论文部分内容阅读
我们说光是沿直线传播的，那是指光在同一种均匀介质中(例如在空气中或在水中)传播的情形，如果光从一种介质进入另一种介质，如从空气斜射进入水或玻璃时，由于光在不同介质中传播的速度不同，光的传播方向会发生变化，这种现象称之为光的折射现象。
一、折射现象
1 自然景观中的折射现象
在自然界中。大气层的各部分密度是有差别的，有时这种密度差还很大，光在这些密度不均匀的空气中传播会产生折射现象，从而产生一些奇特美妙的自然景观。
(1)蜃景 这是在海面上或沙漠上出现的虚幻景象，是一种奇特的景观，古代的人误认为是蜃(大蛤蜊)吐气而成，故叫做蜃景。
海市蜃楼夏天海面附近的温度比高空低，由于热胀冷缩，上层的空气比海面附近的空气稀疏，远处物体反射的太阳光，在射向空气的过程中，由于空气疏密发生变化而折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者眼中，于是就看到了地平线以外的景物(图1)。
(2)日出 当我们看到正从地平线上冉冉升起的一轮旭日时。太阳的实际位置还处于地平线以下，这是光在大气层中折射的缘故，人们看到的只是太阳的像，因为地球周围的大气是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄。从大气层外射到地面的光线就会发生折射而弯曲，使得光线前进的总效果呈弯曲状，又由于人们日常生活的经验总认为光线是沿直线传播的，因而，人眼总是逆着光线方向去寻找发光的物体，所以人们认为：日出时太阳恰好处于地平线上。
2 生活中的折射现象
“潭清疑水浅”游泳前，你站在岸上估计水深；进入游泳池内，你会感到水的实际深度要比估计的深(图2)。
光从水或玻璃射入空气时发生折射的现象还有很多，例如：插入水中的筷子会变弯折(图3)；有经验的渔夫在用叉刺鱼时，往往要把叉对准所看到的鱼的下方偏低一些的位置投叉(图4)，这也是因为光从水中斜射入场券空气，折射光线偏离法线，从水面上看水中的鱼，看到的鱼的位置比鱼的实际位置靠近水面的缘故。
二、光的折射规律
人类对光的折射现象进行了长期研究，总结出光发生折射时遵循的基本规律：
(1)光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内：折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
(2)光从空气斜射入水等其他介质时，折射角小于入射角；光从水等其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角。
对上述规律有几点注意：
(1)入射角是入射光线与法线的夹角，不是和界面的夹角，同样，折射角是折射光线与法线的夹角，也不是和界面的夹角。
(2)光线射向两种介质分界面时，将同时发生光的反射和折射，反射光线遵循光的反射规律，折射光线遵循光的折射规律，
(3)光垂直射向两种介质界面时，通过分界面后光的传播方向不变，这时光线的入射角、反射角、折射角均为零度。
(4)光从空气射入介质时，如果增大或缩小入射角，折射角就随着增大或减小，光从介质射入空气时，如果增大或减小入射角，折射角也随着增大或减小；但如果增大到某一角度时，入射光线会发生全部反射现象，这时没有折射光线。
(5)折射现象的光路是可逆的。
三、光的折射作图
方法：抓住光的折射规律：光从空气中斜射入水等其他介质时，折射光线与入射光线分居在法线的两侧。折射角小于入射角(图6)；光从水等其他介质中斜射入空气时，折射光线与入射光线分居在法线的两侧，折射角大于入射角(图7)；当光垂直入射到两种介质的分界面时，折射光线不改变方向(图8)，在此基础上结合几何知识就可以正确地作出相应的折射光线。
四、典型例题
例1 如图9所示。MN是空气和玻璃的分界面，一束光线射到MN面D处时发生反射和折射现象，则入射角、折射角各是多少?MN的右方是什么物质?
解析 过O点作MN的垂线EF即法线，根据光的反射规律可知：AO、OB和OC分别是入射光线、反射光线和折射光线，则入射角∠AOE=60°，折射角∠COF=30°，因为折射角小于入射角，所以光是从空气斜射入玻璃，故MN的右侧是空气。
例2在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图lOa所示，天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化，请在图lOb中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围。
解析 井里没有水时光沿直线传播，视野范围如图a所示；当井里灌满水时。光在水面发生折射后再进入青蛙的眼睛，视野范围如图c所示。
一、折射现象
1 自然景观中的折射现象
在自然界中。大气层的各部分密度是有差别的，有时这种密度差还很大，光在这些密度不均匀的空气中传播会产生折射现象，从而产生一些奇特美妙的自然景观。
(1)蜃景 这是在海面上或沙漠上出现的虚幻景象，是一种奇特的景观，古代的人误认为是蜃(大蛤蜊)吐气而成，故叫做蜃景。
海市蜃楼夏天海面附近的温度比高空低，由于热胀冷缩，上层的空气比海面附近的空气稀疏，远处物体反射的太阳光，在射向空气的过程中，由于空气疏密发生变化而折射，逐渐向地面弯曲，进入观察者眼中，于是就看到了地平线以外的景物(图1)。
(2)日出 当我们看到正从地平线上冉冉升起的一轮旭日时。太阳的实际位置还处于地平线以下，这是光在大气层中折射的缘故，人们看到的只是太阳的像，因为地球周围的大气是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄。从大气层外射到地面的光线就会发生折射而弯曲，使得光线前进的总效果呈弯曲状，又由于人们日常生活的经验总认为光线是沿直线传播的，因而，人眼总是逆着光线方向去寻找发光的物体，所以人们认为：日出时太阳恰好处于地平线上。
2 生活中的折射现象
“潭清疑水浅”游泳前，你站在岸上估计水深；进入游泳池内，你会感到水的实际深度要比估计的深(图2)。
光从水或玻璃射入空气时发生折射的现象还有很多，例如：插入水中的筷子会变弯折(图3)；有经验的渔夫在用叉刺鱼时，往往要把叉对准所看到的鱼的下方偏低一些的位置投叉(图4)，这也是因为光从水中斜射入场券空气，折射光线偏离法线，从水面上看水中的鱼，看到的鱼的位置比鱼的实际位置靠近水面的缘故。
二、光的折射规律
人类对光的折射现象进行了长期研究，总结出光发生折射时遵循的基本规律：
(1)光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内：折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
(2)光从空气斜射入水等其他介质时，折射角小于入射角；光从水等其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角。
对上述规律有几点注意：
(1)入射角是入射光线与法线的夹角，不是和界面的夹角，同样，折射角是折射光线与法线的夹角，也不是和界面的夹角。
(2)光线射向两种介质分界面时，将同时发生光的反射和折射，反射光线遵循光的反射规律，折射光线遵循光的折射规律，
(3)光垂直射向两种介质界面时，通过分界面后光的传播方向不变，这时光线的入射角、反射角、折射角均为零度。
(4)光从空气射入介质时，如果增大或缩小入射角，折射角就随着增大或减小，光从介质射入空气时，如果增大或减小入射角，折射角也随着增大或减小；但如果增大到某一角度时，入射光线会发生全部反射现象，这时没有折射光线。
(5)折射现象的光路是可逆的。
三、光的折射作图
方法：抓住光的折射规律：光从空气中斜射入水等其他介质时，折射光线与入射光线分居在法线的两侧。折射角小于入射角(图6)；光从水等其他介质中斜射入空气时，折射光线与入射光线分居在法线的两侧，折射角大于入射角(图7)；当光垂直入射到两种介质的分界面时，折射光线不改变方向(图8)，在此基础上结合几何知识就可以正确地作出相应的折射光线。
四、典型例题
例1 如图9所示。MN是空气和玻璃的分界面，一束光线射到MN面D处时发生反射和折射现象，则入射角、折射角各是多少?MN的右方是什么物质?
解析 过O点作MN的垂线EF即法线，根据光的反射规律可知：AO、OB和OC分别是入射光线、反射光线和折射光线，则入射角∠AOE=60°，折射角∠COF=30°，因为折射角小于入射角，所以光是从空气斜射入玻璃，故MN的右侧是空气。
例2在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图lOa所示，天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化，请在图lOb中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围。
解析 井里没有水时光沿直线传播，视野范围如图a所示；当井里灌满水时。光在水面发生折射后再进入青蛙的眼睛，视野范围如图c所示。