初中物理光学折射作图：把"看不见"的光路画出来

记得我第一次学光学折射的时候，整个人都是懵的。明明光线走得好好的，怎么一到水里就"弯"了？更让人头疼的是，老师还要我们把这种"弯"用图形画出来。那时候我就想，光又看不见摸不着，我怎么知道它具体往哪个方向偏？

后来慢慢才发现，折射作图其实是有章可循的。今天咱们就从头聊起，把光学折射作图这件事彻底讲清楚。文章里的方法，都是金博教育物理组老师们在实际教学中反复验证过的，希望对正在攻克这部分内容的同学有帮助。

一、为什么折射作图这么重要

光学折射作图不是凭空想象出来的"美术课"，它是建立在严格物理规律基础上的技术活。你画出来的每一条光线、每一个角度，都必须能说出道理来。

在初中物理中，折射作图主要服务于几个目的。首先是帮助我们理解光路传播的真实情况，把抽象的光线走向变得直观。其次是定量计算的基础，只有画对了光路，才能准确量出角度、算出折射率。最后也是最重要的，培养空间想象能力——这是学物理的核心素养之一。

考试中折射作图通常不会单独出大题，但它会穿插在选择题、填空题甚至实验题里。很多同学发现，自己明明掌握了折射定律，一动手画图就出错，问题往往出在作图的细节规范上。下面我们就来系统梳理一下。

二、折射现象到底是怎么回事

在说怎么画图之前，我们得先搞清楚：光为什么会在两种介质的交界处"拐弯"？

这个问题可以用一个形象的比喻来理解。想象你开着车从平坦的柏油路冲进沙地，车速肯定会在沙地里慢下来对吧？如果你是斜着开进去的，车头还会往垂直于路面的方向偏——这就是俗称的"折射"。光的折射是同样的道理，只是换成了光速和传播方向的变化。

专业一点说，光的折射是指光从一种介质射入另一种介质时，在两种介质的交界处传播方向发生改变的现象。这里有几个关键点需要记住：

• 折射一定发生在两种透明介质的交界面上
• 光必须斜射入界面才会发生偏折（垂直入射时方向不变）
• 折射遵循"光路可逆"原理——来回的光路是一样的

金博教育的老师在课堂上做过一个有趣的实验：把筷子斜着插进水杯里，从侧面看过去，筷子好像"断"了。这就是折射最常见的生活例子。光线从水中进入空气时发生了偏折，我们眼睛看到的其实是虚像位置。

三、折射定律：作图的"交通规则"

前面铺垫了这么多，终于要说到核心了。折射作图必须遵循的规则，就是斯涅尔定律（也叫折射定律）。这个定律有两个核心内容：

第一，入射光线、折射光线和法线在同一平面内。这意味着什么？意味着我们作图必须在一个平面内完成，不能画出立体感的光路（初中阶段不涉及）。

第二，入射角与折射角的正弦之比等于折射率的比值。公式是：sinθ₁/sinθ₂ = n₂/n₁。虽然初中阶段不要求严格计算这个公式，但你要明白它的物理含义——不同介质对光的"偏折能力"是不同的。

这里有个重点需要特别提醒：法线是折射作图的"基准线"，它必须垂直于界面，而且要用虚线表示。很多同学作图不规范，问题就出在不画法线或者画错法线位置。

四、作图前的准备工作

在正式画图之前，有几样工具是必须的：直尺（画直线）、圆规（画法线）、铅笔（便于修改）。别觉得这些工具简单，我见过太多同学徒手画图，画出来的线歪歪扭扭，角度根本不准确。

作图的基本要素包括：

• 界面：两种介质的分界线，用实线表示
• 法线：通过入射点垂直于界面的虚线
• 入射光线：从第一种介质射入的光线，用实线表示箭头
• 折射光线：进入第二种介质后的光线，用实线表示箭头
• 入射角：入射光线与法线的夹角（不是与界面的夹角！）
• 折射角：折射光线与法线的夹角

我刚学作图那会儿，经常把入射角和折射角搞错，把它们当成光线与界面的夹角。这个错误很致命，因为如果角度基准错了，后面的分析全都会错。记住：角的一边必须是法线，这是唯一的基准。

五、六种典型情况的作图方法

初中阶段需要掌握的折射作图，主要涉及六种典型情况。下面我用表格把它们整理出来，方便对比记忆：

这六种情况中，平行玻璃砖和三棱镜是初中阶段的重点和难点，我们单独展开说一下。

平行玻璃砖的作图技巧

平行玻璃砖的折射作图有个很妙的特性：虽然光在前后两个表面都发生了折射，但最终的出射光线与入射光线平行，只是产生了侧向位移。

画图步骤是这样的：第一步，画出平行玻璃砖的上下界面（两条平行实线）；第二步，画出入射光线，确定入射点位置；第三步，画出入射点处的法线（垂直于界面的虚线）；第四步，根据折射定律画出第一条折射光线（进入玻璃后向法线偏折）；第五条，延长这条折射光线与第二个界面相交，找到出射点；第六步，在出射点画法线，画出射光线（离开玻璃后远离法线偏折，且与入射光线平行）。

这里有个容易出错的地方：很多同学会忘记画第二个表面的法线，直接就把折射光线连出去了。记住，每一次折射都要用法线作为基准，两次折射独立进行。

三棱镜的作图要点

三棱镜的折射稍微复杂一点，因为光线要穿过两个倾斜的界面。核心规律是：光经过三棱镜后向底面偏折。

作图时，首先画出三棱镜的三个侧面，确定入射光线从哪个面进入。然后按照平行玻璃砖的方法，分别处理两个折射面的情况。需要注意的是，两次偏折的方向是相同的——都是向三棱镜的底面方向偏折。

金博教育的老师教过一个记忆口诀："空气进玻璃，靠近法线；玻璃进空气，远离法线；两次折射向底面"。这个口诀对三棱镜作图特别管用。

六、作图规范：细节决定成败

说了这么多方法，最后要强调的是作图规范。物理作图不是画示意图，每一条线、每一个符号都有讲究。

关于线条的要求：实线表示实际存在的光线和物体轮廓，虚线表示辅助线（法线、延长线等）。线条要清晰流畅，不要有毛刺，也不要画得太粗或太细。箭头要画在光线的传播方向上，不能只画线不画箭头。

关于角度的画法：入射角和折射角必须用弧线表示，弧线的圆心要在法线与界面的交点处。这个细节很多同学会忽略，觉得用角度符号标一下就行。其实规范的弧线标注能帮你自己看清角度大小，避免画错。

关于符号的标注：如果题目要求标注角度，要在对应的弧线旁边写上"∠"符号和角度数值或者"i""r"（入射角、折射角）。界面要标注清楚是哪两种介质的分界，比如"空气-玻璃界面"。

七、常见错误和纠正方法

根据金博教育多年的一线教学经验，初中生在折射作图中最容易犯的错误主要有四类。

第一类错误：不画法线或者法线画错。法线是折射作图的"基准坐标系"，没有法线就没有角度参照。正确的法线必须垂直于界面，且通过入射点。有些同学画法线时歪歪斜斜，或者位置不对，这都会导致后续角度完全错误。

第二类错误：入射角折射角分不清。具体表现是把入射角当成光线与界面的夹角，或者把两条光线直接画成对称的。记住，入射角是入射光线与法线的夹角，折射角是折射光线与法线的夹角，两个角相等的情况只在特殊条件下才成立（光疏光密介质特定比例时）。

第三类错误：光线偏折方向画反。比如光从空气进入水中时，折射光线应该向法线偏折，但有同学会画成远离法线。解决这个问题要牢记口诀："空气进玻璃，靠近法线；玻璃进空气，远离法线"。

第四类错误：作图步骤不完整。比如画平行玻璃砖时，只画了入射光线和第一条折射光线，忘记画第二条折射光线和出射光线。完整的光路图应该包括入射、折射、再折射、出射四个阶段，每一条光线都要画清楚。

八、一些实用的练习建议

光学折射作图这件事，光看不练是肯定不行的。我建议的学习路径是：先理解原理，再观察范例，然后模仿练习，最后独立作图。

练习材料可以先用铅笔画，方便修改。每次作图前，先在脑子里把光路走一遍：光从哪儿来、遇到界面后怎么偏折、出去时又怎么偏折。想清楚了再动手，效率会高很多。

画完之后，记得用量角器量一量角度，验证一下是否符合折射定律。这个验证过程能帮你建立"作图准确度"的自我反馈机制，下次画图时就会更注意细节。

如果有条件，可以用手电筒和透明水杯做简易实验。关掉灯，让手电筒的光从斜上方照进水杯，观察水面的折射现象和杯底的光斑位置。你会发现，真实的折射效果比你画的图更直观，这对理解作图原理很有帮助。

学习光学折射作图，其实就是学习用"第二双眼睛"去看看不见的光线。当你能够准确、规范地把光路图画出来时，说明你已经真正理解了光在两种介质中传播的规律。这种能力不仅对考试有用，更是未来学习更复杂光学知识的基础。

希望今天的分享能对你有所帮助。如果在练习过程中遇到什么问题，可以随时向金博教育的老师请教，大家一起讨论进步。学习这件事本来就是这样的——发现问题、解决问题、不断精进。