光现象复习讲解教师版.docx
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光现象复习讲解教师版
光现象(复习讲解)
【学习目标】
1.知道光的直线传播的条件、现象、应用;
2.知道光的反射定律,能利用光的反射定律解决有关问题;
3.了解平面镜成像的特点、像的性质,能利用平面镜成像特点作图;
4.知道光的折射规律,能利用光的折射规律解决有关问题,解释一些现象;
5.理解光的反射和光的折射中,光路的可逆性;
6.了解光的色散,知道物体的颜色。
【知识网络】
【要点梳理】
【要点一】光的直线传播
1、光的传播:
在均匀介质中沿直线传播。
(影子、日食、小孔成像等)
2、光的传播速度:
真空中的光速是宇宙中最快的速度,c=2.99792×108m/s,计算中取c=3×108m/s。
(光在水中的速度是真空中的3/4,在玻璃中的速度是真空中的2/3)
【要点诠释】
1、光线:
为了表示光的传播方向,我们用一根带箭头的直线表示光的径迹和方向,这样的直线叫光线。
2、光年:
(距离单位)光在1年内传播的距离。
1光年=9.4608×1012km。
【要点二】光的反射
1、光的反射:
光射到介质的表面,被反射回原介质的现象。
2、光的反射定律:
(1)在光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一个平面内;
(2)反射光线、入射光线分居在法线的两侧;
(3)反射角等于入射角;
3、镜面反射:
入射光线平行,反射光线也平行,其他方向没有反射光。
(如:
平静的水面、抛光的金属面、平面镜)
4、漫反射:
由于物体的表面凹凸不平,凹凸不平的表面会把光线向四面八方反射。
(我们能从不同角度看到本身不发光的物体,是因为光在物体的表面发生漫反射)
【要点诠释】
1、当光线垂直入射时,光沿原路返回。
2、镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
3、反射现象中光路是可逆的。
【要点三】平面镜成像:
1、平面镜成像的特点:
(1)成的像是正立的虚像;
(2)像和物的大小相等;
(3)像和物的连线与镜面垂直,像和物到镜面的距离相等。
2、平面镜对光线的作用:
(1)成像;
(2)改变光的传播方向。
(对光线既不会聚也不发散,只改变光线的传播方向)
3、平面镜的应用:
(1)水中的倒影;
(2)平面镜成像; (3)潜望镜。
4、球面镜:
(1)凸面镜:
对光线起发散作用。
(应用:
机动车后视镜、街头拐弯处的反光镜)
(2)凹面镜:
对光线起会聚作用,平行光射向凹面镜会会聚于焦点;焦点发出的光平行射出。
(应用:
太阳灶、手电筒反射面、天文望远镜)
【要点诠释】
1、平面镜所成的像与物是以镜面为轴的对称图形。
2、实像与虚像的区别:
实像是实际光线会聚而成的,可以用屏接到,当然也能用眼看到,都是倒立的。
虚像不是由实际光线会聚成的,而是实际光线的反射光线或折射光线的反向延长线相交而成的,只能用眼看到,不能用屏接收,都是正立的。
【要点四】光的折射
1、光的折射:
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫光的折射。
2、光的折射规律:
折射光线与入射光线、法线在同一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧。
光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角(折射光线向法线偏折);光从水或其他介质斜射入空气时,折射角大于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变。
【要点诠释】
1、光的折射与光的反射都是发生在两种介质的交界处,反射光返回原介质中,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在两种不同的介质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。
2、在两种介质的交界处,既能发生折射,同时也能发生反射。
3、光的折射规律分三点:
(1)三线一面;
(2)两线分居;
(3)两角关系分三种情况:
①入射光线垂直界面入射时,折射角等于入射角等于0°;
②光从空气斜射入水等介质中时,折射角小于入射角;
③光从水等介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
4、在光的折射中光路是可逆的。
【要点五】光的色散
1、色散:
牛顿用三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象。
(雨后彩虹是光的色散现象)
2、色光的三原色:
红、绿、蓝。
(三种色光按不同比例混合可以产生各种颜色的光)
3、物体的颜色:
(1)透明物体的颜色是由通过的色光决定,通过什么色光,呈现什么颜色。
(2)不透明的物体的颜色是由它反射的色光决定的,反射什么颜色的光,呈现什么颜色。
【基础典型例题】
【类型一】基础知识的综合应用
1.下列现象中,由于光的折射形成的是( )
【答案】C
【解析】立竿见影是影子,影子是光沿直线传播形成的,A不符合题意;拱桥在水面的倒影,是平面镜成像现象,属于光的反射,B不符合题意;水中的树枝好像折断了,属于光的折射现象,C符合题意;日食,是由当月亮位于地球和太阳的中间时,太阳射向地球的光线被月亮挡住了而形成的,其成因是光的直线传播,D不合题意。
【总结升华】此题主要考查身边常见的光现象,对于生活中的由于光的直线传播、光的反射和折射形成的现象应当了解和掌握,属于基础题。
【举一反三】
【变式】如图所示现象中,由于光的直线传播形成的是( )
【答案】A
2.下列有关光现象的说法,正确的是( )
A.岸边景物在水中的倒影是光折射形成的
B.电影幕布选用粗糙的布料,目的是让光发生漫反射
C.路边电线杆在地面上的影子是光反射形成的
D.红色的牡丹花由于只吸收红光,反射其它色光,所以它看起来是红色的
【答案】B
【解析】平静的水面上有岸边景物的倒影,是由于岸边景物在水面上成的像,是平面镜成像,属于光的反射现象,故A错;放映电影的银幕用粗糙的幕布,为了使光射到粗糙的幕布上时发生漫反射,以便观众从各个方向都能看到银幕上的像,故B正确;影子是光的直线传播形成的,故C错;红色物体吸收其它所有颜色的光只反射红光,红光反射到我们眼睛,所以我们看到牡丹花是红色的,故D错。
【总结升华】题目考查了光的反射、光的直线传播、物体的颜色,考查内容比较多,但是题目难度不大。
【举一反三】
【变式】下列说法中正确的是()
A.我们看到平面镜中的像,是像发出的光线进入了人眼的缘故
B.平面镜所成的虚像,实际上是发光物体发出的光线或物体反射出的光线,经平面镜反射后,反射光线反向延长线的交点
C.我们看到树木在水中的倒影,实际上是与平面镜成像的道理相同
D.站在平面镜前的人逐渐远离平面镜时,他的像逐渐变小
【答案】BC
【类型二】光的反射与平面镜成像
3.如图所示,小明站在竖直玻璃板前2m处,他看到玻璃板后自己的像是像(选填“实”或“虚”),假如在玻璃板后1m处放上一个与玻璃板等大的黑色挡板,该同学(选填“能”或“不能”)再次看到玻璃板后自己的像。
【答案】虚;能
【解析】图中玻璃板替代了平面镜,因为平面镜所成的像是虚像,所以小明看到玻璃板后自己的像是虚像。
因为平面镜成像是由于光的反射形成的,不是实际光线形成,镜面后方是没有实际光线的,成的虚像,所以在玻璃板后1m处放上一个与玻璃板等大的黑色挡板,该同学仍能再次看到玻璃板后自己的像。
【总结升华】题目考查了平面镜成像的特点和平面镜成像原理。
【举一反三】
【变式】小明将手指紧贴在镜面上时,发现镜中手指的像距手指为8cm,那么平面镜的厚度为cm。
【答案】4
【类型三】光的折射作图
4.如图所示,光沿CO射向半圆形玻璃砖的圆心O,请在图中作出光线分别透过平直界面AOB和圆弧形界面AMB时的光路图。
【答案与解析】光线从空气斜射入玻璃砖时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角,据此作出第一条折射光线;折射光线从玻璃砖射入空气中时,由于此光线是由圆心O射出,当经过第二个折射面时,正好与该入射点处的切线垂直,因此第二次折射光线的传播方向不变,如图所示:
【总结升华】此题主要考查光的折射定律,关于光斜射入两种不同介质的分界面处时,分清折射角和入射角的大小,是解答此题的关键所在,还要注意当光线垂直射向两种介质的界面上时,传播方向不改变。
【举一反三】
【变式】如图所示,一束光从直角三角形玻璃砖AB面垂直射入,并从玻璃砖AC面射出。
请画出该过程的光路图。
【答案与解析】光从空气垂直入射到玻璃界面上,传播方向不变,当光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,折射光线将远离法线。
在作图时,注意先做出法线。
故答案为:
【类型四】综合应用
5.一点光源S经平面镜M成象于S′,人眼位于P点可以观察到S′,今在S、M间放一不太大的遮光板N,如图所示,则( )
A.S不能在M中成象S′B.人眼观察到的象S′的亮度不变
C.人眼不能观察到象S′D.人眼观察到的象S′的亮度变暗
【答案】B
【解析】在S、M之间放一不太大的遮光板N,点光源S发的光仍能射到镜面上,只是比不放遮光板N要少,因此S仍能在平面镜M中成像。
因人眼在P点,放不放遮光板,经镜面反射进入人眼的光线不变,故人眼观察到像的亮度将不变。
【总结升华】题目考查了光的反射与平面镜成像的特点。
物体发出的光,只要能到达平面镜,就能在平面镜中成像,像与物的连线与镜面垂直,像到镜面的距离和物到平面镜的距离相等。
要确定能看到像的位置,哪里有反射光线,哪里就能看到像。
【类型五】实验探究
6.如图所示是小明同学探究反射定律的实验装置。
平面镜M平放在平板上,白色硬纸板竖立在镜面上,硬纸板是由E、F两块粘接起来的,其中F可绕接缝ON转动。
(1)探究过程中,你认为最为困难也最为关键的是什么?
(2)硬纸板F的主要作用是什么?
【答案与解析】
(1)在探究过程中,比较困难的是观察与记录反射光线与入射光线的位置;
(2)硬纸板F的主要作用是:
①呈现反射光线,②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内。
【总结升华】本实验主要研究的是两角关系和三线关系,比较难操作的是确定入射光线和反射光线的位置;从实验需要观察光的传播路径和探究入射光线、反射光线和法线的关系进行分析。
【举一反三】
【变式】小明用如图所示的实验装置,探究反射光线与入射光线是否在同一平面内,应进行的操作是( )
A.沿ON向后转动板AB.沿ON向后转动板B
C.改变入射光线与ON的夹角D.改变反射光线与ON的夹角
【答案】B
【提高典型例题】
【类型一】基础知识的综合应用
1.如图所示的四种现象中,属于光的反射现象的是( )
【答案】C
【解析】白光通过三棱镜,由于七色光的折射率不同,因此通过三棱镜将其分解为七种颜色的色光,属于折射现象,A选项不符合题意;从水中铅笔上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是铅笔的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,B选项不符合题意;水面上山的“倒影”,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,C符合题意;手影是影子,影子的形成说明光是沿直线传播的,由于光的直线传播,被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,D选项不符合题意。
【总结升华】题目主要考察了常见的光现象,光的直线传播、光的反射、光的折射。
光的直线传播形成的现象包括:
小孔成像,影子的形成,日、月食的形成等;光遇到物体表面会发生反射:
平面镜成像就是光的反射形成的;光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生偏折:
钢笔错位、筷子变折、海市蜃楼。
【举一反三】
【变式】下列有关光现象的说法中,正确的是( )
A.小孔成像是由于光沿直线传播形成的
B.岸边景物在水中形成倒影,属于光的折射现象
C.斜插入水中的筷子好像在水面处折断,属于光的反射现象
D.能从不同方向看见不发光的物体,是因为光在其表面发生了镜面反射
【答案】A
【类型二】光的反射与平面镜成像
2.如图所示,用手电筒对着平面镜中的像照射时,观察到的像比原来亮多了,其原因是()
A.光射到像上,所以会变亮B.光反射到物上,物变亮,所以像也变亮
C.镜子比原来亮,所以像也变亮D.有光照射,更便于观察,所以觉得像变亮了
【答案】B
【解析】因为当手电筒对着像照射时,反射光线刚好射到物体上,使物体反射出去的光线增多,因此物体变亮,像随之也变亮。
【总结升华】题目考查了光的反射和平面镜成像。
空间的亮、暗与像的亮暗无关,只有物体变亮,物体才能反射更多的光线,使像变亮。
【举一反三】
【变式】当夜幕降临之后,如果我们想在室内通过玻璃门窗看清室外的景物,常常是关掉室内的灯,而在室外看室内的景物时,则不必如此。
这是为什么?
【答案】当有强光和弱光同时进入人的眼睛时,人感觉到的是强光。
当室内亮灯时,屋内光线较亮,室内物体反射光线射到玻璃上成像,人看到的是屋内物体所成的像。
当关掉灯之后,室内较暗,室外景物反射的光可以通过玻璃折射入人眼,因此看室外景物要关掉室内的灯。
在室外看室内景物时,室内亮灯,室内物体反射的光线可以通过玻璃折射入人的眼睛,因此不必关灯。
3.魔术是深受同学们喜爱的节目,其中包含着许多科学原理。
图甲是某同学自制的一只魔术箱,表演时他将开口的方形空箱面展示给观众,把纸币从空箱顶端的投币口投入,结果纸币“不翼而飞”。
原来魔术箱中有一块平面镜(如图乙),它与箱底的夹角为度,使观众觉得箱子里没有东西。
观众不能看见平面镜后面的纸币是因为光具有性质。
【答案】45;直线传播的
【解析】从甲图观察口看到的是方格子,而从乙图中可以看出,观察口正前方没有方格纸,因此它是利用平面镜成像得到的,像刚好成在观察口的正前面,因此镜面与箱底的夹角为45度;而观众不能看见平面镜后面的纸币是因为光具有直线传播的性质。
【总结升华】题目设置了新颖的情境,考查了平面镜成像的特点,以及光沿直线传播的应用。
【类型三】综合应用与创新
4.小明身高1.7m,站在竖直放置的平面镜前lm处,他在镜中的像高是m,他到像的距离是m。
若将一块木板放在平面镜前,如图所示,请画图说明他能否通过平面镜看到自己的脚尖。
【答案与解析】
(1)根据平面镜成像的特点,像和物体形状大小相同,所以身高1.7m的小明同学她在镜中的像高仍然为1.7m;
(2)由平面镜成像的特点知,当人到镜面的距离为1m时,像到镜面的距离也为1m,则人到像的距离是1m+1m=2m。
(3)如图所示,A、C、B分别表示人的头顶、眼睛和脚的位置。
EF为平面镜位置,由平面镜成像特点可确定A′C′B′为ACB的像,因为OC=OC′,所以OC=1/2CC′,EO=1/2A′C′,FO=1/2B′C′,EF=1/2A′B′=1/2AB。
EF为平面镜的最小长度,AB为人的身高,这就是镜的长应为人身高的一半。
所放位置如图所示,镜的上端E点应在人的头顶和眼睛之间距离的中点位置的高度,即想通过悬挂在竖直墙上的平面镜可以看到自己的全身像(或脚尖),采用长度等于身高一半的镜片,但应悬挂到适当的高度即可。
【总结升华】本题主要考查的是平面镜的成像特点及其应用。
在确定眼睛看到的某一范围时,最关键的问题是作出被看到范围的边缘光线,用到所学的反射定律、平面镜成像特点、反射光线反向延长过像点等知识去解。
【举一反三】
【变式】小云同学用一只新买的激光笔照射水平水面,在竖直白墙上出现了两个红色亮点A和B,如图所示,现保持入射点O的位置不变,欲使光点A下移至A′处,应使入射光线MO绕着点O沿方向转动(填“顺时针”或“逆时针”);现保持入射点O的位置不变,欲使光点B下移至B′处,应使入射光线MO绕着点O沿方向转动(填“顺时针”或“逆时针”)。
【答案与解析】当光从空气斜射到水面时,同时会发生反射和折射现象,反射角等于入射角,折射角小于入射角。
现保持入射点O的位置不变,欲使光点A下移至A′处,根据反射角等于入射角,则应使入射光线绕着O点沿顺时针方向转动。
(图中蓝色光线标注)。
B点是光的折射后找到墙面上的,根据光的折射定律,现保持入射点O的位置不变,欲使光点B下移至B′处,则入射光线由OM变为OC,折射光线由OB变为OB′,所以应使入射光线MO绕着点O沿逆时针方向转动。
5.如图是两个并排而且深度相同的水池,一个装水,另一个未装水,在两池的中央各竖立着一只长度相同而且比池深略高的标杆。
当阳光斜照时就会在池底形成杆的影子,下列说法正确的是( )
A.装水的池中标杆影子较长B.未装水的池中标杆影子较长
C.两池中标杆影子长度相同D.装水的池中标杆没有影子
【答案】B
【解析】该题中,对于没有装水的情况下,据光是沿直线传播的,故在杆的后方会形成影子;但是对于装水的情况来说,从杆的顶端射过的光线到达水面处会发生折射,由于在水中的折射角小于入射角,即折射光线比原来的光线(沿直线传播的情况)更靠近杆,故此时影子的长度会变小。
【总结升华】光从一种透明介质中斜射向另一种透明介质时,其传播方向会发生改变,这就是光的折射;在发生光的折射时,一般是在光速大的介质中的角大,故据此分析即可判断。
【举一反三】
【变式】如图所示,一束光线斜射入容器中并在容器底部形成一光斑,这时往容器中逐渐加水,则光斑的位置()
A.慢慢向右移动B.慢慢向左移动C.慢慢向水面移动D.仍在原来位置不动
【答案与解析】当向容器中加水时,光从空气斜射入水中,由光的折射规律可知,光会靠近法线,因此光传播到容器底时会向左移动如下图所示:
故B选项正确。
【类型五】实验探究
6.为了探究平面镜成像特点,将一块厚度为0.5厘米的玻璃板(P、Q两个平面都可以作为平面镜使用)竖直架在水平台板上面,再取两根完全相同的蜡烛分别竖直置于玻璃板两侧,点燃玻璃板前的蜡烛A,进行实验。
(1)在实验中,小柯透过玻璃板看到了蜡烛A的2个清晰的像,分别位于A′和A″处,如图所示。
其中A′处的像是蜡烛A通过玻璃板的(填“P”或“Q”)平面成像得到的。
(2)小柯按照图中的测量方法,改变蜡烛A的位置,认真测量并记录了一组数据:
然后得出像距小于物距的结论,你认为他的测量方法错误在于像距测量错误,。
【答案】
(1)P;
(2)像距测量错误,忽略了玻璃板的厚度
【解析】
(1)根据物体在平面镜中成像,物像到平面镜的距离相等,通过测量,可以得到A和A'到平面镜P面的距离是相等的,所以A'是蜡烛A通过玻璃板P面成像得到的。
(2)如图,小柯测量时把像A'到玻璃板Q面的距离作为像距,像距测量错误,忽略了玻璃板的厚度。
【总结升华】题目考查了在探究平面镜成像特点时,需要注意的问题。
如果实验时,采用厚玻璃板会出现两个像,是因为玻璃板的两个面都起反射作用,都能成像。
为了出现两个像,实验时尽量采用较薄的玻璃板。
【举一反三】
【变式】小丽为小明表演了一个“水火相融”的小魔术.她先用一块透明的薄玻璃板,将桌子分割成甲、乙两个区域后,用一块不透明的挡板将乙区域分割成两部分。
小丽在甲区域内放置了一个盛满水的烧杯,且里面浸没着一支蜡烛A,并在乙区域挡板后的指定位置放置蜡烛B。
准备就绪后,小丽请小明坐在乙区域一侧的某点P(如图所示),并迅速将乙区域已准备号的蜡烛B点燃,在小丽一只手麻利地在小明眼前绕过的同时,另一只手悄悄地将挡板拉开一个缝隙MN。
当小明沿着小丽的手指望向蜡烛A时,奇迹出现了:
蜡烛A竟然在水中燃烧了!
(1)请根据光学知识判定:
小丽是怎样选取和放置蜡烛的?
【选取蜡烛】使蜡烛A、B满足的条件;
【确定位置】在蜡烛A的位置确定后,不借助刻度尺如何确定蜡烛B的位置?
_________________________;
(2)请你依据所学的光学知识解释,小丽悄悄地将挡板拉开的目的。
________________________________。
【答案】
(1)完全相同;点燃蜡烛B,并调节B的位置,使蜡烛B的像与蜡烛A完全重合
(2)让蜡烛B发出的光线通过缝隙MN射到玻璃板上,使其反射光线进入小明的眼睛,使小明看到了与蜡烛A重合的B的像
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