第四章 光的折射讲义 (完整版)

NN 1AB界面第四章 光的折射 透镜一、光的折射光的折射1、光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折。

2、光在同种介质中传播，当介质不均匀时，光的传播方向也会发生变化。

3、折射角：折射光线和法线间的夹角。

光的折射定律1、在光的折射中，三线共面，法线居中。

2、光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折；光从水或其它介质斜射入空气中时，折射光线偏离法线，折射角随入射角的增大而增大；3、斜射时，总是空气中的角大；垂直入射时，折射角、反射角和入射角都等于0°,光的传播方向不改变4、当光射到两介质的分界面时，反射、折射同时发生。

5、光的折射中光路可逆。

光的折射现象及其应用1、生活中与光的折射有关的例子：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；（要求会作光路图）2、人们利用光的折射看见水中物体的像是虚像（折射光线反向延长线的交点）1、光由一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。

介绍光折射时光路图中的有关名词：（1）法线：过折射点且垂直于分界面的直线（NN 1） （2）入射角（∠AON ）（3）折射角：折射光线与法线的夹角（∠BON 1） 演示：（1）入射光线向法线靠拢，观察折射光线的变化 （2）入射光线远离法线，观察折射光线的变化 现象：入射光线靠拢（或远离）法线，折射光线 也靠 （或远离）法线。

且折射角总是小于入射角。

2、探究光通过玻璃砖时的折射规律光从空气斜射入玻璃砖，进入下班砖后，光束将如何偏折？当光从玻璃砖的另一侧射出时，出射光线又将如何偏折？试一试作出光路图。

（1）比较折射角与入射角的大小；（2）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。

（3）光垂直于玻璃砖入射，观察折射光线的传播方向。

现象：（1）光从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；（2）入射角增大（减小），折射角也随着增大（减小）；但折射角总小于入射角。

（3）当光垂直于玻璃砖入射，折射光线的传播方向不变（即折射角等于零）。

2、光的折射规律：光从一种介质射入另一种介质时，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；垂直入射时折射角等于零；入射角增大时，折射角也随之增大。

3、光的折射时，光路是可逆的。

1．下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路？2．如图所示的光路图中，能正确表示光从空气射入水中时发生的反射和折射现象是A B C D3．下列属于光的折射的是A．通过潜望镜观察海面上的船只B．观察树木在水中的倒影C．在路灯下出现人的影子D．从水面上看水中物体的像比物体位置高4．从岸边看水中的鱼，看到“鱼”的位置与实际位置不同。

下列模型能解释此现象的是A B C D5．当光从一种介质射入另一种介质时，下列说法中正确的是 A ．折射角大于入射角 B ．折射角小于入射角 C ．折射角等于入射角 D ．以上说法都不对6．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7．如图，光在两种物质分界面上发生了反射和折射，若入射光线与分界面的夹角是60°，反射光线与折射光线垂直，那么反射角是＿＿＿＿°，折射角是＿＿＿＿°。

8．雨后彩虹，十分壮丽。

彩虹是太阳光传播过程中被空中水滴＿＿＿＿而产生的。

这个现象可以由太阳光通过玻璃三棱镜的实验来解释。

如图可知,通过三棱镜时红光的偏折程度比紫光要＿＿＿＿（选填“大”或“小”）。

9．如图所示为一束射向棱镜的红色光线，画出这束光进入棱镜和离开棱镜后的光路图。

（注意标出法线）10．如图所示，一束光线垂直射到玻璃砖的一个面．作出这束光线进入玻璃砖内的径迹和从斜面离开玻璃砖后的大致径迹．要求在斜面处标出法线．11．如图所示的是光从水中斜射入空气中时入射光的光路情况，请在图中适当位置画出该入射光线对应的折射光线。

由于光的折射现象，我们洗脸时，看盆内的水深比实际水深要＿＿＿＿（选填“深”或“浅”）一些。

二、透镜透镜：至少有一个面是球面的一部分的透明元件（要求会辨认）1、凸透镜、中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等；2、凹透镜、中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片，门上的猫眼； 基本概念：1、主光轴：过透镜两个球面球心的直线，用CC /表示； 2、光心：通常位于透镜的几何中心；用“O ”表示。

3、焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；用“F ”表示。

4、焦距：焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f ”表示。

如下图：注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点；光屏三条特殊光线（要求会画）：经过光心的光线经透镜后传播方向不改变，平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。

如下图：粗略测量凸透镜焦距的方法：使凸透镜正对太阳光（太阳光是平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴），下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。

辨别凸透镜和凹透镜的方法：1、用手摸透镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜；2、让透镜正对太阳光，移动透镜，在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜；3、用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，字缩小的是凹透镜；（一）．观察凸透镜和凹透镜形状区别让同学们看一组透镜，大家可以用手去感觉它们，并归纳出它们的结构特点有什么不同。

（1）凸透镜——中央厚、边缘薄（2）凹透镜——中央薄、边缘厚（二）．观察凸透镜和凹透镜成像区别通过凸透镜看到的像是正立、放大的；通过凹透镜看到的像是正立、缩小的。

（三）．观察凸透镜和凹透镜对光线的作用现象平行光通过凸透镜后会聚于一点；平行光通过凹透镜后应得发散。

3、凸透镜对光线有会聚作用；凹透镜对光线有发散作用。

（四）辨别凸透镜和凹透镜的方法方法一:“摸”。

通过比较透镜中央和边缘的厚薄加以辨别。

方法二:“看”。

通过透镜去观察近处物体，看它成的像是放大还是缩小加以辨别。

方法三:“照”。

通过透镜对平行光线是会聚还是发散加以辨别。

（五）介绍透镜的相关知识1、光心和主光轴2、焦点和焦距（1）焦点（F）：平行的光通过凸透镜后会聚于主轴上的一点，即凸透镜的焦点。

（平行光通过凹透镜后，发散光线的反向延长线相交于一点，即凹透镜的焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。

）（2）焦距（f）：焦点F到透镜光心O的距离。

【做一做】学生设计实验方案测定凸透镜的焦距。

3、透镜的三条特殊光线八、照相机：1、镜头是凸透镜； 2、物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像；九、投影仪：1、投影仪的镜头是凸透镜； 2、投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向；3、物体到透镜的距离（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的实像；注意：照相机、投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。

十、放大镜：放大镜是凸透镜；放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像；注：要让物体更大，应该让放大镜远离物体；1．如图所示，是几种光学器材的示意图，其中能对光线起发散作用的是A B C D2．张家界因山而著名，吸引许多中外游客来旅游，有少数游客在山上游玩时将空纯净水瓶仍在山上，这样做既污染了环境，同时还可能引起山林火灾。

这是因为当下雨时纯净水瓶装入水后，就相当于一个＿＿＿透镜。

晴天强太阳光照射它时，它对光线会产生＿＿＿＿作用，可能会引起枯叶着火。

因此我们在山中游玩时一定要注意保护环境。

3．凹透镜对光具有＿＿＿＿（填“发散”或“会聚”）作用；放大镜是＿＿＿＿（填“凸透镜”或“凹透镜”）4．如图所示，平行于主光轴的两条光线射向凸透镜，请画出它们通过透镜后的折射光线．5．如图所示，SA、SB是光源S发出的两条光线．其中SA平行于主光轴，SB过左焦点，请画出这两条光线通过凸透镜后出射光线（注意标出箭头方向）。

6．根据入射光线和折射光线，在如图的虚线框内画出适当的透镜。

7．（2）完成如图所示透镜的光路图。

8．“一滴水可能引起一场火灾”，这是危言耸听还是真知灼见？请你从光学的角度谈谈你对这句话的见解。

三、探究凸透镜的成像规律十一、探究凸透镜的成像规律：器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺）口诀：一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小；虚像正物像同侧，实像倒物像异侧；物远实像小，焦点内放大。

注意事项：“三心共线”：蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上；又叫“三心等高”注意：实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点；虚像不能在⑴物距（u）：物体到透镜的距离。

⑵像距（v)：像到透镜的距离⑶所用透镜f=10cm在光具座上（或水平桌面上）至左向右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，点燃蜡烛，并调节三者中心大致在同一高度上。

使烛焰从距凸透镜教远逐次靠近透镜，每次都调节光屏与凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰的像。

⑴当蜡烛在光屏上成清晰、倒立、缩小的像时，测量并记录：u = v =⑵当蜡烛在光屏上成清晰、倒立、等大的像时，测量并记录： u = v = ⑶当蜡烛在光屏上成清晰、倒立、放大的像时，测量并记录： u = v = ⑷当通过透镜能观察到烛焰正立、放大的像时，测量并记录： u = 这个像能成在光屏上吗？注：a.实像：是能够在光屏上呈现的像，它是由实际光线会聚而形成的，什么叫虚像前面我们已经学过12．如图所示，在发光的灯泡附近放置一凸透镜，在远处的墙上出现了灯丝清晰的像．关于此像下列说法中正确的是A ．像是正立的B ．像是放大的C ．像是虚像D ．像比灯丝亮13．如图所示，在光屏上恰能看到一清晰的像。

则像的性质是凸透镜灯泡墙壁A ．倒立缩小的实像B ．正立放大的虚像C ．倒立放大的实像D ．正立缩小的虚像14．在“研究凸透镜成像”的实验中，当物体从距离凸透镜较远处移向焦点的过程中，下列说法中正确的是A ．像越来越大，且为正立的实像B ．像越来越大，且为倒立的实像C ．像越来越小，且为正立的实像D ．像越来越小，且为倒立的实像 15．让一束平行光经过一透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑（如图所示），小明用此透镜做“探究透镜成像规律”的实验。