聚焦实验细节 突破光的折射规律

孟凡军 季小亭 李爱华

要点提炼

探究光的折射特点实验过程中应该着重注意以下6点：

（1）传播介质的选择：选用不同透明介质，通常选空气和水（或者空气和玻璃）。

（2）光路的显示：为了在实验中清晰地显示出光路，需要考虑以下两方面：一是传播介质，通常可以在空气中喷散适当浓度的烟雾，在水中滴入几滴牛奶或可乐；二是光源，通常选择光强较强的有色激光笔。

（3）实验制胜点：入射光线的角度要适中，不宜过大或过小。入射角过大时折射光线较弱；入射角过小时，折射现象不明显。

（4）实验关键点：当光从空气中斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线，即折射角小于入射角，当光从水（或玻璃）中斜射入空气中时，折射光线偏离法线，即折射角大于入射角。我们能发现无论光从空气中斜射入水（或玻璃）中，还是光从水（或玻璃）中斜射入空气中，空气中的角度（无论是入射角还是折射角）总是大的。在光的折射现象中，光路也是可逆的。

（5）角度变化一致：无论光从空气中斜射入水（或玻璃）中，还是光从水（或玻璃）中斜射入空气中，当入射角增大时，折射角也随之增大；入射角减小时，折射角也随之减小。

（6）特殊情况：当光垂直于介质表面入射时，光的传播方向始终不变。

拓展提升

由实验归纳得出光的折射规律：

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）。光垂直于介质表面入射时，折射角等于零。

光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角。

探究应用

（2022·云南）小华偶然间竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。

（1）他想光斜射时才发生偏折，才会出现“池底变浅”的现象，那么光在垂直入射时，光线不再偏折，还会有“池底变浅”的现象吗？上述过程在科学探究中叫作 __________________ （选填“设计实验”、“提出问题”或“分析论证”）。

（2）①联想到“平面镜成像”找像位置的方法，于是他按如图1甲所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上，标记出物体的位置。按照图1乙的方式沿水平方向观察物体（观察盒上的条形码）。当看到物体经玻璃砖成的像时，前后移动小卡片，使小卡片与像在同一个平面上，将小卡片此时的位置标记在白纸上，这样就找到了放置一块玻璃砖时 _________ 的位置。

②随后，他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察，发现像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离 _________ （选填“会”或“不会”）影响成像位置。

（3）为了观察不同厚度玻璃的成像情况，他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面，如图1丙所示，观察并记录像的位置；他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面，如图1丁所示，观察并记录像的位置。记录数据如图2所示。

①分析图2的数据可知，用一块玻璃砖观察时，像与物体的距离是 _________ cm。

②三次实验都说明了光在垂直入射时，像的位置会 _________ （选填“靠近”或“远离”）观察者。

（4）从图2的实验数据还可以得出：玻璃的厚度越厚，像与物的距离越 _________。

（5）从以上探究可知，从竖直方向看到的池底比它的實际位置 _________ （选填“浅”或“深”）。

答案：（1）提出问题 （2）①像 ②不会 （3）①2.13 ②远离 （4）大 （5）深

（作者单位：江苏省阜宁县明达初级中学）