“光的折射”題型分析

題型一 考查光的折射現(xiàn)象

例1 下列現(xiàn)象中屬于光的折射現(xiàn)象的是（ ）.

A.太陽光穿過樹葉間的小空隙，在地面上留下了光斑

B.人在河邊看見“白云”在水中飄動

C.斜插入水中的筷子在水下的部分看起來向上彎折了

D.電線桿在陽光下出現(xiàn)影子

解析 太陽光穿過樹葉間的小空隙在地面上留下光斑，這是小孔成像，屬于光的直線傳播現(xiàn)象；人在河邊看見“白云”在水中“飄動”，水中的“白云”是白云的虛像，平靜的水面相當(dāng)于平面鏡，這相當(dāng)于平面鏡成像，屬于光的反射現(xiàn)象；斜插入水中的筷子在水下的部分看起來向上彎折了，是由于水中的筷子反射的光線在水面處發(fā)生了折射，折射角大于入射角，眼睛逆著光線看去就覺得筷子向上彎折了，這是光的折射現(xiàn)象；電線桿在陽光下出現(xiàn)影子是由于光的直線傳播形成的.本題選C.

例2 圖1中描述的現(xiàn)象屬于光的折射的是（ ）.

解析 選項A日偏食是屬于光的直線傳播，B中的水中倒影是光的反射，C中汽車觀后鏡也是屬于光的反射，D是由于光從水中進(jìn)入空氣中發(fā)生的折射從而給人以一種錯覺.本題選D.

題型二 利用光的折射規(guī)律解題

例3 如圖2所示，是光線在空氣中和玻璃中傳播時的情形，其中MM′⊥NN′，則入射光線是 ，折射光線是 ，

界面是 ，空氣在界面的 側(cè).

解析 這是一道比較經(jīng)典的題目，一般是綜合利用光的反射定律和折射規(guī)律來判斷.由圖可看出，∠NOB與∠NOC相等，則OB、OC中一定有一條是入射光線，另一條則為反射光線，那么OA一定是折射光線.又因為折射光線與入射光線分居在法線的兩側(cè)，由此可斷定BO為入射光線（注意不能說成OB，應(yīng)該沿光線的方向描述光線），NN′是法線，則MM′為界面；根據(jù)折射角小于入射角，可知光線是從空氣斜射入玻璃中的，則空氣在界面MM′的左側(cè).

答案 BO OA MM′ 左

題型三 利用光的折射規(guī)律作圖

例4 如圖3為一條射水魚準(zhǔn)備攻擊樹枝上昆蟲A的畫面，A′為射水魚看到的昆蟲的像.請根據(jù)A′的位置畫出從昆蟲A射向水面再折射入魚眼的一條入射光線和折射光線.

解析 這是一道易錯題，魚看到的不是真的昆蟲而是昆蟲的像，就好比我們在岸上看水中的物體，看到的不是實際的物體而是它的像一樣，由此我們第一步應(yīng)該先將魚眼和A′連接起來，這是最重要的一步，此時的連線與水面的交點即為入射點，再把該點與昆蟲A連接起來.注意光線用實線，輔助線用虛線，同時還要注意光線的方向.答案如圖4所示.

題型四 利用光的折射規(guī)律解釋現(xiàn)象

例5 （1）在星光燦爛的夜晚仰望天空，會看到繁星在夜空中閃爍，像是調(diào)皮的孩子在不時地眨著眼睛.造成這種現(xiàn)象的原因是 .

（2）漁民叉魚時怎樣才能叉到魚？

.

解析 （1）地球的大氣層很厚，而且密度是不均勻的，離地面越高空氣密度越小.即使在同一高度，由于不同地區(qū)的氣溫不同，空氣的密度也不相同.當(dāng)星光穿過不同密度層的空氣時要發(fā)生折射.一般說來空氣相對于地面不是靜止的，而是在不斷流動的.隨著空氣的流動，在觀察者注視的區(qū)域內(nèi)，空氣的密度會時大時小，因此，穿過該區(qū)域的星光被折射的情況將隨之發(fā)生變化.于是折射光線就會不停地顫動、搖擺，忽而進(jìn)入我們的眼睛，忽而又射到眼睛以外的地方，使我們一會兒能看到某顆星星，一會兒又看不到這顆星星，即出現(xiàn)了星星“眨眼睛”的景象.

答案 星光被地球大氣層折射的結(jié)果.

（2）我們在岸上看到的不是真正的魚而是魚的虛像，它是由于光從水中射向空氣中發(fā)生折射而形成的，真正的魚在我們看到的虛像的下方，如圖5所示.魚叉是不會發(fā)生折射的，所以要向看到的魚的下方投叉.若我們想用激光筆照到魚，則需要對準(zhǔn)我們看到的魚（虛像）照射，由于光路可逆，光線進(jìn)入水中后折射剛好照到魚的身上.

答案 向看到的魚的下方投叉.

例6 物理老師在實驗室用某種方法在長方形玻璃缸內(nèi)配制了一些白糖水.兩天后，同學(xué)們來到實驗室上課，一位同學(xué)用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線斜向上射入白糖水，發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象：白糖水中的光路不是直線，而是一條向下彎曲的曲線，如圖6所示.關(guān)于對這個現(xiàn)象的解釋，同學(xué)們提出了以下猜想，其中能合理解釋該現(xiàn)象的猜想是（ ）.

A.玻璃缸的折射作用

B.激光筆發(fā)出的光線不絕對平行

C.白糖水的密度不是均勻的，越深密度越大

D.激光筆發(fā)出的各種顏色的光發(fā)生了色散

解析 A.由于玻璃缸的折射，光線只能在空氣和玻璃缸的界面上傳播路徑改變，故本選項錯誤；B.激光筆發(fā)出的光線絕對平行，故本選項錯誤；C.白糖水放置久了后，就變得不均勻了，越深密度越大，光線在里面?zhèn)鞑r就會發(fā)生折射，故本選項正確；D.激光筆發(fā)出的光是單色光，不能色散，故本選項錯誤.故選C.

例7 在探究“光從空氣斜射入水和油時，哪種液體對光的偏折本領(lǐng)較大”的實驗中，小明提出如下實驗方案：先讓一束入射光從空氣直接斜射入透明的空水槽中，記錄下光斑位置（如圖甲所示）；接著分別倒入水和油，記錄對應(yīng)的光斑位置，再通過分析就可得到實驗結(jié)論.經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為這一方案是可行的，于是進(jìn)行了探究實驗.

（1）要實現(xiàn)探究目標(biāo)，他們應(yīng)選擇圖乙中的 （選填字母序號）兩圖示實驗；

（2）實驗時，同學(xué)們在水槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，這樣做的目的是為了

.

（3）某小組同學(xué)正確實驗后，所記錄的三次光斑的相對位置如圖丙所示，經(jīng)分析可知：光從空氣斜射入水和油時， 對光的偏折本領(lǐng)較大.

解析 （1）實驗的目的是探究水和油對光的偏折本領(lǐng)，因此需要控制入射角和液面的高度相同.因為液面高度相同，入射角不同，光斑位置不同；入射角相同時，液面高度不同，光斑位置也不同.符合條件的有B、D兩圖，這是考查的控制變量法；

（2）為了把液體對光線的偏折程度體現(xiàn)出來，需要在水槽底部貼上刻度尺，記錄折射光線照射在水槽底部的光斑的位置，這是考查的轉(zhuǎn)換法；

（3）通過記錄的位置，和空氣中照射點光斑相比較，距離空氣中光斑越遠(yuǎn)，說明對光的偏折本領(lǐng)越大.

答案 （1）B、D；（2）記錄每一次光斑的位置；（3）油.