(guī)律?
猜想假設(shè):光束從空氣進(jìn)入水中后可能向法線偏折(或遠(yuǎn)離法線)
實(shí)驗(yàn)器材∶激光筆、玻璃磚、玻璃水槽、水、量角器等。
探究問(wèn)題:(1)折射光線、入射光線和法線三者之間位置關(guān)系?(2)折射角和入射角的大小關(guān)系?(3)隨著入射角的變化,折射角如何變化?(4)當(dāng)入射光線垂直于玻璃入射時(shí),折射光線的方向如何?
實(shí)驗(yàn)1:探究折射光線和入射光線是否在同一平面內(nèi)。
操作:將折射光線所在一側(cè)的紙板向后翻折,觀察現(xiàn)象。
結(jié)論:折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)2:探究折射光線和入射光線是否在法線兩側(cè)?
操作:多次改變?nèi)肷涔饩€的位置,觀察折射光線的位置。
結(jié)論:折射光線、入射光線分居法線兩側(cè)。
實(shí)驗(yàn)3:探究折射角與入射角的大小關(guān)系。
操作:光線從空氣斜射向玻璃磚中時(shí),多次改變?nèi)肷涔饩€的位置,記錄折射角和入射角的大小。
結(jié)論:光從空氣斜射入玻璃時(shí),折射角小于入射角。
操作:光線從玻璃磚斜射向空氣中時(shí),多次改變?nèi)肷涔饩€的位置,記錄折射角和入射角的大小。
結(jié)論:光從玻璃斜射入空氣時(shí),折射角大于入射角。
操作:入射光線垂直射向界面,記錄折射角的大小。
入射角0°,折射角0°
結(jié)論:當(dāng)光線垂直入射時(shí),傳播方向不變。
光反射時(shí)的光路是可逆的,光的折射時(shí)光路也是可逆的嗎?
如圖:讓光從空氣斜射半圓形玻璃磚,同時(shí)逆著折射光射入另一束光,觀察光在空氣中的傳播途徑。
現(xiàn)象:如果讓光逆著折射光線的方向射到界面,那么,它被折射后就會(huì)逆著原來(lái)的入射光的方向射出。
結(jié)論:在光的折射現(xiàn)象中,光路也是可逆的。
實(shí)驗(yàn)4:光的折射的可逆性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:光的折射規(guī)律
(1)折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。(三線共面)
(2)折射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)。(兩線分居)
(3) ①光從空氣斜射入水中,折射角小于入射角;②光從水斜射向空氣時(shí),折射角大于入射角;③入射角增大時(shí),折射角也隨之增大;(空氣中的角總是大角)④垂直射入時(shí),傳播方向不變。
(4)在光的折射中光路是可逆的。(光路可逆)
【例2】如圖,裝有水的燒杯底部有一枚硬幣A,眼睛在B處看到硬幣在C處,畫出人眼看到硬幣的光路圖。
通關(guān)秘籍:由題知,像在C處,眼睛在B處,連接BC與水面交于O點(diǎn),則O為入射點(diǎn);連接AO,標(biāo)上箭頭為入射光線,則OB為折射光線。
2、在平靜的湖水中,看到“云在水中飄,魚在云上游”.對(duì)于該現(xiàn)象中的云和魚,下列說(shuō)法正確的是( )A.云和魚都是光的反射形成的像B.云和魚都是光的折射形成的像C.云是光的反射形成的像,魚是光的折射形成的像D.云是光的折射形成的像,魚是光的反射形成的像
知識(shí)點(diǎn)三 生活中的折射現(xiàn)象
池水為什么看起來(lái)比實(shí)際淺呢?
S點(diǎn)反射的光射向水面,射向空氣時(shí)發(fā)生折射,折射角大于入射角。人眼逆著折射光的方向看去,感覺(jué)光就是由S′射出去的一樣。S′就是我們看到的S的像,感覺(jué)這點(diǎn)的位置升高了。
在生活中,我們要注意池水看起來(lái)很淺,實(shí)則不淺,注意安全。
放入水中的筷子,看 上去為什么向上偏折?
如圖:從筷子底端S點(diǎn)射向空氣的光線,在水面處發(fā)生了折射,折射角大于入射角,折射光線偏離法線,眼晴逆著折射光線看去,覺(jué)得好像是從S′射來(lái)的,S′是S點(diǎn)的虛像,S′在S的上方,水中的筷子每個(gè)點(diǎn)的虛像都比實(shí)際偏高,所以看起來(lái)筷子變彎了。
有經(jīng)驗(yàn)的漁民怎樣才能叉到魚?
所以,有經(jīng)驗(yàn)的漁民在叉魚時(shí),要向看到的魚的下方投叉才能叉到魚。
魚從水中發(fā)出的光線,由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進(jìn)入人眼,人眼逆著折射光線的方向看,覺(jué)得光線好像是從它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn),即魚像發(fā)出來(lái)的,像比魚位置高。
向碗中加水后,根據(jù)光的折射規(guī)律,光由水中斜射入空氣中時(shí),折射角大于入射角,所以進(jìn)入人眼睛的光線向下彎折,但人總感覺(jué)光是沿直線傳播的,所以在進(jìn)入人眼的折射光線的反向延長(zhǎng)線上人會(huì)看到硬幣的虛像,這個(gè)虛像的位置比硬幣的實(shí)際位置高,因此向碗中加水后,能看到硬幣的虛像.
海市蜃樓是一種光的折射現(xiàn)象,多發(fā)生在夏天海面上。
成因:遠(yuǎn)處物體發(fā)出的光本來(lái)到達(dá)不了我們的眼睛,在射向空氣的的過(guò)程中,由于海面或沙漠附近的空氣疏密不均勻,而發(fā)生折射,逐漸向地面彎曲,進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光線看去,就看見(jiàn)了遠(yuǎn)處的“物體”形成美麗的海市蜃樓現(xiàn)象。
折射現(xiàn)象:當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向發(fā)生偏折
在折射現(xiàn)象中,光路可逆
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