第四章光现象知识点.docx

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第四章光现象知识点

第二章光现象知识点

第一节光的传播

一、光源

能够发光的物体叫光源。

光源有好多种；按形成原因分，可分为自然光源和人造光源；按发光原理分，可分为热光源和冷光源。

自然光源：

太阳、萤火虫、灯笼鱼、斧头鱼、乌贼、水母等。

人造光源：

手电筒、火把、油灯、蜡烛、白炽灯、日光灯、霓虹灯以及钠灯、汞灯、氖灯等。

热光源：

太阳、手电筒、火把、油灯、蜡烛、电灯等。

冷光源：

萤火虫、灯笼鱼、斧头鱼、乌贼、水母等。

【注意】月亮不是光源，月亮本身不发光，只是反射太阳的光。

二、光的直线传播

光在真空中或均匀介质中是沿直线传播的。

常见的均匀介质如：

空气、水、玻璃等。

光的直线传播的应用：

（1）小孔成像：

像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像）。

实像：

由实际光线会聚而成的像。

①小孔成像的条件：

孔的大小必须远远小于孔到发光的距离及孔到光屏的距离。

②像的大小与发光体到孔的距离和像到孔的距离有关，发光体到小孔的距离不变，光屏远离小孔，实像增大；光凭靠近小孔，实像减小；

光屏到小孔的距离不变，发光体远离小孔，实像减小；发光体靠近小孔，实像增大。

（2）取得直线：

激光准直（挖隧道定向）；整队集合；射击瞄准；

（3）限制视线：

坐井观天、一叶障目；

（4）影的形成：

影子；日食、月食

日食：

太阳月球地球；月食：

月球太阳地球

【注意】光在不均匀介质中如不均匀的空气、不同介质的界面处，传播方向发生改变。

常见的现象：

①激光准直。

②影子的形成：

光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。

③日食月食的形成：

当地球在中间时可形成月食。

如图：

在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到

日偏食，在3的位置看到日环食。

④小孔成像：

小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成

倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。

三、光的速度与光年

真空中的光速是宇宙最快的速度，c=3×108m/s。

空气中的光速略小于真空中的光速，约为3×108m/s；光在水中的速度约为真空中光速的3/4；玻璃中的光速约为真空中光速的2/3。

光年是光在一年里传播的距离，因此，光年是距离的单位。

1光年=9.4608×1015m。

考点一，光源的判定

例1能够发光的物体叫做光源，下列物体属于光源的是（）

A太阳B地球C月球D房屋

解析：

太阳能够发光，所以是光源，月球本身不能发光，它只是反射太阳光，故C错误，地球和房屋本身也不能发光，故B、D错误。

变式1如下物体中不是光源的是（   ）。

　　A.月亮               B.萤火虫　　　　　　　　C.烛焰              D.太阳

考点二光的直线传播现象

例2下列现象中能说明光的直线传播的是（   ）。

　　A.射击时，常提到的“三点一线”

　　B.黑板上笔直的粉笔线

　　C.夏天树阴下的圆光斑

　　D.月食的形成

　　答案：

A，C，D

变式1中华成语是世界文化宝库中最夺目的瑰宝之一，寥寥几个字，内涵却十分丰富，有许多成语与物理知识相关联，如“立竿见影”，一叶障目，不见泰山，管中窥豹，可见一斑等都可以用光的直线传播知识来解释。

变式2、小孔成像：

光源“烛焰”发出的无数条光沿直线进入小孔，在光屏上形成外形与光源相似但____立的亮区。

如：

阳光明媚的正午，树荫下的光斑是____形的，因为它是________的像。

变式3、影子：

光遇到不透明物体时被阻挡，在后面形成一个跟物体轮廓相似的黑暗区域。

发生日食现象是，挡在中间的是____球；发生月食现象时，挡在中间的是____球。

变式4、一根旗杆竖立在阳光下，从早晨到傍晚这段时间内，旗杆的影子长度的变化情况是_____________。

考点三、光的传播速度

例1光在水里传播的速度是（   ）。

　A.等于3×108m/s   B.小于3×108m/s　　C.大于3×108m/s   D.以上答案都不对

答案：

B

2一台激光器朝着月球发射激光讯号，经过2.7s后才接到从月球返回的信号，那么月球到地球的距离为（   ）。

　A.8.1×108m      B.4.05×105km      C.8.1×105m      D.4.05×108km

　　答案：

B

变式1、太阳光透过玻璃射进屋子的过程中，光速将______________。

变式2、发生雷电时，我们总是先看到闪电，后听到雷声。

这是因为____________________________。

真空中的光速是宇宙中最快的速度，为___________m/s，光在其它各种介质中的速度都比在真空中___。

变式3、太阳光到达地球约需8min，求地球与太阳间的距离。

第二节光的反射

一、光的反射

光遇到水面、玻璃以及其他任何物体的表面都会发生反射。

我们看到不发光物体，都是由于它的表面能反射，反射光进入人的眼睛，人就看到了物体。

反射定义：

光从一种介质射向另一种介质表面时，有部分光返回原介质的传播现象叫做光的反射。

考点一、光的反射现象

例1下列属于光的反射现象的是（）

A日食和月食B从水中看见的月亮C皮影戏中的手影D阳光下旗杆的影子

解析：

日食、月食及影子都是由于光的直线传播形成的，从水中看见的月亮，是由于月球反射出来的光射向水面发生反射形成的，故B正确

变式1下列现象中与平面镜成像原理一致的是（　　）

A．

手影

B．

水中倒影

C．

钢笔“错位”

D．

彩虹

解A、手影，是由于光在同种均匀的介质中沿直线传播形成的，故本选项不符合题意．

B、水中的倒影是平面镜成像现象，故属于光的反射，故本选项符合题意．

C、钢笔“错位”是光线通过玻璃进入空气发生两次折射：

故本选项不符合题意．

D、彩虹属于光的折射现象，故本选项不符合题意．

故选B．

二、

光的反射规律

1、垂直于镜面的直线ON叫做法线；如图所示，

入射光线于法线的夹角i叫做入射角；反射光线与法

线的夹角r叫做反射角。

2、光的反射规律

在发射现象中，反射角等于入射角，

在反射现象中，光路是可逆的。

3、漫反射和镜面反射

（1）凹凸不平的表面把光线向着四面八方反射，

这种反射叫做漫反射。

（2）阳光射到镜子上，迎着反射光的方向可以看到刺眼的光，

这是因为射到镜子上的平行光线反射后仍然是平行的。

光滑镜面的反射叫做镜面反射。

（3）漫反射和镜面反射都遵守光的反射规律。

4、如何画反射光线或入射光线

（1）画反射光线或入射光线完成光路图的依据是光的反射规律。

（2）已知反射面、入射光线、入射角时只要根据光的反射规律画出反射光线，并标上箭头表示方向即可，反射光线的起点是入射点。

标明入射角、反射角。

（3）已知入射面、入射光线或发射光线时，应先在入射点处先画出法线，再根据光的反射规律画出对应的反射光线或入射光线，标出入射角、反射角及箭头方向。

（4）已知入射光线、反射面及入射光线与反射面的夹角，直接根据已知的角度的大小确定发射光线与反射面的夹角。

画出反射光线并标上这个角度及箭头方向即可，不必画法线，反之亦然。

如图所示，这也间接地应用了光的反射规律。

考点二、光的反射定律探究

例2、小明在探究“光反射时的规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板放置在平面镜上．

（1）小明让一束光贴着纸板射到O点（如图甲），要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现，纸板与平面镜的位置关系是　一定垂直　（选填“一定垂直”、“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”）．

（2）小明探究反射角和入射角之间的关系时，三次改变入射角i的大小（如图乙），实验所测数据如下表，他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致．请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是　把反射光线与镜面的夹角当成了反射角　．

实验次数

入射角

反射角

第一次

20°

70°

第二次

30°

60°

第三次

50°

40°

分析：

（1）光的反射规律：

三线共面（入射光线、反射光线、法线在同一平面上），两线分居（入射光线、反射光线分居法线两侧），两角相等（入射角、反射角），光路可逆．

解答：

解：

（1）要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现，则法线必须与平面镜垂直，并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内，因此纸板与平面镜的位置关系必垂直；

（2）根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射线与法线的夹角，入射角是入射线与法线的夹角，当入射角分别为20°、30°、50°时，反射线与法线的夹角，即反射角也应分别是20°、30°、50°，而70°，60°，40°正好是反射光线与镜面的夹角，所以是把反射光线与镜面的夹角当成了反射角．

故答案为：

（1）一定垂直；

（2）把反射光线与镜面的夹角当成了反射角．

考点三、根据光的反射作图

例3例1、根据光的反射定律，在图1中画出反射光线并标出反射角的度数。

图1图2

【解析】图中已知的是入射光线与镜面的夹角，它不是入射角。

入射角是入射光线与法线的夹角，所以入射角等于90°-60°=30°，则反射角也等于30°。

答案如图2所示。

变式1、如图3所示，两平面镜相互垂直，一束光线斜射到平面镜上，请完成光路图。

图3图4

【解析】这是一组特殊的平面镜，它的特点是：

任何方向的光线射来，反射光线都会被平行地反射回去。

由此就可以判断所画的反射光线图是否规范，起到自我评判的目的。

答案如图4所示。

考点四、镜面反射和漫反射

例4、（多选）一个雨后的晚上，天刚放晴，地面虽已干，但仍有不少积水。

为了不睬在水里，下面的判断正确的是（）

A迎着月光走时，地面上较暗处是水

B迎着月光走时，地面上较亮处是水

C背着月光走时，地面上较暗处是水

D背着月光走时，地面上较亮处是水

（水面像平面镜一样，发生镜面反射，路面凹凸不同，发生漫发射）解析：

第一，迎着月光走，由于月光在水面处发生镜面反射，反射光线向同一方向射出，会有很多光线射入人眼，所以看上去水面处是亮的，而地面发生漫反射，反射光线像各个方向射出，看上去比水面暗，二是背着月光走，由于月光在水面几乎没有反射光射入人眼，所以看上去水面很暗，而地面发生漫反射的光线有很多进入人眼，看上去比水面亮。

故B,C对

变式1、教室内用来放映投影片的银幕，表面是白色且粗糙的，其目的是（　　）

A、不反射光B、能折射光C、发生漫反射D、发生镜面发射

变式2、在下列现象中，属于光的反射形成的是（　　）

A、小孔成像B、影子的形成C、同学们看到黑板上的粉笔字D、雨后天空出现的彩虹

第三节平面镜成像

一、平面镜成像的特点

反射面是光滑平面的镜子叫做平面镜，平面镜对光具有良好的反射能力，它是利用光的反射原理改变光线的传播方向而成像的。

平面镜成像的特点如下：

①物体在平面镜中所成的像是虚像；②像和物体的大小相等；③物点到对应像点的连线与镜面垂直；④物和对应点的镜面的距离相等；⑤像与物左右相反。

从数学对称的角度来看，平面镜成像的以上五个特点可归结为一句话：

物体和像关于镜面是对称的。

平面镜的应用

（1）利用平面镜可以改变光的传播方向，起到控制光路的作用。

如制作潜望镜；在挖井、挖掘山洞时，用平面镜将太阳光反射到作业区照明；修建体育场馆和高大建筑物时，利用平面镜把太阳光反射到室内改善光照条件。

（2）利用平面镜来成像：

如制作各种镜子，商场和家庭装修时，利用平面镜成像增强宽敞明亮的空间效果。

（3）利用平面镜反射光来使微小形变放大，以便观察。

二、平面镜成像的原理

如图甲所示，镜前烛焰上的点S射向平面镜的光线，经平面镜反射后进入眼睛，看起来就觉得这些光线好像是从它们在镜后延长线的交点S′射出来的。

人们会感觉像S′出真有一个光源一样，如图乙所示。

S′就是S在镜中的像，但是镜子后面实际上并没有这个发出光线的点，所以叫

S′

为虚像。

物体上每个点在镜子里都有一个像点，所有像点就组成整个物体的虚像。

图甲

图乙

【探究】平面镜成像的特点

提出问题：

平面镜成时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？

设计实验：

如图所示，在桌面上铺一张大纸，纸上竖一块玻璃板，作为平面镜。

在纸上记下平面镜的位置。

把一只点燃的蜡烛放在玻璃板前面，使它在“平面镜”中成像，再用另一个没有点燃的蜡烛在玻璃板后面确定像的位置，比较像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系。

实验器材：

桌面、白纸、笔、直尺、玻璃板、两只同样的蜡烛、火柴等、

进行实验：

（1）取一张白纸，如图所示，将它对折一下，

对折之后打开平铺在桌面上，用直尺和笔再沿折线画一条直线。

（2）将玻璃板沿所画直线垂直立于白纸上，作为平面镜，

将一只蜡烛点燃后立于镜前，观察镜中成的像，用笔记下蜡烛的位置。

（3）将另一只未点燃的蜡烛在镜后移动，直至与点燃蜡烛所成的像重合，比较像与未点燃蜡烛的大小和形状，用笔记下未点燃蜡烛的位置，体会像的虚实。

（4）熄灭蜡烛，取下白纸，通过两个记号点引一条直线，比较纸上的两条直线是否垂直，再将白纸沿原叠痕处折叠，观察两记号点是否重合。

（5）再取一张白纸，点燃未曾点燃的那根蜡烛，重复上述实验。

实验记录：

将数据记录在下列表格中

对比选项

大小

左右

连线

物点与像点

成像的虚实

蜡烛与其像的关系

相等

对调

与镜面垂直

关于镜面对称

虚像

交流论证：

比较表格中的数据，可以总结出平面镜成像的五大特点：

（1）像与物大小相等；

（2）像与物左右相反；

（3）像与物的连线与镜面垂直；

（4）像与物到镜面的距离相等；

（5）平面镜成虚像。

注意事项：

（1）点燃蜡烛后应尽快完成余下的实验，避免蜡烛燃短对实验现象有影响；重复做实验时，应点燃那根未点燃的蜡烛，可有效避免蜡烛燃短造成的不良影响。

（2）观察安放未点燃的蜡烛时，观察者应左右移动确保放置位置恰到好处。

考点一、平面镜成像的特点

例1如图，在观察平面镜成像的实验中，下列叙述错误的是（　　）

A．

平面镜成像遵循光的反射规律．

B．

蜡烛烛焰在平面镜中成的像是虚像

C．

把蜡烛移近平面镜时，它的像会远离平面镜

D．

烛焰与像的连线与镜面垂直

解：

A、平面镜成像遵循光的反射规律，正确，不符合题意；

B、橡皮泥在平面镜中成的像无法呈现在光屏上，所以是虚像，正确，不符合题意；

C、因为物体与像到平面镜的距离相等，所以橡皮泥移近平面镜时，它的像会靠近平面镜，故本选项错误，但符合题意．

D、通过实验证明，橡皮泥与像的连线与镜面垂直，若不垂直就无法观测到像了，正确，不符合题意；故变式1关于平面镜成像，下列说法正确的是（   ）。

　　A.比平面镜大的物体，不能在镜中成完整的像

　　B.平面镜所成的像一定是虚像

　　C.在平面镜后面的物体，会遮挡平面镜成像

D.平面镜成的像可能是虚像，也可能是实像

2太阳光与水平方向成40°角，要使太阳光经平面镜反射，反射光沿水平方向传播，则平面镜与水平方向所成的角度（锐角）是（   ）。

　　A.20°或40°                   B.40°或70°       

　　C.20°或70°                   D.只能20°

　　答案：

C

　　3一束光线垂直入射到平面镜上，要想使反射光线从原来位置偏转60°，可采用下列哪种方法（   ）。

　　A.将平面镜顺时针转60°

　　B.将平面镜顺时针转30°

　　C.将入射光线远离法线偏转30°

　　D.将入射光线远离法线偏转60°

　　解析：

平面镜成像的关键是物体发出的光（或）反射的光射到平面镜上（即有入射光射到平面镜上），与物体的大小、镜后有无物体无关，故A和C不对，根据平面镜成像特点知，平面镜只能成虚像，故D不正确。

答案：

B

三、实像和虚像

从物体发出（或反射）的光线，经过光学仪器后可以形成和物体形状相似的实像或虚像。

实像是指从物体发出的或反射的光线，经过光学仪器后实际的光线在空间相交所成的像，是由实际光线会聚而成的明亮区域，是真实存在的，既可以用眼睛观察到，又可以显示在光屏上。

如物体经过小孔所成的像，就是物体发出或反射的光线沿直线通过小孔传播到光屏上形成的倒立的实像。

虚像是从物体发出的或反射的光线经过光学仪器后，实际光线没有会聚而是变得发散，这些发散光线的反向延长线相交而形成的像，人们根据光沿直线传播的经验逆着光传播方向寻找和判断光从何处射过来，觉得这些发散光线是从它们的反向延长线的交点发出的。

由于虚像不是实际光线会聚而成的，实际并不存在，因此虚像只能用眼睛观察到，而不能在光屏上呈现出来，反射光线在镜前发散，反射光线的反向延长线在镜后相交形成的虚像。

例1、平静的湖面上倒映着美丽的白塔，在这里，倒映着的白塔是（）

A白塔的影子B白塔的实像C与白塔等大的虚像D比白塔略大的虚像

解析：

湖面相当于镜面，镜面所成的像是虚像。

倒映的白塔是白塔反射的光经过湖面反射后进入人眼，人看到的是反射光线的反向延长线在湖面下汇聚而成的像，因为不是真实的光线会聚成的像，所以是虚像，这个像与物体是等大的

四、凹面镜和凸透镜

1

2

3

用球面的内表面作反射面的面镜叫做凹面镜，凹面镜能把射向它表面的平行光会聚于一点，这一点叫做凹面镜的焦点，常用F表示。

如图1所示。

根据光线的可逆性，由焦点的点光源发出的光线，经凹面镜反射后能获得平行光，如图2所示。

用球面外表面作反射面得面镜叫凸面镜。

凸面镜能使入射到它表面的平行光变得发散，这些发散光线好像是从镜后的某一点出发的，这一点叫做凸面镜的焦点，只不过它不是实际光线的交点，而是反射光线反向延长线的交点，叫做虚焦点，通常也用F表示，如图3所示。

凹面镜的应用：

利用它会聚光线的特点，制作太阳灶、太阳能焊机、反射式望远镜；利用它产生平行光的特点制作手电筒、汽车头灯，探照灯等的反光面。

考点三、凹凸镜的应用

例1儿童乐园里的哈哈镜表面呈波浪形，使人像变形，会人发笑，那么（   ）。

　　A.表面凸的部分把人像拉长了

　　B.表面凸的部分把人像变短长

　　C.表面凹的部分把人像拉长了

　　D.表面凹的部分把人像变短了

　　答案：

BC

变式1下列说法中正确的是（   ）。

　　A.汽车的车头灯是用平面镜

　　B.汽车的观后镜是用凸面镜

　　C.太阳灶用的是凸面镜

　　D.牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜是用凹面镜

答案：

B

变式2、除了平面镜外生活中也常用到凹面镜，如图是一束平行光

射到凹面镜上的传播情况。

（1）由图中光路可知，凹面镜对光线有作用

（2）现在又一点光源，若利用凹面镜获得平行光，应把点光源放在

处，依据的原理是。

（3）请你根据凹面镜对光的作用另举一个应用凹面镜的实例

答案：

会聚F点光路可逆太阳灶

五、

平面镜成像作图方法

1、根据反射规律作图：

步骤：

如图所示。

（1）从发光点S向平面镜引出两条入射光线；

（2）在入射点作出两条入射光线的法线；

（3）根据反射规律，反射角等于入射角，作出反射光线；

（4）作两条反射光线的反射延长线，找出交点S′，S′即是S的像。

2、根据平面镜成像特点作图

步骤：

如图所示。

（1）过S点作平面镜的垂线，交平面镜于O点。

（2）在另一侧截取S′O=OS，S′点即为S的像。

考点四、平面镜成像作图

例1如图7所示，S′是发光点S在平面镜中所成的像。

请在图中画出另一条入射光线和它的反射光线。

图7图8

【解析】由题意可知，反射光线的反向延长线过像点S′，则再作一条入射光线的反射光线仍需要通过像点S′，所以我们任意画一条入射到镜面的光线，将入射点与S′连接起来并延长，就是反射光线的方向，然后标上箭头。

光路图如图8所示。

变式1、如图5所示，请根据平面镜成像特点，作出物体AB在平面镜中成的像。

图5图6

【解析】物体AB上每个点与其像都关于平面镜对称，我们只要找到物体AB上两个有代表性的端点A、B，作出它们关于平面镜的对称点A′、B′，然后将其连接起来，标上与AB方向一致的箭头即可。

找对称点时需要保留自己作图的痕迹，痕迹用虚线即可。

答案如图6所示。

第四节光的折射

一、光的折射

光从一种介质斜射入另一种介质中时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。

光的折射可分为两种情况：

（1）光线斜射时，传播方向发生偏折；

（2）光线垂直射向两种物质的界面时，传播方向不变，按原方向传播。

二、光的折射规律

1、光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，这就是光的折射规律。

在折射现象中，光路是可逆的。

2、斜射

（1）当光从空气斜射入玻璃、水等介质中时，折射光线向法线方向偏折。

（2）光从水、玻璃等介质斜射入空气中时，折射光线向界面方向偏折。

即斜射时，不论空气中的光线是入射光线还是折射光线，总是空气中的角度偏大。

折射光线与法线的夹角叫做折射角。

（3）垂直入射

当光线垂直射向两个介质的分界面时，光线的传播方向不变，入射光线、折射光线均与法线重合。

（4）光的折射规律与光的反射规律的区别：

光的传播规律中，入射光线和反射光线在界面的同侧，光的传播速度不变；光的折射规律中，入射光线和反射光线分别在介质分界面得两侧，光的传播速度发生改变。

（5）法线的重要地位：

它具有双重身份，

（1）它是两种介质分界面得垂线；

（2）它是作图中画出反射光线和折射光线的参照标准。

考点一、光的折射现象的判定

例1下列是折射光线是（   ）。

　　答案：

A图2

1空气斜射入水中，折射角     入射角；当入射角减小时，折射角     ；当入射角为零时，折射角为     。

某同学在做探究光的折射特点实验，如图2光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据：

入射角α

0°

15°

30°

45°

60°

反射角β

0°

15°

30°

45°

60°

折射角γ

0°

11.3°

22.1°

35.4°

40.9°

（1）分析表中数据，可得出结论：

①光从空气斜射到水面时，将同时发生　反射　和　折射　现象；

②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：

　折射角随入射角的增大而增大　，且折射角　小于　（大于/等于/小于）入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．

该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点．

（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．

是否存在不足？

答：

　是　（是/否）；请简要说明理由：

　三次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验　．

考点二、运用光的折射作图

光从一种物质斜射入另一种物质时，是偏向法线还是远离法线，要看光是从哪种物质进入哪种物质，这个条件千万不能忽视。

例1、图9是一束从空气斜射向玻璃的光线。

请在图中标出入射角的位置并画出折射光线的大致方向。

图9图10

【解析】这是光从空气斜射入玻璃时的情景，折射光线应该靠近法线，折射角小于入射角，折射光线如图10所示。

变式1、如图11所示，一束