第二部分 专题五 光现象-【期末·寒假大串联】2023-2024学年八年级物理（北师大版）

第 二 部 分 专 题 选 讲 专题五 光现象 光现象中的实验探究 光现象中的实验探究主要涉及光的直线 传播、光的反射、光的折射、平面镜成像规律、 光的色散的探究。 一、 探究光的直线传播 例1 探究小孔成像实验。 如图所示,外筒尺寸:横截面积8 cm× 8 cm,长40 cm,其底面开有圆形小孔。内筒 直径比外筒略小,其底面用薄白纸做成,眼睛 可套在内筒外口,直接观察屏上的蜡烛的像。 小孔直径可改变,内筒可前后移动,其实验过 程及结论如下: (1)保持物距(蜡烛到小孔的距离)、像距 (屏到小孔的距离)不变,改变小孔直径,当孔 径很大时,观察到屏上出现 。 (2)当孔径逐渐变小时,观察到屏上形成 ,其大小变化情况是 。 (3)继续减小小孔直径,当孔小到一定程 度时,观察到屏上出现 。 (4)要想使屏上的像大一些,通过改变小 孔的大 小 能 达 到 目 的 吗? 请 你 提 出 你 的 措施。 解析:小孔成像的实验原理是光的直线 传播,小孔成像的前提是:小孔的尺寸接近或 小于光源的尺寸。当小孔的尺寸较大时,光 沿直线传播形成投影(其形状和小孔的形状 完全一样),如图甲所示。 甲 乙 而当孔的尺寸缩小到可以和光源大小相 比或者小于光源大小时,由于光的直线传播, 在光屏上会形成光源的像,即:小孔成像——— 倒立的实像,如图乙所示。从图乙可以看出, 要想增大屏上的像,可以采取如下措施:减小 蜡烛到小孔的距离、增大光屏到小孔的距离。 像的大小与小孔的尺寸无关。 答案:(1)与小孔形状一样的圆形亮斑 (2)圆形亮斑 逐渐变小 (3)倒立的蜡烛 火焰的像 (4)不能。可以采取的措施有:减 小蜡烛到小孔的距离、增大光屏到小孔的 距离。 评注:小孔成像的原理是光的直线传播。 成的是倒立的实像,像的大小取决于蜡烛、光 屏到小孔的距离的大小关系。小孔成像与孔 的形状无关。 二、 探究光的反射定律 例2 如图所示是小 明探究光的反射规律的实 验装置,在平面镜上放置 一块硬纸板,纸板由可以 绕ON 转折的E、F 两部分组成。 (1)要使入射光和其反射光的径迹同时 在纸板上出现,你认为纸板与平面镜的位置 关系是 (选填“垂直”或“不垂 直”)。实验时,从纸板前不同的方向都能看 到光的径迹,这是因为光在纸板上发生了 94 第 二 部 分 专 题 选 讲 反射。 (2)小明让一束光沿AO 贴着纸板E 射 到平面镜上,在纸板F 上会看到反射光OB 的径迹。三次改变入射角的大小,实验所测 得数据如表所示。他根据表中数据得出的结 论和其他同学的结论并不一致。请你分析小 明测量实验数据过程中出现的问题可能是 。 实验次数 入射角 反射角 1 20° 70° 2 30° 60° 3 50° 40° (3)三次实验中,总能在纸板上观察到入 射光和反射光的径迹。由此小明得出结论: “在反射现象中,反射光线、入射光线和法线 都在同一平面内”。请你评估小明的做法是 否合理并说明理由: 。 解析:(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;实验时从光屏前不同的方向都能 看到光的传播路径,是由于光屏表面凹凸不 平,光在这里发生了漫反射的缘故; (2)根据反射定律,反射角等于入射角, 反射角是反射光线与法线的夹角,入射角是 入射光 线 与 法 线 的 夹 角,当 入 射 角 分 别 为 20°、30°、50°时,反射光线与法线的夹角,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; (3)不合理。实验中要探究反射光线、入 射光线是否在同一平面内,应将纸板F 沿法 线方向折转,再次观察纸板上是否还能看到 反射光。 答案:(1)垂直 漫 (2)把反射光线与 镜面的夹角当成了反射角 (3)不合理。应 将纸板F 沿法线方向折转,再次观察纸板上 是否还能看到反射光 评注:本题考查了研究光的反射定律的 实验。特别注意:要验证反射光线与入射光 线是否在同一平面上,采用了可折转光屏。 三、 探究平面镜成像规律 例3 小明同学在做“探 究平面镜成像的特点”的实 验时,想起了走过教学大楼 门厅内的大平面镜时的情景:靠近镜子时,感 觉自己的像变大了,远离镜子时感觉像变小 了。自己的感觉对吗? 在老师和同学们的帮 助下小明进行了实验探究。小明所用的实验 装置如图所示(其中的透明玻璃板作为平面 镜)。主要实验步骤如下: Ⅰ. 在玻璃板前面放置一支点燃的蜡