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Chapter 4
第四章 光的折射 透镜
1 光的折射
[学习目标]
1. 知道光的折射现象，体验折射引起的错觉；
2. 理解光从空气射入水中或其它介质中时的偏折规律；
3. 会利用光的折射规律解决简单的物理问题；
4. 会画人看水中物体比实际浅的原理图；
一、光的折射
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______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______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(O)，叫入射点；入射光线AO与法线NN′夹角
(α)叫______；折射光线OC与法线NN′的夹角(γ)叫______。
二、光的折射定律
1．在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线 ______ ,______ 居
中)；
2．折射光线和入射光线分居在法线的两侧(______)；
3．当光从空气斜射入水等其他透明物质(玻璃、水晶等)时，折射光线____________偏
折，折射角______入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射光线______法线，
折射角______入射角，折射角随入射角的增大____________(__________________)
4．斜射时，总是______的角大；垂直入射时 ， ________________________ ,光的传播
方向不改变当
5．光射到两介质的分界面时，________________________
6．光的折射中光路______
7．人们利用光的折射看见水中物体的像是______（折射光线反向延长线的交点）5.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。
一、光的折射
1．定义：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；
概念 定义 图示
入射光线 照射到两种介质分界面的光线AO
折射光线 光进入另一种介质被折射后的光线OB
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r
2．光的折射现象：水中筷子弯折、铅笔弯折、海市蜃楼、幻日现象、雨后彩虹、光的
色散、人看水中物体比实际深度浅等。
3．光的折射定律特点：
① 折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法
线两侧；光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于
入射角，入射角增大(或减小)时，折射角也增大(或减小)；当光从水或其他介质斜射入
空气中时，折射角大于入射角；
② 当光垂直于介质表面入射时，折射角等于零(传播方向不变)；
③ 折射现象我们看到的像其实是物体的虚像；
二、生活中的折射现象
1．人看水中物体比实际位置浅：在碗里加水后，可以看
见原来视野外的物体，因为眼睛逆着光线看到的是折射光线反向延长线所在的位置，不是实际光线汇聚的像，而是虚像，所以人看水里的东西时往往比
实际浅，而从水中观察空气中物体时会比实际位置更高。
2．从水中看岸上的物体：若从水中观察岸上的物体，则正好出现相反的现象，水面上
的物体位置将会升高。
三、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；
2．入射角增大时，折射角也随着增大；
3．在光的折射现象中光路是可逆的。
4．两角关系：
① 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。
5．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。
6．光的折射看到的是物体的虚像。
知识点一：光的折射
【探究重点】
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。
【例题精讲】
1. 下列实例中，属于光的折射现象的是( )
A．日食和月食的形成
B．利用红外遥感技术监视森林火灾
C．注水后的游泳池看起来池底变浅
D．用平面镜改变光的传播方向
2. （2019•临沂）下列光现象，由于光的折射形成的是（ ）A．小孔成像 B．鹦鹉照镜子 C．手影游戏 D．放大镜
【巩固训练】
3. 如图所示，我们看到筷子斜插入水中的情况，正确的是( )
4. (2019四川南充)下列现象中属于光的折射现象的是( )
A．坐井观天 B．杯弓蛇影 C．海市蜃楼 D．一叶障目
知识点二：光的折射探究
【探究重点】
实验步骤：
1. 在透明玻璃杯中放入筷子；
2. 倒入水，并从侧面、正上方、斜上方、背面各个角度观察。
实验现象：从侧面、斜上方、背面几个角度观察，筷子在水中看上去“折断了”；而从正上
方观察，筷子还是原样。
实验原理：利用了光的折射，使从侧面、斜上方、背面几个角度观察，筷子看上去“折断
了”；从正上方观察筷子还是原样，是因为“当光线与法线垂直时，折射光线与入射光线在
同一平面内”
【例题精讲】
5. 下面哪一幅图正确地表示了光从空气进入玻璃中的光路( )
【巩固训练】
6. 下图是光线通过厚玻璃板的折射光路示意图，其中正确的是( )
7. 下列关于光的折射的说法中正确的是( )
A．光从一种介质进入另一种介质时传播方向一定改变
B．折射角就是折射光线与镜面的夹角
C．发生光的折射时，折射角总是大于入射角
D．入射角增大时，折射角也随着增大
知识点三：折射定律
【探究重点】
光的折射规律：1．当光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；当光
从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。
2．当光从光速大的介质斜射入光速小的介质时，折射角小于入射角。
3．光从一种介质垂直射入另一种介质时，光的传播方向不改变，此时，入射角为
0°，折射角为0°，这是折射现象的一种特殊情况。
4．光路的可逆性：在折射现象中，光路是可逆的。
【例题精讲】
8. 某同学研究光的折射规律，记录实验数据如表
(1)分析实验数据得知，当光从一种介质斜射人另一种介质时，折射角跟入射角之间的
关系是
。
(2)请你推测这位同学做实验时，人射光线可能是从 进入 。
【巩固训练】
9. 如图所示，一束激光AO由空气斜射入玻璃砖，折射后从另一侧面射出，其出射点可能
是图中的( )
A．M点 B．N点 C． P点 D．Q点
知识点四：光的折射应用
【探究重点】
1．应用：水中的鱼的位置看起来比实际位置浅（高）一些（鱼实际在看到位置的后
下方）；由于光的折射，池水看起来比实际的浅一些；
水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些；夏天看到天上的星斗的位置比星斗实际位
置高些；透过厚玻璃看钢笔，笔杆好像错位了；斜放在水中的筷子好像向上弯折了；
2．说明：分析光的折射现象时，可以根据光的折射规律，通过作图的方式直观、形
象地说明问题，但在分析时，一定要搞清光的传播方向，即光线从什么介质斜射入什么
介质中；再利用相应的折射规律作图分析。
【例题精讲】10. 把一根筷子斜放入装有水的碗中，从水面上看，筷子在水中的部分被水“折”断了。那
么，是向上弯折还是向下弯折呢？答：_____。
【巩固训练】
11. (2020大连)面对清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下
去，因为人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同，下面四幅图能正确解释此现象的
是( )
A． B． C． D．
知识点五：光的折射作图
【探究重点】
1．当光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；当光
从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角
2．即保证“空气中角大”
【例题精讲】
12. (2019江苏苏州)图中，一条光线从空气射入水中，请标出它的入射角α并大致画出折射
光线。
【巩固训练】
13. (2020·四川省成都市)(1)如图所示，请画出激光束从三棱镜折射人空气时，法线的位置
和折射光线的大致位置________；
1. 下列光现象中属于光的折射的是( )
2. 光线从空气垂直射入水中，其折射角为( )
A．0° B．45° C．60° D．90°
3. （2019•德州）下列诗句中有关光现象的说法正确的是（ ）A．“绿树阴浓夏日长”，树阴是光的反射形成的B．“楼台倒影入池塘”，楼台倒影是
光的折射形成的
C．“瀑水喷成虹”，彩虹是光的直线传播形成的 D．“潭清疑水浅”，水浅是光的
折射形成的
4. 人站在岸上看到水中的池底变浅了，在如图所示的四幅光路图中，能正确说明产生这一
现象原因的是 （ ）
A. B. C. D.
5. 当光从玻璃中射入空气中时( )
A．传播方向一定会发生改变 B．折射角一定大于入射角
C．传播速度一定会发生改变 D．入射角增大时折射角随之减小
6. 句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并
非太阳的实际位置(如图所示)，而是太阳光经过不均匀的大气层发生了 所成的像，太
阳实际在图中 (选填“甲”或“乙”)的位置。
7. 光从空气斜射入水或其他介质，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；折射光线和
入射光线分居法线两侧，折射角______入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光
线垂直射向介质表面时，传播方向______。折射现象光路也是可逆的。
8. 人站在岸边看到池水中的鱼比鱼的实际位置要 些(选填“深”或“浅”)，这是由于
光从 中射向 时发生折射的缘故。
9. 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°，则反射角的大小为 ，折射角的大小为
。10. 如图所示，S是点光源，作出入射光线SO的反射光线和大致的折射光线。
11. (2020桂林模拟)在探究光的折射规律的实验中。
(1)为了看清光在水中的传播路径，甲实验小组采取向水中注入几滴牛奶的方法，请分析这
样做的原因。
___________________________________
(2)乙实验小组将光从空气分别射入水和玻璃，测得
数据如下表：
分析表格中的数据，你肯定能 得出一些规律。请
写出三条：
① _________________________________。 ②_________________________________ 。 ③
_________________________________。
(3)小明通过实验研究光从水中射人空气中的现象，如图是他根据实验现象画的光路图，
改变入射角的大小，他发现空气中的折射光线与法线的夹角随着入射角的增大而增大。
你猜想，当入射角增大到一定程度时，可能出现的现象是什么?_____________________
1. 面对清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去，因为人们
看到的池水深度和它的实际深度并不相同，下面四幅图能正确解释此现象的是( )
2.
如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是( )
A．山在水中形成“倒影” B．景物在观后镜中成像
C．月食现象的形成 D．钢勺好像在水面处“折断”3. 在南美原始森林的河流里有一种射水鱼，它在水中看到水面上方的昆虫等猎物后，便
向猎物射水．关于这个情景，请你在图中找出正确的光路图表示猎物反射的光线是如何进
入鱼的眼睛的
A. B. C. D.
4. 光从空气斜射入玻璃里，若入射光线与玻璃表面的夹角为60°，则折射角 ( )
A．等于60° B．大于60° C．小于30° D．大于30°
5. （2019•烟台）小明将一枚硬币放在碗的底部，眼睛在A处恰好看不到它（如图）。小
明看不到硬币，这是因为 ；将平面镜放到碗边适当的位置，小明在A处通
过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的 ；沿碗壁缓缓向碗中加水，小明在A
处也能看到硬币的虚像，这是利用了光的 。
6. (2020·山东枣庄)诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷．其实诗
人观察到的落日并非太阳的实际位置(如图所示)，而是太阳光经过不均匀的大气层发生了
_____所成的像，太阳实际在图中_____(选填“甲”或“乙”)的位置．
7. 如图(1)所示，在南美原始森林的河流里有一种射水鱼，它在水中看到水面上方的树枝上
停留的昆虫等猎物后，便向猎物射水，使猎物落在水面上后进行捕杀，喷射出的水在空中
呈抛物线形状。关于这个情景，请你在图(2)中作出光路图表示：猎物P反射的光线是如何
进入鱼的眼睛E的。8. 如图是一条经水面折射后的光线，在图中画出入射光线的大致方向并标出入射角i．
9. 插入水中的筷子，在水中的部分看起来向上弯折，如图所示，人眼在C点处看到筷子B
点的像在位置B′点。请画出B点的一条光线经水面折射后过C点的光路图。
10. 某同学做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，
入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通
过实验还得到如下数据：
入射角α 0° 15° 30° 45° 60°
反射角β 0° 15° 30° 45° 60°
折射角γ 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
(1)分析表中数据，可得出结论：
①光从空气斜射到水面时，将同时发生______和______现象；
②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：____________________，且折
射角_________(大于/等于/小于)入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．该
同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点．
(2)请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．是否存在不足？
答：______(是/否)；请简要说明理由：___________________________________．1. 列观察中不属于光的折射现象的是( )
A．夜空中星星”眨”眼眼睛 B．池水中映着一轮明月 C．海市蜃楼 D．池水变浅
2. 一束与液面成50°夹角的光线从空气斜射入某液体中时，折射角为30°，当入射光向法线
靠拢10°时，则折射角为( )
A．大于30°小于40° B．大于40° C．大于20°小于30°
D．30°
3. 一束平行光从水中射入空气，OP是其中的一条反射光线，如图所示。能正确反映光线
OP的光路图是( )
4. 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如图所示
哪个图中的情形（ ）
A． B． C． D．
5. 用厚度不计的玻璃制成一空气三棱镜，放置于水中，如图所示，一束平行底边ab的单
色光线射向侧面ac，并从bc侧面射出，此时，光线将向（ ）
A．向底边偏折 B．向顶角偏折 C．不发生偏折 D．与入射光线平行，但不共线6. 如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射，其中折射光线
是 ，反射角 °，玻璃在界面的 侧。
7. 如图所示，一容器的底面有一平面镜，容器中盛有水，一束光线与水面的夹角为 ，画
出进入水中，经平面镜反射又射入空气中的光线传播路线。
8. 如图所示的是光从玻璃斜射入空气时入射光的光路情况，请在图中画出该入射光线的折
射光线的大致位置。
9. 光在水中的传播速度为空气中传播速度的 ，光在玻璃中的传播速度为空气中传播速度
的 ，当光从空气中斜射入水中时，折射光线偏向法线；当光线从空气中斜射入玻璃中
时，折射光线也偏向法线。你认为，当光线从水中斜射入玻璃中时，折射光线会
（选填“偏离”或“偏向”）法线。你猜想的理由是 。
10. 当光从空气中 入另一种介质中时，传播方向发生 ，这种现象叫做
，光从空气中射入水中或其它介质中时，折射光线向 偏折，此时折射角 入射
角；当光从其它物质斜射入空气中时，折射角 入射角。当光线垂直入射到两种介质
的分界面上时，折射角与入射角 ，且等于 度。
11. (2021贵州贵阳三模)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的
折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒
等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点，如图甲所
示。(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，
他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线)，你认为出现光线OC是因为________所
致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是________________。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，他将光屏竖直放入水槽中，(使线段
MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平，入射光线应该从A点向O点射入，这是为
了保证_______________，其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(OE为水中的折射光线)，通过分析光
路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。
(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则________射出的折射光线
更远离法线。
