第五讲　光的折射现象|光的折射现象

时间：2019-02-02 03:26:56　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　一复习导航　　　　1. 主要概念和公式　　（1）光的折射规律　　折射光线、入射光线和法线在同一平面上；折射光线和入射光线分居在法线两侧.
　　光从空气斜射入水或玻璃时，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角. 入射角增大时，折射角也增大.
　　当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变. 在折射中光路是可逆的.
　　（2）近视眼与远视眼
　　人的眼睛的晶状体相当于一个凸透镜，来自物体的光经晶状体成像于视网膜上，再通过视觉神经把信息传到大脑，产生视觉.
　　① 近视眼是指远处的物体通过晶状体所成的像落在视网膜的前方，所以近视眼看不清远处的物体. 因为凹透镜对光线有发散作用，所以通过配戴凹透镜可以使像成在视网膜上，起到矫正视力看清远处物体的作用.
　　② 远视眼是指近处的物体通过晶状体所成的像落在视网膜的后方，所以远视眼看不清近处的物休. 因为凸透镜对光线有会聚作用，所以通过配戴凸透镜可以使像成在视网膜上，起到矫正视力的作用.
　　（3）凸透镜成像的特点
　　① 焦点是物体成实像与虚像的分界点，物体在焦点处不成像.
　　② 二倍焦距处是成放大与缩小像的分界点，在2f处，物体成等大的像.
　　③ 实像总是倒立的，虚像总是正立的
　　④ 实像与物分居在镜的两侧，虚像与物在同侧.
　　⑤ 物距大于像距时，物大于像（即成缩小的像）；物距小于像距时，物就小于像（即成放大的像） .
　　⑥ 物体向右移，像也向右移；物体向左移，像也向左移.
　　⑦ 物距大于一倍焦距时，“物（距）近、像（距）远、像变大；物（距）远、像（距）近、像变小”
　　⑧ 成实像时，物像“左右相反；上下颠倒”
　　2. 基本物理方法
　　（1）建模法：通过建立折射光线、入射光线、法线等物理模型表述相关规律.
　　（2）对比法：通过对比了解凸透镜的会聚作用与凹透镜发散作用的区别.
　　（3）归纳法：通过归纳探讨凸透镜成像规律及特点.
　　3. 易错易混的问题
　　（1）实像和虚像的区别
　　实像是实际光线会聚而形成的，在像的所在位置，有实际光线到达，是能用光屏接收得到的；虚像是反射光线或折射光线的反向延长线相交而成的，反射延长线并不是实际光线，因而在虚像所在的位置，并没有实际光线到达，用光屏是接收不到的. 实像和虚像的成因不同. 如：小孔成实像是由于光的直线传播；凸透镜能成实像（u>f）是由于光的折射，平面镜成虚像是由于光的反射.
　　（2）凸透镜成像规律中u>2f和f 　　题 5 小宇做完凸透镜成像实验后，又想用手表代替蜡烛，看到光屏上能成什么样的像. 于是他在透明的玻璃板上用黑色笔画了个手表盘，如图5（甲）所示. 把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，如图5（乙）所示. 移动光屏直到成清晰像为止. 此时表盘在光屏上所成的像是图5（丙）中的哪一个？（） .
　　
　　解析像对于原来的物体而言：左右颠倒、上下颠倒. 将手表左右颠倒如图B，再上下颠倒如图D所示，故选D.
　　点评特别强调的是重视实验，注意观察实验现象，亲历实验探究过程，从实验中总结规律和结论，列表对比相近或相类似的现象及规律，灵活运用，加深理解光学规律，升华内化为自己的知识和技能.
　　题 6 在研究凸透镜成像情况的实验中，当烛焰到凸透镜的距离是20cm时，在透镜另一侧的光屏上得到一个放大的像，则下列判断不正确的是（） .
　　A. 该透镜的焦距是20cm
　　B. 该透镜可作为放大镜
　　C. 当蜡烛距透镜的距离是40cm时，光屏上可得到缩小的像
　　D. 当蜡烛距透镜的距离是10cm时，在光屏上得不到像
　　解析本题是考查灵活运用凸透镜成像规律分析问题的能力. 在凸透镜成像中，若要分析物体经过透镜后的成像性质，必须知道凸透镜的焦距和物距，按凸透镜成像规律“抓两点，观两变”. 本题的关键是算出焦距f的大小及物体在镜前不同位置与焦点的相对位置，再判断像的性质，根据题意，当u=20cm时，在光屏上得到放大的像，可以知道此像一定是倒立的实像，则f2f，在光屏上可以得到缩小的像；当物距u″=10cm时，物体的位置u″ 　　题 11 如图7（a）所示，直线AB是光滑木板与棉布的分界线（木板与棉布处在同一水平面上），然后使一个小线轴（如缝纫机上的线轴）沿着与直线AB成一角度的方向PO匀速滚动，可以看到，线轴在棉布上滚动的方向发生了改变. 如图7（b）所示，一束光从空气斜射入玻璃中时传播方向也发生了改变.
　　
　　解析本题中线轴的甲轮从光滑木板运动到与棉布接触时，由于受到了棉线上阻力的作用，使甲轮的运动状态发生改变，故甲轮速度将变小；而甲轮与棉布接触时，乙轮仍在光滑木块上运动，不受阻力作用，故乙轮速度大小不变；通过（1）、（2）两图的类比可知光由空气斜射入玻璃时发生折射的原因可能是光的传播速度发生了变化；初中物理中关于运用类比法的例子是比较多的，如水流类比电流等.
　　点评本题是集物理知识与物理方法为一体的新题型，新课程要求我们在掌握物理知识的同时，还要掌握一定的物理研究方法，同时还要渗透情感、态度与价值观的教育.
　　
　　三创新试题
　　
　　3. 在研究光的折射时，小明知道了光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角. 小明想：光在其他透明介质的分界面发生折射时有什么规律呢？即什么条件下折射角小于入射角，什么条件下折射角大于入射角？
　　为了研究这个问题，他在老师的指导下做了如下实验：让一激光手电筒射出的光束从水斜射入玻璃；再从玻璃依次斜射入冰、空气中，其光路如图9所示. 然后老师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度，如下表. 试回答：
　　
　　（1）针对小明提出的问题，仔细观察图中的光路，对照表格中的数据进行分析，你能得出什么结论？
　　（2）根据你得出的结论，请在图10中画出光由玻璃斜射入酒精时，折射光线的大致位置.
　　
　　4. 如图11所示，华南中学初三（2）班STS课外兴趣小组，在探究折射角与入射角关系时，将一束光从玻璃射向空气，发现光在玻璃和空气的分界面处同时发生折射和反射现象，且折射角大于入射角；当入射角不断增大时，折射光线离法线越来越远，且越来越弱，反射光线却越来越强；当入射角增大到某一角度α时，折射角达到90°，折射光线就完全消失，只剩下反射回玻璃中的光线；再减少入射角，当入射角小于α时，折射光线和反射光线又同时存在；而让光线从空气射向玻璃时，无论怎样改变入射角，折射光线和反射光线都同时存在. 他们感到非常惊奇，大家又做了一遍，发现还是如此，这究竟是什么现象呢？
　　
　　查阅资料得知，这种折射光线完全消失的现象叫全反射现象，折射角变成90°时的角度叫做临界角，而且此现象在医学和通信等方面都有广泛的应用.
　　阅读上面内容，请回答下面问题：
　　（1）用符号γ将图中折射角标出；
　　（2）如果将一束光从空气射向玻璃，. （填“ 能”、“不能”或“可能”）发生全反射现象；
　　（3）发生全反射现象的条件是：
　　
　　5. 某小组同学在“研究凸透镜成像规律”的实验中，记下所用凸透镜的焦距，按正确的方法安装和调节好实验装置. 他们在光具座上先固定焦距为f1的凸透镜，按表1中的物距u依次进行实验，每次都使光屏上烛焰的像最清晰，并将相应的像距v记录在表1中. 然后他们换用焦距为f2的凸透镜，重复上述实验，并将数据记录在表2中. 为了进一步探究物距u和像距v之间的关系，他们进行适量的运算，将结果分别记录在表1和表2的后四列中. （已知f1

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