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【活动一】实验探究光的折射规律。
光从一种介质入射到另一种介质的界面时,同时发生反射和折射。反射光线跟入射光线是轴对称的,折射的情况会怎样呢?
1.(1)一束光由空气斜射入水中,如图4-4-1所示,观察光在水中的径迹。图4-4-2中已经画出入射光线,请按下面的步骤画出折射光线。
①画出法线。
②大致画出该入射光线进入水中的折射光线。(光路图略(根据折射定律,折射光线应向法线方向偏折))
(2)用虚线把入射光线顺向延长,折射光线相对于原来入射光线的方向,是靠近了法线还是远离了法线?
(3)入射光线与法线的夹角叫入射角,反射光线与法线的夹角叫反射角。怎样定义折射角?
(4)在图4-4-2中标出入射角i和折射角r。折射角
(5)只凭一次实验,我们不能得出“光从空气斜射入水中,折射角一定小于入射角”的结论。为了进一步探究这一结论是否成立,我们应该怎样做?
2. 学生探究光的折射规律。
(1)如图4-4-3所示,让入射光线以较大的入射角射入水中,先猜想、画图,再用实验验证。
①用铅笔在图4-4-3中画出法线,再画出你猜想的大概折射光线路径;(光路图略(折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角))
②进行实验,验证你的猜想;
③若猜想与实验不符,请在原图上画出正确的光路;
④标出入射角i和折射角r。
(2)如图4-4-4所示,让入射光线以较小的入射角斜射入水中,重复(1)的操作。
验证结果:光从空气斜射入水中时,折射光线
3. 入射光线垂直射入水中,如图4-4-5,入射角为多大?
验证结果:光从空气垂直射入水中时,光线
4. 如果折射现象中光路是可逆的,光从水中斜射入空气中时,折射角应大于入射角;光从水中垂直射入空气中时,传播方向不变。如何验证折射现象中光路可逆?
5. 我们研究了光从空气射入水中时的折射情况,那么光从空气射入玻璃等其他透明介质时的折射情况是否相同呢?请用一块玻璃砖完成实验。(光路图略(光从空气斜射入玻璃时,折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角;光从玻璃斜射入空气时,折射光线应远离法线方向偏折,折射角大于入射角))
【活动二】生活中的折射现象。
1. 池水“变浅”的原因。
(1)如图4-4-6所示,A是水池中某一点,来自A点的光线斜射向空气时发生偏折。
(2)折射光线沿传播方向是否有交点?
(3)你通过观察发现像的位置在A的上方还是下方?
(4)参考以上作图,解释池水为什么变“浅”了。
2. 生活中还有哪些因光的折射而使眼睛受“骗”的事例?请同学们讨论后举例说明。
归纳:所有折射现象中,光路都是可逆的;无论光从空气斜射入水(或玻璃),还是从水(或玻璃)斜射入空气,都是空气中光线与法线的夹角大。
光从一种介质入射到另一种介质的界面时,同时发生反射和折射。反射光线跟入射光线是轴对称的,折射的情况会怎样呢?
1.(1)一束光由空气斜射入水中,如图4-4-1所示,观察光在水中的径迹。图4-4-2中已经画出入射光线,请按下面的步骤画出折射光线。
①画出法线。
②大致画出该入射光线进入水中的折射光线。(光路图略(根据折射定律,折射光线应向法线方向偏折))
(2)用虚线把入射光线顺向延长,折射光线相对于原来入射光线的方向,是靠近了法线还是远离了法线?
靠近了法线
。(3)入射光线与法线的夹角叫入射角,反射光线与法线的夹角叫反射角。怎样定义折射角?
折射光线与法线的夹角叫折射角
。(4)在图4-4-2中标出入射角i和折射角r。折射角
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。(5)只凭一次实验,我们不能得出“光从空气斜射入水中,折射角一定小于入射角”的结论。为了进一步探究这一结论是否成立,我们应该怎样做?
改变入射角大小,进行多次实验
。2. 学生探究光的折射规律。
(1)如图4-4-3所示,让入射光线以较大的入射角射入水中,先猜想、画图,再用实验验证。
①用铅笔在图4-4-3中画出法线,再画出你猜想的大概折射光线路径;(光路图略(折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角))
②进行实验,验证你的猜想;
③若猜想与实验不符,请在原图上画出正确的光路;
④标出入射角i和折射角r。
(2)如图4-4-4所示,让入射光线以较小的入射角斜射入水中,重复(1)的操作。
验证结果:光从空气斜射入水中时,折射光线
靠近
(选填“靠近”或“远离”)了法线,即折射角小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。3. 入射光线垂直射入水中,如图4-4-5,入射角为多大?
0°
。画出你猜想的折射光线路径,然后进行实验验证,并根据实验现象修正自己的答案。验证结果:光从空气垂直射入水中时,光线
无
(选填“有”或“无”)偏折。折射角为多大?0°
。4. 如果折射现象中光路是可逆的,光从水中斜射入空气中时,折射角应大于入射角;光从水中垂直射入空气中时,传播方向不变。如何验证折射现象中光路可逆?
让一束光沿原来的折射光线入射,观察折射光线是否与原来的入射光线重合
。5. 我们研究了光从空气射入水中时的折射情况,那么光从空气射入玻璃等其他透明介质时的折射情况是否相同呢?请用一块玻璃砖完成实验。(光路图略(光从空气斜射入玻璃时,折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角;光从玻璃斜射入空气时,折射光线应远离法线方向偏折,折射角大于入射角))
【活动二】生活中的折射现象。
1. 池水“变浅”的原因。
(1)如图4-4-6所示,A是水池中某一点,来自A点的光线斜射向空气时发生偏折。
(2)折射光线沿传播方向是否有交点?
有交点
。人眼觉得折射光线是由A的虚像点A'发出的,请通过作图确定A'。(可查阅平面镜成像一节内容,重温如何作出虚像)(图略(根据折射定律和虚像的形成原理,作出A'的位置))(3)你通过观察发现像的位置在A的上方还是下方?
上方
。(4)参考以上作图,解释池水为什么变“浅”了。
2. 生活中还有哪些因光的折射而使眼睛受“骗”的事例?请同学们讨论后举例说明。
归纳:所有折射现象中,光路都是可逆的;无论光从空气斜射入水(或玻璃),还是从水(或玻璃)斜射入空气,都是空气中光线与法线的夹角大。
答案:
【解析】:
本题主要考查光的折射规律以及生活中的折射现象。通过实验探究,我们可以得出光从一种介质斜射入另一种介质时,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,且折射角随入射角的改变而改变,当光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,当光从水或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。同时,当光垂直射入介质表面时,传播方向不变。此外,我们还可以通过作图来解释生活中的折射现象,如池水“变浅”的原因。
本题答案如下:
【答案】:
1.
(1)②光路图略(根据折射定律,折射光线应向法线方向偏折)。
(2)靠近了法线。
(3)折射光线与法线的夹角叫折射角。
(4)$i$、$r$标注图略(在入射光线与法线的交点处标注$i$,在折射光线与法线的交点处标注$r$);小于。
(5)改变入射角大小,进行多次实验。
2.
(1)光路图略(折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角)。
(2)靠近;小于。
3.$0^\circ$;无;$0^\circ$。
4.让一束光沿原来的折射光线入射,观察折射光线是否与原来的入射光线重合。
5.光路图略(光从空气斜射入玻璃时,折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角;光从玻璃斜射入空气时,折射光线应远离法线方向偏折,折射角大于入射角)。
1.
(2)有交点;图略(根据折射定律和虚像的形成原理,作出$A'$的位置);
(3)上方。
本题主要考查光的折射规律以及生活中的折射现象。通过实验探究,我们可以得出光从一种介质斜射入另一种介质时,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,且折射角随入射角的改变而改变,当光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,当光从水或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。同时,当光垂直射入介质表面时,传播方向不变。此外,我们还可以通过作图来解释生活中的折射现象,如池水“变浅”的原因。
本题答案如下:
【答案】:
1.
(1)②光路图略(根据折射定律,折射光线应向法线方向偏折)。
(2)靠近了法线。
(3)折射光线与法线的夹角叫折射角。
(4)$i$、$r$标注图略(在入射光线与法线的交点处标注$i$,在折射光线与法线的交点处标注$r$);小于。
(5)改变入射角大小,进行多次实验。
2.
(1)光路图略(折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角)。
(2)靠近;小于。
3.$0^\circ$;无;$0^\circ$。
4.让一束光沿原来的折射光线入射,观察折射光线是否与原来的入射光线重合。
5.光路图略(光从空气斜射入玻璃时,折射光线应向法线方向偏折,折射角小于入射角;光从玻璃斜射入空气时,折射光线应远离法线方向偏折,折射角大于入射角)。
1.
(2)有交点;图略(根据折射定律和虚像的形成原理,作出$A'$的位置);
(3)上方。
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