光的折射
【考點聚焦】本部分知識涉及到的考點有:
1.光的折射現象
2.凸透鏡的焦點、焦距和主光軸
3.凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發散作用
4.凸透鏡成放大、縮小的實像和成虛像的條件
5.照相機、幻燈機、放大鏡的原理
【呈現形式】
日常生活中常見的折射現象是填空題和簡答題的最好物理模型。凸透鏡對光線的作用在作圖題中經常出現,特別是特殊光線經過凸透鏡的折射光路圖,同時,實驗研究凸透鏡成像規律,運用凸透鏡成像規律,分析解決問題仍是這部分考試的重點。
【知識結構】
一、日常生活中的折射現象:插入水中的筷子“彎折”,河水變“淺”,游泳者看岸邊的燈“變高”等。
二、光的折射規律
1.折射光線、入射光線和法線在同一平面上。
2.折射光線和入射光線分居法線兩側。
3.光從空氣斜射入水或其它介質時,折射角小于入射角;反之,折射角大于入射角。入射角增大時,折射角也增大
4.當光線垂直射向介質表面時,傳播方向不變。在折射中光路是可逆的。
三、應用
1.凸透鏡:(1)凸透鏡的主軸、焦點、焦距;(2)凸透鏡對光線的作用;(3)凸透鏡的成像特點
2.光學儀器:(1)照相機;(2)幻燈機;(3)放大鏡。
3.凹透鏡:(1)凹透鏡對光線的作用;(2)凹透鏡的主軸、焦點、焦距;(3)近視眼的矯正。
【方法提示】
1.光的反射和折射的異同點:(1)當光傳播到兩種介質的交界面時,一般要同時發生反射和折射現象。(2) 反射光線和折射光線都與對應的入射光線、法線在同一平面上。(3)反射光線、折射光線都和對應的入射光線分居法線兩側。(4)反射角和折射角都隨對應的入射角的增大而增大。(5)光在反射和折射時光路都是可逆的。
【例題1】一束光線在水與空氣的界面發生了折射,四位同學畫出了四幅光路圖,其中正確的是 〔 〕
【解析】
應將每幅光路圖與光的折射規律進行逐條對照,符合折射規律即為正確。必須注意以法線為基準確定好入射角和折射角。光從空氣斜射入水中。折射角應小于入射角,故a不正確;折射光線與入射光線應分居法線兩側,故b不正確;光從水中斜射入空氣中,折射角應大于入射角,故c不正確,答案:d
2.三條特殊光線
(1)與主光軸平行的入射光線,經過透鏡后通過焦點。
(2)通過光心的入射光線,經過透鏡后方向不變。
(3)通過焦點的入射光線,經過透鏡后為與主光軸平行的光線。
【例題2】完成如圖2所示的光路圖。
【解析】
在完成光路圖的練習或考試中。重點要看是什么光學元件,然后再看缺少什么光線。a、b兩圖凸透鏡,缺少折射光線;c、d兩圖是凹透鏡,缺少入射光線。a圖中通過焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸射出;b圖中平行于主光軸的光線,經凸透鏡折射后,會聚在主光軸的焦點上;c圖中經凹透鏡折射后發散且折射光線的反向延長線經過焦點上,所以入射光線是平行于主光軸射入的;d圖中折射光線是平行射出的,可知入射光線是會聚射入凹透鏡的,且入射光線的延長線交于主光軸的焦點上。
本題作圖如圖3所示,解答該題時要牢記三條特殊光線的性質,是作圖的關鍵。
3.如何觀察凸透鏡成像實驗
(1)凸透鏡、蠟燭、光屏放在同一條直線上,使三者的中心大致在同一高度上。