聚焦實驗細節 突破光的折射規律

孟凡軍 季小亭 李愛華

要點提煉

探究光的折射特點實驗過程中應該著重注意以下6點：

（1）傳播介質的選擇：選用不同透明介質，通常選空氣和水（或者空氣和玻璃）。

（2）光路的顯示：為了在實驗中清晰地顯示出光路，需要考慮以下兩方面：一是傳播介質，通常可以在空氣中噴散適當濃度的煙霧，在水中滴入幾滴牛奶或可樂；二是光源，通常選擇光強較強的有色激光筆。

（3）實驗制勝點：入射光線的角度要適中，不宜過大或過小。入射角過大時折射光線較弱；入射角過小時，折射現象不明顯。

（4）實驗關鍵點：當光從空氣中斜射入水（或玻璃）中時，折射光線偏向法線，即折射角小于入射角，當光從水（或玻璃）中斜射入空氣中時，折射光線偏離法線，即折射角大于入射角。我們能發現無論光從空氣中斜射入水（或玻璃）中，還是光從水（或玻璃）中斜射入空氣中，空氣中的角度（無論是入射角還是折射角）總是大的。在光的折射現象中，光路也是可逆的。

（5）角度變化一致：無論光從空氣中斜射入水（或玻璃）中，還是光從水（或玻璃）中斜射入空氣中，當入射角增大時，折射角也隨之增大；入射角減小時，折射角也隨之減小。

（6）特殊情況：當光垂直于介質表面入射時，光的傳播方向始終不變。

拓展提升

由實驗歸納得出光的折射規律：

折射光線、入射光線和法線在同一平面內；折射光線和入射光線分別位于法線兩側；入射角增大（或減小）時，折射角也隨之增大（或減小）。光垂直于介質表面入射時，折射角等于零。

光從空氣斜射入水（或玻璃）中時，折射角小于入射角；當光從水（或玻璃）斜射入空氣中時，折射角大于入射角。

探究應用

（2022·云南）小華偶然間豎直向下看到放在玻璃磚下面的字發生了錯位。

（1）他想光斜射時才發生偏折，才會出現“池底變淺”的現象，那么光在垂直入射時，光線不再偏折，還會有“池底變淺”的現象嗎？上述過程在科學探究中叫作 __________________ （選填“設計實驗”、“提出問題”或“分析論證”）。

（2）①聯想到“平面鏡成像”找像位置的方法，于是他按如圖1甲所示將玻璃磚緊貼物體擺放在水平桌面上的一張白紙上，標記出物體的位置。按照圖1乙的方式沿水平方向觀察物體（觀察盒上的條形碼）。當看到物體經玻璃磚成的像時，前后移動小卡片，使小卡片與像在同一個平面上，將小卡片此時的位置標記在白紙上，這樣就找到了放置一塊玻璃磚時 _________ 的位置。

②隨后，他將玻璃磚離開物體向觀察者移動一小段距離后進行觀察，發現像的位置不變，說明玻璃磚與物體的距離 _________ （選填“會”或“不會”）影響成像位置。

（3）為了觀察不同厚度玻璃的成像情況，他將第二塊相同玻璃磚緊貼在第一塊后面，如圖1丙所示，觀察并記錄像的位置；他再將第三塊相同玻璃磚緊貼在前兩塊后面，如圖1丁所示，觀察并記錄像的位置。記錄數據如圖2所示。

①分析圖2的數據可知，用一塊玻璃磚觀察時，像與物體的距離是 _________ cm。

②三次實驗都說明了光在垂直入射時，像的位置會 _________ （選填“靠近”或“遠離”）觀察者。

（4）從圖2的實驗數據還可以得出：玻璃的厚度越厚，像與物的距離越 _________。

（5）從以上探究可知，從豎直方向看到的池底比它的實際位置 _________ （選填“淺”或“深”）。

答案：（1）提出問題 （2）①像 ②不會 （3）①2.13 ②遠離 （4）大 （5）深

（作者單位：江蘇省阜寧縣明達初級中學）