【典例2】防溺水主题班会上,班主任提醒学生“池水看起来比实际的浅,大家切莫擅自下水”。请画出人眼看到池底A的光路
图(图4.4-3中A'是人眼看到的池底A的像)。

解析 当折射光线射入人眼时,人眼有光沿直线传播的经验,认为池底A在折射光线的反向延长线上的A'处,人看到的是池底A的虚像;由题意可知,像在A'处,池底A在像A'的下面,眼睛在B处;先连接B、A'两点,与水面交于O点,则O为入射点;连接AO,标上箭头为入射光线,则OB为折射光线,并标上箭头,如图4.4-4所示。

答案 见解析
随堂练习
知识点一 光的折射
答案:解:
1. 在像点A'下方的水中标出池底的实际位置A。
2. 连接人眼B和像点A',连线与水面的交点即为入射点O,其中B到O的部分用实线绘制,O到A'的部分用虚线绘制,代表折射光线的反向延长线。
3. 用实线连接实际池底A和入射点O,在AO线段上标注指向O的箭头,作为水中的入射光线。
4. 用实线连接入射点O和人眼B,在OB线段上标注指向B的箭头,作为空气中的折射光线。
完成的光路图符合光从水中斜射入空气时折射光线向水面偏折的规律,最终效果与图4.4-4一致。
解析:
【分析】
要画出人眼看到池底A的光路,需明确:人看到的池底A的像A'是光的折射形成的虚像,虚像由折射光线的反向延长线会聚而成,因此折射光线的反向延长线必然经过像点A'。解题思路为:①先确定实际池底A在像点A'的下方;②连接人眼B与像点A',该连线与水面的交点即为光的入射点O;③分别绘制入射光线(从实际池底A到入射点O)和折射光线(从入射点O到人眼B),并标注箭头,同时符合光从水斜射入空气时折射光线向水面偏折的规律。
【解析】
1. 在像点A'下方的水中,标出实际池底的位置A;
2. 用虚线连接人眼B和像点A',该连线与水面的交点为入射点O,其中BO段为折射光线的反向延长线;
3. 用实线连接实际池底A与入射点O,在线段上标注指向O的箭头,作为水中的入射光线;
4. 用实线连接入射点O与人眼B,在线段上标注指向B的箭头,作为空气中的折射光线,完成光路图。
【答案】
按上述步骤绘制的光路图:①A在A'下方水中;②B、A'连线交水面于O;③AO为带箭头(指向O)的实线;④OB为带箭头(指向B)的实线。
【知识点】
光的折射
【点评】
本题考查光的折射现象的光路绘制,核心是理解虚像的形成原理,需掌握光从水斜射入空气的折射规律,是光的折射知识点的基础应用,难度适中。
【难度系数】
0.4
1. 下列关于光现象的描述,其原理与其他三项不同的是 (
D
)
A.海市蜃楼
B.潭清疑水浅
C.看河中鱼在游动
D.日食
答案:1.D
解析:
【分析】
本题需区分不同光现象的原理,逐一分析各选项对应的光学规律,找出与其他三项原理不同的选项。首先回忆光的三种基本现象:光的直线传播、光的反射、光的折射,再结合每个选项的实际情况判断。
【解析】
逐个分析选项的光现象原理:
A. 海市蜃楼:是光在密度不均匀的大气层中传播时,发生折射形成的虚像,属于光的折射现象;
B. 潭清疑水浅:光从水中斜射入空气中时发生折射,人眼逆着折射光线看,池底的虚像位置比实际偏高,属于光的折射现象;
C. 看河中鱼在游动:鱼反射的光从水中斜射入空气发生折射,进入人眼,人看到的是鱼的虚像,属于光的折射现象;
D. 日食:月球运行到太阳和地球之间,挡住了太阳射向地球的光,是光沿直线传播形成的,属于光的直线传播现象。
因此A、B、C的原理均为光的折射,D为光的直线传播,原理不同。
【答案】
D
【知识点】
光的折射、光的直线传播
【点评】
本题为光学基础题,考查常见光现象的原理区分,要求学生准确掌握光的直线传播、折射等核心知识点,难度较低,属于学生应熟练掌握的基础内容。
【难度系数】
0.7
2. 如图 4.4-5 所示,一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O打出一束激光。向水槽内加水使水面上升至A点,此时光斑在O点
左
(选填“左”或“右”)侧,打开水槽底部水龙头缓慢放水,在水未放干之前,随着水位下降,折射角将
不变
(选填“变大”“变小”或“不变”)。

答案:2. 左 不变
【解析】当水槽内没有注水时,光沿直线传播,照射到O点;当向水槽内注入适量的水后,光从空气斜射入水中发生折射,折射角小于入射角,折射光线偏向法线,因此水槽底部光斑移动到O点的左侧;当打开水槽底部水龙头缓慢放水时,水面下降,入射光线的方向不变,因此入射光线在水面的入射角不变,折射角不变。
解析:
【分析】
本题考查光的折射规律的应用,解题思路:首先明确光在同种均匀介质中沿直线传播,当光从空气斜射入水中时会发生折射,结合折射规律判断光斑位置;其次,当水面变化时,需根据入射角的变化判断折射角的变化,折射角由入射角和介质性质决定,与水面高度无关。
【解析】
1. 当水槽未加水时,光在空气中沿直线传播,光斑落在O点;
2. 向水槽加水至A点时,光从空气斜射入水中,根据光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质时,折射角小于入射角,折射光线向法线偏折,因此水槽底部的光斑会移动到O点的左侧;
3. 打开水龙头放水时,水面下降,但入射光线的方向不变,入射光线与法线的夹角(入射角)不变,由于折射角由入射角和两种介质的性质决定,因此折射角保持不变。
【答案】
左;不变
【知识点】
光的折射规律;光的直线传播
【点评】
本题结合实际水槽加水、放水的情景,考查光的折射规律的基础应用,需学生掌握折射角的决定因素,属于光学基础题。
【难度系数】
0.6