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第四章 光
4-3光的折射與透鏡
折射定律
• 1. 折射 ：波動由一介質
斜向進入另一介質時，進
行方向會改變的現象。
• 2.名詞介紹（參考右圖）
(1) 入射線 ：入射光前進
方向。
(2) 折射線 ：折射光前進
方向。
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折射定律
(3) 法線 ：垂直交
界面的直線。(圖示
常以虛線表示)。
(4)入射角： 入射光
和 法線 的夾角。
折射定律
(5)折射角： 折射光
和 法線 的夾角。
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折射定律
•
3.折射定律：
(☆必背☆)
• (1)入射線、折射線
和法線三線在 同一
平面 ，且入射線、
折射線分別在 法線
兩側 。
• (2)光由光速快的介
質進入光速慢的介
質時折射線 偏向
法線，且入射角 大
於 折射角。
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折射定律
• (3)光由光速慢的介
質進入光速快的介
質時折射線 偏離
法線，且入射角 小
於 折射角。
• (4)光垂直進入另一
介質時 不發生 偏
折現象，且入射角
＝折射角＝ 0° 。
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折射定律
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• 4.折射的現象：
• (1)沙漠中的 海市蜃樓 或熱天時，遠方馬路
上似乎有灘水。
折射定律
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折射定律
• (2)星光閃爍。
• (3)傍晚和早晨的太陽看起來比中午大
• (4)筷子斜插入水中，似乎折斷。
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折射定律
• 筷子尖端所發出的光
線，在交界面處產生
折射，折射線(光)沿
和的方向進入眼睛。
• 就眼睛的感覺而言，
光好像從和延長線交
點所發射出來的。
• 筷子尖端看起來像是
在原尖端的上方。所
以筷子看起來好像從
水面處折彎了。
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折射定律
• (5)由空氣看向水裡
，水深看起來會比
實際深度 淺 ；在
水池撈魚時，網子
要往所見到的魚 下
方 撈。
• (6)由水中看岸上景
物，會感覺景物比
較 遠 。
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折射定律
• 【隨堂演練一】
• 解題技巧：入射角、折射角，角度較大者表
示光速較 快 。
• 題型一
光以相同的入射角從水中射出到四種不同的
介質中，其折射情形如下圖所示，則：
(1)在何種介質中，光的傳播速率最快？
(2)在何種介質中，光的傳播速率最慢？
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折射定律
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• 題型一（解答）
因為∠A ＜ ∠B ＜ ∠C ＜ ∠D
所以光在四種介質中的速度：A＜B＜C＜D
(1)在何種介質中，光的傳播速率最快？答：D
(2)在何種介質中，光的傳播速率最慢？答：A
折射定律
• 題型二
• 光線由一介質射入另
一介質，其路徑如右
圖所示。光線Ⅰ、Ⅱ
、Ⅲ的速度大小關係
為何？
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∠Ⅰ ∠Ⅱ
• 解答
因為∠Ⅰ＝ ∠Ⅱ ＜ ∠Ⅲ
所以光在三種介質中的速
度：Ⅰ＝Ⅱ＜Ⅲ
∠Ⅲ
折射定律
• 題型三
• 如右圖，光線經過甲、
乙、丙三層介質時發生
折射，且γ＞α＞β，
則光線在三介質的速率
快慢何者正確？
• 解答
因為∠ γ ＞ ∠α ＞ ∠β
所以光在三種介質中的速度
：丙＞甲＞乙
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三稜鏡
• 1.三稜鏡各面均為平
面，當光線由空氣中
射入三稜鏡其中一面
時，經折射後將由另
一面穿出。
• 2.兩次折射後，折射
線會偏向三稜鏡 厚
的地方。
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三稜鏡
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• 3.將兩個三稜鏡寬的部分組合起來，就是平行
光線有 會聚 的功能；將兩個三稜鏡尖的部分
組合起來，就是平行光線有 發散 的功能。
透鏡
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1.名詞介紹(參考圖)
(1)鏡心( O 點)：又稱光心，是透鏡 中心 ，
光線經鏡心穿過透鏡時，不發生偏折。
(2)主軸：通過鏡心並與鏡面 垂直 的直線。
(3) 焦點 ( f 點)：折射光相交的點。
透鏡
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• 1平行主軸的光經會聚後，在光源 另 一側主
軸上的交會的位置，稱為 實焦點 。
• 2如為發散，則是折射光向 後 延長，在光源
同 一側主軸上的所交會的位置，稱為 虛焦
點 。
透鏡
• (4)焦距： 焦點 到 鏡心 的距離。
• 2.透鏡：凡能使光線折射的透明體。國中簡
分為凸透鏡及凹透鏡。
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透鏡
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• (1)凸透鏡－透鏡中央較兩側 厚 的透鏡，可
以使光線 會聚 。分為雙凸透鏡、平凸透鏡
、凹凸透鏡。
透鏡
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• (2)凹透鏡－透鏡中央較兩側 薄 的透鏡，可
以使光線 發散 。分為雙凹透鏡、平凹透鏡
、凸凹透鏡。
透鏡成像作圖法
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•※凸透鏡作圖法：(三條線任選兩條畫)
• 1.平行主軸的光 會聚焦點
• 2.通過鏡心的光 方向不變
• 3.通過焦點的光平行主軸
透鏡成像作圖法
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•物距：無限遠(平行光)
線要畫在點的中間
線要平行主軸
◎成像結果：一點 實像 (像在焦點上)
透鏡成像作圖法
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•物距：2f以外
線要平行主軸
線要畫在點的中間
◎成像結果：倒立 縮小 實像
(像在f~2f之間)
凸透鏡成像
• 物體在二倍焦距外，
形成倒立縮小物體實像。
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透鏡成像作圖法
•物距：2f上
◎成像結果：倒立 不變 實像(像在2f上)
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透鏡成像作圖法
•物距：2f～f之間
◎成像結果：倒立 放大 實像
(像在2f之外)
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凸透鏡成像
• 物體在一～二倍焦距間，
形成倒立放大實像。
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透鏡成像作圖法
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•物距：f上
◎成像結果：不成像
(像在無限遠處)
兩線平行
沒有交點
透鏡成像作圖法
•物距：f之內
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兩線向另一側延伸
(以虛線表示)
◎成像結果：正立 放大 虛像
兩線距離越來
越開
沒有交點
凸透鏡成像
• 物體在一倍焦距內，形成
正立放大虛像。
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透鏡成像作圖法
※成像的共同性質
1.實像均為 倒立 ；虛像均為 正立
2.物體越靠近 透鏡 ，成像越大
※凹透鏡作圖法：
1.平行主軸的光如同由 虛焦點 射出
2.通過鏡心的光 方向不變
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透鏡成像作圖法
•物距：無限遠(平行光)
線要平行主軸
如同由虛焦點射出
虛焦點
◎成像結果：一點 虛像
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透鏡成像作圖法
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•物距：2f以外
線要平行主軸
如同由虛焦點射出
通過鏡心的光
方向不變
◎成像結果：正立 縮小 虛像
凹透鏡成像
• 物體在二倍焦距外，
形成正立縮小物體虛像。
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凹透鏡成像
• 物體在一～二倍焦距間，
形成正立縮小物體虛像。
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透鏡成像作圖法
•物距：f內
◎成像結果：正立 縮小 虛像
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凹透鏡成像
• 物體在一倍焦距內，
形成正立縮小物體虛像。
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