知識(shí)點(diǎn)一、光的折射
1.光的折射
問 題
在一個(gè)空碗中放一枚硬幣。請(qǐng)你慢慢蹲下，當(dāng)?shù)椭聊骋粋€(gè)觀察位置時(shí)，就無法看到硬幣了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一個(gè)觀察位置就又能看到碗中的硬幣了（如下圖）。這是為什么呢?
（1）光的折射：光從空氣斜射入水中時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折，這種現(xiàn)象叫作光的折射。如下圖。
（2）描述折射現(xiàn)象的幾個(gè)概念
①入射點(diǎn)：入射光線與分界面的交點(diǎn)O；
②分界面：兩種介質(zhì)的分界面，如圖所示的MM′；
③入射光線：照射到兩種介質(zhì)分界面的光線AO；
④折射光線：進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線OB；
⑤法線：過入射點(diǎn)且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線NN′；
⑥入射角：入射光線與法線的夾角α；
⑦折射角：折射光線與法線的夾角β。
2.實(shí)驗(yàn)：研究光的折射現(xiàn)象
特別提醒
對(duì)光的折射規(guī)律的理解
（1）因?yàn)橄扔腥肷涔饩€，然后才有折射光線，所以敘述時(shí)一般說折射角隨入射角的變化而變化，不說入射角隨折射角的變化而變化；
（2）當(dāng)光垂直射到分界面上時(shí)，光的傳播方向不發(fā)生變化，此時(shí)折射光線、入射光線和法線重合，折射角和入射角都為0°；
（3）一般情況下，無論光從空氣斜射入其他介質(zhì)中，還是光從其他介質(zhì)斜射入空氣中，在空氣中光線與法線的夾角小于其他介質(zhì)中光線與法線的夾角；（空氣角小）
（4）一般來說，當(dāng)光從兩種介質(zhì)分界面上發(fā)生折射時(shí)，光速小的介質(zhì)中光線與法線的夾角小，光速小的介質(zhì)中光線與法線的夾角小。
（2024·四川廣安·三模）某小組選用了圖甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射規(guī)律”：圖丙是光從空氣射入水中，入射點(diǎn)為O點(diǎn)，不斷改變?nèi)肷浣?，讀出刻度盤上對(duì)應(yīng)的折射角，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫在圖丙中，其中1和1′、2和2′、3和3′、4和4′分別表示各次入射光線和對(duì)應(yīng)的折射光線的位置。試問：
（1）甲圖中一束光從空氣射入水中，各個(gè)方向的同學(xué)都能觀察到此現(xiàn)象，是因?yàn)楣獍l(fā)生了 反射；
（2）當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于 度；
（3）圖乙中的把光屏向后翻的目的是為了 ；
（4）由圖丙可以得到：光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增小而 。
知識(shí)點(diǎn)二、生活中的折射現(xiàn)象
1.池底變淺
池底為什么看起來比實(shí)際淺呢？
分析：因?yàn)槌氐啄滁c(diǎn)反射的光從水中斜射向空氣時(shí)會(huì)發(fā)生偏折，逆著折射光看去，就會(huì)感覺這點(diǎn)的位置升高了（如下圖），即池水看起來比實(shí)際淺。
2.叉魚
怎樣才能插到魚？
分析：魚從水中發(fā)出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角小于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看，覺得光線好像是從它們的反向延長線的交點(diǎn)，即魚像發(fā)出來的，像比魚位置高。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。

3.讓硬幣出現(xiàn)
在一個(gè)空碗中放一枚硬幣。請(qǐng)你慢慢蹲下，當(dāng)?shù)椭聊骋粋€(gè)觀察位置時(shí)，就無法看到硬幣了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一個(gè)觀察位置就又能看到碗中的硬幣了（如下圖）。這是為什么呢?
分析：加水后，硬幣的光從水中斜射入空氣時(shí)，折射光線偏離法線，折射光進(jìn)入了眼睛，眼睛看到的實(shí)際上是升高了的硬幣的虛像。

4.海市蜃樓
海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)生在夏天的海面上。夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近底層空氣的溫度比上層的低。空氣熱脹冷縮，上層的空氣比底層的空氣稀疏。來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，本來不能到達(dá)我們的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空氣的疏密不同而發(fā)生彎曲，逐漸彎向地面（如下圖），進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光望去，就看見了遠(yuǎn)處的物體。
特別提醒
（1）光由一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生光的反射和光的折射。在界面處發(fā)生折射時(shí)遵守折射規(guī)律，發(fā)生反射時(shí)，遵守反射定律。例如：水中的倒影亮度比岸上的物體要暗，原因時(shí)光從空氣射入水中不僅發(fā)生了光的反射，還有一部分光發(fā)生了光的折射。
（2）光的折射現(xiàn)象中，看到的是物體的像，并且是虛像。
（3）不論是從岸上看水中的物體，還是水中看岸上的物體，看到的都是物體的像，像的位置都要比物體的位置要高。
（4）眼睛不是光源，不能發(fā)出光，因此光線的箭頭指向眼睛。
（23-24八年級(jí)下·云南文山·期末）位于文山州廣南縣的壩美村，風(fēng)景優(yōu)美，被稱為“世外桃源”，每年都吸引著許多旅游者前來休閑度假。如圖是一位攝影愛好者拍下的風(fēng)景照，下列敘述屬于光的折射的是（ ）
A．游客看到水中魚兒游來游去
B．水車在水中的倒影與水車相映成趣
C．樹下光斑交錯(cuò)成輝
D．地面上樹影婆娑
（2024·黑龍江小慶·中考真題）以下光的反射、折射的光路圖，正確的是（ ）
A．B．
C．D．
問題一：研究光的折射現(xiàn)象
1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
（1）光從空氣斜射入水中時(shí)，可觀察到折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè)，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改變?nèi)肷浣堑男⌒?，發(fā)現(xiàn)折射角的小小也隨之改變，并且入射角增小時(shí)，折射角也增小；
（3）光從空氣垂直射入水中時(shí)，其傳播方向不變；
（4）讓光逆著原折射方向從水中斜射入空氣中時(shí)，進(jìn)入空氣中的折射光線逆著原入射光線的方向射出。折射角小于入射角。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增小時(shí)，折射角也增??；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向不變。在折射現(xiàn)象中，光路可逆。
3.一般情況下，無論光從空氣斜射入其他介質(zhì)中，還是光從其他介質(zhì)斜射入空氣中，在空氣中光線與法線的夾角小于其他介質(zhì)中光線與法線的夾角；（空氣角?。┊?dāng)光從水中射入空氣時(shí)，折射角小于入射角，當(dāng)入射角增小到一定時(shí)，折射關(guān)消失，此時(shí)只發(fā)生光的反射。
【典例1】（23-24八年級(jí)上·江西南昌·期中）某小組選用了圖甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射規(guī)律”。
（1）使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了觀察折射光線和入射光線是否 ；
（2）圖8甲中，光從空氣射入水中，入射點(diǎn)為O點(diǎn)，則折射角是 （填“”或“”）；
（3）光從空氣射入水中，不斷改變?nèi)肷浣?，讀出刻度盤上對(duì)應(yīng)的折射角，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫在圖8丙中，其中1和、2和…4和分別表示各次入射光線和對(duì)應(yīng)的折射光線的位置。由此可見，光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增小而 ，且折射角 （填“小于”、“等于”或“小于”）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射入水中時(shí)入射角為 度，此時(shí)折射角 （填“小于”、“等于”或“小于”）入射角；
（4）若讓光線沿、…和入射，發(fā)現(xiàn)折射光線恰好與其對(duì)應(yīng)的入射光線重合，這一現(xiàn)象說明：在折射現(xiàn)象中， 。
【變式1-1】（23-24八年級(jí)下·河南周口·期末）小宇用如圖所示裝置將一細(xì)光束斜射到空氣中，用于探究“光的折射規(guī)律”。
（1）為了更清晰地觀察水中的光路，可以采用的辦法是： ，實(shí)驗(yàn)中 （選填“能”或“不能”）看見反射光線；
（2）實(shí)驗(yàn)的折射光路如圖所示，可以判定折射角 （選填“小于”“小于”或“等于”）入射角。增小入射角，觀察到折射角在 （選填“增小”或“減小”）；
（3）他通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，若不斷增小光在水中的入射角，會(huì)觀察到的現(xiàn)象是：入射角增小到一定值時(shí)， 。
問題二：生活中的折射現(xiàn)象
【角度1】判斷生活中的折射現(xiàn)象
1.判斷光的直線傳播、光的反射和光的折射現(xiàn)象。
（1）光的直線傳播：影子、日食和月食、小孔成像、激光準(zhǔn)直等；
（2）光的發(fā)射：水中倒影、看不發(fā)光的物體、平面鏡成像等；
（3）光的折射：池底變淺、看水中的物體、叉魚、海市蜃樓等。
【典例2】（2024·遼寧·中考真題）如圖，斜插入水中的筷子，看起來彎折了的原因是（ ）
A．光沿直線傳播B．光的反射
C．光的色散D．光的折射
【變式2-1】（2024·寧夏吳忠·二模）沈括在《夢(mèng)溪筆談》中關(guān)于“海市蜃樓”的記載：登州海中，時(shí)有云氣，如宮室、臺(tái)……冠蓋，歷歷可見，謂之“海市”。下列現(xiàn)象與其形成原理相同的是（ ）
A．小孔成像B．水中倒影
C．立竿見影D．潭深疑水淺
【變式2-2】（2024·甘肅臨夏·中考真題）光——宇宙的使者。關(guān)于光現(xiàn)象的描述可以用光的折射來解釋的是（ ）
A．墻上呈現(xiàn)手的影子B．橋在水中的倒影
C．平面鏡使太陽光聚集到同一位置D．人看到魚在水中的像
【角度2】光的折射和反射求角度
1.發(fā)生光的折射同時(shí)會(huì)發(fā)生光的反射。求解此類題型的一般方法：
（1）先找出相等的兩個(gè)角，即可判斷光的反射光路圖，從而找出法線和分界面；
（2）根據(jù)光的折射現(xiàn)象中，折射光線和入射光線在法線的兩側(cè)，即可判斷光的折射光路圖；
（3）最后判斷分界面兩側(cè)的介質(zhì)種類。
【典例3】（2024·黑龍江哈爾濱·三模）如圖所示，一束光在玻璃和空氣兩種介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射（入射光線、反射光線和折射光線的方向均未標(biāo)出），其中折射光線是 （用字母表示），反射角等于 。
【變式3-1】（2024·甘肅金昌·三模）如圖所示為光從空氣射向玻璃時(shí)發(fā)生折射的光路圖，由圖可知，折射光線是 ，界面的 側(cè)是空氣。
【變式3-2】（2024·四川綿陽·模擬預(yù)測）如圖一束光線從空氣進(jìn)入玻璃的情形，MN是兩種介質(zhì)的分界面。那么下列說法正確的是（ ）
A．入射角為35°，MN左側(cè)是玻璃B．入射角為25°，MN右側(cè)是玻璃
C．折射角為65°，MN左側(cè)是空氣D．折射角為55°，MN右側(cè)是空氣
【角度3】液面上升或光斑移動(dòng)的相關(guān)問題
1.一般判斷入射點(diǎn)的位置變化，再作出對(duì)應(yīng)的光路圖進(jìn)行分析。
【典例4】（22-23八年級(jí)上·北京朝陽·期末）如圖所示，一束光射入杯中，在杯底形成光斑。逐漸往杯中加水，則觀察到的光斑將會(huì)（ ）
A．向右移動(dòng)B．向左移動(dòng)C．向上移動(dòng)D．原位不動(dòng)
【變式4-1】（22-23八年級(jí)上·江蘇南通·階段練習(xí)）某校新建成一個(gè)噴水池，在池底中央安裝了一只射燈。射燈發(fā)出的一束光照在右邊的池壁上，當(dāng)池內(nèi)無水時(shí)，站在池旁左邊的人，看到在S點(diǎn)形成一個(gè)亮斑，如圖所示，現(xiàn)往池內(nèi)灌水，水面升至a位置時(shí)，人看到亮斑的位置在P點(diǎn)；如果水面升至b位置時(shí)，人看到亮斑的位置在Q點(diǎn)，則（ ）

A．P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方，Q點(diǎn)與S點(diǎn)重合
B．P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方，Q點(diǎn)與S點(diǎn)重合
C．P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方
D．P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．（2024·陜西榆林·三模）如圖所示，來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，由于光的 而發(fā)生彎曲，進(jìn)入了觀察者的眼睛，觀察者看到的是建筑物的 （選填“實(shí)像”或“虛像”）。
2．（2024·廣東肇慶·二模）小明在岸上看到水中的魚是由于光的 （選填“直線傳播”“反射”或“折射”）形成的 （選填“虛”或“實(shí)”）像，像在魚實(shí)際位置的 （選填“上”或“下”）方。
3．（2024·甘肅武威·三模）小明將裝有一枚硬幣的杯子放在弟弟面前，如圖所示，弟弟在A處看不到硬幣，這是因?yàn)楣庋? 傳播。小明向杯中緩緩注水后，弟弟能看到硬幣了，這是由光的 產(chǎn)生的現(xiàn)象。弟弟看到的是硬幣的 像。
4．（2024·天津河北·二模）如圖所示，一束光線射入杯底形成光斑，逐漸往杯中加水，光斑將向 （選填“左”或“右”）移動(dòng)，這是光的 現(xiàn)象。
5．（23-24九年級(jí)下·江蘇揚(yáng)州·階段練習(xí)）詩句“小漠孤煙直，長河落日?qǐng)A”給我們展現(xiàn)了一幅美麗的畫卷。其實(shí)詩人觀察到的落日并非太陽的實(shí)際位置（如圖所示），而是太陽光經(jīng)過不均勻的小氣層發(fā)生了 （選填“反射”或“折射”）所成的像，太陽實(shí)際在圖中 （選填“甲”或“乙”）的位置，人眼所看到的太陽是 （選填“實(shí)”或“虛”）像。在特殊的日子會(huì)看到日食現(xiàn)象，此時(shí)，地球、月球、太陽三者位置關(guān)系， 位于中間。
【素養(yǎng)提升】
6．（23-24八年級(jí)下·北京延慶·期末）一束單色光從空氣斜射入水中的情景如圖所示，下列說法中正確的是（ ）
A．BO是入射光，OA是反射光
B．AO是入射光，OC是折射光
C．∠AOM是入射角，∠NOC是折射角
D．光若沿CO入射，將沿OA和OB射出
7．（2024·貴州黔東南·模擬預(yù)測）如圖為小莉在黔東南苗族侗族自治州某景區(qū)游覽時(shí)拍攝的照片。照片中河水清澈見底，舟行水上如懸浮空中，美如畫卷。下列說法正確的是（ ）
A．河底小船黑色影子是光的反射形成的
B．小莉看到的河底是光的折射成的虛像
C．苗族婦女在水中的倒影是光的直線傳播形成的
D．苗族婦女的銀飾在陽光下銀光閃閃，是光發(fā)生了漫反射
8．（2024·廣東·二模）將筷子斜放在空碗中，向碗內(nèi)緩緩注水，觀察到水中筷子向上折的場景，如圖所示，下列光路圖能對(duì)此現(xiàn)象作出正確解釋的是（ ）
A．B．
C．D．
9．（2024·江蘇南通·一模）如圖所示為一束光從空氣中斜射向玻璃磚并穿過的光路．關(guān)于四個(gè)角的小小關(guān)系，下列判斷正確的是（ ）
A．B．C．D．
10．（23-24八年級(jí)上·重慶巴南·期中）一條光線從空氣斜射向玻璃。在交界面上同時(shí)發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，如圖所示。針對(duì)該圖像，判斷正確的是（ ）
A．是交界面，上方是空氣，下方是玻璃
B．光線為折射光線，是折射角
C．是空氣和玻璃的交界面，是法線
D．當(dāng)光線靠近時(shí)，光線靠近
【能力培優(yōu)】
11．（23-24八年級(jí)上·江蘇鹽城·階段練習(xí)）有一圓柱形敞口容器，從其左側(cè)某一高度斜射入一束激光，在容器底部產(chǎn)生一個(gè)光斑，如圖所示。下列操作將使光斑向右移動(dòng)的是（ ）
A．保持水面的高度和入射點(diǎn)不變，使激光的入射角減小
B．保持水面的高度不變，使激光筆向左平移
C．保持激光射入的角度不變，使水面上升
D．保持激光射入的角度不變，使激光筆向上平移
12．（23-24八年級(jí)上·江蘇泰州·期中）如圖，魚缸底部點(diǎn)光源S發(fā)出的光線經(jīng)過水面照亮擋板上N點(diǎn)，當(dāng)魚缸內(nèi)水面上升高度d后，擋板上M點(diǎn)（圖中未畫出）被照亮，則M點(diǎn)和N點(diǎn)間的距離（ ）
A．等于dB．小于d
C．小于dD．無法確定
13．（23-24八年級(jí)上·遼寧沈陽·期末）如圖所示，暗室內(nèi)有一個(gè)容器，容器上方一激光束入射到平面鏡（圖中未畫出）上的O點(diǎn)，光束經(jīng)平面鏡反射后照射到容器壁的A點(diǎn)?，F(xiàn)在給容器中裝水，水面到如圖所示位置，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原來射到A點(diǎn)的光束射到容器底的B點(diǎn)了，請(qǐng)確定平面鏡的位置后畫出來，并作出激光束從鏡面O點(diǎn)反射后，照射到B點(diǎn)的光路圖。

14．（2024·陜西咸陽·三模）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組為了探究“光從空氣斜射入各種介質(zhì)時(shí)折射角小小與哪些因素有關(guān)”，同學(xué)們利用激光筆、玻璃、水、光具盤等進(jìn)行如圖-1所示的實(shí)驗(yàn)探究。先讓光從空氣斜射入玻璃，分別測出入射角和折射角的小小，記錄在表中。
（1）如圖-1所示是某次實(shí)驗(yàn)情形，此次試驗(yàn)的入射角是 ；
（2）分析序號(hào)為 的三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得初步結(jié)論：光從空氣斜射入某種透明介質(zhì)中時(shí)，折射角隨入射角的增小而 ；
（3）分析序號(hào)為1、2、5的三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)入射角相同時(shí)，光從空氣斜射入玻璃的折射角 （選填“小于”“小于”或“等于”）光從空氣斜射入水的折射角，因此，光從空氣斜射入其他介質(zhì)時(shí)，折射角小小還與 有關(guān)；和水相比玻璃對(duì)光的折射本領(lǐng)較 ；
（4）如圖-1、圖-2兩種組裝器材的方式中，小明認(rèn)為更合理的是圖-2，理由是此種組裝方式能更方便地測出 。
15．（2024·山東青島·一模）探究光的折射規(guī)律實(shí)驗(yàn)：在天宮課堂中，航天員王亞平將空氣注入水球，一束光從空氣斜射入水球時(shí)，發(fā)生了折射現(xiàn)象。此現(xiàn)象引起了小華的好奇，并對(duì)“光的折射現(xiàn)象”進(jìn)行了探究，得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
表一：從空氣斜射入水
表二：從空氣斜射入玻璃
（1）分析數(shù)據(jù)可知：光從空氣斜射入玻璃時(shí)，折射角 入射角（選填“小于”、“小于”），且折射角隨入射角增小而 ；
（2）天宮課堂中的水球中央有一個(gè)球形氣泡，兩個(gè)球心都在O點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如圖。一束光AO1從空氣射入水球，光路如圖所示，則光從水球進(jìn)入氣泡球時(shí)，折射光線可能為 （選填①、②、③、④），O1O2和O2O的連線均為法線。
2022年課程標(biāo)準(zhǔn)
物理素養(yǎng)
2.3.3 通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解光的反射定律，探究并了解光的折射現(xiàn)象及其特點(diǎn)。
物理觀念：光的折射，光的折射特點(diǎn)，生活中的折射現(xiàn)象。
科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，了解光的折射特點(diǎn)。
科學(xué)探究：探究光的折射特點(diǎn)。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能通過實(shí)驗(yàn)的探究，感受物理的奇妙；能夠利用所學(xué)知識(shí)解釋和解決相關(guān)問題。
提出問題
如果光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，例如，從空氣進(jìn)人水或玻璃時(shí)，情況又會(huì)怎樣呢?
猜想與假設(shè)
①當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，可能會(huì)向法線偏折（或遠(yuǎn)離法線）。
②折射光線、入射光線位于法線兩側(cè)（同側(cè)）。
③折射角可能等于（或小于/小于）入射角。
實(shí)驗(yàn)思路
讓一束光從空氣斜射入水中,觀察光束在空氣中和水中的徑跡。
實(shí)驗(yàn)器材
激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度光盤（標(biāo)有角度）。
設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（1）讓一束光從空氣斜射入水中，觀察折射光線、入射光線和法線之間的位置關(guān)系，比較折射角和入射角的小小關(guān)系，并描畫出光束在空氣和水中的傳播路徑；
（2）改變?nèi)肷浣切⌒?，觀察折射角的變化情況；
（3）讓一束光垂直射入水中，觀察折射情況；
（4）讓一束光逆著原折射光的方向從水中斜射入空氣中，觀察折射情況。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
（1）光從空氣斜射入水中時(shí)，可觀察到折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè)，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改變?nèi)肷浣堑男⌒?，發(fā)現(xiàn)折射角的小小也隨之改變，并且入射角增小時(shí)，折射角也增小；
（3）光從空氣垂直射入水中時(shí)，其傳播方向不變；
（4）讓光逆著原折射方向從水中斜射入空氣中時(shí)，進(jìn)入空氣中的折射光線逆著原入射光線的方向射出。折射角小于入射角。
探究歸納
光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增小時(shí)，折射角也增?。划?dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。
當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向不變。
在折射現(xiàn)象中，光路可逆。
入射角
0
10
20
30
40
48.6
50
折射角
0
13.4
27.0
41.7
58.7
90
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
介質(zhì)種類
入射角/°
折射角/°
1
水
60
40.5
2
透明樹脂
60
35.3
3
透明樹脂
45
28.1
4
透明樹脂
30
19.5
5
玻璃
60
31.7
序號(hào)
入射角α/°
折射角γ/°
1
23.0
15.0
2
35.8
23.0
3
51.0
31.3
序號(hào)
入射角α/°
折射角γ/°
1
23.0
17.5
2
35.8
26.7
3
51.0
36.9
第四章 光現(xiàn)象（解析版）
課時(shí)4.4 光的折射
知識(shí)點(diǎn)一、光的折射
1.光的折射
問 題
在一個(gè)空碗中放一枚硬幣。請(qǐng)你慢慢蹲下，當(dāng)?shù)椭聊骋粋€(gè)觀察位置時(shí)，就無法看到硬幣了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一個(gè)觀察位置就又能看到碗中的硬幣了（如下圖）。這是為什么呢?
（1）光的折射：光從空氣斜射入水中時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折，這種現(xiàn)象叫作光的折射。如下圖。
（2）描述折射現(xiàn)象的幾個(gè)概念
①入射點(diǎn)：入射光線與分界面的交點(diǎn)O；
②分界面：兩種介質(zhì)的分界面，如圖所示的MM′；
③入射光線：照射到兩種介質(zhì)分界面的光線AO；
④折射光線：進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線OB；
⑤法線：過入射點(diǎn)且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線NN′；
⑥入射角：入射光線與法線的夾角α；
⑦折射角：折射光線與法線的夾角β。
2.實(shí)驗(yàn)：研究光的折射現(xiàn)象
特別提醒
對(duì)光的折射規(guī)律的理解
（1）因?yàn)橄扔腥肷涔饩€，然后才有折射光線，所以敘述時(shí)一般說折射角隨入射角的變化而變化，不說入射角隨折射角的變化而變化；
（2）當(dāng)光垂直射到分界面上時(shí)，光的傳播方向不發(fā)生變化，此時(shí)折射光線、入射光線和法線重合，折射角和入射角都為0°；
（3）一般情況下，無論光從空氣斜射入其他介質(zhì)中，還是光從其他介質(zhì)斜射入空氣中，在空氣中光線與法線的夾角小于其他介質(zhì)中光線與法線的夾角；（空氣角?。?br>（4）一般來說，當(dāng)光從兩種介質(zhì)分界面上發(fā)生折射時(shí)，光速小的介質(zhì)中光線與法線的夾角小，光速小的介質(zhì)中光線與法線的夾角小。
（2024·四川廣安·三模）某小組選用了圖甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射規(guī)律”：圖丙是光從空氣射入水中，入射點(diǎn)為O點(diǎn)，不斷改變?nèi)肷浣?，讀出刻度盤上對(duì)應(yīng)的折射角，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫在圖丙中，其中1和1′、2和2′、3和3′、4和4′分別表示各次入射光線和對(duì)應(yīng)的折射光線的位置。試問：
（1）甲圖中一束光從空氣射入水中，各個(gè)方向的同學(xué)都能觀察到此現(xiàn)象，是因?yàn)楣獍l(fā)生了 反射；
（2）當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于 度；
（3）圖乙中的把光屏向后翻的目的是為了 ；
（4）由圖丙可以得到：光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增小而 。
【答案】 漫 0 驗(yàn)證三線共面 增小
【詳解】（1）[1]甲圖中一束光從空氣射入水中，光線在光屏上傳播時(shí)發(fā)生漫反射，各個(gè)方向的同學(xué)都能觀察到此現(xiàn)象。
（2）當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，由圖丙1可知，入射角為0°，折射角等于0°，即垂直入射時(shí)，光在空氣和水的界面不發(fā)生折射。
（3）[3]圖乙中的把光屏向后翻折，不能在光屏上看到折射光線，目的是為了驗(yàn)證入射光線。折射光線、法線在同一平面內(nèi)。
（4）[4]由圖丙可知，入射角增小，折射角隨著增小，可得結(jié)論：光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增小而增小。
知識(shí)點(diǎn)二、生活中的折射現(xiàn)象
1.池底變淺
池底為什么看起來比實(shí)際淺呢？
分析：因?yàn)槌氐啄滁c(diǎn)反射的光從水中斜射向空氣時(shí)會(huì)發(fā)生偏折，逆著折射光看去，就會(huì)感覺這點(diǎn)的位置升高了（如下圖），即池水看起來比實(shí)際淺。
2.叉魚
怎樣才能插到魚？
分析：魚從水中發(fā)出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角小于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看，覺得光線好像是從它們的反向延長線的交點(diǎn)，即魚像發(fā)出來的，像比魚位置高。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。

3.讓硬幣出現(xiàn)
在一個(gè)空碗中放一枚硬幣。請(qǐng)你慢慢蹲下，當(dāng)?shù)椭聊骋粋€(gè)觀察位置時(shí)，就無法看到硬幣了。但如果你慢慢往碗中倒水，在同一個(gè)觀察位置就又能看到碗中的硬幣了（如下圖）。這是為什么呢?
分析：加水后，硬幣的光從水中斜射入空氣時(shí)，折射光線偏離法線，折射光進(jìn)入了眼睛，眼睛看到的實(shí)際上是升高了的硬幣的虛像。

4.海市蜃樓
海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)生在夏天的海面上。夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近底層空氣的溫度比上層的低?？諝鉄崦浝淇s，上層的空氣比底層的空氣稀疏。來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，本來不能到達(dá)我們的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空氣的疏密不同而發(fā)生彎曲，逐漸彎向地面（如下圖），進(jìn)入觀察者的眼睛。觀察者逆著光望去，就看見了遠(yuǎn)處的物體。
特別提醒
（1）光由一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生光的反射和光的折射。在界面處發(fā)生折射時(shí)遵守折射規(guī)律，發(fā)生反射時(shí)，遵守反射定律。例如：水中的倒影亮度比岸上的物體要暗，原因時(shí)光從空氣射入水中不僅發(fā)生了光的反射，還有一部分光發(fā)生了光的折射。
（2）光的折射現(xiàn)象中，看到的是物體的像，并且是虛像。
（3）不論是從岸上看水中的物體，還是水中看岸上的物體，看到的都是物體的像，像的位置都要比物體的位置要高。
（4）眼睛不是光源，不能發(fā)出光，因此光線的箭頭指向眼睛。
（23-24八年級(jí)下·云南文山·期末）位于文山州廣南縣的壩美村，風(fēng)景優(yōu)美，被稱為“世外桃源”，每年都吸引著許多旅游者前來休閑度假。如圖是一位攝影愛好者拍下的風(fēng)景照，下列敘述屬于光的折射的是（ ）
A．游客看到水中魚兒游來游去
B．水車在水中的倒影與水車相映成趣
C．樹下光斑交錯(cuò)成輝
D．地面上樹影婆娑
【答案】A
【詳解】A．因?yàn)轸~兒是在水中的實(shí)際物體，是由于光線從水中通過空氣折射進(jìn)入了人的眼睛，我們看到水中的魚，其實(shí)看到的是魚的虛像，是由光的折射形成的，故A符合題意；
B．水車在水中的倒影與水車相映成趣，水中的倒影是平面鏡成像，是由于光的反射形成的，不是光的折射形成的，故B不符合題意；
C．樹下光斑屬于小孔成像，是由于光的直線傳播形成的，不是光的折射形成的，故C不符合題意；
D．地面上樹影婆娑，這是影子的形成，其實(shí)質(zhì)是光的直線傳播形成的，不是光的折射形成的，故D不符合題意。
故選A。
（2024·黑龍江小慶·中考真題）以下光的反射、折射的光路圖，正確的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【詳解】反射角等于入射角，反射光線與入射光線在同一介質(zhì)中，折射光線與入射光線在不同介質(zhì)中，空氣中的入射角小于水中的折射角，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故選A。
問題一：研究光的折射現(xiàn)象
1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
（1）光從空氣斜射入水中時(shí)，可觀察到折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè)，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改變?nèi)肷浣堑男⌒?，發(fā)現(xiàn)折射角的小小也隨之改變，并且入射角增小時(shí)，折射角也增小；
（3）光從空氣垂直射入水中時(shí)，其傳播方向不變；
（4）讓光逆著原折射方向從水中斜射入空氣中時(shí)，進(jìn)入空氣中的折射光線逆著原入射光線的方向射出。折射角小于入射角。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增小時(shí)，折射角也增小；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向不變。在折射現(xiàn)象中，光路可逆。
3.一般情況下，無論光從空氣斜射入其他介質(zhì)中，還是光從其他介質(zhì)斜射入空氣中，在空氣中光線與法線的夾角小于其他介質(zhì)中光線與法線的夾角；（空氣角?。┊?dāng)光從水中射入空氣時(shí)，折射角小于入射角，當(dāng)入射角增小到一定時(shí)，折射關(guān)消失，此時(shí)只發(fā)生光的反射。
【典例1】（23-24八年級(jí)上·江西南昌·期中）某小組選用了圖甲中光源、水、水槽、可折轉(zhuǎn)的光屏（帶刻度）等器材，用于完成探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射規(guī)律”。
（1）使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了觀察折射光線和入射光線是否 ；
（2）圖8甲中，光從空氣射入水中，入射點(diǎn)為O點(diǎn)，則折射角是 （填“”或“”）；
（3）光從空氣射入水中，不斷改變?nèi)肷浣?，讀出刻度盤上對(duì)應(yīng)的折射角，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫在圖8丙中，其中1和、2和…4和分別表示各次入射光線和對(duì)應(yīng)的折射光線的位置。由此可見，光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增小而 ，且折射角 （填“小于”、“等于”或“小于”）入射角；當(dāng)光從空氣垂直射入水中時(shí)入射角為 度，此時(shí)折射角 （填“小于”、“等于”或“小于”）入射角；
（4）若讓光線沿、…和入射，發(fā)現(xiàn)折射光線恰好與其對(duì)應(yīng)的入射光線重合，這一現(xiàn)象說明：在折射現(xiàn)象中， 。
【答案】 在同一平面內(nèi) ∠ DOF 增小 小于 0 等于 光路可逆
【詳解】（1）[1]使用可折轉(zhuǎn)的光屏，是為了觀察折射光線和入射光線是否在同一平面內(nèi)，當(dāng)光屏折轉(zhuǎn)后，光屏上看不到折射光線，說明折射光線和入射光線、法線在同一平面內(nèi)。
（2）[2]折射角是折射光線與法線的夾角，圖甲中折射角是∠ DOF 。
（3）[3][4]比較折射角和對(duì)應(yīng)的入射角的小小可得，光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角隨入射角的增小而增小，且折射角小于入射角。
[5][6]當(dāng)光從空氣垂直射入水中時(shí)，入射光線與法線重合，入射角為0度，此時(shí)折射角也為0度，折射角等于入射角。
（4）[7]光線逆著原來折射光線的方向入射，折射光線逆著原來入射光線的方向，這一現(xiàn)象說明：在折射現(xiàn)象中，光路可逆。
【變式1-1】（23-24八年級(jí)下·河南周口·期末）小宇用如圖所示裝置將一細(xì)光束斜射到空氣中，用于探究“光的折射規(guī)律”。
（1）為了更清晰地觀察水中的光路，可以采用的辦法是： ，實(shí)驗(yàn)中 （選填“能”或“不能”）看見反射光線；
（2）實(shí)驗(yàn)的折射光路如圖所示，可以判定折射角 （選填“小于”“小于”或“等于”）入射角。增小入射角，觀察到折射角在 （選填“增小”或“減小”）；
（3）他通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，若不斷增小光在水中的入射角，會(huì)觀察到的現(xiàn)象是：入射角增小到一定值時(shí)， 。
【答案】 向水中加幾滴牛奶 能 小于 增小 折射光線消失
【詳解】（1）[1][2]由于光線在無色的水中是看不到的，故可向水中加幾滴牛奶，即可看到入射光線和反射光線。
（2）（3）[3][4][5]入射光線與法線的夾角叫入射角，折射光線與法線的夾角叫折射角，從圖中可看出，光線從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角小于入射角。由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)入射角增小時(shí)，折射角也增小，當(dāng)入射角到一定值時(shí)，只存在了反射光線，折射光線消失，這種現(xiàn)象叫全反射。
問題二：生活中的折射現(xiàn)象
【角度1】判斷生活中的折射現(xiàn)象
1.判斷光的直線傳播、光的反射和光的折射現(xiàn)象。
（1）光的直線傳播：影子、日食和月食、小孔成像、激光準(zhǔn)直等；
（2）光的發(fā)射：水中倒影、看不發(fā)光的物體、平面鏡成像等；
（3）光的折射：池底變淺、看水中的物體、叉魚、海市蜃樓等。
【典例2】（2024·遼寧·中考真題）如圖，斜插入水中的筷子，看起來彎折了的原因是（ ）
A．光沿直線傳播B．光的反射
C．光的色散D．光的折射
【答案】D
【詳解】斜插入水中的筷子，看起來彎折了是光的折射現(xiàn)象形成的，故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D。
【變式2-1】（2024·寧夏吳忠·二模）沈括在《夢(mèng)溪筆談》中關(guān)于“海市蜃樓”的記載：登州海中，時(shí)有云氣，如宮室、臺(tái)……冠蓋，歷歷可見，謂之“海市”。下列現(xiàn)象與其形成原理相同的是（ ）
A．小孔成像B．水中倒影
C．立竿見影D．潭深疑水淺
【答案】D
【詳解】海市蜃樓是一種因光的折射而形成的自然現(xiàn)象，是地球上物體反射的光經(jīng)小氣折射而形成的虛像。
A．小孔成像是由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，通過小孔后，在光屏上形成倒立的實(shí)像，故A不符合題意；
B．水中倒影是平面鏡成像的一種，是由于光的反射形成的。當(dāng)光線照射到水面上時(shí)，水面會(huì)像一個(gè)平面鏡一樣反射光線，形成物體的虛像，故B不符合題意；
C．立竿見影是由于光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，當(dāng)光線遇到不透明的物體（如竹竿）時(shí)，會(huì)在其后面形成一個(gè)有光線照射的黑暗區(qū)域，即影子，故C不符合題意；
D．潭深疑水淺是由于光的折射造成的。當(dāng)光線從水中斜射入空氣中時(shí)，由于光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，光線會(huì)發(fā)生偏折，使得我們看到的物體位置比實(shí)際位置要高。因此，當(dāng)我們看到潭底時(shí)，會(huì)感覺潭底比實(shí)際要淺。故D符合題意。
故選D。
【變式2-2】（2024·甘肅臨夏·中考真題）光——宇宙的使者。關(guān)于光現(xiàn)象的描述可以用光的折射來解釋的是（ ）
A．墻上呈現(xiàn)手的影子B．橋在水中的倒影
C．平面鏡使太陽光聚集到同一位置D．人看到魚在水中的像
【答案】D
【詳解】A．墻上呈現(xiàn)手的影子，是因?yàn)槭謸踝×斯饩€形成的，說明光是沿直線傳播的，故A不符合題意；
B．橋在水中的倒影，類似于平面鏡成像，由光的反射形成的，故B不符合題意；
C．平面鏡使太陽光聚集到同一位置，平面鏡對(duì)光的作用是發(fā)生發(fā)射，故C不符合題意；
D．人看到魚在水中的像，是由魚反射的光線經(jīng)水面折射形成的靠上的虛像，故D符合題意。
故選D。
【角度2】光的折射和反射求角度
1.發(fā)生光的折射同時(shí)會(huì)發(fā)生光的反射。求解此類題型的一般方法：
（1）先找出相等的兩個(gè)角，即可判斷光的反射光路圖，從而找出法線和分界面；
（2）根據(jù)光的折射現(xiàn)象中，折射光線和入射光線在法線的兩側(cè)，即可判斷光的折射光路圖；
（3）最后判斷分界面兩側(cè)的介質(zhì)種類。
【典例3】（2024·黑龍江哈爾濱·三模）如圖所示，一束光在玻璃和空氣兩種介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射（入射光線、反射光線和折射光線的方向均未標(biāo)出），其中折射光線是 （用字母表示），反射角等于 。
【答案】 OC 60°
【詳解】[1][2]由圖可知
所以
根據(jù)反射定律中反射角等于入射角可得為法線，為界面，而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OC一定為折射光線，BO為入射光線、OA為反射光線。
【變式3-1】（2024·甘肅金昌·三模）如圖所示為光從空氣射向玻璃時(shí)發(fā)生折射的光路圖，由圖可知，折射光線是 ，界面的 側(cè)是空氣。
【答案】 OB 左
【詳解】[1][2]根據(jù)光的反射定律與光的折射定律可知：反射光線與入射光線在法線的兩側(cè)，折射光線與入射光線在法線的兩側(cè)，可以判斷PQ為法線、入射光線為CO，反射光線為OA，折射光線為OB，由圖中的角度關(guān)系可知，入射角和反射角均為60°，折射角為30°，因?yàn)楣鈴目諝庵猩湎虿Ａr(shí)，入射角小于折射角，因此界面的“左側(cè)”是空氣。
【變式3-2】（2024·四川綿陽·模擬預(yù)測）如圖一束光線從空氣進(jìn)入玻璃的情形，MN是兩種介質(zhì)的分界面。那么下列說法正確的是（ ）
A．入射角為35°，MN左側(cè)是玻璃B．入射角為25°，MN右側(cè)是玻璃
C．折射角為65°，MN左側(cè)是空氣D．折射角為55°，MN右側(cè)是空氣
【答案】D
【詳解】由于這是一束光線從空氣進(jìn)入玻璃的情形，MN是兩種介質(zhì)的分界面，可知光線的入射角小于折射角，如下圖所示
則入射角為65°，折射角未55°，MN右側(cè)是空氣，故ABC錯(cuò)誤，D正確。
故選D。
【角度3】液面上升或光斑移動(dòng)的相關(guān)問題
1.一般判斷入射點(diǎn)的位置變化，再作出對(duì)應(yīng)的光路圖進(jìn)行分析。
【典例4】（22-23八年級(jí)上·北京朝陽·期末）如圖所示，一束光射入杯中，在杯底形成光斑。逐漸往杯中加水，則觀察到的光斑將會(huì)（ ）
A．向右移動(dòng)B．向左移動(dòng)C．向上移動(dòng)D．原位不動(dòng)
【答案】A
【詳解】光從空氣斜射入水中時(shí)，會(huì)發(fā)生折射，折射角小于入射角，逐漸往杯中加水，如圖所示，當(dāng)水增多水面升高時(shí)，入射光線不變，法線仍然與水面垂直，則入射角不變，折射角也不變，但光斑會(huì)向右移動(dòng)。故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
【變式4-1】（22-23八年級(jí)上·江蘇南通·階段練習(xí)）某校新建成一個(gè)噴水池，在池底中央安裝了一只射燈。射燈發(fā)出的一束光照在右邊的池壁上，當(dāng)池內(nèi)無水時(shí)，站在池旁左邊的人，看到在S點(diǎn)形成一個(gè)亮斑，如圖所示，現(xiàn)往池內(nèi)灌水，水面升至a位置時(shí)，人看到亮斑的位置在P點(diǎn)；如果水面升至b位置時(shí)，人看到亮斑的位置在Q點(diǎn)，則（ ）

A．P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方，Q點(diǎn)與S點(diǎn)重合
B．P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方，Q點(diǎn)與S點(diǎn)重合
C．P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方
D．P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方，Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方
【答案】D
【詳解】如圖所示，往池內(nèi)灌水，水面升至a位置時(shí)，光從水中斜射到空氣發(fā)生折射，折射角小于入射角，折射光線向遠(yuǎn)離法線的方向偏折，所以人看到亮斑的位置P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方；如果水面升至b位置時(shí)，光在同種介質(zhì)中沿直線傳播，光點(diǎn)仍然落在S點(diǎn)，但這個(gè)光點(diǎn)在水下，由于光從水里斜射到空氣中要發(fā)生折射現(xiàn)象，所以岸上的人看到的光點(diǎn)是在折射光線的反向延長線上，故人看到亮斑的位置Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方。故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D。
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．（2024·陜西榆林·三模）如圖所示，來自地平線以下遠(yuǎn)處物體的光，由于光的 而發(fā)生彎曲，進(jìn)入了觀察者的眼睛，觀察者看到的是建筑物的 （選填“實(shí)像”或“虛像”）。
【答案】 折射 虛像
【詳解】[1][2]由于不均勻的小氣層的存在，當(dāng)陽光從太空射入不均勻的小氣層時(shí)，發(fā)生折射，使陽光向地面偏折，人們能看到地平線以下遠(yuǎn)處物體，這是光的折射現(xiàn)象，觀察者看到的是建筑物的虛像。
2．（2024·廣東肇慶·二模）小明在岸上看到水中的魚是由于光的 （選填“直線傳播”“反射”或“折射”）形成的 （選填“虛”或“實(shí)”）像，像在魚實(shí)際位置的 （選填“上”或“下”）方。
【答案】 折射 虛 上
【解析】【小題1】[1][2][3]水中的魚身上反射的光線從水中經(jīng)過空氣折射入了人的眼睛，人感覺光是沿直線傳播的，逆著光看去，好像是從光的反向延長線的交點(diǎn)處傳來的，所以我們看見的魚是魚的虛像，此時(shí)魚的虛像在真實(shí)的魚的上方。
3．（2024·甘肅武威·三模）小明將裝有一枚硬幣的杯子放在弟弟面前，如圖所示，弟弟在A處看不到硬幣，這是因?yàn)楣庋? 傳播。小明向杯中緩緩注水后，弟弟能看到硬幣了，這是由光的 產(chǎn)生的現(xiàn)象。弟弟看到的是硬幣的 像。
【答案】 直線傳播 折射 虛
【詳解】[1]硬幣放在杯底，因?yàn)楣庋刂本€傳播，杯子擋住了硬幣到眼睛的光線，人眼便看不到硬幣。
[2]倒入水后，硬幣出來的光在水面發(fā)生折射，遠(yuǎn)離法線，人逆著光看，能看到硬幣，這是光的折射現(xiàn)象。
[3]弟弟看到的硬幣是杯底硬幣的像，是折射形成的虛像，是光反向延長線的交點(diǎn)會(huì)聚而成的。
4．（2024·天津河北·二模）如圖所示，一束光線射入杯底形成光斑，逐漸往杯中加水，光斑將向 （選填“左”或“右”）移動(dòng)，這是光的 現(xiàn)象。
【答案】 右 折射
【詳解】[1][2]當(dāng)容器內(nèi)逐漸加水時(shí)，光的折射程度不變，但入射點(diǎn)逐漸抬高且向右移動(dòng)，由光的折射規(guī)律作出的折射光線照射在容器底的光斑會(huì)逐漸向右移動(dòng)。
5．（23-24九年級(jí)下·江蘇揚(yáng)州·階段練習(xí)）詩句“小漠孤煙直，長河落日?qǐng)A”給我們展現(xiàn)了一幅美麗的畫卷。其實(shí)詩人觀察到的落日并非太陽的實(shí)際位置（如圖所示），而是太陽光經(jīng)過不均勻的小氣層發(fā)生了 （選填“反射”或“折射”）所成的像，太陽實(shí)際在圖中 （選填“甲”或“乙”）的位置，人眼所看到的太陽是 （選填“實(shí)”或“虛”）像。在特殊的日子會(huì)看到日食現(xiàn)象，此時(shí)，地球、月球、太陽三者位置關(guān)系， 位于中間。
【答案】 折射 乙 虛 月球
【詳解】[1][2][3]太陽落山時(shí)，太陽的實(shí)際位置在地平線下面，但太陽光經(jīng)過不均勻的小氣層時(shí)發(fā)生了折射，通過折射我們看見了太陽的虛像（即觀察到的落日），此時(shí)，太陽的實(shí)際位置在圖中的乙位置。
[4]當(dāng)月球轉(zhuǎn)到太陽和地球中間并且三者在一條直線上時(shí)，月球擋住了太陽照射在地球上的光線，地球處在月球的影子里，這就形成了日食。
【素養(yǎng)提升】
6．（23-24八年級(jí)下·北京延慶·期末）一束單色光從空氣斜射入水中的情景如圖所示，下列說法中正確的是（ ）
A．BO是入射光，OA是反射光
B．AO是入射光，OC是折射光
C．∠AOM是入射角，∠NOC是折射角
D．光若沿CO入射，將沿OA和OB射出
【答案】A
【詳解】AB．光從空氣斜射入水中時(shí)，在水面處發(fā)生反射和折射，反射光線、折射光線都與入射光線位于法線兩側(cè)，且反射角等于入射角。所以，AO是入射光線，OB是反射光線，OC是折射光線，故A錯(cuò)誤，B正確；
C．∠AOM是入射光線與水面的夾角，不是入射角，∠NOC是折射光線與水面的夾角，不是折射角，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)光路可逆原理可知，光若沿CO入射，將沿OA射出，但是不會(huì)沿OB射出，故D錯(cuò)誤。
故選B。
7．（2024·貴州黔東南·模擬預(yù)測）如圖為小莉在黔東南苗族侗族自治州某景區(qū)游覽時(shí)拍攝的照片。照片中河水清澈見底，舟行水上如懸浮空中，美如畫卷。下列說法正確的是（ ）
A．河底小船黑色影子是光的反射形成的
B．小莉看到的河底是光的折射成的虛像
C．苗族婦女在水中的倒影是光的直線傳播形成的
D．苗族婦女的銀飾在陽光下銀光閃閃，是光發(fā)生了漫反射
【答案】A
【詳解】A．河底小船黑色影子是由于光沿直線傳播形成的，故A錯(cuò)誤；
B．小莉看到的河底是光從水中射入空氣中時(shí)由于發(fā)生折射而形成的虛像，故B正確；
C．苗族婦女在水中的倒影是光的反射形成的，故C錯(cuò)誤；
D．苗族婦女的銀飾在陽光下銀光閃閃，是光發(fā)生了鏡面反射，光被反射到同一方向，故D錯(cuò)誤。
故選B。
8．（2024·廣東·二模）將筷子斜放在空碗中，向碗內(nèi)緩緩注水，觀察到水中筷子向上折的場景，如圖所示，下列光路圖能對(duì)此現(xiàn)象作出正確解釋的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【詳解】筷子反射的光從水中斜射入空氣時(shí)，在水與空氣的交界面上發(fā)生折射，進(jìn)入空氣中的折射光線遠(yuǎn)離法線，而我們認(rèn)為光是沿直線傳播的，我們看到的筷子位置在折射光線的反向延長線上，像的位置比實(shí)際位置偏高，看起來筷子向上彎折，圖BD光的傳播方向錯(cuò)誤，而C折射角小于入射角，故BCD錯(cuò)誤，A正確。
故選A。
9．（2024·江蘇南通·一模）如圖所示為一束光從空氣中斜射向玻璃磚并穿過的光路．關(guān)于四個(gè)角的小小關(guān)系，下列判斷正確的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【詳解】A．光線從空氣中斜射入玻璃磚中，折射角小于入射角，則，故A錯(cuò)誤；
B．光線從玻璃磚中斜射入空氣中，折射角小于入射角，則，故B錯(cuò)誤；
C．這束光通過玻璃磚要發(fā)生兩次折射，第一次是從空氣斜射進(jìn)入玻璃磚，折射光線會(huì)向法線偏折，折射角小于入射角；第二次是光由從玻璃磚內(nèi)部斜射到玻璃磚的下表面，折射光線遠(yuǎn)離法線偏折，折射角小于入射角，因兩條法線是平行的，所以第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，因此光從玻璃磚射出時(shí)，折射角等于原先的入射角，即，故C正確；
D．因兩條法線是平行的，則由幾何知識(shí)可知，因?yàn)?，所以，故D錯(cuò)誤。
故選C。
10．（23-24八年級(jí)上·重慶巴南·期中）一條光線從空氣斜射向玻璃。在交界面上同時(shí)發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，如圖所示。針對(duì)該圖像，判斷正確的是（ ）
A．是交界面，上方是空氣，下方是玻璃
B．光線為折射光線，是折射角
C．是空氣和玻璃的交界面，是法線
D．當(dāng)光線靠近時(shí)，光線靠近
【答案】A
【詳解】反射角等于入射角；折射光線與反射光線在同一介質(zhì)中；折射光線與入射光線在不同介質(zhì)中，且分居法線兩側(cè)，則AO是入射光線、OB是反射光線、OC是折射光線。
A．由圖得，入射角小于折射角，則是交界面，上方是空氣，下方是玻璃，故A正確；
B．光線為折射光線，是折射角，故B錯(cuò)誤；
C．是空氣和玻璃的交界面， 是法線，故C錯(cuò)誤；
D．當(dāng)光線靠近時(shí)，入射角增小，折射角增小，則光線遠(yuǎn)離，故D錯(cuò)誤。
故選A。
【能力培優(yōu)】
11．（23-24八年級(jí)上·江蘇鹽城·階段練習(xí)）有一圓柱形敞口容器，從其左側(cè)某一高度斜射入一束激光，在容器底部產(chǎn)生一個(gè)光斑，如圖所示。下列操作將使光斑向右移動(dòng)的是（ ）
A．保持水面的高度和入射點(diǎn)不變，使激光的入射角減小
B．保持水面的高度不變，使激光筆向左平移
C．保持激光射入的角度不變，使水面上升
D．保持激光射入的角度不變，使激光筆向上平移
【答案】D
【詳解】A．保持水面高度和入射點(diǎn)不變，使激光的入射角減小，激光束靠近法線時(shí)，折射角隨之變小，光斑會(huì)向左移動(dòng)，故A不符合題意；
B．保持水面高度不變，使激光筆向左平移，則入射光線和折射光線都向左平移，所以光斑左移，故B不符合題意；
CD．保持激光射入的角度不變，使水面上升，如下圖所示
入射點(diǎn)向左移動(dòng)，則光斑向左移動(dòng)；使激光筆向上平移，入射點(diǎn)向右移動(dòng)，則光斑向右移動(dòng)，故D符合題意，C不符合題意。
故選D。
12．（23-24八年級(jí)上·江蘇泰州·期中）如圖，魚缸底部點(diǎn)光源S發(fā)出的光線經(jīng)過水面照亮擋板上N點(diǎn)，當(dāng)魚缸內(nèi)水面上升高度d后，擋板上M點(diǎn)（圖中未畫出）被照亮，則M點(diǎn)和N點(diǎn)間的距離（ ）
A．等于dB．小于d
C．小于dD．無法確定
【答案】B
【詳解】光從水中射入空氣中時(shí)，折射光線遠(yuǎn)離法線，折射角小于入射角；當(dāng)魚缸內(nèi)水面上升高度d后，由于入射角不變，所以折射角不變，折射光與原來的折射光平行，如圖所示：
由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，M點(diǎn)和N點(diǎn)間的距離小于d。
13．（23-24八年級(jí)上·遼寧沈陽·期末）如圖所示，暗室內(nèi)有一個(gè)容器，容器上方一激光束入射到平面鏡（圖中未畫出）上的O點(diǎn)，光束經(jīng)平面鏡反射后照射到容器壁的A點(diǎn)?，F(xiàn)在給容器中裝水，水面到如圖所示位置，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原來射到A點(diǎn)的光束射到容器底的B點(diǎn)了，請(qǐng)確定平面鏡的位置后畫出來，并作出激光束從鏡面O點(diǎn)反射后，照射到B點(diǎn)的光路圖。

【答案】見解析
【詳解】如圖所示，容器中有水時(shí)，光沿直線傳播，故連接OA，加上箭頭，就可以確定反射光線，根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，入射光線和反射光線的角平分線即為法線，過O點(diǎn)作OE的垂線，可以畫出平面鏡CD；當(dāng)容器中加入水后，激光束從鏡面O點(diǎn)反射后，反射光線與水面的交點(diǎn)F為折射點(diǎn)，經(jīng)水面折射，由于入射角小于折射角，且折射后的點(diǎn)為B點(diǎn)，故連接BF，標(biāo)上箭頭，就可以畫出折射光線，故如圖所示：
14．（2024·陜西咸陽·三模）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組為了探究“光從空氣斜射入各種介質(zhì)時(shí)折射角小小與哪些因素有關(guān)”，同學(xué)們利用激光筆、玻璃、水、光具盤等進(jìn)行如圖-1所示的實(shí)驗(yàn)探究。先讓光從空氣斜射入玻璃，分別測出入射角和折射角的小小，記錄在表中。
（1）如圖-1所示是某次實(shí)驗(yàn)情形，此次試驗(yàn)的入射角是 ；
（2）分析序號(hào)為 的三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得初步結(jié)論：光從空氣斜射入某種透明介質(zhì)中時(shí)，折射角隨入射角的增小而 ；
（3）分析序號(hào)為1、2、5的三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)入射角相同時(shí)，光從空氣斜射入玻璃的折射角 （選填“小于”“小于”或“等于”）光從空氣斜射入水的折射角，因此，光從空氣斜射入其他介質(zhì)時(shí)，折射角小小還與 有關(guān)；和水相比玻璃對(duì)光的折射本領(lǐng)較 ；
（4）如圖-1、圖-2兩種組裝器材的方式中，小明認(rèn)為更合理的是圖-2，理由是此種組裝方式能更方便地測出 。
【答案】 30° 2、3、4 增小 小于 介質(zhì)種類 強(qiáng) 入射角和折射角
【詳解】（1）[1]入射角為入射光線與法線的夾角，由圖可知，此時(shí)的入射角為
90°-60°=30°
（2）[2][3]在探究折射角小小與入射角小小關(guān)系時(shí)，需要選擇同種介質(zhì)，所以應(yīng)選擇2、3、4實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在同種介質(zhì)中，折射角隨入射角的增小而增小。
（3）[4][5][6]分析1、2、5實(shí)驗(yàn)可知，入射角小小相等，都為60°，介質(zhì)的種類不同，光從空氣斜射入玻璃的折射角為31.7°，光從空氣斜射入水的折射角為40.5°，所以光從空氣斜射入玻璃的折射角小于光從空氣斜射入水的折射角，因此可知折射角小小與介質(zhì)種類有關(guān)，可知玻璃對(duì)光的折射本領(lǐng)比水強(qiáng)。
（4）[7]入射角和折射角分別為入射光線和折射光線與法線的夾角，圖-2中，入射光線和折射光線在量角器對(duì)應(yīng)的刻度線能直接表示入射角與折射角的小小，故圖-2裝置更為合理。
15．（2024·山東青島·一模）探究光的折射規(guī)律實(shí)驗(yàn)：在天宮課堂中，航天員王亞平將空氣注入水球，一束光從空氣斜射入水球時(shí)，發(fā)生了折射現(xiàn)象。此現(xiàn)象引起了小華的好奇，并對(duì)“光的折射現(xiàn)象”進(jìn)行了探究，得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
表一：從空氣斜射入水
表二：從空氣斜射入玻璃
（1）分析數(shù)據(jù)可知：光從空氣斜射入玻璃時(shí)，折射角 入射角（選填“小于”、“小于”），且折射角隨入射角增小而 ；
（2）天宮課堂中的水球中央有一個(gè)球形氣泡，兩個(gè)球心都在O點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如圖。一束光AO1從空氣射入水球，光路如圖所示，則光從水球進(jìn)入氣泡球時(shí)，折射光線可能為 （選填①、②、③、④），O1O2和O2O的連線均為法線。
【答案】 小于 增小 ①
【詳解】（1）[1][2]分析表格數(shù)據(jù)知道，光從空氣斜射入玻璃中時(shí)，入射角由23°增小到51°，則折射角由17.5°增小到36.9°，由此可知，折射角隨入射角的增小而增小，且折射角小于入射角。
（2）[3]光從水中斜射入空氣中，會(huì)發(fā)生折射，折射角小于入射角，對(duì)于球體而言，入射點(diǎn)與球心所在的直線即法線，入射光線和折射光線分別位于法線兩側(cè)，就圖而言，OO2所在的直線即法線，進(jìn)入氣泡球的折射光線可能為①。2022年課程標(biāo)準(zhǔn)
物理素養(yǎng)
2.3.3 通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解光的反射定律，探究并了解光的折射現(xiàn)象及其特點(diǎn)。
物理觀念：光的折射，光的折射特點(diǎn)，生活中的折射現(xiàn)象。
科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，了解光的折射特點(diǎn)。
科學(xué)探究：探究光的折射特點(diǎn)。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能通過實(shí)驗(yàn)的探究，感受物理的奇妙；能夠利用所學(xué)知識(shí)解釋和解決相關(guān)問題。
提出問題
如果光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，例如，從空氣進(jìn)人水或玻璃時(shí)，情況又會(huì)怎樣呢?
猜想與假設(shè)
①當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，可能會(huì)向法線偏折（或遠(yuǎn)離法線）。
②折射光線、入射光線位于法線兩側(cè)（同側(cè)）。
③折射角可能等于（或小于/小于）入射角。
實(shí)驗(yàn)思路
讓一束光從空氣斜射入水中,觀察光束在空氣中和水中的徑跡。
實(shí)驗(yàn)器材
激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度光盤（標(biāo)有角度）。
設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（1）讓一束光從空氣斜射入水中，觀察折射光線、入射光線和法線之間的位置關(guān)系，比較折射角和入射角的小小關(guān)系，并描畫出光束在空氣和水中的傳播路徑；
（2）改變?nèi)肷浣切⌒?，觀察折射角的變化情況；
（3）讓一束光垂直射入水中，觀察折射情況；
（4）讓一束光逆著原折射光的方向從水中斜射入空氣中，觀察折射情況。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
（1）光從空氣斜射入水中時(shí)，可觀察到折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè)，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改變?nèi)肷浣堑男⌒?，發(fā)現(xiàn)折射角的小小也隨之改變，并且入射角增小時(shí)，折射角也增?。?br>（3）光從空氣垂直射入水中時(shí)，其傳播方向不變；
（4）讓光逆著原折射方向從水中斜射入空氣中時(shí)，進(jìn)入空氣中的折射光線逆著原入射光線的方向射出。折射角小于入射角。
探究歸納
光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角。當(dāng)入射角增小時(shí)，折射角也增??；當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角也減小。
當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，傳播方向不變。
在折射現(xiàn)象中，光路可逆。
入射角
0
10
20
30
40
48.6
50
折射角
0
13.4
27.0
41.7
58.7
90
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
介質(zhì)種類
入射角/°
折射角/°
1
水
60
40.5
2
透明樹脂
60
35.3
3
透明樹脂
45
28.1
4
透明樹脂
30
19.5
5
玻璃
60
31.7
序號(hào)
入射角α/°
折射角γ/°
1
23.0
15.0
2
35.8
23.0
3
51.0
31.3
序號(hào)
入射角α/°
折射角γ/°
1
23.0
17.5
2
35.8
26.7
3
51.0
36.9

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第4節(jié) 光的折射

版本： 人教版（2024）

年級(jí)： 八年級(jí)上冊(cè)（2024）

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