学习任务一 光的折射
|情境探究|
如图所示，让一束光从空气斜射入水（或玻璃）中，观察光束在水（或玻璃）中的径迹。

（1）光束进入水（或玻璃）中以后，传播方向（选填“发生”或“没有发生”）偏折。
（2）增大光束从空气射入水（或玻璃）中的角度，光束进入水（或玻璃）中以后，偏折的角度（选填“增大”或“减小”）。
（3）让光束从空气垂直射入水（或玻璃）中，光束的径迹（选填“发生”或“没有发生”）偏折。
（4）让光束逆着折射光的方向从水（或玻璃）射入空气中，光束在空气中原来入射光的方向射出。

解：
(1) 发生
(2) 增大
(3) 没有发生
(4) 逆着

【分析】
本题围绕光的折射规律设置问题，需结合光从空气斜射入介质、垂直入射、光路可逆等核心规律逐一分析：光从空气斜射入水/玻璃时会发生折射，传播方向改变；入射角增大时折射角也增大，偏折角度随之增大；垂直入射时传播方向不变；折射现象中光路可逆，逆着折射光入射会沿原入射光反方向射出。
【解析】
(1) 光从空气斜射入水或玻璃中时，会发生折射现象，因此传播方向发生偏折，故填“发生”；
(2) 根据光的折射规律，增大入射角，折射角也会增大，所以光束进入水或玻璃后偏折的角度增大，故填“增大”；
(3) 当光从空气垂直射入水或玻璃中时，光的传播方向不改变，因此径迹没有发生偏折，故填“没有发生”；
(4) 光的折射现象中光路是可逆的，所以光束逆着折射光从水/玻璃射入空气时，会逆着原来入射光的方向射出，故填“逆着”。
【答案】
(1) 发生；(2) 增大；(3) 没有发生；(4) 逆着
【知识点】
光的折射规律、光路可逆
【点评】
本题考查光的折射基本规律的应用，属于光学基础题，侧重对核心知识点的记忆与简单应用，难度较低。
【难度系数】
0.3

探究归纳
1. 认识光的折射现象中的“三线两角”，如图所示。

法线:经过入射点O并于折射面的直线ON。
入射角:光线与法线的夹角i。
折射角:光线与法线的夹角r。
2. 光的折射规律
(1)光发生折射时,折射光线、入射光线、法线三者在内;折射光线和入射光线分别位于两侧。
(2)光从空气斜射到水或玻璃中时,折射光线向法线偏折,折射角(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。入射角增大时,折射角也。
(3)光垂直射到水或玻璃中时,传播方向。
(4)在折射现象中,光路。

解：
1. 法线:经过入射点O并垂直于折射面的直线ON。
入射角:入射光线与法线的夹角i。
折射角:折射光线与法线的夹角r。
2. (1)光发生折射时,折射光线、入射光线、法线三者在同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线两侧。
(2)光从空气斜射到水或玻璃中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。入射角增大时,折射角也增大。
(3)光垂直射到水或玻璃中时,传播方向不变。
(4)在折射现象中,光路可逆。

【分析】本题考查光的折射现象中的基本概念和折射规律，需回忆光的折射相关的定义和规律，逐一对应填空即可。首先明确法线、入射角、折射角的定义，再根据光的折射规律的内容填写各空。
【解析】1. 根据法线的定义，法线是经过入射点O并垂直于折射面的直线；入射角是入射光线与法线的夹角；折射角是折射光线与法线的夹角。2. 光的折射规律：(1)光发生折射时，折射光线、入射光线、法线三者在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧；(2)光从空气斜射到水或玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，入射角增大时，折射角也增大；(3)光垂直射到水或玻璃中时，传播方向不变；(4)在折射现象中，光路可逆。
【答案】1. 垂直；入射；折射。2. (1)同一平面；法线。(2)小于；增大。(3)不变。(4)可逆。
【知识点】光的折射现象；光的折射规律
【点评】本题为光学基础识记类题目，考查光的折射的基本定义和规律，内容均为课本基础知识点，难度较低，学生只要牢记相关内容即可正确解答。
【难度系数】0.8

例1 如图所示，一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O射出一束激光。向水槽内加水使水面上升至A点的过程中，水槽底部光斑将（）

A.始终在原地不动
B.一直向右移
C.一直向左移
D.先向左移，再向右移，最后静止

C

【分析】
要解决该问题，需结合光的折射规律逐步分析：当水槽内无水时，激光沿直线传播，最终射到水槽底部的O点。向水槽加水后，光从空气斜射入水中，会发生折射，根据光的折射规律，此时折射角小于入射角，折射光线会向法线方向偏折。在水面上升至A点的过程中，水面持续升高，激光在水面的入射点会逐渐向左上方移动，而折射光线的方向保持不变，因此水槽底部的光斑会随着水面上升持续向左移动，直到水面到达A点，加水过程结束，光斑不再移动。
【解析】
1. 初始状态：水槽为空，激光沿直线传播，到达O点。
2. 加水过程：光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，折射光线向法线偏折。随着水面上升，激光在水面的入射点逐渐左移，折射光线方向不变，因此水槽底部的光斑持续向左移动。
综上，在水面上升至A点的过程中，水槽底部光斑一直向左移，答案为C。
【答案】
C
【知识点】
光的折射规律
【点评】
本题考查光的折射规律的实际应用，核心是理解光从空气斜射入水中时折射光线的变化，结合水面上升时入射点的移动分析光斑位置，属于基础光学题。
【难度系数】
0.5

例2 光从玻璃斜射入空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，反射光线OC如图所示，请在图中画出入射光线AO和折射光线OB的大致方向。

解：
① 由图可知反射光线OC与界面的夹角为45°，因此反射角为$90°-45°=45°$。根据光的反射定律，反射角等于入射角，入射光线AO位于玻璃侧，与反射光线OC分居法线$NN'$两侧，与法线的夹角为$45°$，箭头方向指向入射点O，画出入射光线AO。
② 光从玻璃斜射入空气中，根据光的折射规律，折射角大于入射角，折射光线OB位于空气侧，与入射光线AO分居法线$NN'$两侧，折射角大于$45°$，箭头方向背离入射点O，画出折射光线OB。

【分析】本题需结合光的反射定律和折射规律完成作图：首先明确法线为$NN'$，界面是水平的玻璃与空气分界面；已知反射光线OC与界面夹角为$45°$，根据反射定律可确定入射角，进而画出入射光线；再根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角的规律，确定折射光线的大致方向。
【解析】① 画入射光线AO：由反射光线OC与界面夹角为$45°$，可得反射角为$90°-45°=45°$。根据光的反射定律，反射角等于入射角，因此入射角也为$45°$；入射光线AO位于玻璃侧，与法线$NN'$夹角为$45°$，且与反射光线OC分居法线两侧，箭头指向入射点O，据此画出入射光线AO。② 画折射光线OB：光从玻璃斜射入空气中，根据光的折射规律，折射角大于入射角，因此折射光线OB位于空气侧，与法线$NN'$的夹角大于$45°$，且与入射光线AO分居法线两侧，箭头背离入射点O，据此画出折射光线OB。
【答案】在玻璃侧画出指向O、与法线$NN'$夹角为$45°$的入射光线AO；在空气侧画出背离O、与法线$NN'$夹角大于$45°$的折射光线OB。
【知识点】光的反射定律；光的折射规律
【点评】本题考查光学基础作图，需熟练掌握反射定律和折射规律，明确法线、入射角等概念，是常见的光的反射与折射结合的作图题。
【难度系数】0.5