3.4探究光的折射规律

同学们，大家好。今天我们开始讲第四节，探究光的折射规律。

光传播到两种介质的分界面时，除了发生反射现象外，还会发生折射现象。

当一束光从空气斜射到水面时，我们可以看到一部分光返回空气中，这是反射光，另一部分光进入水中，并且传播方向发生了改变，这是折射光。

物理学中把光由一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。

我们可以画出光从空气射入水中发生折射的光路图。用PQ表示空气和水的分界面，O点是光线的入射点，AO是入射光线，NN’是过O点的法线，∠AON是入射角α，OB是进入水中的折射光线，∠BON'是折射角Y。

通过实验，我们可以得出光的折射规律：

光折射时，折射光线、入射光线、法线三者在同一平面内；

折射光线和入射光线分别位于法线两侧。

光从空气斜射到水或玻璃表面时，折射光线靠近法线偏折，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大。光垂直射到水或玻璃表面时，在水或玻璃中的传播方向不改变。

需要注意以下几点：

1：在光的折射现象中，光路是可逆的。

2：为了寻找普遍规律，实验时应该选用不同的透明介质重复实验。

3：除了光垂直射入时，在光的折射中，空气一侧的角度大。

4：光从空气斜射到水面时，会同时发生反射和折射现象。水中的倒影看起来比物体本身要暗一些，是因为有一部分光在水面发生了折射。

根据光的折射规律，我们可以解释很多生活中的折射现象。

比如，观察水中的铅笔时，铅笔看上去会向上偏折。原因是从P点射向空气中的光线在水面处发生折射，眼睛沿着折射光线看去，觉得光好像是从水中P'点射出来的，P'点在P点的上方。由于是光线反向延长线的交点，所以看到的是虚像。

如果看水中的刻度尺，同样会感觉到刻度尺向上偏折了，感觉刻度尺变短了，而且刻度尺的刻度线看上去变密集了。

我们站在岸上看水中的鱼，观察到的鱼的位置总要比鱼的实际位置高。

在岸上看水的深度也要比实际的水要浅，好像池底升高了。

如果潜在水中看岸上的物体，会感觉看到的物体比实际位置更高。

不管是岸上看水中的物体，还是水中看岸上的物体，都是看到的像位置比实际位置更高。

光的折射现象还有：日出、日落、海市蜃楼、彩虹等等。光的色散现象，本质上也是光的折射。

将一枚硬币放在不透明杯子的底部，你向后退到恰好看不见硬币的位置，另一位同学向杯中缓缓注水，你又能够看到硬币了。这也是光的折射现象。

坐井观天，当下雨后，青蛙的视野会变大，也是折射现象。

下面我们来看一个例题：

一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射。如图是三条光线，但没有标明光的传播方向，请判断其中入射光线是哪条？折射光线是哪条？反射角和折射角分别为多少度？这束光是从哪种介质射到哪种介质中？

分析方法：

1：先根据反射角等于入射角，又因为反射角和入射角都是和法线的夹角，找出两个相等的角，确定法线位置，从而确定界面。

2：再根据入射光线、反射光线分居法线两侧，入射光线、折射光线分局法线两侧，确定入射光线单独在法线一侧。

3：再根据空气中的角度大，确定空气在界面的哪一侧。

根据分析可以知道：入射光线EO，折射光线OG，反射角为30°，折射角为45°，这束光是从玻璃射到空气中。

这一讲我们就讲到这里，同学们，再见。