探究光的折射规律
用光具盘和半圆形玻璃砖，探究光从空气斜射入玻璃、垂直射入玻璃以及从玻璃射入空气时的折射规律，验证在折射现象中光路是否可逆。
- 时长 Time
- 30 min
- 难度 Level
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- 3 件
动手做实验 · Virtual Lab
转动激光笔，在光具盘上读出折射角；再让光垂直射入、从玻璃射入空气，看光路是否可逆
正在搭建 3D 实验台
第 1 步
光从空气斜射入玻璃
转动激光笔，让一束光沿光具盘射到半圆形玻璃砖的圆心 O 上，读出折射角，记入表格。换不同的入射角做 3 次。
第 1 次：拖动激光笔（或用滑块）选一个入射角，点「记录这一次」。
| 次数 | 入射角 i | 折射角 r |
|---|---|---|
| 1 | — | — |
| 2 | — | — |
| 3 | — | — |
文字版：器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- 光具盘（带角度刻度）
- 半圆形玻璃砖
- 激光笔
- 01
把半圆形玻璃砖放在光具盘上，使它的平面与光具盘的 90° 刻度线重合，圆心与光具盘的圆心 O 重合。
- 02
让一束光沿光具盘斜射到 O 点，观察折射光的方向，读出入射角和折射角，记入表格。改变入射角，重复几次。
要点角度都从法线量起。
- 03
让光沿法线方向垂直射入玻璃砖，观察折射光的方向。
- 04
让光从玻璃砖的弧面一侧沿原来折射光的反方向射向 O 点，观察从平面射出的光。
现象
光从空气斜射入玻璃时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，入射角增大时折射角也增大；光垂直射入时传播方向不变；光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，沿原来折射光的反方向射入的光，沿原来入射光的反方向射出。
结论
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两侧；光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，入射角增大时折射角也增大；光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。在折射现象中，光路是可逆的。
记忆口诀
空气里的角总是大
无论光从空气射入玻璃（水），还是从玻璃（水）射入空气，空气中的那个角（入射角或折射角）总是较大的。
01 — Principle
实验原理
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。过入射点 O 垂直于界面的直线是法线，折射光线与法线的夹角叫折射角 r。让光射向半圆形玻璃砖的圆心 O，光在平面上折射后沿半径方向射到弧面，在弧面上不再偏折，可以直接在光具盘的刻度上读出入射角和折射角。
02 — Pitfalls
易错点
Q1光从空气射入水中，传播方向一定改变吗？+
不一定。垂直射入时传播方向不变，只有斜射入时传播方向才发生偏折。
Q2光射到水面上时，只发生折射吗？+
不是。光射到两种介质的界面上时，一部分光被反射，一部分光折射进入另一种介质，所以实验中还能看到一束较暗的反射光。
Q3折射角一定小于入射角吗？+
不一定。光从空气斜射入玻璃、水时折射角小于入射角；光从玻璃、水斜射入空气时，折射角大于入射角。
03 — Practice
典型例题
例 1
光从空气斜射入水中，入射角为 45°，折射角可能是（ ）
例 2
在岸上看到水中的鱼，看到的是（ ）
例 3
插入水中的筷子，在水面处看起来向上「折断」了，这是因为（ ）
04 — In Life
生活中的应用
看到的鱼偏浅
叉鱼
看到的鱼是变浅了的虚像，叉鱼时要对准看到的鱼的下方才能叉到。
折射角大于入射角
池水变浅
从岸上看清澈的池底，觉得水很浅，实际要深得多，不能贸然下水。
光在不均匀的空气中折射
海市蜃楼
光在密度不均匀的空气中传播时发生折射，远处的景物看起来像悬在空中。
05 — Safety
安全提示
- 激光笔不能对着眼睛照射。
- 玻璃砖轻拿轻放，边缘容易划伤手。
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