✨ 光的折射

苏科版 · 八年级物理 · 第三章第一节

🥢

筷子"折断"了

把筷子斜插入水中,从侧面看——筷子好像在水面处折断了!这是为什么呢?

🏊

游泳池变"浅"了

站在岸上看游泳池底,总觉得比实际浅很多——小心别跳错了!

🏙️

海市蜃楼

沙漠或海面上空,远方竟然出现了"空中楼阁"——大自然的光影魔术!

🔦

上面这些现象的背后,都藏着一个共同的物理原理—— 光的折射

让我们一起动手探索吧!👇

先动手 · 光的折射模拟

拖拽滑块改变入射角,观察折射角如何变化

40°
入射光线 折射光线 法线 水面
折射角:0.0° 折射角 = 入射角
结论站 · 折射规律

让我们来看看刚才实验中记录的数据,找找规律吧!

入射角 i10°20°30°40°50°60°70°80°
折射角 r
(空气→水)
7.5°14.9°22.1°28.9°35.2°40.6°44.9°47.8°

折射角 始终小于 入射角 — 光从空气斜射入水中时,偏向法线!

光的折射规律

  • 1 三线共面:折射光线、入射光线和法线在同一平面内
  • 2 两线分居:折射光线和入射光线分居法线两侧
  • 3 光从空气斜射入水/玻璃中时,折射角 < 入射角(偏向法线)
    光从水/玻璃斜射入空气中时,折射角 > 入射角(偏离法线)
  • 4 入射角 增大时,折射角也 增大;入射角 减小时,折射角也 减小
  • 5 垂直入射(i = 0°)时,传播方向 不变(r = 0°)
互动探索 · 折射规律

拖动滑块改变入射角,点击按钮切换介质。观察三线共面、两线分居!

35°
折射角 r = 0.0° 折射角 < 入射角

规律验证:

✅ 三线共面 — 入射光线、折射光线、法线在同一竖直平面内

✅ 两线分居 — 入射光线和折射光线分别在法线两侧

✅ 空气→介质 — 折射角 < 入射角(偏向法线)

✅ 角度关系 — 入射角增大,折射角也增大

✅ 垂直入射 — i=0° 时,r=0°,传播方向不变

先动手 · 池水为什么变"浅"了?

水中的鱼实际位置在 A 点,但你从岸上看到它在 B 点——点击按钮查看光路!

先动手 · 光路可逆

光的折射和反射一样,光路也是可逆的!拖动滑块或点击按钮切换方向。

40°
方向:空气 → 水
海市蜃楼 · 大自然的魔术
🏛️
🏛️
海面 / 沙漠
是什么?
在沙漠或海面上空,有时能看到远方的景物"悬浮"在空中,这就是海市蜃楼
原理
地表附近空气温度不均匀(上冷下热),导致空气密度不同,折射率不同。光线在不均匀空气中连续弯曲传播,人眼逆着弯曲光线看过去,就看到了"空中"的景物。

海市蜃楼光路示意图:光线在非均匀空气中连续弯曲传播

互动探索 · 筷子为什么"折断"了?

拖动滑块改变视角,观察筷子在水面处的折射效果!

45°

原理解释:

筷子在水下的部分,反射的光线从水射入空气时发生折射(折射角 > 入射角)。

人眼逆着折射光线看回去,水下部分的筷子虚像位置上移了。

而水上部分的筷子光线直接进入人眼(不发生折射),位置不变。

两段"错位"叠在一起,看起来就像筷子折断了

生活中的折射现象
🥢

筷子"折断"

斜插入水中的筷子,从侧面看好像在水面处折断了——折射改变了光路

🪙

硬币隐身实验

杯底硬币刚好被杯沿挡住时,注水后硬币"浮"起来了——折射让人看到原本被挡住的部分

🏊

潭清疑水浅

古诗说"潭清疑水浅",池水看起来比实际浅——光的折射让水底虚像上移

🐟

叉鱼要"叉深"

渔民叉鱼时,要瞄准鱼下方才能叉到——看到的鱼是虚像,位置偏浅

🔍

放大镜

放大镜(凸透镜)就是利用光的折射原理来放大物体的

🌈

彩虹

雨后天空中,阳光经过水滴的折射和色散,形成了美丽的彩虹

星星眨眼

星光穿过大气层时,因大气密度不均匀发生连续折射,看起来一闪一闪的

🔥

柏油路"水洼"

夏天远处的柏油路看起来湿漉漉的——热空气层折射形成了蜃景

知识小结
1

光的折射

光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折

2

三线共面

折射光线、入射光线、法线在同一平面内

3

两线分居

折射光线和入射光线分居法线两侧

4

折射角规律

空气→水:折射角<入射角
水→空气:折射角>入射角

5

池水变浅

人眼逆着折射光线看到虚像,虚像更靠近水面

6

光路可逆

折射光路也是可逆的

折射作图 · 选正确的折射光路

下面三道题给出入射光线,请选择正确的折射光线方向(点击选项)。

1 光从空气斜射入水中,折射光线应该偏向哪个方向?
入射折射偏法线A. 偏向法线 ✓
入射折射离法线B. 偏离法线 ✗
入射不偏C. 不偏折 ✗
2 光从水中斜射入空气,折射光线应该偏向哪个方向?
入射折射离法线A. 偏离法线 ✓
入射折射偏法线B. 偏向法线 ✗
入射不偏C. 不偏折 ✗
3 光从空气垂直射入水中,折射光线如何传播?
入射折射A. 不偏折 ✓
入射折射B. 偏向法线 ✗
入射折射C. 偏离法线 ✗
练一练(上)
1 下列现象中,属于光的折射的是?
  • A. 水中倒影
  • B. 筷子在水中"折断"
  • C. 镜子中的自己
  • D. 影子的形成
2 光从空气斜射入水中时,折射角和入射角的关系是?
  • A. 折射角 > 入射角
  • B. 折射角 = 入射角
  • C. 折射角 < 入射角
  • D. 无法确定
3 下列哪条是光的折射规律的内容?
  • A. 入射角等于反射角
  • B. 三线共面,两线分居
  • C. 光速不变原理
  • D. 光沿直线传播
4 光从空气斜射入玻璃中,入射角为30°,折射角大约为?
  • A. 30°
  • B. 大于30°
  • C. 小于30°
  • D. 0°
5 以下现象中,不属于光的折射的是?
  • A. 海市蜃楼
  • B. 水中筷子折断
  • C. 小孔成像
  • D. 星星眨眼
6 光从水中斜射入空气时,下列说法正确的是?
  • A. 折射角小于入射角
  • B. 折射角大于入射角
  • C. 折射角等于入射角
  • D. 折射光线与入射光线在同侧
7 池水看起来比实际浅,是因为?
  • A. 光的直线传播
  • B. 光的反射
  • C. 光的折射,看到的是虚像
  • D. 水本身的颜色
练一练(下)
8 我们看到水中的鱼,实际上看到的是鱼的?
  • A. 实像,位置偏深
  • B. 虚像,位置偏浅
  • C. 实像,位置偏浅
  • D. 虚像,位置偏深
9 光从玻璃斜射入空气中时,下列描述正确的是?
  • A. 折射角小于入射角,光线偏向法线
  • B. 折射角大于入射角,光线偏离法线
  • C. 折射角等于入射角,方向不变
  • D. 无法判断
10 关于光路的可逆性,下列说法正确的是?
  • A. 只有反射光路可逆,折射光路不可逆
  • B. 只有折射光路可逆,反射光路不可逆
  • C. 反射和折射光路都是可逆的
  • D. 反射和折射光路都不可逆
11 下列选项中,哪个是正确的折射光路?(空气→玻璃)
  • A. 折射光线和入射光线在法线同侧
  • B. 折射角大于入射角
  • C. 折射角小于入射角,分居法线两侧
  • D. 折射角等于入射角
12 光从空气垂直射入水面时,折射角为?
  • A. 90°
  • B. 大于入射角
  • C. 0°
  • D. 小于入射角
13 渔民叉鱼时,应该瞄准?
  • A. 看到的鱼的位置
  • B. 看到的鱼的上方
  • C. 看到的鱼的下方
  • D. 水面
14 关于海市蜃楼,下列说法正确的是?
  • A. 是光的反射现象
  • B. 是光在不均匀空气中连续折射的结果
  • C. 是光的直线传播
  • D. 是人眼的错觉,与光无关