[光的折射]光的折射

【jiaoan.jxxyjl.com--九年级物理教案】

【考点聚焦】本部分知识涉及到的考点有：
1．光的折射现象
2．凸透镜的焦点、焦距和主光轴
3．凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用
4．凸透镜成放大、缩小的实像和成虚像的条件
5．照相机、幻灯机、放大镜的原理
【呈现形式】
日常生活中常见的折射现象是填空题和简答题的最好物理模型。凸透镜对光线的作用在作图题中经常出现，特别是特殊光线经过凸透镜的折射光路图，同时，实验研究凸透镜成像规律，运用凸透镜成像规律，分析解决问题仍是这部分考试的重点。
【知识结构】
一、日常生活中的折射现象：插入水中的筷子“弯折”，河水变“浅”，游泳者看岸边的灯“变高”等。
二、光的折射规律
1．折射光线、入射光线和法线在同一平面上。
2．折射光线和入射光线分居法线两侧。
3．光从空气斜射入水或其它介质时，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
4．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。
三、应用
1．凸透镜：（1）凸透镜的主轴、焦点、焦距；（2）凸透镜对光线的作用；（3）凸透镜的成像特点
2．光学仪器：（1）照相机；（2）幻灯机；（3）放大镜。
3．凹透镜：（1）凹透镜对光线的作用；（2）凹透镜的主轴、焦点、焦距；（3）近视眼的矫正。
【方法提示】
1．光的反射和折射的异同点：（1）当光传播到两种介质的交界面时，一般要同时发生反射和折射现象。（2） 反射光线和折射光线都与对应的入射光线、法线在同一平面上。（3）反射光线、折射光线都和对应的入射光线分居法线两侧。（4）反射角和折射角都随对应的入射角的增大而增大。（5）光在反射和折射时光路都是可逆的。
【例题1】一束光线在水与空气的界面发生了折射，四位同学画出了四幅光路图，其中正确的是  〔     〕
【解析】
应将每幅光路图与光的折射规律进行逐条对照，符合折射规律即为正确。必须注意以法线为基准确定好入射角和折射角。光从空气斜射入水中。折射角应小于入射角，故a不正确；折射光线与入射光线应分居法线两侧，故b不正确；光从水中斜射入空气中，折射角应大于入射角，故c不正确，答案：d
2．三条特殊光线
（1）与主光轴平行的入射光线，经过透镜后通过焦点。
（2）通过光心的入射光线，经过透镜后方向不变。
（3）通过焦点的入射光线，经过透镜后为与主光轴平行的光线。
【例题2】完成如图2所示的光路图。

【解析】
在完成光路图的练习或考试中。重点要看是什么光学元件，然后再看缺少什么光线。a、b两图凸透镜，缺少折射光线；c、d两图是凹透镜，缺少入射光线。a图中通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出；b图中平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后，会聚在主光轴的焦点上；c图中经凹透镜折射后发散且折射光线的反向延长线经过焦点上，所以入射光线是平行于主光轴射入的；d图中折射光线是平行射出的，可知入射光线是会聚射入凹透镜的，且入射光线的延长线交于主光轴的焦点上。
本题作图如图3所示，解答该题时要牢记三条特殊光线的性质，是作图的关键。
3．如何观察凸透镜成像实验
（1）凸透镜、蜡烛、光屏放在同一条直线上，使三者的中心大致在同一高度上。1234
（2）实验时可由大于2倍焦距之外开始，逐渐向凸透镜靠拢，逐一完成各项实验步骤。
【例题3】有a、b、c三只凸透镜，将这三块凸透镜放在光具座上做成像实验，当保持各透镜到烛焰距离相等的条件时，得到的实验记录如表：
由此可知a、b、c三只凸透镜的焦距关系为  〔     〕
a.fa＞fb＞fc   b. fc ＞fa＞fb，
c. fa＜fb＜fc  d. fb＞fc＞fa
【解析】
根据凸透镜成像规律，可采用两种方法求解：一种是几何作图法方法，比较形象直观地求解；另一种采用数字推理的方法求解。
根据a、b、c成像情况，以及已知三种情况下物距相同这个条件，用作图法确定出三种情况下，一倍焦距及两倍焦距的位置，可直观判断出：fc ＞fa＞fb
【例题4】在做“研究凸透镜成像规律”的实验中，某同学先把凸透镜固定在光具座上，然后将光屏和点燃的蜡烛分别放置在凸透镜两侧，如果它在光具座上无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，则可能有几种原因？
【解析】在物距小于焦距时，凸透镜不会成实像；凸透镜到物体的距离在1倍焦距处时，成像在无穷远处；当凸透镜到物体的距离在1倍焦距外，但接近1倍焦距时，虽然成像，但像的位置离凸透镜很远，光具座的长度可能达不到，另外，因为光具座为一直线状，且光屏不可能太大，所以若光屏、凸透镜、烛焰三者的中心不在同一高度上，像将会或上或下离开光屏的位置，综上所述，主要原因有三个：（1）由于物距小于或等于焦距，凸透镜不能成实像。（2）凸透镜成实像，但由于物距太小，光屏调不到烛焰的像所在的位置。（3）凸透镜成实像，但光屏、凸透镜、烛焰三者的中心不在同一高度。

4．凸透镜成像规律
（1）列表法
（2）图像法

物距u和焦距f的关系 像的性质 位置 应用举例
 正立或倒立 缩小或放大 实像或虚像 同侧或异侧 
u＞2f 倒立 缩小 实像 异侧 照相机
u=2f 倒立 等大 实像 异侧 
f<u<2f   实像 异侧 幻灯机
u=f 不成像
u<f 正立 放大 虚像 同侧 放大镜

 【例题5】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f<u<2f，即f<20<2f,所以10cm<f<20cm，当物距u´＝40cm时，由于10cm<f<20cm，物的位置u´>2f，在光屏上可以得到缩小的像，当物距u"＝10cm时，物体的位置u"<f，在光屏上得不到像，但通过凸透镜可以观察到正立、放大的虚像，这种成像规律的应用就是放大镜。答案应选a。1234

【对应训练】
1．一束光从空气中斜着射入某种透明物质，已知入射光线跟界面成37o，且它的折射光线跟反射光线垂直，则它的反射角为_______，折射角为_______.
2．当你漫步在池塘边，常会看到池塘中的“白云”和在“白云”中游来游去的鱼．这一现象的正确解释是：看到的“鱼”是由于光的            形成的虚像；看到的“白云”是光的       形成的虚像(选填“折射”或“反射”)
3. 请你对下列光学仪器归类：a近视眼镜；b老花眼镜  c防盗门上的“猫眼”；d照相机镜头。（1）类：                          （2）类                        。
4. 照相机照相时，如果被照的景物由远变近，应将镜头往      ，使胶片离镜片     些。完成这一动作是调节照相机上的          。
5．放大镜的原理是：当物体到凸透镜的距离      焦距时，透过凸透镜，可以看到一
个                  像。
6．投影仪是利用        透镜来成像的，它上面的平面镜的作用是             ，使
射向天花板的光能在屏幕上成像。
7.焦距为10cm 的凸透镜，当物体放置在主光轴上距透镜16cm 处时，光屏上可以得
到一个清晰像的特点是
a．正立、放大的像    b．倒立、放大的像   c．正立缩小的像  d．倒立缩小的像
8.某同学在探究凸透镜成像实验时，将一厚纸片遮住透镜的上半部，则她在光屏上得
到的像与未遮住前相比
a．所成的像只是上部一半    b．所成像只是下部一半
c．所成像没有发生变化   d．像的大小、正倒、位置无没化，但像更暗些
9．当物体在凸透镜中成实像时，像的大小会随物距的减小而增大，那么物体在凸透镜中成虚像时，像的大小与物距有什么关系呢？请你设计一个实验去探究。
10．某同学在探究凸透镜成像的规律时，用了两个焦距不同的凸透镜分别进行了若干次操作，并把实验数据准确地记录在以下两个表中。

透镜的焦距 物体到透镜的距离 像到透镜的距离 像的正倒 透镜的焦距 物体到透镜的距离 像到透镜的距离 像的正倒
14 20 47 倒立 16 20 80 倒立
14 30 26 倒立 16 30 34 倒立
14 40 22 倒立 16 40 27 倒立
14 60 18 倒立 16 60 22 倒立1234
11．（1）手持凸透镜站在离窗户2米远，通过透镜观察窗外。你看到了什么？
（2）使凸透镜离你眼睛远一些，再观察，你发现了什么变化？
（3）现在把凸透镜旋转到窗户和一页纸之间，使其离纸近一些。看着纸，慢慢地向窗户方向移动透镜。这时，你看到了什么？当你移动凸透镜时发生了什么现象？
    12．小明想替爷爷买一副老花镜，约了几位同学到眼镜店去选购。他看中一副样式新颖的眼镜，但不知道是老花镜还是近视眼镜，请你为小明提出一个既不伤害眼镜镜片，又能最简便最快的正确判断的方法，并简要说明你的理由。

【参考答案】
    1．53度  37度   2. 折射    反射   3. 凸透镜：b d  凹透镜：a c  4. 前伸 远 调焦环 5.小于 正立、放大的虚像6.凸，改变光的传播方向  7..b   8.d  9.提示：u<f，物距越大，像越大；实验时，改变物距，虚像可以用眼睛观察其大小变化并得到结论10.在成实像的情况下，物体到凸透镜的距离相同时，焦距越大，像到凸透镜的距离越长。11.略  12.可将眼镜稍靠近物体（如报纸上的字），看物体的像如果是正立的、放大的，则该镜为老花镜，因老花镜是凸透镜，当物体（或字）放在它的焦距以内时会出现正立放大的虚像。而凹透镜对物体只能形成正立缩小的虚像。

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