八年级上学期物理人教版第四章光的直线传播光的反射《讲义教师版》.docx
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八年级上学期物理人教版第四章光的直线传播光的反射《讲义教师版》
光的反射
知识集结
知识元
光的反射现象
知识讲解
一、光的反射
1.光的反射:
光射向物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做光的反射。
在发生反射现象时,光又反射回原介质中,所以光的传播速度不变,只是传播方向发生改变。
我们能够看到不发光的物体是就是因为光的反射,反射光射入了我们的眼睛形成视觉。
2.基本概念
(1)入射点:
光线射到镜面上的点,用“O”表示;
(2)法线:
通过入射点,垂直于镜面的直线,用虚线表示如图ON。
(3)入射光线:
射到反射面上的光线,如图AO。
(4)反射光线:
被反射面反射后的光线,如图中的OB。
(5)入射角:
入射光线与法线的夹角,用“i”表示。
(6)反射角:
反射光线与法线的夹角,用“r”表示。
例题精讲
光的反射现象
例1.
(2021∙天桥区二模)大明湖素来以“四面荷花三面柳,一城山色半城湖”的风光闻名。
近日,天气晴朗气温上升,大明湖景区春光明媚风景如画,吸引众多市民和游客前来游览。
下列现象中,属于光的反射的是( )
A.民间艺人表演的皮影戏
B.柳树在水中形成的倒影
C.人透过水看到水中的鱼
D.柔柔的水藻在水中招摇
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、皮影戏中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,故A不符合题意。
B、柳树在水中形成的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故B符合题意;
C、从水中鱼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,看到的是鱼的虚像,比实际位置偏高,故C不符合题意;
D、看到柔柔的水藻在水中招摇,属于光的折射现象,故D不符合题意。
例2.
(2021∙丰润区一模)下列说法正确的是( )
A.高大的山峰在平静江水中的倒影是等大的虚像
B.游客看到穿过楼群的轻轨列车是平面镜成的像
C.广场夜空中璀璨梦幻的光柱是光的折射形成的
D.用手机拍摄游家在湖水中的画面利用了小孔成像的原理
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、高大的山峰在平静江水中的倒影,属于平面镜成像,是等大的虚像,是由光的反射形成的;故A正确;
B、游客看到穿楼而过的轻轨列车,是由于轻轨列车反射的光射入人的眼睛,不是平面镜成像,故B错误;
C、广场夜空中璀璨梦幻的光柱是光的直线传播形成的,故C错误;
D、用手机拍摄游家在湖水中的画面利用了凸透镜成像,属于光的折射;故D错误。
例3.
(2021∙南岸区一模)“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”的《中国诗词大会》,深受观众的青睐。
下列对古诗文中涉及的光现象与原理相符合的是( )
A.白云生镜里,明月落阶前--“白云生镜里”是光的反射现象
B.池水映明月,潭清疑水浅--“潭清疑水浅”是光的反射现象
C.举杯邀明月,对饮成三人--“对饮成三人”是光的折射现象
D.野旷天低树,江清月近人--“江清月近人”是光的折射现象
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、“白云生镜里”属于平面镜成像,是光的反射形成的,故A正确;
B、“潭清疑水浅”是由于由池底的光从水中斜射入空气中时发生折射,折射角大于入射角而形成的。
故B错误;
C、举杯邀明月,对饮成三人”中的一人是饮酒者本人,另外两“人”是饮酒者形成的影,它是沿直线传播形成的。
故C错误;
D、“江清月近人”属于平面镜成像,是光的反射形成的,故D错误。
例4.
(2021∙莆田一模)如图为莆田市“母亲河”木兰溪的美丽夜景,平静的水面上木兰溪大桥与水中倒影相映成趣,当水面上升后,看到的“桥拱”与其像大致形状是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
题干解析:
根据平面镜成像的特点,像与物体是等大的,对称的,当水面上升后,水面以上的桥拱不再是半圆形,所以成的像也不是半圆形,只是半圆的一部分,而且水上和水中的像是关于水面对称,因此,选项B是正确的。
例5.
(2021∙沂水县二模)如图的光现象中,由于光的反射形成的是( )
A.
景物在水中形成倒影
B.
日晷面上呈现晷针的影子
C.
筷子好像在水面处“折断”
D.
小孔成像
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、平静水面上景物的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,符合题意;
B、日晷面上呈现晷针的影子,是由光的直线传播形成的,不符合题意;
C、从水中筷子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,看到的是筷子的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,不符合题意;
D、小孔成像是由光的直线传播形成的,不符合题意。
例6.
(2021∙南关区一模)下列现象中,由于光的反射形成的是( )
A.一叶障目
B.海市蜃楼
C.镜花水月
D.雨后彩虹
【答案】C
【解析】
题干解析:
A、一叶障目,是指一片叶子挡在眼前就看不见东西了,这是因为光是沿直线传播的,故A与题意不符。
B、海市蜃楼是光在不均匀的介质中传播时发生的折射现象,故B与题意不符;
C、镜花水月,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故C符合题意。
D、雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,所以说雨后的天空出现彩虹是由光的色散形成的。
故D与题意不符。
例7.
(2021∙椒江区模拟)图甲是传统激光斜射式光电鼠标简化光路,这种鼠标在紧贴其底部的反射面1上时,反射光线能被感应器接收到,鼠标能正常工作,但在距离稍远的反射面2上就会失灵。
图乙是一种采用“针光技术”的光电鼠标简化光路(为方便读图,与反射面垂直的两条光线特意略错开),这种鼠标在反射面1和反射面2上都能正常工作。
(1)请分析图甲中反射面2上的反射光线,解释此时鼠标会失灵的原因:
___________________。
(2)图乙中,反射面上的光线入射角是___度
(3)根据所学的科学知识可知,图乙的玻璃片上发生了光的哪些现象?
___________。
【答案】
(1)感应器接收不到反射面2上的反射光线;
(2)0;
(3)光的反射、光的折射
【解析】
题干解析:
(1)先画出在反射面2上的入射点O,再根据光的反射定律画出反射光线,如图所示:
由图知,此时感应器接收不到反射面2上反射光线,所以鼠标会失灵;
(2)图乙中反射光线沿原路返回,所以入射光线是垂直入射的,则入射角为0°。
(3)因为玻璃是透明的,所以光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射现象。
光的反射定律
知识讲解
一、光的反射定律
1.反射光线与入射光线、法线在同一平面内——三线共面
2.反射光线和入射光线分居法线的两侧——法线居中
3.反射角等于入射角——两角相等
二、光路的可逆性
在反射现象中,光路是可逆的:
让光逆着原来反射光线的方向射到平面镜,那么,它被反射后逆着原来的入射光的方向射出。
如下图所示:
例题精讲
光的反射定律
例1.
(2021∙株洲模拟)一束阳光与水平方向成50°斜射下来,用一只平面镜将其沿竖直向下反射出去,则平面镜与水平方向成多少度角?
( )
A.50°
B.90°
C.40°
D.70°
【答案】D
【解析】
题干解析:
如图所示:
从图中可以看出入射光线和反射光线的夹角为90°+50°=140°,那么入射角等于70°,
而入射光线与平面镜的夹角为90°-70°=20°,所以平面镜与水平面的夹角为20°+50°=70°。
例2.
(2021∙济宁模拟)关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.当入射光线与镜面的夹角为20度时,反射角是20度
B.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
C.入射角增大5度时,反射光线与入射光线的夹角也增大5度
D.入射光线垂直镜面入射时,反射角等于90度
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、当入射光线与镜面的夹角为20度时,则入射角为90°-20°=70°,所以反射角也为70°,故A说法错误。
B、入射光线靠近法线时,入射角减小,所以反射角也减小,反射光线靠近法线,故B说法正确。
C、入射角增大5°时,反射角也增大5°,所以反射光线与入射光线的夹角增大10°.故C说法错误。
D、入射光线垂直镜面入射时,反射光线、入射光线与法线重合,则反射角等于0度,故D错误。
例3.
(2021春∙宜兴市校级月考)如图所示,阳光照射在墙壁的一面镜子上,镜子反射阳光到地面上,形成一个光斑。
随着太阳的落下,光斑将( )
A.向左移动
B.向右移动
C.左右移动
D.保持不变
【答案】B
【解析】
题干解析:
由图可知,原来入射点在平面镜的A点,经平面镜反射后到地面上的B点;
随着太阳的落下,入射点在平面镜的位置将从A点向上移动到A′点,过入射点A′做出法线,根据反射角等于入射角,做出反射光线可知,随着太阳的落下,此时的光斑经平面镜反射后,将移动到B′点,即光斑向右移动,如图所示:
例4.
(2021∙济宁一模)一束光线照射到镜面上,当入射光线与镜面的夹角为35°时,则反射角为( )
A.35°
B.70°
C.55°
D.110°
【答案】C
【解析】
题干解析:
入射光线与镜面的夹角是35°,所以入射角为90°-35°=55°.因为反射角等于入射角,所以反射角也是55°。
例5.
(2021∙西城区一模)如图所示,标有角度的半圆形硬纸板ENF竖直放置,平面镜紧贴硬纸板水平放置,用激光笔贴着硬纸板射出一束光沿AO方向射向平面镜,经镜面反射后会沿着____(选填“OB”、“OC”和“OD”)方向射出;且反射角为____度。
【答案】
OC;50。
【解析】
题干解析:
用激光笔贴着硬纸板射出一束光沿AO方向射向平面镜,可知AO为入射光线,由图示可知入射角为50°,则反射角为50°,因∠AON=50°,故OC反射光线,则沿AO方向射向平面镜的光线,经镜面反射后会沿着OC向射出。
例6.
(2021春∙江都区月考)有一种液面微变监视器,由光束发射器发出的光反射到光电转换器接收平面上。
若光点从S1点向左移向S2点,则表明被监视的液面是____(选填“上升”或“下降”);当液面升降高度一定时,接收平面上的光点S1和S2之间的距离与接收器到液面的距离____(选填“有关”或“无关”)。
【答案】
上升;无关
【解析】
题干解析:
由于入射光线是固定的,且光在水面上发生的是镜面反射,当水面发生变化时,故反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,如图所示,反射到光电转换器接收平面上的光点从S1点移向S2点,则表明被监视的液面是上升的,且接收平面上的光点S1和S2之间的距离与接收平面到液面的距离是没有关系的。
例7.
(2021∙邗江区一模)用如图所示的装置探究光的反射规律。
将平面镜水平放置后,带有刻度的白色硬纸板应与平面镜____,为了探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面面内,应将纸板___(A/B)绕轴ON前后翻折;多次实验后发现,反射角与入射角的大小____。
【答案】
(1)垂直;
(2)A;
(3)相等
【解析】
题干解析:
(1)硬纸板放在平面镜上时,要保持与镜面垂直,如果实验中硬纸板放得没有与平面镜垂直,稍有倾斜,则当入射光贴着硬纸板射向镜面上的O点后,法线将会不在硬纸板上,所以在硬纸板上不能看到反射光线;
(2)若想探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,应将纸板A绕ON向前或向后弯折,若纸板A上不能显示反射光线,则可以证明三线是共面的;(3)多次改变入射角大小进行实验,根据数据可得出结论反射角等于入射角。
例8.
(2021∙吉林二模)如图所示,在探究光的反射规律实验中,使激光束紧贴纸板照射的目的是为了显示______,将纸板NOF向前折或者向后折,在纸板NOF上____看到反射光,若将纸板沿着ON对折,发现反射光与入射光的径迹完全重合,这说明反射角____入射角。
【答案】
入射光线;不能;等于
【解析】
题干解析:
激光束紧贴纸板照射的目的是为了让入射光线在纸板上呈现,将纸板NOF向前折或者向后折,反射光线和入射光线不在同一平面内不能看到反射光线,反射光线和入射光线在同一平面内,纸板上都是看到入射光线和反射光线,把入射光线和反射光线用笔描绘出来,纸板沿ON对折,发现反射光与入射光的径迹完全重合,入射光线和法线夹角是入射角,反射光线和法线夹角是反射角,说明入射角等于反射角。
镜面反射与漫反射
知识讲解
一、镜面反射与漫反射
1.镜面反射:
光线照到平滑的表面上(如:
平静的水面、抛光的金属面、平面镜),发生的反射是镜面反射。
如图甲所示这时入射光平行,反射光也平行,其他方向没有反射光。
2.漫反射:
光线照到凸凹不平的表面上,发生的反射是漫反射。
凸凹不平的表面会把光线向四面八方反射。
如图乙所示这时入射光平行,反射光却射向四面八方。
3.漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律
例题精讲
镜面反射与漫反射
例1.
(2021∙定安县二模)下列关于光现象的说法中错误的是( )
A.光射到电影银幕发生漫反射
B.阳光下人影相随是光的反射现象
C.近视眼镜的镜片是凹透镜
D.“彩虹”的形成是光的色散现象
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、银幕是粗糙不平的,平行光线入射到粗糙的银幕上,反射光线射向四面八方,进入不同方向的人的眼睛,不同方向的人们都能看到,因此光在银幕上发生漫反射,故A正确;
B、阳光下人影相随是光的直线传播现象,故B错误;
C、由于近视眼的晶状体折光能力强,光线提前会聚,像成在视网膜之前,为了矫正近视眼,应使光线延迟会聚,则应佩戴凹透镜(即发散透镜),故C正确。
D、夏天,雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这是光的色散现象,故D正确。
例2.
(2021春∙江岸区月考)下列关于光现象的描述,错误的是( )
A.图甲中漫反射的反射光线虽然杂乱无章,但仍遵循光的反射定律
B.图乙是人们常说的“天狗吃月”,这一现象是由光的直线传播形成的
C.图丙是炎热夏天沙漠中出现的海市唇楼景象,它是由光的反射形成的
D.图丁是光的色散现象,说明白光是由各种色光混合而成的
【答案】C
【解析】
题干解析:
A、只要是光的反射,都遵循光的反射定律,镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,故A正确。
B、天狗吃月,即月食现象,是光沿直线传播形成的,故B正确;
C、海市蜃楼景象是由于光在不均匀的空气中传播时发生折射造成的,不是由光的反射形成的,故C错误;
D、图丁中白光通过三棱镜后,被分解成七色光,这是光的色散现象,说明白光是由各种色光混合而成的,故D正确;
例3.
(2021∙道里区一模)下列关于光现象的说法中正确的是( )
A.光滑镜面的反射叫做漫反射,若眼不在反射光束的方向上,镜面看上去是亮的
B.把来自光源的光向四面八方的反射是镜面反射
C.当光从空气射入透镜时,凹透镜对光有发散作用
D.用激光器射出一束光线,当光线从空气射入水中时,折射角一定小于入射角
【答案】C
【解析】
题干解析:
A、光滑镜面的反射叫做镜面反射,若眼不在反射光束的方向上,镜面看上去是黑的,故A错误;
B、来自光源的光向四面八方的反射是漫反射,故B错误;
C、当光从空气射凹透镜时,出射光线会远离主光轴,说明凹透镜对光有发散作用,故C正确;
D、光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,但当光线垂直入射到两种介质的分界面上时,光的传播方向不改变,此时折射角与入射角相等,故D错误。
例4.
(2021∙南岗区三模)电影银幕选用粗糙白色布料制成,是因为光在粗糙的幕布上发生了___反射,使各个方向的观众都能看到电影画面,这种反射____(填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
【答案】
漫;遵循
【解析】
题干解析:
幕布是凹凸不平的,平行光线入射到粗糙的幕布上,反射光线射向四面八方,进入不同方向的人的眼睛,不同方向的人们都能看到,因此光在屏幕上发生了漫反射;镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,所以这种反射也遵循光的反射定律;
例5.
(2021∙古冶区一模)雨后晴朗的夜晚,为了不踩到地上的积水,人们根据生活经验判断:
迎着月光走,地上发亮的是水。
这是因为月光照在地面上发生___反射,月光照在水面上发生____反射的缘故。
请在如图所示的示意图中作图证明迎着月光走,地上发亮的是水。
【答案】
漫;镜面
【解析】
题干解析:
平静的水面,能发生镜面反射,地面凹凸不平,地面发生漫反射。
迎着月光走,月光经水面发生镜面反射,进入人的眼睛反射光线多,人感觉水面亮;地面发生漫反射,有很少的光线进入人的眼睛,人感觉地面黑。
迎着月光走,地上的水面对月光发生镜面反射,作出月亮关于水面的对称点,即为月亮的像,然后连接月亮的像和人眼,与水面相交于一点,即为入射点,再连接入射点和人眼,即为反射光线,如下图所示:
例6.
(2021∙兰州一模)光电鼠标的原理就是利用光源照射鼠标垫表面(如图所示),并被反射回光学感应器(相当于光屏)。
当鼠标移动时,感应器会连续接收鼠标垫表面所成的像,并利用数字信号来处理比较各个影像,以确定移动的距离和方向,屏幕上的光标会据此来移动。
当光源的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生___反射;当鼠标平放在鼠标垫上,凸透镜到鼠标垫的距离为9mm,光学感应器距凸透镜4mm,则在光学感应器上成____(选填“放大”或“缩小”)的像。
【答案】
漫;缩小
【解析】
题干解析:
(1)当光源的光照射在粗糙的鼠标垫上时,会发生漫反射;
(2)由题知,光学感应器相当于光屏,凸透镜到鼠标垫的距离为9mm(即物距),光学感应器距凸透镜4mm(即像距),则物距大于像距,由凸透镜成像规律可知,光学感应器上所成的是倒立、缩小的实像;
例7.
(2021∙平顶山模拟)一天下午,小明向远处的一座大楼望去,他看到一个现象:
有的窗户明亮刺眼,而有的却黑洞洞的。
他问妈妈这是怎么回事,妈妈告诉他,那栋大楼有的窗户是开着的,有的是关着的,小明很快明白了其中的道理。
你知道这是什么原因吗?
____________________________________________________________________。
【答案】
关着的窗户阳光在玻璃表面发生了镜面反射,所以局部看上去很晃眼;打开的窗户阳光照射在屋内墙面,发生了漫反射,发射出来的光线较少,所以看上去较暗
【解析】
题干解析:
阳光照射到窗户玻璃上发生镜面反射,反射光朝向一个方向,小明恰好处于反射光线的方向上,有很强的光进入眼睛,因此看起来明亮刺眼;如果窗户开着,太阳光就射到屋内,没有发生镜面发射,很少有光反射出来进入小明的眼睛,因此看起来就是黑洞洞的。
光的反射光路图
知识讲解
2.基本概念
(1)入射点:
光线射到镜面上的点,用“O”表示;
(2)法线:
通过入射点,垂直于镜面的直线,用虚线表示如图ON。
(3)入射光线:
射到反射面上的光线,如图AO。
(4)反射光线:
被反射面反射后的光线,如图中的OB。
(5)入射角:
入射光线与法线的夹角,用“i”表示。
(6)反射角:
反射光线与法线的夹角,用“r”表示。
例题精讲
光的反射光路图
例1.
(2021∙周口模拟)如图所示,一束光从空气斜射到水面上,请画出反射光线和折射光线。
【答案】
【解析】
题干解析:
首先过入射点垂直于界面作出法线,然后根据光的反射规律,反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居法线两侧做出对应的反射光线;光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,由此可以做出对应的折射光线,如下图所示:
例2.
(2021∙唐河县三模)某小镇被群山包围,难以获得阳光照射。
某同学参观后建议在位置A处安装平面镜,于是广场中心B处被照亮。
若太阳位于图所示位置,请在A处添加平面镜并完成光路图。
(保留作图痕迹)。
【答案】
【解析】
题干解析:
连接AB,即为反射光线;然后画出入射光线与反射光线的角平分线,最后根据平面镜与法线垂直画出平面镜,如下图所示:
例3.
(2021∙应城市二模)如图所示,小明利用一块平面镜将太阳光水平射入隧道内。
请完成光路图,画出平面镜并标出反射角的度数。
【答案】
【解析】
题干解析:
由题意可知,反射光线水平向左,先过入射点作出反射光线;根据光的反射定律,反射角等于入射角;作反射光线和入射光线夹角的角平分线,即为法线的位置;由图知,反射光线和入射光线的夹角为180°-60°=120°,则反射角等于入射角等于60°;如图所示:
例4.
(2021∙安阳模拟)太阳光以如图所示的方向射向井口,欲使太阳光能垂直照亮井底,请在图中画出平面镜的放置方法。
【答案】
【解析】
题干解析:
过入射点作竖直向下的反射光线,因为入射光线和反射光线的夹角为入射角和反射角之和,而反射角等于入射角,所以作入射光线和反射光线夹角的平分线。
即为法线,再过反射点垂直法线画出平面镜,如图所示:
例5.
(2021∙长春模拟)用一平面镜将与水平面成30°角的阳光竖直照射到深井内,请你在图中画出平面镜的位置并标明反射角的度数。
【答案】
【解析】
题干解析:
因为太阳光竖直射入深井内,所以反射光线竖直向下,画出法线,过入射点画出法线的垂线,即平面镜的位置,因入射光线与水平面成30°,而反射光线是竖直向下的,所以入射光线与反射光线的夹角为30°+90°=120°,则入射角、反射角为60°.如图所示:
例6.
(2021∙张家港市一模)如图所示,请在图中画出这束光的入射光线,并在图中标出反射角的度数。
【答案】
【解析】
题干解析:
先过入射点垂直平面镜作出法线,再根据反射角等于入射角在法线的右侧画出入射光线OA,因为反射光线与平面镜的夹角为60°,所以反射角为90°-60°=30°,故反射角为30°。
如图所示:
当堂练习
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