第4章《光的折射 》-2024-2025学年八年级上册物理单元知识讲义（苏科版）

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2024-2025学年八年级上册物理单元知识速记清单第四章《光的折射》一、光的折射1、折射现象：（1）定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫做光的折射。（2）基本概念：①入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO②折射光线：光进入另一种介质被折射后的光线OB③法线：过入射点且垂直于分界面的直线④入射角：入射光线与法线的夹角⑤折射角：折射光线与法线的夹角2、折射的特点：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。光垂直于介质表面的入射时，折射角等于零。3、光的折射现象：（1）筷子“弯折”；（2）池水变浅；（3）海市蜃楼。4、光在从一种介质斜射入另一种介质时，除了发生折射以外，在两种介质的交界面还发生了反射。5、当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角；4、在折射现象中，折射角随着入射角的增大而增大。二、凸透镜和凹透镜1、透镜：中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜；中间薄，边缘厚的透镜叫凹透镜2、主光轴：通过两个球面球心的直线。3、光心（O）：主光轴上的一个特殊点，通过这个点的光传播方向不改变。　　　　　　　　　　　　　　凸透镜　　　　　　　　　　　　　　　　　凹透镜4、焦点（F）：凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于一点。这个点叫焦点。平行光经过凹透镜会发散，发散光线的反向延长线会聚在主光轴上一点，这点叫凹透镜的虚焦点。5、焦距（）：焦点到凸透镜光心的距离。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　凸透镜　　　　　　　　　　　　　　　　　凹透镜6、对光线的作用：凸透镜对光线有会聚作用，也叫会聚透镜；凹透镜对光线有发散作用，也叫发散透镜。三、凸透镜成像规律及应用凸透镜成像规律：2、口诀记忆：总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的像。（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。（4）“成虚像时，物近像近，像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。3、凸透镜成像应用：（1）照相机：镜头相当于凸透镜，来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶片上，成倒立、缩小的实像。（2）投影仪：镜头相当于凸透镜，来自投影片的光通过凸透镜后成像，再经过平面镜改变光的传播方向，使屏幕上成倒立、放大的实像。（3）放大镜：成正立、放大的虚像。四、凸透镜成像作图1、凸透镜的三条特殊光线：（1）通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变如图甲；（2）通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴如图乙；（3）跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点如图丙。2．凹透镜的三条特殊光线（1）通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变如图甲；（2）射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴如图乙；（3）跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点如图丙。五、近视眼和远视眼1、近视眼：只能看清近处的物体，看不清远处的物体。2、成因：晶状体的弯曲度经调节后，物体的像仍落在视网膜的前方。3、矫正：佩戴合适的凹透镜4、远视眼：只能看清楚远处的物体、看不清近处的物体。5、成因：晶状体的弯曲度经调节后，物体的像仍落在视网膜的后面。6、矫正：佩戴合适的凸透镜六、望远镜和显微镜1、开普勒望远镜：（1）构造：由两个凸透镜组成，靠近被观察物体的叫物镜，焦距较长；靠近眼睛的叫目镜，焦距较短。（2）成像原理：由于从天体上各点射到物镜上的光可以看作是平行光，经物镜折射后，在物镜焦点外很近的地方，得到天体的倒立缩小的实像。目镜的前焦点和物镜的后焦点重合在—起，所以天体通过物镜所成的实像，位于目镜的一倍焦距以内。这个倒立的缩小的实像对目镜来说是物体，它经目镜所成的像是放大的虚像。2、显微镜（1）目镜和物镜：目镜和物镜都相当于凸透镜，靠近物体的叫物镜，焦距较短；靠近眼睛的叫目镜，焦距较长，两镜间的距离是可以调节的。（2）成像原理：来自被观察物体的光经物镜后，在目镜的焦点以内成倒立、放大的实像，这一实像又经目镜成正立、放大的虚像。1．从岸边看池水不深，在没有安全保障情况下切记不要下水。池水看起来变浅，是因为（　　）A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．都有可能【答案】C【详解】池水看起来也变浅了，是池底反射的光线到水面处发生折射，折射光线远离法线，眼睛逆着折射光线看来，看到池底的像比实际位置偏高，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。2．一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是（　　）  A．BO是入射光，OA是反射光B．AO是入射光，OC是折射光C．∠AOM是入射角，∠BON是反射角D．光若沿CO入射，将沿OA和OB射出【答案】B【详解】ABC．如图：过点O作法线PQ，由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧；折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧，所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角，∠BOP是反射角，故B正确，AC错误；  D．折射时光路是可逆的，所以光若沿CO入射，将沿OA射出，故D错误。故选B。3．我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼，古籍记载“正午向日，以艾承之，即火燃”。关于“水晶饼”利用太阳光生火，下列说法正确的是（　　）A．这是光的反射现象 B．这是光的色散现象C．“水晶饼”对光有会聚作用 D．“水晶饼”对光有发散作用【答案】C【详解】A．“水晶饼”相当于凸透镜，发生的是光的折射现象，故A错误；B．光的色散现象是指太阳光（白光）透过三棱镜分解成各种色光的现象，故B错误；CD．“水晶饼”相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，把一束太阳光的能量会聚到焦点上，从而点燃了焦点处的艾草，故C正确，D错误。故选C。4．中国航天员王亚平在离地球表面约的“天宫”空间站上通过天地连线，给同学们展示了一堂精彩的科学课。如图为王亚平老师做“水球”实验时的情景，下列说法正确的是（　　）  A．“水球”相当于凸透镜 B．“水球”对透过它的光有发散作用C．王亚平远离“水球”时，她的像会变大 D．图中通过“水球”看到王亚平的像是虚像【答案】A【详解】ABD．王亚平面前的水球相当于凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，此时的“倒影”是通过凸透镜成的倒立的、缩小的实像，故A正确、BD错误；C．王亚平远离“水球”时，物距变大，像距变小，像变小，故C错误。故选A。5．如图是“探究凸透镜成像规律”的实验，其中成像性质与投影仪成像性质相同的是（　　）A．   B．  C．   D．  【答案】C【详解】A．由图可知，物距大于像距，且能在光屏上成实像，因此可知，此时成倒立缩小的实像，应用于照相机，故A不符合题意；B．由图可知，物距等于像距，且能在光屏上成实像，因此可知，此时成倒立等大的实像，可以判断凸透镜焦距，故B不符合题意；C．由图可知，物距小于像距，且能在光屏上成实像，因此可知，此时成倒立放大的实像，应用于投影仪，故C符合题意；D．由图可知，不能在光屏上成实像，因此可知，物距在一倍焦距之内，因此此时成正立放大的虚像，应用于放大镜，故D不符合题意。故选C。6．点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙所成的像是（　　）A．缩小的实像 B．放大的虚像C．倒立的虚像 D．正立的实像【答案】A【详解】点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像，说明物距大于二位焦距；现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，物距仍大于二焦距，烛焰通过凸透镜乙所成的像是倒立缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。7．如图是近视眼及其矫正的光路图，下列说法不正确的是（   ）  A．近视眼的成像原理和小孔成像的原理相同B．近视眼看远处的物体，像成于视网膜前C．近视眼用凹透镜矫正D．为预防近视，读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右【答案】A【详解】A．晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，眼睛成像利用了凸透镜的成像原理，而小孔成像利用光的直线传播，二者原理不同，故A错误，符合题意；B．近视眼晶状体折光能力强或眼球前后径过长，看不清远处的物体，远处物体的像成于视网膜前，故B正确，不符合题意；C．凹透镜对光线有发散作用，可以使光线延后成像，正好成在视网膜上，近视眼用凹透镜矫正，故C正确，不符合题意；D．为预防近视，应养成良好的用眼习惯，读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右，故D正确，不符合题意。故选A。8．如图所示，一只水鸟站在水中觅食，图中的黑影是由于光的_________形成的，倒影是因光的反射形成的_________像，且倒影看起来要“暗”一些，是因为有一部分光在水面处发生了_________而进入水中，人能从不同角度看见水鸟是由于光照射在鸟身上发生了_________。  【答案】直线传播虚折射漫反射【详解】[1]图中的黑影是由于光在沿直线传播时，鸟挡住了光线的直线传播，在鸟的另一侧地面形成了黑影。[2]倒影属于平面镜成像，是光的反射光线的反向延长线会聚形成的虚像。[3]倒影看起来要“暗”一些，是因为光照射到水面时，同时发生了反射和折射，有一部分光在水面处发生了折射而进入水中，导致反射光线少于入射光线，所以看起来要“暗”一些。[4]因为光照射在鸟身上反射向四周，发生了漫反射，所以人能从不同角度看见水鸟。9．烈日下，汽车玻璃窗上的小水珠应尽快擦干，这是由于小水珠相当于一个_________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），对太阳光有_________（选填“会聚”或“发散”）作用，可能使车内某处温度升高而导致火灾。【答案】凸透镜会聚【详解】[1]小水珠边缘薄，中间厚，所以相当于凸透镜。[2]凸透镜对光线具有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，而小水珠相当于凸透镜，故对光线有会聚作用。10．如图所示，小刚自制了一架模型照相机。已知凸透镜的焦距为，外壳的长度为，若将凸透镜对准窗外景物，在外壳内前后移动内纸筒，在半透明膜上可以得到景物_________（选填“倒立”或“正立”）的_________（选填“放大”或“缩小”）的像；若将凸透镜正对燃烧的蜡烛，当蜡烛距离凸透镜至少时，可以在外壳内移动的半透明膜上得到清晰的烛焰的像。  【答案】倒立缩小 20【详解】[1][2]半透膜相当于光屏，凸透镜的焦距为10cm，窗外景物处于凸透镜的二倍焦距以外，此时成倒立、缩小的实像。[3]因为外壳的长度为20cm，即像距处于大于一倍焦距小于等于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，蜡烛距凸透镜至少20cm时，才可以在外壳内移动的半透明膜上得到清晰的烛焰的像。11．如图，是某地投放使用的智能无人驾驶小巴车，它可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。小巴车上的摄像机识别道路上的行人时，其镜头相当于一个_________透镜，行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的_________像。当小巴车靠近公交站牌时，站牌在摄像机感光元件上所成的像_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。  【答案】凸实变大【详解】[1][2]小巴车上的摄像机镜头相当于一个凸透镜，成像原理是当物距u＞2f时，凸透镜成倒立、缩小的实像。[3]凸透镜成实像时，物近像远像变大，因此小巴车靠近公交站牌时，站牌在感光元件上的像变大。12．某学习小组用图甲探究“凸透镜成像规律”，通过实验，绘制了像距v随物距u变化图像如图乙所示，此凸透镜的焦距是_________cm。当蜡烛放在如图甲所示位置时，调节光屏位置，直到光屏上得到清晰的像，若此时在蜡烛与凸透镜之间靠近凸透镜处放一个近视眼镜，若想在光屏上还能得到清晰的像，应该将光屏向_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜方向移动。      【答案】 5 远离【详解】[1]凸透镜成像时，当物体成倒立、等大的实像，由图乙可知解得此凸透镜的焦距是f=5cm。[2]近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，凹透镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置，使原来会聚成像的光线往后会聚，像的位置会远离凸透镜，所以将光屏远离凸透镜，光屏上会再次接到清晰的像。13．正常眼睛观察近距离物体的明视距离约为。小刚看书时，把书本放在眼睛前处，为了看清书上的文字，晶状体将会变厚，焦距_________（选填“不变”、“变大”或“变小”），长此以往，就可能会形成_________（选填“近”或“远”）视眼。【答案】变小近【详解】[1][2]把书本放在眼睛前 15cm 处，晶状体的曲度变大，焦距变小，长此以往，晶状体的调节能力变弱，看远处物体，像成在视网膜的前方，形成近视眼。14．从光源A点发出的一束光其传播径迹如图所示，请再画出从A点发出的另一束光的传播径迹，以此来确定A的像点并标为。  【答案】  【详解】如下图，根据凸透镜成像规律，另一条光线选择过光心的特殊光线，穿过透镜后传播方向不变，与此前过焦点的光线相交于一点，即为像点。  15．如图所示，一束光从水里斜射入空气中，请在图中画出反射光线和大致的折射光线。  【答案】  【详解】光由水中斜射向空气中，在界面发生反射，由光的反射特点，反射角等于入射角，作出反射光线；由于从水中斜射向空气中，由光的折射特点可知，折射角大于入射角，作出折射光线，如下图所示：  16．探究光折射时折射角与入射角的关系，如图所示，使一束光从甲介质斜射入乙介质，测量并记录入射角和折射角大小；改变光束射向O点的角度，进行多次实验，数据如下表所示：  （1）光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角_________入射角；折射角随着入射角的增大而_________；（2）做完第4次实验后，同学们又使一束光从乙介质中以73．8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，_________。【答案】大于增大光路是可逆的【详解】（1）[1][2]由表中数据可知，当光从甲介质斜射入乙介质发生折射时，折射角大于对应的入射角，且随着入射角的增大，折射角也跟着增大。（2）[3]当光从甲介质斜射入乙介质折射角为40°时，折射角为73．8°；当一束光从乙介质中以73．8°的入射角射入甲介质，测得折射角恰好为40°，这说明在折射现象中，光路是可逆的。17．某实验小组进行探究凸透镜成像的实验，操作如下：  （1）实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度；（2）正确测出凸透镜的焦距f，当物距uf时，烛焰成（填“正立实像”、“正立虚像”、“倒立实像”或“倒立虚像”）。同学们分析得出：像的虚实由大小关系决定；（3）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同；（4）若仅将图甲中凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成的像与原来相比（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了；（5）若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像；（6）如图乙所示，凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2．5s，光屏上成清晰（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。【答案】不能倒立实像物距投影仪变暗向左等大【详解】（2）[1][2][3]根据凸透镜成像规律可知，正确测出凸透镜的焦距f，当物距uf时，烛焰成倒立实像；分析得出：像的虚实由物距大小关系决定。（3）[4]像距大于物距，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，此时光屏上所成像的特点是倒立放大的实像，与投影仪原理相同。（4）[5]用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。（5）[6]如果将凸透镜换成镜面直径相同、但焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。（6）[7]由乙图可知，原物距u=15cm，像距v=15cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时匀速向左运动，则经过2．5s时，物距为u′=15cm+（4cm/s-2cm/s）×2．5s= 20cm像距为v′=15cm+2cm/s×2．5s=20cm此时u′= v′=20cm由凸透镜成像规律可知，此时成倒立等大的实像。18．在探究“凸透镜成像的规律”的实验中，进行如下实验。  （1）如图甲所示，测得本实验所用凸透镜的焦距为。在光具座上调节烛焰、凸透镜和光屏的位置，使它们的中心大致在。如图乙所示，光屏上成倒立、（选填“放大”或“缩小”）的实像；（2）人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的，现将图乙中虚线圆圈部分当做人的“眼睛”，当蜡烛远离“眼睛”时，“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其（选填“变薄”或“变厚”），改变其对光线的偏折能力，从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度，则该“眼睛”为（选填“近视眼”或“远视眼”），应该配戴（选填“凸透镜”或“凹透镜”）进行矫正。【答案】 10．0 同一高度缩小变薄近视眼凹透镜【详解】（1）[1]如图甲所示，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，图中刻度尺的分度值为1cm，所以测得本实验所用凸透镜的焦距为10．0cm。[2]为了使像成在光屏的正中央，便于观察，在光具座上调节烛焰、凸透镜和光屏的位置，使它们的中心大致在同一水平高度上。[3]如图乙所示，物距为物距大于2倍的焦距，根据凸透镜成像的规律，光屏上成倒立、缩小的实像。（2）[4]当蜡烛远离“眼睛”时，相当于物距变大，像距变小，为了让像重新成在光屏上，即像距要变大，折射应降低会聚能力，所以“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其变薄，改变其对光线的偏折能力，从而在光屏上成清晰的像。[5][6]若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度，则像会成在光屏之前，所以该“眼睛”为近视眼，为了降低会聚能力，应该配戴凹透镜进行矫正。一、光的折射1、定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化;这种现象叫光的折射现象。2、光的折射定律：三线同面,法线居中,空气中角大,光路可逆。⑴折射光线，入射光线和法线在同一平面内。⑵折射光线和入射光线分居与法线两侧。⑶光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。光从空气垂直射入(或其他介质射出)，折射角=入射角= 0 度。3、应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置高二、透镜1、透镜：由透明材料磨制而成，两个折射面都是球面，或一面是球面另一面是平面的透明体。2、凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等;3、凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片;4、焦点(F)：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。5、焦距(f)：焦点到凸透镜光心的距离。2、典型光路三、凸透镜成像规律及其应用1、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内;②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度;④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。2、实验结论：(凸透镜成像规律)3、对规律的进一步认识：⑴u=f是成实像和虚象，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。⑵u=2f是像放大和缩小的分界点⑶当像距大于物距时成放大的实像(或虚像)，当像距小于物距时成倒立缩小的实像。四、眼睛和眼镜1、成像原理：从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上行成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。2、近视及远视的矫正：近视眼要戴凹透镜,远视眼要戴凸透镜。五、显微镜和望远镜1、显微镜：显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样;目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。2、望远镜：有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。　物的位置像的位置像的性质应用举例凸透镜u=∞（平行光）v=f像与物异侧成一点测定焦距u＞2f2f＞v＞f缩小、倒立、实像照相机，眼睛u=2fv=2f等大、倒立、实像　2f＞u＞fv＞2f放大、倒立、实像幻灯，电影机u=fv=∞同侧不成像探照灯的透镜u＜fv＞f放大、正立、虚像放大镜凹透镜物在镜前任意处v＜U同侧缩小、正立、虚像　实验次数1234入射角10°20°30°40°折射角15．1°30．7°48．6°73．8°