1、第第 4 讲讲 光的折射光的折射 人的眼睛人的眼睛 课标要求 考试细则 【课程内容】 1.通过实验了解光折射现象及其特点。 2.通过实验了解凸透镜成像特点， 能解释相关 问题，如近视眼、远视眼的成因，树立保护 视力和用眼卫生的意识。 【活动建议】 1.探究凸透镜成像的特点。 2.对学生视力、配戴眼镜、用眼保健与卫生等 情况进行调查。 1.理解光的折射现象，并能概述光的折射规 律。知道光的反射、折射规律中的可逆性原 理。 2.能区分凸透镜和凹透镜，了解它们在日常 生活和生产中的应用，如照相机、幻灯机、 放大镜等。知道照相机以及幻灯机的成像原 理。 3.认识凸透镜成像规律。 4.知道眼睛的折光系统
2、。知道近视的成因和 矫正。知道远视的成因和矫正。 1光的折射：光从一种透明介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 2光的折射规律 (1)折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧。 (2)光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角；光从水或其他介质斜射入 空气中时，折射角大于入射角；光垂直于界面入射时，传播方向不改变。 (3)在光的折射现象中，光路也是可逆的。 3凸透镜和凹透镜 透镜 凸透镜 凹透镜 结构 中间厚、边缘薄 中间薄、边缘厚 对光的作用 会聚 发散 举例 远视眼镜片 近视眼镜片 4.凸透镜成像规律 物距 u 像的特点 像距 v 应用 u2
3、f 倒立 缩小 实像 fv2f 照相机 u2f 倒立 等大 实像 v2f / fu2f 幻灯机 uf 不成像 探明灯 uf 正立 放大 虚像 不能确定 放大镜 5.凸透镜成像的理解方法、规律 (1)静态规律 一倍焦距分虚实，内虚外实，实倒虚正； 两倍焦距分大小，远小近大。 (2)动态规律： 成实像时：物距减小(增大)像距增大(减小)像变大(变小)。 成虚像时：物近像近像变小。 6近视眼的成因是晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，像成在视 网膜前方。近视眼要用凹透镜矫正。 7远视眼的成因是晶状体太薄，折光能力太差，或者眼球在前后方向上太短，像成在视 网膜后方。远视眼要用凸透镜矫正
4、。 8易错分析：如何测量凸透镜焦距，这里涉及多种方法。 (1)平行光会聚法：将凸透镜放在太阳光下，找到最亮的点，即焦点，测出焦点到光心的 距离为焦距。 (2)物、像等大法：使物体通过透镜成清晰等大的像，物距的一半为焦距。 (3)成像法：使很远的物体通过透镜成清晰的像，像距就是焦距。(无穷远处的物体成像基 本在焦点上) 1. 对下列几种常见生活现象的解释正确的是( C ) 雨后天晴形成“彩虹” 山在水中形成“倒影” 手在墙上形成“手影” 筷子在水面处被“折弯” A“彩虹”的形成，是因为光的反射 B“倒影”的形成，是因为光的折射 C“手影”的形成，是因为光的直线传播 D筷子在水面处被“折弯”，是因
5、为光的反射 【试题解析】 光在同种均匀物质中沿直线传播；在传播过程中遇到不透明的物体，在表 面发生反射，反射回原先的物质中，传播方向发生改变；如果遇到透明物体，则会进入透明物 体，传播方向和速度通常会改变。彩虹是光的反射、折射的综合结果，白光中七种单色光的折 射能力不同， 白光分解成七色光， 形成美丽的彩虹。 “倒影”是来自物体的光从空气射到水面， 发生反射，回到空气中，再进入眼睛。 “手影”是光在传播过程中遇到不透明的手，在后面形 成的黑色区域，而手四周的光没有被挡住，照亮了手影周围的屏幕，从而凸显了“手影” 。筷 子在水面 “弯折” ， 是来自水下筷子的光从水中传播到水面， 发生折射进入空
6、气， 再进入眼睛。 【命题意图】 本题考查学生对于生活中光学现象形成原理的理解。学生需要掌握最 基本的几种光学原理：光的直线传播、光的反射、光的折射。 2. 从岸边看水中的鱼，看到“鱼”的位置与实际位置不同。下列能解释此现象的光路图 是( D ) A. B. C. D. 【试题解析】 人在岸边看见水中的鱼，不是眼睛发出光照到鱼身上，而是来自鱼的光从 水中射到空气中再进入人的眼睛。光从水中斜射入空气，折射角大于入射角，眼睛顺着折射光 线的反向延长线看到的“鱼”是鱼的虚像，虚像的位置在鱼的上方偏向观察者一侧。如果用光 去照射鱼，则应对着鱼的虚像位置照射，这是利用了折射现象中光路的可逆性。 【命题意
7、图】 本题考查学生对成像原理的理解。不管是实像还是虚像，共同点都是有光 线进入眼睛。另外，对于光的折射现象，还需要学生学会判断入射角与折射角是两条光线与法 线之间的夹角，并知道入射角和折射角的大小关系。 3. 小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指，他感到很惊奇：玻璃和 水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因，下面是他的探究过程： 根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关。为此他根据光从水中射向空气 的光路进行了推测。 如图 1， 光从水中射向空气时， 折射角大于入射角， 当入射角逐渐增大时， 折射角也逐渐增大，那么，当入射角增大到某一值时，会不会 图
8、1 图 2 (1)小明的推测是_折射光线消失_。 (2)小明为了验证自己的推测，进行了如图 2 所示的实验。实验过程中逐渐增大激光笔射 向水面的入射角，当增大到某一角度时，小明观察到_光斑消失_，证实了自己的推测。 (3)当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释：_不 会；光从空气射向水中时，折射角始终小于入射角_。 【试题解析】 推测就是沿着一定的逻辑思路进行推理，光从水中射向空气时，折射角大 于入射角，当入射角增大到某一值时，折射角达到 90 ，此时空气中没有折射光线；验证实验 中折射光线的显示方法是：在光屏上看到光斑，则光斑与入射点的连线为折射光线位置，如果
9、看不见光斑，则没有折射光线；当光从空气射向水中时，折射角小于入射角，不可能出现折射 角为 90 的现象。 【命题意图】 本题要求学生能回忆起光的折射现象，知道当光从水中射入空气时，折射 角大于入射角；并且根据光路可逆，当光从空气射入水中时，折射角小于入射角。重在考查学 生对光的折射相关知识的应用能力。 4. 小晨进行探究凸透镜成像规律实验，当蜡烛、凸透镜和光屏在如图所示位置时，光屏 上恰好能成清晰的像。 (1)此时，烛焰在光屏上所成像的性质是_倒立缩小的实像_。 (2)将蜡烛向左移动，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向_左_移动。 【试题解析】(1)判断像性质的方法有：根据物距与焦距的关系
10、判断。u2f 时，成倒立 缩小的实像；2fuf 时，成倒立放大的实像；uf 时，成正立放大的虚像。根据像距与物 距的关系判断。vu 时，成放大的像；vu 时，成等大的像；vu 时，成缩小的像。根据 能否呈现在光屏上判断。能呈现在光屏上的是实像，不能呈现在光屏上的是虚像。(2)判断像 移动方向的方法：当物距不变时，物体相对于光具座向上移动时，根据像点、物点、凸透镜 中心三点在一条直线上判断。如题图中蜡烛向上移动，像将向下移动。当物距改变时，像随 着物体同步同向移动。所以蜡烛向左移动时，像也将向左移动。 【命题意图】 本题较为基础，考查学生是否做过凸透镜成像实验，是否掌握凸透镜成像 规律。 5.
11、如图所示为某款数码相机的成像原理，镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光 屏。拍照时，将镜头对准景物，相机通过自动调节，就能得到清晰的像。下列说法正确的是 ( D ) A为拍摄到更大的像应将镜头远离景物 B为扩大拍摄范围应将镜头靠近景物 C影像传感器上成的是正立的实像 D景物在两倍焦距以外才能成缩小的像 【试题解析】 照相机、摄像机、投影机、放大镜的镜头都是凸透镜，成像时遵循凸透镜 成像规律。根据生活经验或凸透镜成像规律可以判断：为拍摄到更大的像应将镜头靠近景物， 即物距减小时，像距变大，像变大；为扩大拍摄范围应将镜头远离景物，即物距变大时，像距 变小，像变小，影像传感器上能呈现出更大范围的
12、像；影像传感器上呈现的都是倒立缩小的实 像。 由于倒立的像不便于取景构图拍摄， 所以， 照相机上添加镜片折射(如三棱镜)或芯片处理， 使呈现在取景窗上的像是“正像” 。 【命题意图】 本题考查凸透镜成像规律的应用， 要求学生掌握最基础的凸透镜成像规律， 并能将凸透镜成像规律与生活实际应用相结合。 6. 小敏对眼球成像原理进行模拟实验。如图，将蜡烛放在 A 处时，光屏上成一个清晰的 像。把此时的凸透镜和光屏模拟成正常人眼球模型，光屏相当于眼球的_视网膜_。在原位置 上，换一个凸透镜后，发现要将蜡烛移动到 B 处才能在光屏上得到清晰的像，此时凸透镜和 光屏相当于模拟_远_(填“近”或“远”)视眼眼球。 【试题解析】换一个凸透镜后，发现要将蜡烛移动到 B 处才能在光屏上得到清晰的像。 说明近处物体的像不能成在视网膜上，而远处物体的像能成在视网膜上，即不能看清近处物体 而能看清远处的物体，所以模拟的是远视眼眼球。根据“物距改变时，像随着物体同步同向移 动”分析，物体在 B 位置时，像刚好成在光屏上，则物体在 A 位置时，像应该在光屏后面， 即近处物体的像成在视网膜后面，属于远视眼患者。 【命题意图】 本题考查学生的建模能力，能否将复杂的光学问题转化为凸透镜成像规律 模型。
