初中物理人教版八年级上册第4节 光的折射优秀同步达标检测题

课时4.4 光的折射（帮课堂）（解析版）

【学习目标】

1.了解光的折射现象；

2.知道光在发生折射时，光路是可逆的；

3.能够利用所学知识解释生活中的折射现象。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、光的折射

1.现象探究：光的折射

2.光的折射概念

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生了偏折，这种现象叫光的折射。

3.理解光的折射应注意的问题

（1）如图所示，当光从空气斜射入水中发生偏折，还有一部分光发生反射返回空气中；

（2）如果同种介质密度不均匀，光在其中传播时也会发生偏折，即折射。

【典例1】如图所示，实验观察到激光束在没搅拌的浓糖水中的光路是弯曲的，许多地方都观察到过海市蜃楼景象。而光在均匀介质中是沿直线传播的，我们不难想象观察到光路弯曲是因为介质不均匀。下列关于光弯曲方向的猜想最合理的是（　　）。

A．从密度小的区域向密度大的区域弯曲；B．从密度大的区域向密度小的区域弯曲；

C．一般情况下总是向地面方向弯曲；    D．弯曲方向是随机变化的，无法确定

【答案】A。

【解析】AB．由甲图可知，光由稀糖水射向浓糖水时相当于光由光疏介质射向光密介质，此时发生的是向浓糖水中弯曲的现象，故A符合题意，B不符合题意；

CD．由乙图可知，人站在地面上，远处的高楼反射的太阳光经过高处密度大的空气介质传到低处空气密度小的介质中发生折射，一般向密度大的方向偏折，即向高处弯曲，故CD不符合题意。

故选A。

知识点二、探究光的折射时的特点

1.基本概念：“一点、一面、三线、两角”

2.探究光的折射时的特点

【提出问题】让一束光从空气斜射入水中，传播方向是否发生偏折？向哪个方向偏折？

【实验器材】激光笔、水槽、标有角度的圆盘等。

【进行实验】利用如图所示的实验装置进行实验。

（1）让一束光从空气斜射入水中，观察折射光线、入射光线和法线之间的位置关系，比较折射角和入射角的大小关系，并描画出光束在空气和水中的传播路径；

（2）改变入射角大小，观察折射角的变化情况；

（3）让一束光垂直射入水中，观察折射情况；

（4）让一束光逆着原折射光的方向从水中斜射入空气中，观察折射情况。

【实验现象】

（1）光从空气斜射入水中时，，可观察到折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；

（2）改变入射角的大小，发现折射角的大小也随之改变，并且入射角增大时，折射角也增大；

（3）光从空气垂直射入水中时，其传播方向不变；

（4）让光逆着原折射方向从水中斜射入空气中时，进入空气中的折射光线逆着原入射光线的方向射出。

【实验结论】

（1）当光从空气斜射入水中（或其他介质）时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也随之增大；

（2）当光线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；

（3）当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，其传播方向不变；

（4）在光的折射现象中，光路是可逆的。

3.对光的折射现象的理解

（1）法线与分界面垂直，是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准；

（2）折射角随着入射角的增大而增大，因为先有入射光线，然后才有折射光线，所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化，不说入射角随折射角的变化而变化；

（3）当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°；

（4）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；

（5）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。

【比较辨析】光的反射与光的折射

【典例2】小宇利用如图所示装置将一细光束斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”。

（1）为了更清晰地观察水中的光路。可以采用的办法是：___________。实验中，___________（填“能”或“不能”）看见反射光线。

（2）实验的折射光路如图中所示，可以判定折射角 ___________（填“大于”、“小于”或“等于”）入射角。当增大入射角时，观察到折射角在 ___________（填“增大”或“减小”）。

（3）当光从空气垂直射到水面时，折射角等于 ___________度。

（4）请你谈谈小宇在探究实验中存在的不足：___________。

【答案】滴入几滴红墨水；能；大于；增大；0；实验次数较少，结论具有偶然性。

【解析】（1）[1][2]由于光线在无色的水中是看不到的，故可滴入几滴红墨水，即可看到入射光线和反射光线。

（2）[3][4]从图中知，光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角；当入射角增大时，折射角也增大。

（3）[5]当光从空气垂直射到水面时，光的传播方向不变，此时的折射角为0°。

（4）[6]本题中，实验次数较少，结论具有偶然性，多次测量是为了获取多组数据，得出普遍性的结论，换用其他透明介质再做此实验，得出的结论更具有普遍性。

【典例3】如图所示，装有水的长方体水槽水平放置，固定在左壁上的激光笔发出的一束红光射到水面上的O点，红光与水面夹角是45°，反射光射到右壁上的A点，折射光射到右壁上的B点，则A点到水面的距离______（填“大于”、“小于”或“等于”）B点到水面的距离；若A点往上移动，则水面______（填“上升”、“下降”或“不变”）（图中A、B未在图中标出）。

【答案】小于；上升。

【解析】[1]根据反射角等于入射角画出反射光线OA，光从空气斜射入水中，折射光线OB偏向法线，如图所示：

因此A到水面的距离小于B到水面的距离。

[2]由上图可知，若A点往上移动，反射光射到右壁上的C点，则水面上升。

知识点三、生活中的折射现象

由于光的折射，从一种介质看另一种介质中的物体时，所看到的一般不是物体本身，而是由光的折射所形成的物体的虚像。

【典例4】眼睛看到水中鱼，如图所示能正确反映眼睛看水中“鱼”的光路图是（　　）。

A． B． C． D．

【答案】C。

【解析】眼睛看到水中鱼，是鱼反射的光进入人眼，即光从水中进入空气中；当光由水斜射入空气中时，折射角大于入射角，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。

【方法帮】

题型一：光的折射现象

三种光现象的识别

【典例5】如图所示的四幅图中，属于光的折射现象的是（　　）。

A．密林中的阳光 B．手影戏

C．海巿蜃楼 D．小孔成像

【答案】C。

【解析】A．密林中的阳光呈直线，原因是光的直线传播，故A不符合题意；

B．手影是光的直线传播形成的，故B不符合题意；

C．海巿蜃楼是由于大气的不均匀导致的光的折射现象，故C符合题意；

D．小孔成像是光的直线传播形成的，故D不符合题意。故选C。

题型二：探究光的折射时的特点

【考向点拨】

1.判断三线共面：沿折版中轴折转光屏是否还能看见折射光线；

2.判断分居：观察折射光线、入射光线是否在中轴两侧；

3.不等角：通过量角器测量；

4.判断是否可逆：沿原反射光线路径改变入射光线，观察反射光线；

5.如何实现实验结论的普遍性：改变入射角（改变入射光线方向），进行多次实验；

6.光线的理想化模型：观察激光笔射出的光线即可构建用带箭头的直线表示光的传播方向和路径；

7.光从空气射入水（或其他介质）时：入射角大于折射角；

8.光从水（或其他介质）射入空气时：折射角大于入射角；

9.光从水（或其他介质）射入空气时，当入射角较大时：不再反生折射现象，只有发射光线（全反射）；

10.光从空气垂直射入水（或其他介质）中时：传播方向不变（光速会改变）。

【典例6】在 “探究光的折射特点”实验中：

（1）如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将____（选填“不动”或“向左移动”或“向右移动”），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向______（选填“会”或“不会”）发生偏折。

（2）如图乙，小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线___________（选填“是”或“不是”）在同一平面内。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之___________（选填“增大”或“减小”或“不变”）。当光沿着NO方向射入时，此时折射角为________度。

【答案】向左移动；会；是；减小；0。

【解析】（1）[1][2]光在同种均匀介质中沿直线传播，向水槽内慢慢注水，光由空气斜射入水中，在空气和水的分解面上会发生折射，并且折射角会小于入射角，即折射光线相对于入射光线会向左偏折，所以水槽底部光斑的位置将向左移动，这说明光从空气斜射入水中时，传播方向会发生偏折。

（2）[3]光屏折转前，可以在光屏上观察到入射光线、反射光线和折射光线，当光屏折转后，此时光屏的左右两部分不在同一平面上，此时在光屏上只能观察到入射光线，不能观察到反射光线和折射光线，可以说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内，所以使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是在同一平面内。

[4]调整激光笔使入射光逐步偏向法线，入射光线与法线夹角变小，即入射角变小，折射光也逐步偏向法线，折射光线与法线夹角变小，即折射角变小，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之减小。

[5]当光沿着NO方向射入时，此时入射光垂直分解面射入水中，此时光线不发生偏折，进入水中的光线此时依然沿NO方向，与法线重合，所以此时折射角为0度。

题型三：利用光的折射规律作图

【角度1】从水中看岸上物体

运用光的折射规律作图方法：

【典例7】如图， A点是平静的湖水下潜水员的眼睛，B点是空中飞翔的小鸟，B′点是潜水员在水中看到小鸟的像。请画出潜水员看到小鸟的光路图。

【解析】连接AB′，AB′与界面的交点即为入射点O，OA就是折射光线，连接BO，BO就是入射光线，即可完成水下A处的人看到小鸟的光路图，如图所示：

【角度2】从岸上看水中物体

★易错警示

人之所以能看到物体，是因为有光从物体进入眼睛，并不是人的眼睛会发光。

【典例8】甲图是渔民叉鱼的场景，请在乙图中完成渔民看到鱼在水中的像的光路图，同时标出入射角i；其中B代表渔民看到的鱼，A代表鱼的实际位置。

【解析】A点鱼发出的光从水中传播到空气中时发生折射，折射角大于入射角，此时人眼逆着折射光线看上去，看到的鱼的位置B比鱼的实际位置A要高，如下图所示：

题型四：光的反射与光的折射综合

当水面高度发生变化而入射光方向不变时，反射角、折射角大小不变，所以反射光线、折射光线原来的反射光线、折射光线平行。

【典例10】如图所示，一束激光沿_____射到空水槽底部O点，形成一个光斑．向水槽中注入适量水后，水槽底部光斑移动到O点的_____（左/右）侧．继续沿水槽壁缓慢注水，在此过程中，折射角_____（增大/不变/减小）。

【答案】直线传播；左；不变。

【解析】光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，所以无水时激光沿直线射到水槽底部，向水槽中注入适量水后，光在界面上发生折射，光由空气斜射入水或玻璃介质中时，折射角小于入射角，即光线偏向法线，故水槽底部光斑移动到O点的左侧，继续沿水槽壁缓慢注水，在此过程中，入射角不变，所以折射角也不变。

【中考帮】

考点一：光的折射现象

【典例】（2022·江苏扬州） 在天宫课堂中，航天员王亚平将空气注入水球，形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示，其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为（　　）。

A. ①      B. ②     C. ③    D. ④

【答案】A。

【解析】如图所示，连接O2与O，即为第二次折射的法线；

B．从水中斜射入空气，会发生偏折，而②是传播方向不变，故B不符合题意；

C．从水中斜射入空气，折射角大于入射角，故C不符合题意；

D．根据折射光线与入射光线分居法线两侧，故D不符合题意；

A．综上所述，只有①满足折射光线与入射光线分居法线两侧，且折射角大于入射角，故A符合题意。故选A。

考点二：利用光的折射作图

【典例】（2022·无锡）按要求作图：

（1）如图甲所示，一束光斜射向水面，请画出它的反射光线及折射光线的大致位置；

【解析】（1）过入射点作垂直于界面的法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出反射光线，光从空气斜射向水中，折射光线会向法线偏折，根据折射角小于入射角，在法线右侧的水中画出折射光线，如图所示：

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.下列图示的光现象中，属于光的折射形成的是（   ）。

A． 水中倒影 B． 雨后彩虹

C． 树荫下的光斑 D． 汽车后视镜

【答案】B。

【解析】（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等；

（2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的；

（3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的．

（4）水中的倒影，是平面镜成像，属于光的反射现象，A不符合题意；雨后彩虹是白光经过三棱镜形成彩色光带，这是光的色散现象，属于折射，B符合题意；树荫下的光斑是太阳的像，是小孔成像现象，是由光的直线传播形成的，C不符合题意；汽车观后镜是凸面镜，通过后视镜看到车后的景物是利用光的反射而成的虚像，D不符合题意，故选B。

2.如图中画出了光线射到空气与水的界面处发生折射和反射的四幅光路图，其中正确的光路图是（　　）。

A．B．C． D．

【答案】A。

【解析】A．光线射到空气和水的界面时，会发生反射和折射，当发生反射时，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，反射光线与入射光线在界面的同侧；而光线从空气斜射入水中，折射角小于入射角，故A正确；

B．光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，图中折射角等于入射角，故B错误；

C．光的传播方向错误，没有入射光线，故C错误；

D．光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，图中折射角大于入射角，故D错误。

故选A。

3.光从空气射入水中，部分入射角和折射角的关系如表1，若一束光从水中射入空气，入射角为，则折射角最接近选项中的（  ）。

表1

A． B． C． D．

【答案】C。

【解析】由表中数据可知，光从空气射入水中，入射角在40°~50°之间，折射角在28.9°~35.2°之间，光从水中射入空气，根据光路可逆可知，如果入射角在28.9°~35.2°之间，则折射角在40°~50°之间，让光从水中斜射入空气，当入射角为30°时，折射角在40°~50°之间，故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

4.据统计，我国每年大约有5万多人因溺水意外死亡，其中未成年人溺水的事件最为多见。造成类似溺水事故的原因之一是：由于光的_________（填“直线传播”“反射”或“折射”），使人感到“看到”的水深度比实际的_________（填“深”或“浅”）。

【答案】折射；浅。

【解析】[1][2]由于光线从水中通过空气折射进入了人的眼睛，我们看到的水底，实际是水底的虚像，是由光的折射形成的。由于折射角大于入射角，所以水底的实际位置要比看到的位置要深。

5.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_____。

【答案】光在均匀介质中沿直线传播；反射；折射。

【解析】第一空．小明看不到硬币，是由于碗的边缘部分挡住了来自硬币的光线，光线进入不到人眼，所以看不到硬币，这说明了光在均匀介质中是沿直线传播的；

第二空．硬币反射的光经过平面镜会发生反射，反射光线进入人眼，人眼逆着反射光线看去，感觉光线好像是从镜子的后面射来的，这便是硬币的虚像，所以小明通过平面镜看到了硬币的虚像，这是利用了光的反射；

第三空．当沿碗壁缓缓向碗中加水时，硬币反射的光会从水中斜射入空气中从而发生折射，当折射光线进入人眼时，人眼逆着折射光线看去，看到的便是由于光的折射而形成的虚像（虚像的位置比物体的实际位置偏高），所以小明在A处也能看到硬币的虚像，这是利用了光的折射。

6.如图所示，光线AO从空气斜射向水面时，入射角是50°，则反射光线是______，反射角的大小为______，当光线AO顺时针转动时，光线OC将______（选填“顺”或“逆”）时针转动。

【答案】OB；50°；顺。

【解析】[1]由图可知，光线AO从空气斜射向水面时，入射角是50°，由于反射光线和入射光线分居在法线两侧，所以反射光线是OB。

[2]在反射现象中，反射角等于入射角，所以反射角为50°。

[3] 由于折射光线和入射光线分居在法线两侧，折射光线和入射光线在不同介质中，所以OC为折射光线。当光线AO顺时针转动时，入射角变小，所以折射角也随之变小，所以光线OC将顺时针转动。

7.请在如图中作出大致的折射光线位置，并标出折射角r。

【解析】光从空气斜射入水或其它介质中时，折射光线靠近法线偏折，折射角小于入射角，如图所示：

二、综合练（能力提升）

8.有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是（　　）。

A．保持水面的高度和入射点不变，使激光的入射角增大；

B．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移；

C．保持激光射入的角度不变，使水面上升；

D．保持激光射入的角度不变，使水面下降

【答案】C。

【解析】A．保持水面的高度和入射点不变，使激光的入射角增大，折射角也随之增大，容器底部光斑O向右移动，故A不符合题意；

B．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移，入射点向右平移，折射光线向右平移，容器底部光斑O向右移动，故B不符合题意；

C．保持激光射入的角度不变，使水面上升，入射点左移，折射光线向左平移，容器底部光斑O向左移动，故C符合题意；

D．保持激光射入的角度不变，使水面下降，入射点右移，折射光线向右移，容器底部光斑O向右移动，故D不符合题意。

故选C。

9.为了观察光的直线传播，将一束单色光从玻璃槽的外侧由左侧倾斜向上射入盐水中，但光在盐水中并不是沿着直线传播，而是发生了弯曲，如图所示。这是由于（　　）。

A．光从空气到玻璃发生了折射；

B．盐水不均匀使光发生了弯曲；

C．光发生了色散；

D．光从玻璃到盐水发生了折射

【答案】B。

【解析】玻璃槽中盐水不均匀了，越深密度越大，光在不均匀的盐水中会发生折射现象，因此光在盐水中并不是沿着直线传播，而是发生了弯曲。

故选B。

10.如图，光源A发出一束光射入水中，在水底形成光斑。

（1）画出①水面的反射光线；②水中的折射光线；③A点在水中的像______；

（2）逐渐往容器中加水，光斑会______（选填“左移”“右移”“不动”）。

【解析】（1）[1]由光的反射规律可知，反射角等于入射角，据此作出反射光线，因像与物关于平面镜对称，故可作出A点在水中的像A′点，又因光线从空气中斜射入水中时会发生折射，折射光线靠近法线，由此可作出水中的折射光线，如下图所示

（2）[2]逐渐往容器中加水时，水面会逐渐升高，入射光线射向水面的射入点会向右移，而入射角不变，故折射角也不变，故可知折射光线会向右移，即光斑会向右移。

11.如图所示，人眼在A点观察到水中的点光源S所成的像处于B点位置，请画出人眼观察到像的光路图。(       )

【解析】连接AB交水面于点O，过O点垂直水面作出法线，连接SO画出入射光线，连接OA画出折射光线，即为人眼观察到像的光路图．如图所示：

．

三、培优练（挑战自我）

12.在陶瓷杯底放一枚硬币，人移动到某一位置时看不见硬币了，如图。为了能再次看到杯底的硬币，下列做法不能实现的是（　　）。

A．保持人和杯子位置不变，往杯中加适量的水；

B．保持人位置不变，杯子往左移；

C．保持人位置不变，杯子往右移；

D．保持人位置不变，杯子往下移

【答案】B。

【解析】A．硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住，人看不见硬币了，这是光在同种均匀介质中沿直线传播的缘故；保持人和杯子位置不变，倒入一些水后，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线方向，人眼逆着折射光线看去，看到的是变高的硬币的像，故A不符合题意；

B．保持人位置不变，杯子往左移，硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住，人看不见硬币了，故B符合题意；

C．保持人位置不变，杯子往右移，硬币反射出的光线进入人的眼睛中，人能再次看到硬币，故C不符合题意；

D．保持人位置不变，杯子往下移，硬币反射出的光线进入人的眼睛中，人能再次看到硬币，故D不符合题意。

故选B。

13.如图所示，光在玻璃和空气的界面CD上同时发生了反射和折射，以下说法正确的是（　　）。

A．入射角为60°，界面CD右侧是空气；B．折射角为45°，界面CD右侧是玻璃；

C．入射角为30°，界面CD左侧是玻璃；D．折射角为60°，界面CD左侧是空气

【答案】C。

【解析】已知CD是界面，过入射点作出法线，如图所示：

则由图可知

则

所以入射角为

而

则折射角为

因折射角大于入射角，所以CD的右边是空气，左边是玻璃，故C正确，ABD错误。

故选C。

14.光在玻璃纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外包层的分界面时，均要发生反射，从而使光在不断地反射中沿内层玻璃芯向远处传播，如图所示，请根据图回答：当增大入射光线AB的入射角时，CD光线的入射角_______(填“增大”“减小”或“不变”)，D点将要向______(填“左”或“右”)侧移动。

【答案】增大；右。

【解析】[1][2]反射现象中，反射角等于入射角，当增大入射光线AB的入射角时，BC对应的反射角也随之增大，C点D点都向右侧移动，同时C、D点对应的入射角也增大。

15.为了探究“光折射时的特点”，如图所示：

（1）让光束沿AO射入杯中时，光束进入水中后折射光线会向_____________方向偏折；当入射角增大时，折射角___________

（2）当一束光射入杯中时，会在杯底形成光斑．保持入射光束的方向不变，逐渐往杯中加水，观察到杯底的光斑向_____________（选填“左”或“右”）移动．

（3）把一枚硬币放入杯底，看到硬币的位置比它实际的位置要偏____________（选填“高”或“低”）．

【答案】法线；增大；左；高。

【解析】第一空．由光的折射规律知道，光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角，即折射光线将向靠近法线方向偏折；

第二空．光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角，若入射角增大时，则折射角随之增大．

第三空．若保持入射光束的方向不变，杯中的水增多，则入射点将左移，光路如下：

即当水增多时，液面升高，入射角不变，折射角也不变，而光斑向左移动；

第四空．从硬币发出的漫反射光经水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实人看到的是硬币的虚像，比实际的位置要高。