 光的折射現象

課程名稱：光的折射與透鏡 課程名稱：光的折射與透鏡

編授教師：

中興國中 楊秉鈞

 光的折射現象

水中的筷子何以斷了！！

光的折射現象

 光的折射現象：

 在水中的物體看起來較 。  水中的筷子看似折斷  海市蜃樓  彩虹

 光斜向射入水中，光發生偏折 淺

（媒體： 1

， 38” ）

（圖：觀念物理 Ⅳ ）

光的折射現象示意圖

法線

彩虹

海市蜃樓

魚實際

（ 1

， 30” ）

（ 3

， 1’50” ）

（ 2

， 10” ）

水 中

魚

星光閃爍

光折射的發生

 光的折射：

 光折射的發生，是因 所致。

（ 2 ）反射與折射同時發生。

（媒體： 1， 30” ； 2

） 折射

進入 反射

光在介質中速率不同 折射

 

 0

入射角  _入射角   0

 光的折射定律

雷射光射入水中

法線

光的折射定律

 光的折射定律：

 入射光、折射光，分別在 線的兩側，且此三直線在同一平 面

 折射光如何偏折：

 入射角為零時： 原則。

 此時，入射角＝反射角＝折射角＝ 。 法

直行

0

光的折射定律

 光的折射定律：

 入射角不為零： 原則。  向愈多愈慢；離愈多愈快 a. 若光從快介質進入慢介質時：折射光 偏折。

 此時，折射角 入射角 慢向，快離

＜

向法線

直進線

光速：Ⅰ =ⅡⅢ







 

光的折射定律

 光的折射定律：

 入射角不為零： 原則。  向愈多愈慢；離愈多愈快 b. 若光從慢介質進入快介質時：折射光 偏折。

 此時，折射角 入射角 慢向，快離

＞

離法線

直進線

光速： ⅢⅠ =Ⅱ







 

 光的折射定律：

 法線：與 垂直的直線 （虛擬直線）

 入射角：入射光與法線的夾角，∠ 1  反射角：反射光與法線的夾角，∠ 2  折射角：折射光與法線的夾角，∠ 3

光的折射定律

障礙面

（媒體： 1 ； 2

， 1’12” ）

角度，

都是與 法線 的夾角

光速快

角度大 ,

 光的折射定律：

 入射角不為零時（ ）：行進方向 偏折  入射角為零時（ ）： 行進方向 偏折

光的折射定律

慢向，快離 不

 0



 0



光的折射示意圖

 光的折射示意圖：

入射角為零度 入射角不為零度 反射、折射同時發生

法 線

法 線

範例解說

1. 由水面上方觀看水中的魚時，甲、乙、丙、丁四個可能的光線行進

路徑，如圖所示，則：

 何者的光線行進路徑最為合理？ 。（單選）

 分別說明其他光路圖，不合理之處？

 行進路徑 ： 。  行進路徑 ： 。

 行進路徑 ： 。 丙

慢 離法線 快

甲 丁

乙 未偏折

向法線

入射光與折射光在法線同一側

範例解說

2. 如圖，一束光線由某液體空氣中射入水中時，產生了反射及折射

現象。且入射光與反射光的夾角為 70° ，反射光與折射光的夾角為 80° ，則：

 入射角＝ 。  反射角＝ 。  折射角＝ 。35 35

35

65



65 80

35

180   

折





範例解說

3. 一光線由介質 A 射向介質 B ，已知入射角為 50° ，折射角為 30° 。 則：其反射線與折射線的夾角＝ 。

30 50

40 60

折射角＜入射角

 進入慢介質中

100 100°

50

範例解說

4. 右圖為光入射界面形成部分反射與部分折射的示意圖，則：

 入射光為 、反射光為 、折射光為 。 （選填： AO 、 BO 、 CO ）

 入射角為 度、反射角為 度、折射角為 度。

 此光是進入更快的介質、或是更慢的介質？更 介質。

CO BO AO

30 30 20

慢

10 

每格





範例解說

5. 光以相同的入射角，從水中射出到四種不同的介質中，如圖所示。

則： 試問光在四介質中的光速大小順序？ 。

 丁＞丙＞乙＞甲

直進軌跡

丁＞丙＞乙＞甲

) ( 向愈多愈慢 ; 離愈多愈快

向 ^{乙  水} 離 離

快離 慢向 ;



平移比較角度

折射現象解釋 水中的筷子真的斷了嗎

 折射現象解釋：

 P’ 為 像且深度比 P 點 。

P ●

P’ ●

淺

虛 淺

注 意 光 路

起 源

魚實際位置 魚虛像

快離

P '

P

折射現象解釋 水中看飛 鳥



折射現象解釋：

鳥實際位置 鳥虛像

P

'

P

 透鏡成像

看遠方，

看見倒立縮小實像

透鏡的種類

 透鏡種類：

（ 1 ）凸透鏡：中間比較 ，能將光 ，又稱 透 鏡。

（ 2 ）凹透鏡：中間比較 ，能將光 ，又稱 透 鏡。

厚 會聚

薄 發散

透鏡

透鏡

凸透鏡雙 平

凸透鏡 凹

凸透鏡 雙

凹透鏡 平

凹透鏡 凸

凹透鏡 會聚

發散

透鏡成像實驗法

 透鏡成像實驗法： （ 1 ）測量透鏡的焦距：  凸透鏡：



焦距

 焦

距

物距＝像距

F F

2 F d 

d d

2

F  d

透鏡成像實驗法

 透鏡成像實驗法：

（ 1 ）測量透鏡的焦距：

 凹透鏡：



焦距 虛焦點

F

透鏡成像實驗法

 透鏡成像實驗法：

（ 2 ）透鏡的結構：

 ：透鏡的中心點

 ：通過鏡心且垂直鏡面的直線

 ：平行主軸的入射光，經透鏡折射後折射光 （或其延長線）的交點

 ： 至 的距離 鏡心 O

主軸 焦點 F

焦距 焦點 鏡心

O O

主軸

焦距 焦距

透鏡成像實驗法

 透鏡成像實驗法：

（ 3 ）透鏡成像實驗程序：

 調整物距 p （物至鏡心），探究像的位置，紀錄像性質及像距 q

（像至鏡心）

P

q

透鏡成像實驗法

 透鏡成像實驗法：

（ 3 ）透鏡成像實驗程序：

 調整物距 p （物至鏡心），探究像的位置，紀錄像性質及像距 q

（像至鏡心）

 紀錄凸透鏡及凹透鏡之成像性質

（媒體： ¹； 2）

P q

凸透鏡成像性質 三區二 線



會聚鏡（凸透鏡、凹面鏡）性質簡表：



大 近焦大

大 小

倒 正

倒

 凸透鏡成像性質解析

凸透鏡

【延伸學 習】

凸透鏡成像性質解析

 凸透鏡成像性質解析：

（ 1 ）問題一：成像共多少種？物放哪裡，會有怎樣的成像性質？

 共六種， 。（ 3 區＋ 2 線＋ 1 太陽＝

6 ）

 物進入哪一區，像性質相同，差別只在像大小稍有不同  步驟：找出焦點、標出 F 及 2F 區塊，可得出六種

 物在『太陽』：物在無窮遠時

∞

 物在『三區二線』： F 、 2F 線畫出後，五種 三區二線一太陽

F 線 2F 線

（媒體： 1， 2）

 太陽

凸透鏡成像性質解析

 凸透鏡成像性質解析：

（ 2 ）問題二：成像大小趨勢與物像移向？

 大小趨勢： （物接近焦點時，成像大小愈 ）  物像移向： （同向左、同向右，物像移動 ）

近焦大 大

（媒體： 1， 2）

左左右右 相同

A 

物

A 像

32

B 物

B 像 物

像

凸透鏡成像性質解析

 凸透鏡成像性質解析：

（ 3 ）問題三：像的實虛？ 像的正立倒立？像的上下顛倒或左右相反？

 以 為分界：左實、右虛、中無。

 4 實、倒（ 、 、 、 ）  1 虛、正（ ）

 1 無（ ）

 實像，必 立；虛像，必 立。

 實像，能在紙屏上成像；虛像，不能在紙屏上成像，只能往鏡中看 見。

（媒體： 1， 2） 焦點

Ⅱ Ⅰ

Ⅲ

Ⅱ 區 2F 線 Ⅲ 區

實像 虛

像 倒

立 正

立

Ⅰ區 F 線

倒 正



凸透鏡成像性質解析

 凸透鏡成像性質解析：

（ 3 ）問題三：像的實虛？ 像的正立倒立？像的上下顛倒或左右相反？

 實像時：物、像的左右相反、上下顛倒；

虛像時：物、像的左右一致、上下一致。

（媒體： 1， 2）

實像 虛

像 實

像 虛

像

 凸透鏡成像性質解析：

（ 4 ）問題四：成像的物與像的相對位置與大小？

物放哪裡，像會在哪裡成像？

 物、像位置對應：

 32 （三區對二區）、 23 （二區對三區）、 22 （二線對二 線）

 F 對

∞

∞

凸透鏡成像性質解析

（媒體： 1， 2）

32 23 22

Ⅱ Ⅰ

Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ

 凸透鏡成像性質解析：

（ 5 ）問題五：成像的像大小？

 以 為分界：左小、右大、中等。

2 大（ 、 ）、 1 等（ ）、 1 小（

）、

1 點（ ）、 1 無（ ）  物放在三區時之大小：

 放在鄰近二區時，都是放大像；物放在第三區，是縮小像。

（ ）

凸透鏡成像性質解析

（媒體： 1， 2） 2F 線

Ⅱ Ⅰ

Ⅲ

大 大 小

2FF dF d2F d2F d∞ dF

大大小

＝ ^X

凹透鏡成像性質



發散鏡（凹透鏡、凸面鏡）性質簡表：

鏡前，恆為正立縮小虛像 近心大



 凹透鏡成像性質解析：

與 2F 線有關係？

 二種成像：

 物在『太陽』：像在同側，虛焦點

 物在『鏡前』：像在同側，像距在 內，恆正立縮小虛 像。

 像都在一倍焦距內，與 2F 線位置無關

 虛像，不能在紙屏上成像，只能往鏡中看見。

（ 2 ）問題二：成像大小趨勢與物像移向？

 大小趨勢： 。

（物接近鏡心時，成像大小愈 ，仍比原物小）

 物像移向： 。

（同向左、同向右，物像移動 ）

凹透鏡成像性質解析

（媒體： 1）

d  F

近心大

大 左左右右

相同

 凹透鏡成像性質解析：

凹透鏡成像性質解析

（媒體： 1）

成像區

物

像

近心大



鏡心

F F

 透鏡成像作圖法

凸透鏡 凹透鏡

透鏡成像作圖法

 透鏡成像作圖法：

（ 1 ）光入透鏡，發生 次折射，因透鏡薄，簡化之，入射光 畫至透鏡 線。

（ 2 ）折射光，恒向透鏡較 的部分偏折。

2 平分

厚

平分線 平分線

凸透鏡成像作圖

 凸透鏡成像作圖法：

 入射光 平行主軸 ，折射光 通過焦點 。  入射光 通過焦點 ，折射光 平行主軸 。  入射光 通過鏡心 ，折射光 方向不變 。 （ 2 ）說明例：







●

倒立縮小實像 2F

＞ 2F 2F ～ F 倒立 縮小 實像

（媒體： 1， 2）

F1 F₂ A

'

凹透鏡成像作圖

 凹透鏡成像作圖法：

 入射光 平行主軸 ，折射光的延長線 通過焦點 （ 同側 F

1 ）。

 入射光 通過焦點 （指向異側 F₂ ），折射光 平行主軸 。  入射光 通過鏡心 ，折射光 方向不變 。

（ 2 ）說明例：

（媒體： 1）

正立縮小虛像







●

鏡前 ＜ F 正立 縮小 虛像

F1 F₂

A

'

凸 透 鏡 成 像 六 個 可 能

（ 2）

32

22 23

（ 1）

正大虛

 F



F

凹 透 鏡 成 像 二 個 可 能

（媒體： 1）

範例解說

1. 達達用透鏡做成像實驗，裝置如右圖。 p 為燭火至透鏡的距離， q 為 紙屏上得到最清晰圖像時，紙屏至透鏡的距離。調整 p 值測量相對應 的 q 值，結果如表。則回答下列問題：

 此透鏡為 透鏡（凸、凹），焦距為 公分。

p q

凸 20

22 ^{屏凸透 / 實}

（解析用圖）

（媒體： 1， 2）

cm F

F

20 40 2





範例解說

1.  當 p ＝ 15 cm 時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

F F 2F

2 F

（解析用圖，請填各小題鏡前、鏡後一倍焦距及二倍焦距）

像

放大鏡  正大虛

大 大 小

倒 正 倒

（媒體： 1， 2）

40 20 20 40

範例解說

1.  當 p ＝ 55 cm 時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

2F 左 ,

小 2F 左中右 倒實

F F 2F

F 2 ^P

32

大 大 小

倒 正 倒

（媒體： 1， 2）

40 20 20 40

範例解說

1.  當 p ＝ 30 cm 時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

F F 2F

F

2 ^P

2F 右 , 大

23

2F 左中右 倒實

大 大 小

倒 正 倒

（媒體： 1， 2）

40 20 20 40

範例解說

1.  當 p ＝ 40 cm 時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

F F 2F

F

2 ^P

2F 中 , 相等

22

2F 左中右 倒實

大 大 小

倒 正 倒

（媒體： 1， 2）

40 20 20 40

範例解說

1.  當 p ＝ 20 cm 時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

X

X X

F F 2F

2 F ^P

不成像

大 大 小

倒 正 倒

相等

（媒體： 1， 2）

40 20 20 40



F

範例解說

1.  當 p/q ＞ 1 時，時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

2F 左 , 小

F F 2F

F 2 ^P

32

q

（媒體： 1， 2）

q q P

P  1  

40 20 20 40

範例解說

1.  當 p/q ＝ 1 時，時，像性質為 （放大、相等、縮小）

、 立（正、倒）、 像（實、虛）。

F F 2F

2F

P

2F 中 , 相等

22

q

（媒體： 1， 2）

40 20 20 40

q q P

P  1  

範例解說

2. 小華整理實驗室時，發現有五個凸透鏡，如下圖所示：

甲透鏡上半部被蠟燭的煙燻黑，乙透鏡中間部分被燻黑，

丙透鏡邊緣被貼滿了貼紙。丁透鏡為正常乾淨完好的透鏡，

戊透鏡為破裂只剩一半的透鏡

若分別取此五個凸透鏡做透鏡成像實驗，則：

 這五個透鏡，哪一片可以成像？

。

 這五個透鏡，成像情形的差異如何？

。 均可成像 遮住鏡愈多，像亮度愈暗

光入鏡， 就能成像

3. 如圖所示，在甲、乙兩個焦距不同的凸透鏡左側 10cm 處，分別放置一 根點燃的蠟燭。若於凸透鏡右側放置白色紙幕，調整紙幕位置使成像清 晰，蠟燭光線經過凸透鏡甲、乙在白色紙幕上分別看到倒立縮小及倒立 放大的像，則：

 甲為 透鏡，所見為 像，焦距範圍？

。

範例解說

凸 實

屏：凸實

0 ＜ F _甲 ＜ 5 cm

左小 倒小

甲 : 

5 F

0

2F 10









甲

2F

範例解說

3. 如圖所示，在甲、乙兩個焦距不同的凸透鏡左側 10cm 處，分別放置一 根點燃的蠟燭。若於凸透鏡右側放置白色紙幕，調整紙幕位置使成像清 晰，蠟燭光線經過凸透鏡甲、乙在白色紙幕上分別看到倒立縮小及倒立 放大的像，則：

 乙為 透鏡，所見為 像，焦距範圍？

。

凸 實 5 ＜ F _乙＜ 10 cm

屏：凸實

右大 倒大

乙 : 

10 F

5

10 F

5 F

10 2















乙

且 F

2F

F

範例解說

4. 甲～己虛線框內置放各類面鏡及透鏡，其光通過之光路如下圖，則：

 凸透鏡為 ；凹透鏡為 ；平面鏡為 。

 凹面鏡為 ；凸面鏡為 。

 能會聚光者為 ；能發散光者為 。

反射 ( 面 ); 穿過

平面鏡

凹面鏡 凸面鏡

凹透鏡 凹透鏡

凸透鏡

向厚偏

己 乙丙 甲

丁 戊

丁己 乙丙戊

原路反射

會聚光

發散光

範例解說

5. 某生至花圃直接以肉眼觀察花卉，如圖（一）所示；若改以眼

睛分別透過四個透鏡觀察，所看到的成像，如圖（二）：

圖（一） 圖（二）

 甲、乙、丙、丁所看到的成像中，何者屬於虛像？ 。

 甲、乙、丙、丁所看到的成像中，何者屬於實像？ 。

 甲、乙、丙、丁使用的透鏡，何者屬於凸透鏡？ 。

 甲、乙、丙、丁使用的透鏡，何者屬於凹透鏡？ 。

正大 倒大 正小 倒小

 正虛

甲丙 乙丁 甲乙丁

丙

標 圖

 凸透，無 [ 正小 ]

 倒實

甲 乙 丙 丁

範例解說

5. 某生至花圃直接以肉眼觀察花卉，如圖（一）所示；若改以眼

睛分別透過四個透鏡觀察，所看到的成像，如圖（二）：

圖（一） 圖（二）

 在圖（三），任意兩點間的距離等於焦距，則甲的成像情 形是將花卉放在哪個區域？

 乙的成像情形是將花卉放在哪個區域？

　 (A) AB 　 (B) BC 　 (C) CO 　 (D) OD 。

圖（三）

C

正大

B

2F 右大

乙 物

乙 像

2F F F 2F

倒大

23

甲 乙 丙 丁

GIF 動畫檔 資源來源

1. 簡報第 2 頁：水中筷子的折射現象 手機搜狐

2. 簡報第 4 頁：水中筷子的折射現象 101教育PPT 3. 簡報第 4 頁：星光 Teachoo

課程結束