内容正文:
2024-2025学年八年级物理上册单元知识梳理(沪科版)
第三章 光的世界
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 光的直线传播】
一、光源
光源:本身发光的物体叫光源。
举例:太阳、恒星、萤火虫、火把、电灯、蜡烛等。
注:月亮、钻石等不是光源,它们是靠反射射向它们的光而被人们看见。
二、光的直线传播
1、光在同种均匀的介质中沿直线传播。
2、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路径和方向,这样的直线叫光线。
【方法规律】
1、 光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具,它是一个理想模型,而不是真实存在的。
2、 人眼能看到东西是由于光进入人的眼睛。
二、光的直线传播的现象和应用
1、光沿直线传播的现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在不透明的物体后面,光照射不到,形成了黑暗的部分就是物体的影子。如下图:
*(2)日食、月食:
日食:发生日食时,太阳、月球、地球在同一条直线上,月球在中间,在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面,这就是日全食,如Ⅰ区。在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面,这就是日偏食如Ⅱ区,在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部发出的光,只能看到太阳周围的发光环形面,这就是日环食,如Ⅲ区。
月食:发生月食时,太阳、地球、月球同在一条直线上,地球在中间,如下图所示。当月球全处于Ⅰ区时,地球上夜晚的人会看见月全食;若月球部分处于本影区Ⅰ、部分处于半影区Ⅱ时,地球上夜晚的人会看见月偏食,但要注意,当月球整体在半影区时并不发生月偏食。
(3)小孔成像:用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间,屏幕上就会形成物体的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像,如图所示:
成像特点:倒立、实像
成像大小:小孔成像的大小与物体和小孔的距离,光屏到小孔的距离有关。
2、光沿直线传播的应用
(1)利用激光准直引导掘进机直线前进。
(2)排队时看齐。
(3)射击瞄准,瞄准点、准星、缺口三点一线。
【方法规律】
1、影子分为本影和半影,如果是一个点光源只能形成本影如图甲所示;如果不是两个或多个点光源,一般会形成本影与半影。如图乙所示:
·
2、小孔成像的形状与小孔的形状无关。如:树荫下的光斑,是太阳的像。
三、光的传播速度
1、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,光在空气中的速度接近真空中的速度,计算中取C=3×108m/s。水中是真空的3/4,玻璃中是真空的2/3。
2、光年:光在1年内传播的距离。光年是距离单位,用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。
【考点2 光的反射】
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。
2、基本概念:
一点
入射点
光线射到镜面上的点,用“O”表示。
三线
法线
通过入射点,垂直于镜面的直线,用虚线表示如图ON。
入射光线
射到反射面上的光线,如图AO。
反射光线
被反射面反射后的光线,如图中的OB。
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,用“i”表示。
反射角
反射光线与法线的夹角,用“r”表示。
【方法规律】
1、 入射角和反射角分别是指:入射光线和法线的夹角,反射光线和法线的夹角。不能误认为是光线和
平面镜的夹角。
2、 法线是过入射点垂直平面镜的虚线,是为了研究问题方便引入的。
3、 入射光线和反射光线都有方向,所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中:入
射光线AO,反射光线OB。
4、 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,传播方向发生改变。
5、 我们能够看到不发光的物体是因为光的反射,反射光射入了我们的眼睛。如下图所示:
二、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)
【方法规律】
1、 反射定律是用来确定发射光线位置的,对应每一条确定的入射光线而言,反射光线是唯一的。
2、 如果光线垂直射向平面镜,入射角为0o,反射角为0o,入射光线、反射光线、法线重合。
三、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:
【方法规律】
验证光路可逆的小实验:
1.晚上,在暗处A点,用一个“手电筒”照射“平面镜”(斜射),光被反射,在B处有一个亮斑。 然后,平面镜不动,在暗处B点,用一个“手电筒”照射“平面镜”(斜射),光被反射,在A处有一个亮斑。
2.在桌上铺上一张白纸,在白纸上竖直立一块平面镜,用激光手电沿桌面向平面镜射出一束光,在白纸上沿激光的路线用笔画出光的路线,并标出方向,然后沿相反的方向逆向射向平面镜,会发现与原来的光线的路线相同,只是方向相反,由此可证明光路是可逆的。
四、镜面反射和漫反射
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),发生镜面反射。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:光线照到凹凸不平的表面上,发生漫反射。凹凸不平的表面会把光线向四面八方反射。
【方法规律】
1、 镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
2、 日常生活中见到的反射绝大多数是漫反射。如:黑板上的字。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。
五、凹面镜与凸面镜
1、 凸面镜:对光线起发散作用。
(1) 原理:光的反射。
(2) 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。
(1) 原理:光的反射。
(2) 应用:太阳灶、手电筒反射面、天文望远镜。
【考点3 平面镜】
一、探究平面镜成像特点
1、 提出问题:平面镜成像有哪些特点?
2、 猜想或假设:像可能与物体的大小相等,关于镜面对称等。
3、 实验器材:白纸、玻璃板、蜡烛、刻度尺
4、 实验步骤:
(1)将纸对折,在对折处画一条直线段,把平板玻璃(作为平面镜)竖立在对折线上;
(2)在白纸的一方任意位置放点燃的蜡烛,用笔记下蜡烛的位置,观察玻璃后面的像;
(3)用手在玻璃后面摸一摸是否有蜡烛存在,再拿一张白纸在像的位置附近移动,观察白纸上是否有蜡烛的像;
(4)拿另一支蜡烛(未点燃)放在玻璃后像的位置处,移动这支蜡烛,再左右移动头部,从不同位置看上去蜡烛和像完全重合;
(5)改变蜡烛的位置,重复再做一遍。
5、 结论:
(1)像、物大小相等;
(2)像、物到镜面的距离相等;
(3)像、物的连线与镜面垂直;
(4)物体在平面镜里所成的像是虚像。
【方法规律】
1、 实验中利用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置;
2、 实验中平面镜要和桌面垂直,否则怎么移动蜡烛都不能和像完全重合;
3、 实验中如果用的玻璃板太厚就会看到两个像,这是由于玻璃板的两个面上都发生反射形成的;
4、 实验用两个完全相同的蜡烛,是为了比较像的大小和物体的大小。
5、 用一张白纸(光屏)放到玻璃板后面,白纸(光屏)上看不到蜡烛的像,证明成的像是虚像。
二、平面镜
1、平面镜:表面是平的的镜子。如:平静的水面、抛光的金属面。
2、平面镜的符号:
3、平面镜的作用:
(1)成像如:水中的倒影、练功房的镜子等。
(2)改变光的传播方向如:潜望镜
4、平面镜成像的原理:光的反射。如下图所示,平面镜前的物体射到平面镜的光线,被平面镜反射,
反射光线进入人的眼睛,视觉会逆着反射光线反向延长线的方向看,反射光线的反向延长线的交点就是物体在平面镜中的像点。
5、平面镜成像作图
如图MN表示平面镜,AB表示镜前的物体,根据平面镜成像的特点作图
步骤:
第一步:分别过A、B点做垂直于平面镜的垂线(用虚线表示);
第二步:在垂线和平面镜的相交处标出直角;
第三步:在平面镜的另一侧找到A′点,使A′点到平面镜的距离和A到平面镜的距离相等。同理找B’。
第四步:连接A′、B′画虚像(用虚线)。如下图所示:
【方法规律】
1、 根据平面镜成像的原理,无论镜子大小,都能使物体形成一个完整的且与物体等大的像。镜子的大
小只能影响观察到的像的范围。
2、站在平面镜前的人,向平面镜走近时,人们往往以为像“变大”了,其实改变的是视角,视角大感觉看到的物体就大。如图:甲、乙中树是一样大的,但是甲图中的人感觉树更大些,这跟人看远处驶近
的汽车感觉相似,这辆车的大小始终不变,但人以为汽车远小近大,驶近的汽车“变大”了。
三、虚像
平面镜成的像是物体发出(或反射)的光线射到平面镜上发生反射,反射光线的反向延长线相交形成的。并不是实际光线会聚形成的,所以平面镜成的像只能用眼睛看到,无法用光屏承接,是虚像。
【方法规律】
1、实像:物体发出的光或反射的光经过光学仪器后,由实际光线会聚而成的像。实像可以用光屏承接,也可以用眼睛直接观察。如小孔成的像。
2、虚像:从物体发出(或反射)的光经过光学仪器后,进入人眼的光线反向延长找到交点确定为物体的像。虚像不是实际光线会聚而成的,所以不能用光屏承接只能用眼睛看到,如平面镜成的像。
【考点4 光的折射】
一、光的折射
1、折射现象:
(1)定义:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象叫做光的折射。
(2)基本概念:
①入射光线:照射到两种介质分界面的光线AO
②折射光线:光进入另一种介质被折射后的光线OB
③法线:过入射点且垂直于分界面的直线
④入射角:入射光线与法线的夹角
⑤折射角:折射光线与法线的夹角
2、折射的特点:当光从一种介质斜射入另一种介质时,折射光线、入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两侧;入射角增大(或减小)时,折射角也随之增大(或减小)。光垂直于介质表面的入射时,折射角等于零。
【方法规律】
1、光的折射现象:(1)筷子“弯折”;(2)池水变浅;(3)海市蜃楼。
2、光在从一种介质斜射入另一种介质时,除了发生折射以外,在两种介质的交界面还发生了反射。
3、当光从空气斜射入水(或玻璃)中时,折射光线偏向法线方向,即折射角小于入射角;当光从水(或玻璃)斜射入空气时,折射光线偏离法线方向,即折射角大于入射角;
4、在折射现象中,折射角随着入射角的增大而增大。
5、在光的折射中光路是可逆的
【考点5 光的色散】
一、光的色散
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。
要点:
1、 光的色散说明白光是由色光混合而成的。彩虹是太阳光传播过程中被空气中的水滴色散而产生的。
2、 一束太阳光照到三棱镜上,然后从三棱镜射出的光分解为各种颜色的光,这一现象的产生是因为光
线由空气进入三棱镜后,发生了折射,不同色光的偏折程度不同,红光偏折程度最小,紫光偏折程度最大。
二、光的三原色和颜料的三原色
1、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,其中也包括白光。
2、颜料的三原色:品红、黄、青。三种颜色颜料按不同比例混合能产生各种颜色,其中也包括黑色。
3、光的三原色与颜料的三原色的混合规律:
要点:
色光混合一般是由光源直接发出的。多一种颜色就使光线更加明亮,所以复色光的亮度要大于单色光的亮度。如彩色电视机画面上的丰富的色彩,就是由三原色光按照不同的亮度混合而成。
三、物体的颜色
1、透明物体的颜色:透明物体的颜色是由通过它的色光决定,通过什么色光,呈现什么颜色。
1、 不透明物体的颜色:不透明物体只反射与此物体颜色相同的光,而吸收其他颜色的光。因此
不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
要点:
1、无色:如果透明物体通过各种色光,那么它就是无色的,如:空气、水等能通过各种色光,它们是无色的。
2、白色、黑色:如果不透明物体能反射各种色光,那么它是白色的,如:白纸、牛奶、白色光屏等反射各种色光,它们是白色的。如果不透明物体几乎吸收各种色光,那么它就是黑色的,如:黑板、黑色皮鞋等吸收各种色光,几乎没有反射光线进入眼睛,所以看起来是黑色的。
3、光是一种波,不同颜色的光波长不同,依照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序,它们的波长依次变短。
4、大气对光的散射,波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射。雾灯的光不应该被空气散射,这样才有较强的穿透作用,才能让更远处的人看到。雾灯选择不易被空气散射,人眼比较敏感的黄光。
5、天空是蓝色的是因为大气对太阳光中波长较短的蓝光散射的较多。
*四、红外线 紫外线
1、光谱:把光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来,就是光谱,这是可见光谱。
2、红外线:在光谱上红光以外的部分,也有能量辐射,不过人眼看不到,这样的辐射叫红外线。
3、紫外线:在光谱的紫光以外,也有看不见的光,叫紫外线。
要点:
1、红外线的特点及应用:
(1)红外线的主要特征是热作用强,可以用来加热食品、浴室的暖灯、红外线理疗仪等。
(2)红外线穿透云雾的能力也比较强,使用对红外线敏感的底片可进行远距离高空摄影、也可以在没有光线的夜间摄影、红外线遥感仪等。
(3)红外线还可以用来遥控,如:电视机的遥控器。
2、紫外线的特点及应用:促进钙质吸收、杀死微生物(紫外线灯杀菌)、荧光物质发荧光。
03 素养提升
【例题1】.下列关于光的说法中,正确的是( )
A.光的传播速度是3×108m/s
B.光在同种均匀透明的介质中沿直线传播
C.萤火虫不是光源
D.以上说法均不对
【例题2】.如图所示的四种现象中,属于光沿直线传播现象的是( )
A. 雨后彩虹 B.江中倒影
C.海市蜃楼 D.皮影戏
【例题3】.下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【例题4】.如图,教室里装有智能大屏,老师可以在屏幕上直接书写,大屏两侧装有普通板,老师也可以在两侧黑板上直接书写,上课时,教室里每位同学都能看清屏幕上和黑板上的字,关于每位同学都能看到字的主要原因,下列分析正确的是( )
A.黑板上的字发生了漫反射
B.屏幕上和黑板上的字都发生了漫反射
C.屏幕上的字发生了漫反射
D.屏幕上的字发生了镜面反射,黑板上的字发生了漫反射
【例题5】.下列说法不符合光的反射定律的是( )
A.入射角是0°,反射角是90°
B.入射光线向法线靠拢,反射光线也向法线靠拢
C.入射角增加10°,反射角也增加10°
D.入射光线与镜面成30°角,反射光线与法线的夹角为60°
【例题6】.小春同学去眼镜店配眼镜,商家采用了如下方法给她检查视力,请根据图中的数据找出正确选项( )
A.视力表的像距离平面镜 2.1 m B.小春距离她的像 5 m
C.视力表的像距离小春 4.6 m D.小春的像距离视力表的像 2.1 m
【例题7】.下列是一些日常生活和自然界中的光现象:①日食和月食②水中倒影③小孔成像④池底“变浅”⑤黑板“反光”⑥雨后彩虹。由于光的直线传播形成的是 ,由于光的反射形成的是 (前两空选填序号);我们能看到各色花瓣,是因为太阳光照射在花朵上发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”);光的三原色是 。
【例题8】.1666年,最早发现白光的色散现象的物理学家是 ;在各种不同色光中,红、 、蓝叫做三基色光。在没有任何其他光照的情况下,舞台追光灯发出的紫光照在穿白上衣、红裙子的演员身上,观众看到她上衣是 色的。
【例题9】.“猴子捞月”这一成语故事中,猴子在水中看到的是月亮的 (选填“虚像”或“实像”),是由于光的 形成的(选填“反射”或“折射”)。已知月亮距离地球3.8×108m,水深2m,则月亮的像到水面的距离是 m。
【例题10】.当入射光线与镜面的夹角由30°增大到35°,则反射角 (增大/减小) 度。反射光线与入射光线的夹角改变了 度。当反射光线与镜面成60°时,入射角为 度。
【例题11】.如图所示,是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线,其中 是入射光线, 是反射光线, 是折射光线,反射角为 ,折射角为 ,光进入玻璃后偏折角度的大小是 。
【例题12】.如图所示,某兴趣小组根据图甲所示的原理,在空易拉罐底部中央戳个小圆孔,将顶部剪去后,蒙上塑料薄膜,制作成简易针孔照相机(如图乙)。
(1)图甲所示的现象可以用 来解释;
(2)图乙中,将易拉罐水平放置,在左侧固定一只与小孔等高的小灯泡,灯泡发光时,可在塑料薄膜上看到灯丝 (倒立/正立)的 (实/虚)像;若水平向左移动易拉罐,像的大小将会 (变大/变小/不变)。
举一反三
一、单选题
【强化1】.一束光与水平地面的夹角为30°,照到平面镜后发生反射,若使反射光线与地面平行,则平面镜与地面的夹角( )
A.一定是15° B.一定是30°
C.可能是75° D.可能是90°
【强化2】.如图所示,晚上在桌面上铺一张白纸,把一块平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光正对着平面镜照射,关于此现象下列说法正确的是( )
A.镜子发生漫反射,白纸发生镜面反射
B.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
C.从侧面看,镜子比较亮,白纸比较暗
D.从侧面看,镜子比较暗,白纸比较亮
【强化3】.一束光线与水面成锐角由空气斜射入水中时,入射角为,反射角为,折射角为,则、和之间的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【强化4】.如图所示,在一个空铁罐的底部中央打一个小孔,再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上、将小孔对着蜡烛,可以看到烛焰在薄膜上呈现的像。关于此现象说法正确的是( )
A.适当增大小孔能使像大一些
B.呈现的像是倒立的虚像
C.将烛焰远离小孔,像会变小
D.将空铁罐进行旋转,像也会旋转
【强化5】.物体AB直立于平面镜前,镜子足够大,甲图中,现在物体与平面镜之间稍靠近镜面上方的一侧插入一块不透光的木板CD;乙图中,平面镜后面插入一块不透光的木板MN。木板CD和MN的下端与物体AB的中点等高,则物体在平面镜内( )
A.都能成AB完整的像
B.都不能成AB完整的像
C.甲图中不能成AB完整的像,乙图中能成AB完整的像
D.甲图中能成AB完整的像,乙图中不能成AB完整的像
二、实验题
【强化6】.小明用如图所示的装置做“探究光的折射特点”实验。
(1)如图1所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (选填“会”或“不会”)发生偏折;
(2)如图2所示,小明使用可折转的光屏,是为了探究折射光线、入射光线和法线是否 ;如图3所示,小明将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (选填“增大”“减小”或“不变”),折射角 (选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 °;
(3)小明将光沿着BO方向从水中射向空气中时,光在空气中沿着OA方向射出,说明在折射现象中,光路是 的。
【强化7】.在“探究平面镜成像特点”的实验,如图所示,所用的实验器材有带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺、两只外形相同的蜡烛A和B。
(1)为了便于观察,该实验最好在 (填“较暗”或“较亮”)的环境中进行;
(2)用两支相同的蜡烛A和B做实验,是为了比较像与物的 关系。刻度尺的作用是便于比较像与物到玻璃板的 关系;
(3)实验时,先将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B确定像的位置时 (选填“A”或“B”)这一侧观察;
(4)移去玻璃板后面的蜡烛B,并在其所在位置放一白纸(光屏),则白纸(光屏) (填:“能”或者“不能”)接收到蜡烛烛焰的像,所以平面镜所成的像是 (填“实”或“虚”)像;
(5)为了进行多次实验,应采取的操作是 ;(填“①”或“②”)
①保持A、B两支蜡烛的位置不变,多次改变玻璃板的位置
②保持玻璃板位置不变,多次改变蜡烛A的位置,进行与上述相同的操作
(6)实验中,观察到点燃的蜡烛A通过玻璃板成两个像,假设玻璃板的厚度是2mm,玻璃板前后表面形成的像的距离为 mm。
【强化8】.如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板竖直立在镜面上,垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是 ;
(2)取下纸板,用量角器测量每次入射角和 ,并记录下来;
(3)在图甲实验的基础上,以为轴,把纸板向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗?请设计一种验证方法: ;
(4)[实验细节]实验中为了使光线能在纸板上显示出来,应采取的操作是______;
A.向纸板喷烟或雾
B.使光束垂直纸板射到O点
C.使光束贴着纸板射到O点
(5)[数据分析]小明所测得的数据如下表所示,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°
04 单元小结
1、 本单元学习目标
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。
二、本单元考点分类
考点内容
考点分析与常见题型
生活中光的直线传播例子
选择题或填空题,与其他知识点结合
对生活中光的反射现象判断
选择题或填空题,与其他知识点结合
对光的反射定律的理解
主要考查反射定律知识,填空题居多
平面镜成像特点
填空题较多,考查对平面镜成像规律的理解
光的折射现象
选择题、填空题较多,考查对折射现象的认识
光的折射作图
作图题,主要考查对光的折射的理解
光的直线传播概念
正确光的直线传播,选择题较多
光的反射定律的实验探究
通过实验探究,考查对光的反射现象的理解
根据光的反射定律作图
平面镜应用
通过实际例子,考查对平面镜应用
光的折射实验探究
通过实验,考查对光的折射的认识程度
举例说明光的直线传播
出现概率较低,主要考查常见的例子,简答题
考查漫反射和镜面反射的理解
出现概率较低,经常与生活中实际例子结合
利用光的折射解答问题
出现概率较低,属于简答题
光的色散 判断物体的颜色
选填题,生活实际例子
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第三章 光的世界
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 光的直线传播】
一、光源
光源:本身发光的物体叫光源。
举例:太阳、恒星、萤火虫、火把、电灯、蜡烛等。
注:月亮、钻石等不是光源,它们是靠反射射向它们的光而被人们看见。
二、光的直线传播
1、光在同种均匀的介质中沿直线传播。
2、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路径和方向,这样的直线叫光线。
【方法规律】
1、 光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具,它是一个理想模型,而不是真实存在的。
2、 人眼能看到东西是由于光进入人的眼睛。
二、光的直线传播的现象和应用
1、光沿直线传播的现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在不透明的物体后面,光照射不到,形成了黑暗的部分就是物体的影子。如下图:
*(2)日食、月食:
日食:发生日食时,太阳、月球、地球在同一条直线上,月球在中间,在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面,这就是日全食,如Ⅰ区。在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面,这就是日偏食如Ⅱ区,在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部发出的光,只能看到太阳周围的发光环形面,这就是日环食,如Ⅲ区。
月食:发生月食时,太阳、地球、月球同在一条直线上,地球在中间,如下图所示。当月球全处于Ⅰ区时,地球上夜晚的人会看见月全食;若月球部分处于本影区Ⅰ、部分处于半影区Ⅱ时,地球上夜晚的人会看见月偏食,但要注意,当月球整体在半影区时并不发生月偏食。
(3)小孔成像:用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间,屏幕上就会形成物体的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像,如图所示:
成像特点:倒立、实像
成像大小:小孔成像的大小与物体和小孔的距离,光屏到小孔的距离有关。
2、光沿直线传播的应用
(1)利用激光准直引导掘进机直线前进。
(2)排队时看齐。
(3)射击瞄准,瞄准点、准星、缺口三点一线。
【方法规律】
1、影子分为本影和半影,如果是一个点光源只能形成本影如图甲所示;如果不是两个或多个点光源,一般会形成本影与半影。如图乙所示:
·
2、小孔成像的形状与小孔的形状无关。如:树荫下的光斑,是太阳的像。
三、光的传播速度
1、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,光在空气中的速度接近真空中的速度,计算中取C=3×108m/s。水中是真空的3/4,玻璃中是真空的2/3。
2、光年:光在1年内传播的距离。光年是距离单位,用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。
【考点2 光的反射】
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。
2、基本概念:
一点
入射点
光线射到镜面上的点,用“O”表示。
三线
法线
通过入射点,垂直于镜面的直线,用虚线表示如图ON。
入射光线
射到反射面上的光线,如图AO。
反射光线
被反射面反射后的光线,如图中的OB。
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,用“i”表示。
反射角
反射光线与法线的夹角,用“r”表示。
【方法规律】
1、 入射角和反射角分别是指:入射光线和法线的夹角,反射光线和法线的夹角。不能误认为是光线和
平面镜的夹角。
2、 法线是过入射点垂直平面镜的虚线,是为了研究问题方便引入的。
3、 入射光线和反射光线都有方向,所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中:入
射光线AO,反射光线OB。
4、 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,传播方向发生改变。
5、 我们能够看到不发光的物体是因为光的反射,反射光射入了我们的眼睛。如下图所示:
二、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)
【方法规律】
1、 反射定律是用来确定发射光线位置的,对应每一条确定的入射光线而言,反射光线是唯一的。
2、 如果光线垂直射向平面镜,入射角为0o,反射角为0o,入射光线、反射光线、法线重合。
三、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:
【方法规律】
验证光路可逆的小实验:
1.晚上,在暗处A点,用一个“手电筒”照射“平面镜”(斜射),光被反射,在B处有一个亮斑。 然后,平面镜不动,在暗处B点,用一个“手电筒”照射“平面镜”(斜射),光被反射,在A处有一个亮斑。
2.在桌上铺上一张白纸,在白纸上竖直立一块平面镜,用激光手电沿桌面向平面镜射出一束光,在白纸上沿激光的路线用笔画出光的路线,并标出方向,然后沿相反的方向逆向射向平面镜,会发现与原来的光线的路线相同,只是方向相反,由此可证明光路是可逆的。
四、镜面反射和漫反射
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),发生镜面反射。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:光线照到凹凸不平的表面上,发生漫反射。凹凸不平的表面会把光线向四面八方反射。
【方法规律】
1、 镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
2、 日常生活中见到的反射绝大多数是漫反射。如:黑板上的字。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。
五、凹面镜与凸面镜
1、 凸面镜:对光线起发散作用。
(1) 原理:光的反射。
(2) 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。
(1) 原理:光的反射。
(2) 应用:太阳灶、手电筒反射面、天文望远镜。
【考点3 平面镜】
一、探究平面镜成像特点
1、 提出问题:平面镜成像有哪些特点?
2、 猜想或假设:像可能与物体的大小相等,关于镜面对称等。
3、 实验器材:白纸、玻璃板、蜡烛、刻度尺
4、 实验步骤:
(1)将纸对折,在对折处画一条直线段,把平板玻璃(作为平面镜)竖立在对折线上;
(2)在白纸的一方任意位置放点燃的蜡烛,用笔记下蜡烛的位置,观察玻璃后面的像;
(3)用手在玻璃后面摸一摸是否有蜡烛存在,再拿一张白纸在像的位置附近移动,观察白纸上是否有蜡烛的像;
(4)拿另一支蜡烛(未点燃)放在玻璃后像的位置处,移动这支蜡烛,再左右移动头部,从不同位置看上去蜡烛和像完全重合;
(5)改变蜡烛的位置,重复再做一遍。
5、 结论:
(1)像、物大小相等;
(2)像、物到镜面的距离相等;
(3)像、物的连线与镜面垂直;
(4)物体在平面镜里所成的像是虚像。
【方法规律】
1、 实验中利用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置;
2、 实验中平面镜要和桌面垂直,否则怎么移动蜡烛都不能和像完全重合;
3、 实验中如果用的玻璃板太厚就会看到两个像,这是由于玻璃板的两个面上都发生反射形成的;
4、 实验用两个完全相同的蜡烛,是为了比较像的大小和物体的大小。
5、 用一张白纸(光屏)放到玻璃板后面,白纸(光屏)上看不到蜡烛的像,证明成的像是虚像。
二、平面镜
1、平面镜:表面是平的的镜子。如:平静的水面、抛光的金属面。
2、平面镜的符号:
3、平面镜的作用:
(1)成像如:水中的倒影、练功房的镜子等。
(2)改变光的传播方向如:潜望镜
4、平面镜成像的原理:光的反射。如下图所示,平面镜前的物体射到平面镜的光线,被平面镜反射,
反射光线进入人的眼睛,视觉会逆着反射光线反向延长线的方向看,反射光线的反向延长线的交点就是物体在平面镜中的像点。
5、平面镜成像作图
如图MN表示平面镜,AB表示镜前的物体,根据平面镜成像的特点作图
步骤:
第一步:分别过A、B点做垂直于平面镜的垂线(用虚线表示);
第二步:在垂线和平面镜的相交处标出直角;
第三步:在平面镜的另一侧找到A′点,使A′点到平面镜的距离和A到平面镜的距离相等。同理找B’。
第四步:连接A′、B′画虚像(用虚线)。如下图所示:
【方法规律】
1、 根据平面镜成像的原理,无论镜子大小,都能使物体形成一个完整的且与物体等大的像。镜子的大
小只能影响观察到的像的范围。
2、站在平面镜前的人,向平面镜走近时,人们往往以为像“变大”了,其实改变的是视角,视角大感觉看到的物体就大。如图:甲、乙中树是一样大的,但是甲图中的人感觉树更大些,这跟人看远处驶近
的汽车感觉相似,这辆车的大小始终不变,但人以为汽车远小近大,驶近的汽车“变大”了。
三、虚像
平面镜成的像是物体发出(或反射)的光线射到平面镜上发生反射,反射光线的反向延长线相交形成的。并不是实际光线会聚形成的,所以平面镜成的像只能用眼睛看到,无法用光屏承接,是虚像。
【方法规律】
1、实像:物体发出的光或反射的光经过光学仪器后,由实际光线会聚而成的像。实像可以用光屏承接,也可以用眼睛直接观察。如小孔成的像。
2、虚像:从物体发出(或反射)的光经过光学仪器后,进入人眼的光线反向延长找到交点确定为物体的像。虚像不是实际光线会聚而成的,所以不能用光屏承接只能用眼睛看到,如平面镜成的像。
【考点4 光的折射】
一、光的折射
1、折射现象:
(1)定义:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象叫做光的折射。
(2)基本概念:
①入射光线:照射到两种介质分界面的光线AO
②折射光线:光进入另一种介质被折射后的光线OB
③法线:过入射点且垂直于分界面的直线
④入射角:入射光线与法线的夹角
⑤折射角:折射光线与法线的夹角
2、折射的特点:当光从一种介质斜射入另一种介质时,折射光线、入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两侧;入射角增大(或减小)时,折射角也随之增大(或减小)。光垂直于介质表面的入射时,折射角等于零。
【方法规律】
1、光的折射现象:(1)筷子“弯折”;(2)池水变浅;(3)海市蜃楼。
2、光在从一种介质斜射入另一种介质时,除了发生折射以外,在两种介质的交界面还发生了反射。
3、当光从空气斜射入水(或玻璃)中时,折射光线偏向法线方向,即折射角小于入射角;当光从水(或玻璃)斜射入空气时,折射光线偏离法线方向,即折射角大于入射角;
4、在折射现象中,折射角随着入射角的增大而增大。
5、在光的折射中光路是可逆的
【考点5 光的色散】
一、光的色散
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。
要点:
1、 光的色散说明白光是由色光混合而成的。彩虹是太阳光传播过程中被空气中的水滴色散而产生的。
2、 一束太阳光照到三棱镜上,然后从三棱镜射出的光分解为各种颜色的光,这一现象的产生是因为光
线由空气进入三棱镜后,发生了折射,不同色光的偏折程度不同,红光偏折程度最小,紫光偏折程度最大。
二、光的三原色和颜料的三原色
1、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,其中也包括白光。
2、颜料的三原色:品红、黄、青。三种颜色颜料按不同比例混合能产生各种颜色,其中也包括黑色。
3、光的三原色与颜料的三原色的混合规律:
要点:
色光混合一般是由光源直接发出的。多一种颜色就使光线更加明亮,所以复色光的亮度要大于单色光的亮度。如彩色电视机画面上的丰富的色彩,就是由三原色光按照不同的亮度混合而成。
三、物体的颜色
1、透明物体的颜色:透明物体的颜色是由通过它的色光决定,通过什么色光,呈现什么颜色。
1、 不透明物体的颜色:不透明物体只反射与此物体颜色相同的光,而吸收其他颜色的光。因此
不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
要点:
1、无色:如果透明物体通过各种色光,那么它就是无色的,如:空气、水等能通过各种色光,它们是无色的。
2、白色、黑色:如果不透明物体能反射各种色光,那么它是白色的,如:白纸、牛奶、白色光屏等反射各种色光,它们是白色的。如果不透明物体几乎吸收各种色光,那么它就是黑色的,如:黑板、黑色皮鞋等吸收各种色光,几乎没有反射光线进入眼睛,所以看起来是黑色的。
3、光是一种波,不同颜色的光波长不同,依照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序,它们的波长依次变短。
4、大气对光的散射,波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射。雾灯的光不应该被空气散射,这样才有较强的穿透作用,才能让更远处的人看到。雾灯选择不易被空气散射,人眼比较敏感的黄光。
5、天空是蓝色的是因为大气对太阳光中波长较短的蓝光散射的较多。
*四、红外线 紫外线
1、光谱:把光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来,就是光谱,这是可见光谱。
2、红外线:在光谱上红光以外的部分,也有能量辐射,不过人眼看不到,这样的辐射叫红外线。
3、紫外线:在光谱的紫光以外,也有看不见的光,叫紫外线。
要点:
1、红外线的特点及应用:
(1)红外线的主要特征是热作用强,可以用来加热食品、浴室的暖灯、红外线理疗仪等。
(2)红外线穿透云雾的能力也比较强,使用对红外线敏感的底片可进行远距离高空摄影、也可以在没有光线的夜间摄影、红外线遥感仪等。
(3)红外线还可以用来遥控,如:电视机的遥控器。
2、紫外线的特点及应用:促进钙质吸收、杀死微生物(紫外线灯杀菌)、荧光物质发荧光。
03 素养提升
【例题1】.下列关于光的说法中,正确的是( )
A.光的传播速度是3×108m/s
B.光在同种均匀透明的介质中沿直线传播
C.萤火虫不是光源
D.以上说法均不对
【答案】D
【详解】A.光只有在真空中的传播速度是3×108m/s,故A错误;
B.光在同种均匀介质中沿直线传播,不仅仅只在同种均匀透明的介质中沿直线传播,故B错误;
C.萤火虫自身能够发光,是光源,故C错误;
D.综上所述,以上说法均不对,故D正确。
故选D。
【例题2】.如图所示的四种现象中,属于光沿直线传播现象的是( )
A.雨后彩虹 B.江中倒影 C.海市蜃楼D.皮影戏
【答案】D
【详解】A.雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这时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,所以说雨后彩虹是由光的色散形成的,故A不符合题意;
B.江中倒影是平面镜成像,是光的反射现象,不是光的直线传播,故B不符合题意;
C.海市蜃楼是光的折射现象,故C不符合题意;
D.皮影戏是利用光的直线传播,把影子的影态反映在荧幕上,故D符合题意。
故选D。
【例题3】.下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】树木在水中形成倒影,是因为来自岸上树木的光线斜射到水面上发生反射,反射光线进入眼睛,所以才能观察到对岸的树木在水中的倒影,故ACD错误,B正确。
故选B。
【例题4】.如图,教室里装有智能大屏,老师可以在屏幕上直接书写,大屏两侧装有普通板,老师也可以在两侧黑板上直接书写,上课时,教室里每位同学都能看清屏幕上和黑板上的字,关于每位同学都能看到字的主要原因,下列分析正确的是( )
A.黑板上的字发生了漫反射
B.屏幕上和黑板上的字都发生了漫反射
C.屏幕上的字发生了漫反射
D.屏幕上的字发生了镜面反射,黑板上的字发生了漫反射
【答案】A
【详解】由题意可知,上课时,教室里每位同学都能看清黑板上的字,说明光线向各个方向都能传播,因此,黑板上的字发生了漫反射;老师可以在屏幕上直接书写,此时所写的字属于发光体,相当于光源,因此,也可以从不同的方向看到这些字。综上所述,A正确,BCD错误。
故选A。
【例题5】.下列说法不符合光的反射定律的是( )
A.入射角是0°,反射角是90°
B.入射光线向法线靠拢,反射光线也向法线靠拢
C.入射角增加10°,反射角也增加10°
D.入射光线与镜面成30°角,反射光线与法线的夹角为60°
【答案】A
【详解】光的反射现象中,反射角等于入射角,因此入射角是0°,反射角是0°;入射光线向法线靠拢,反射光线也向法线靠拢;入射角增加10°,反射角也增加10°;入射光线与镜面成30°角时
入射角
因为反射角等于入射角,故反射光线与法线的夹角为60°,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【例题6】.小春同学去眼镜店配眼镜,商家采用了如下方法给她检查视力,请根据图中的数据找出正确选项( )
A.视力表的像距离平面镜 2.1 m B.小春距离她的像 5 m
C.视力表的像距离小春 4.6 m D.小春的像距离视力表的像 2.1 m
【答案】B
【详解】A.平面镜成像特点是人和人的像相对于镜面对称,所以,视力表和视力表的像相对于平面镜对称,由图知道,视力表距离平面镜2.9m,则视力表的像距离平面镜也是2.9m,故A错误;
B.由图知道,小春距离平面镜为2.5m,则她的像距离平面镜也为2.5m,则小春距离她的像为
2.5m+2.5m=5m
故B正确;
C.由图知道,视力表的像到镜面的距离为2.9米,人到镜面的距离为2.5米,故视力表的像距离小春
2.9m+2.5m=5.4m
故C错误;
D.由图知道,人的像到镜面的距离为2.5米,视力表到镜面的距离为2.9米,小春的像距离视力表的像
2.9m-2.5m=0.4m
故D错误。
故选B。
【例题7】.下列是一些日常生活和自然界中的光现象:①日食和月食②水中倒影③小孔成像④池底“变浅”⑤黑板“反光”⑥雨后彩虹。由于光的直线传播形成的是 ,由于光的反射形成的是 (前两空选填序号);我们能看到各色花瓣,是因为太阳光照射在花朵上发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”);光的三原色是 。
【答案】 ①③ ②⑤ 漫反射 红、绿、蓝
【详解】[1][2]①日食和月食都是由光的直线传播形成的;
②水中倒影是平面镜成像,利用的是光的反射;
③小孔成像是利用光的直线传播形成的一个倒立的实像;
④池水变浅是光的折射形成的现象;
⑤黑板反光是镜面反射,是反射现象;
⑥雨后彩虹是光的色散,是光进空气中的小水珠多次折射形成的;
所以由于光的直线传播形成的是①③;由于光的反射形成的是②⑤。
[3]花瓣表面凹凸不平,太阳光照射在花朵上发生了漫反射,反射光线向各个方向,所以我们能看到各色花瓣。
[4]光的三原色是指红、绿、蓝,三种色光按不同的比例能合成各种颜色的色光。
【例题8】.1666年,最早发现白光的色散现象的物理学家是 ;在各种不同色光中,红、 、蓝叫做三基色光。在没有任何其他光照的情况下,舞台追光灯发出的紫光照在穿白上衣、红裙子的演员身上,观众看到她上衣是 色的。
【答案】 牛顿 绿 紫
【详解】[1]牛顿是最早发现日光的色散现象的物理学家。
[2]光的三基色是红、绿、蓝。
[3]当紫光照到白上衣后,紫光被白衣服反射入观众眼中,所以可以辨别出是紫色。
【例题9】.“猴子捞月”这一成语故事中,猴子在水中看到的是月亮的 (选填“虚像”或“实像”),是由于光的 形成的(选填“反射”或“折射”)。已知月亮距离地球3.8×108m,水深2m,则月亮的像到水面的距离是 m。
【答案】 虚像 反射 3.8×108
【详解】[1][2]水中月亮是由光的反射形成的,它是由反射光线的延长线的交点形成的,所以成的是虚像。
[3]因为月球距地球3.8×108m,由根据平面镜成像特点可知,水中月亮距水面距离等于月球距地球的距离,所以月亮的像到水面的距离是3.8×108m。
【例题10】.当入射光线与镜面的夹角由30°增大到35°,则反射角 (增大/减小) 度。反射光线与入射光线的夹角改变了 度。当反射光线与镜面成60°时,入射角为 度。
【答案】 减小 5 10 30
【详解】[1]当入射光线与镜面的夹角由30°增大到35°,则原来的入射角
90°-30°=60°
变化后的入射角
90°-35°=55°
入射角减小,根据反射定律可知,光线的反射角等于入射角,所以反射角也减小。
[2]根据反射定律可知,光线的反射角等于入射角,当入射角由60°减小到55°,反射角也由60°减小到55°,故反射角减小了
60°-55°=5°
[3]原来反射光线与入射光线的夹角是
60°×2=120°
改变后,反射光线和入射光线的夹角是
55°×2=110°
所以反射光线与入射光线的夹角改变了
120°-110°=10°
[4]若当反射光线与镜面成60°时,反射角与入射角都为
90°-60°=30°
【例题11】.如图所示,是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线,其中 是入射光线, 是反射光线, 是折射光线,反射角为 ,折射角为 ,光进入玻璃后偏折角度的大小是 。
【答案】 BO OA OC 60° 35° 25°
【详解】[1][2][3]由图知道,NN´是∠AOB的角平分线,是法线。根据反射定律、折射规律,单独在法线NN´一侧的光线BO为入射光线,OA为反射光线,OC为折射光线。
[4][5][6]由图知道,∠BON是入射角,度数是
∠BON=90°-∠BOM′=90°-30°=60°
由于反射角等于入射角,故反射角是60°,折射角为∠CON′,且
∠CON′=90°-55°=35°
光进入玻璃后偏折角度的大小是
【例题12】.如图所示,某兴趣小组根据图甲所示的原理,在空易拉罐底部中央戳个小圆孔,将顶部剪去后,蒙上塑料薄膜,制作成简易针孔照相机(如图乙)。
(1)图甲所示的现象可以用 来解释;
(2)图乙中,将易拉罐水平放置,在左侧固定一只与小孔等高的小灯泡,灯泡发光时,可在塑料薄膜上看到灯丝 (倒立/正立)的 (实/虚)像;若水平向左移动易拉罐,像的大小将会 (变大/变小/不变)。
【答案】 光的直线传播 倒立 实 变大
【详解】(1)[1]图甲所示的现象是小孔成像,小孔成像是由于光的直线传播形成的。
(2)[2][3][4]小孔成像成的是倒立的实像,所以图乙中,灯泡发光时,可在塑料薄膜上看到灯丝倒立的实像;若水平向左移动易拉罐,物距将变小,像距变大,像会变大。
举一反三
一、单选题
【强化1】.一束光与水平地面的夹角为30°,照到平面镜后发生反射,若使反射光线与地面平行,则平面镜与地面的夹角( )
A.一定是15° B.一定是30°
C.可能是75° D.可能是90°
【答案】C
【详解】本题分两种情况,如图所示:
在甲图中,反射光线水平向左,反射光线与入射光线的夹角为30°,则
则平面镜与水平地面的夹角为
在乙图中,反射光线水平向右,反射光线与入射光线的夹角为150°,则
则平面镜与水平地面的夹角为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【强化2】.如图所示,晚上在桌面上铺一张白纸,把一块平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光正对着平面镜照射,关于此现象下列说法正确的是( )
A.镜子发生漫反射,白纸发生镜面反射
B.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
C.从侧面看,镜子比较亮,白纸比较暗
D.从侧面看,镜子比较暗,白纸比较亮
【答案】D
【详解】AB.让手电筒的光正对着平面镜照射,镜面较光滑,光在镜子表面发生镜面反射,白纸较粗糙,光在白纸表面发生漫反射,两都都遵循光的的反射定律,故AB错误;
CD.光在镜子表面发生镜面反射,反射光线几乎都竖直反射回去,侧面几乎没有反射光;光在白纸表面发生漫反射,反射光线射向各个方向,侧面有较多反射光,从侧面看,镜子比较暗,白纸比较亮,故C错误,D正确。
故选D。
【强化3】.一束光线与水面成锐角由空气斜射入水中时,入射角为,反射角为,折射角为,则、和之间的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】在光的反射现象中,反射角等于入射角;光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,所以,、和之间的大小关系为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【强化4】.如图所示,在一个空铁罐的底部中央打一个小孔,再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上、将小孔对着蜡烛,可以看到烛焰在薄膜上呈现的像。关于此现象说法正确的是( )
A.适当增大小孔能使像大一些
B.呈现的像是倒立的虚像
C.将烛焰远离小孔,像会变小
D.将空铁罐进行旋转,像也会旋转
【答案】C
【详解】A.小孔对像的大小无影响,小孔成像中,对像的大小有影响的是物体的大小及物距和像距,故A错误;
B.小孔成像是光的直线传播形成的,成的是倒立的实像,故B错误;
C.将烛焰远离小孔,物距变小,而像距不变时,据光的直线传播可知,像变小,故C正确;
D.将铁罐进行旋转,烛焰保持不动,则像也不动,故D错误。
故选C。
【强化5】.物体AB直立于平面镜前,镜子足够大,甲图中,现在物体与平面镜之间稍靠近镜面上方的一侧插入一块不透光的木板CD;乙图中,平面镜后面插入一块不透光的木板MN。木板CD和MN的下端与物体AB的中点等高,则物体在平面镜内( )
A.都能成AB完整的像
B.都不能成AB完整的像
C.甲图中不能成AB完整的像,乙图中能成AB完整的像
D.甲图中能成AB完整的像,乙图中不能成AB完整的像
【答案】A
【详解】图甲中,先根据“物像关于平面镜对称”画出A、B点在平面镜中成的像A′、B′;从A点反射的光线沿CD的最下边缘射到平面镜上,根据反射角等于入射角画出反射光线,则AB能在平面镜内成完整的虚像A'B',平面镜成的是虚像,像是反射光线的反向延长线会聚形成的,所以乙图中镜子背面放什么物体都不会影响成像,物体AB能在平面镜中成完整的像。
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
二、实验题
【强化6】.小明用如图所示的装置做“探究光的折射特点”实验。
(1)如图1所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (选填“会”或“不会”)发生偏折;
(2)如图2所示,小明使用可折转的光屏,是为了探究折射光线、入射光线和法线是否 ;如图3所示,小明将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (选填“增大”“减小”或“不变”),折射角 (选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 °;
(3)小明将光沿着BO方向从水中射向空气中时,光在空气中沿着OA方向射出,说明在折射现象中,光路是 的。
【答案】(1) 向左移动 会
(2) 在同一平面内 减小 小于 0
(3)可逆
【详解】(1)[1][2]当光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,向水槽内慢慢注水,入射点向左移动,水槽底部光斑的位置将向左移动;这说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生偏折。
(2)[1]使用可折转的光屏,当折射光线所在光屏向后折转后,就不能观察到折射光线,这是为了探究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
[2][3]调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,入射角逐步减小,折射光也逐步偏向法线,折射角也逐步减小,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之减小;由图可知,折射角小于入射角;
[4]当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角为0°。
(3)将光沿着BO方向从水中射向空气中时,光在空气中沿着OA方向射出,即光能沿原路返回,说明在折射现象中,光路是可逆的。
【强化7】.在“探究平面镜成像特点”的实验,如图所示,所用的实验器材有带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺、两只外形相同的蜡烛A和B。
(1)为了便于观察,该实验最好在 (填“较暗”或“较亮”)的环境中进行;
(2)用两支相同的蜡烛A和B做实验,是为了比较像与物的 关系。刻度尺的作用是便于比较像与物到玻璃板的 关系;
(3)实验时,先将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B确定像的位置时 (选填“A”或“B”)这一侧观察;
(4)移去玻璃板后面的蜡烛B,并在其所在位置放一白纸(光屏),则白纸(光屏) (填:“能”或者“不能”)接收到蜡烛烛焰的像,所以平面镜所成的像是 (填“实”或“虚”)像;
(5)为了进行多次实验,应采取的操作是 ;(填“①”或“②”)
①保持A、B两支蜡烛的位置不变,多次改变玻璃板的位置
②保持玻璃板位置不变,多次改变蜡烛A的位置,进行与上述相同的操作
(6)实验中,观察到点燃的蜡烛A通过玻璃板成两个像,假设玻璃板的厚度是2mm,玻璃板前后表面形成的像的距离为 mm。
【答案】(1)较暗
(2) 大小 距离
(3)A
(4) 不能 虚
(5)②
(6)4
【详解】(1)平面镜成像时,环境越黑暗,物体越亮,故此实验应在较暗的环境进行。
(2)[1]用两支相同的蜡烛A和B做实验,运用等效替代法,判断物像大小关系。
[2]所用刻度尺的作用是便于确定像与物位置关系,比较像与物到平面镜的距离关系。
(3)平面镜成像中成的是虚像,因此用蜡烛B确定像的位置时,在A这一侧观察。
(4)[1][2]实像能在光屏上承接,虚像不能在光屏上承接,所以若移走蜡烛B并在该位置放一个光屏,都不能在光屏上得到蜡烛A的像。
(5)一次实验不具备代表性,应采取同样的实验方案多做几次,才能保证结论的正确,保持玻璃板位置不变,进行与上述相同的操作,故②操作合理。
(6)为玻璃有两个表面,前表面直接反射,根据物像到反射面的距离相等,两个像之间的距离是玻璃板厚度的2倍,4mm。
【强化8】.如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板竖直立在镜面上,垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是 ;
(2)取下纸板,用量角器测量每次入射角和 ,并记录下来;
(3)在图甲实验的基础上,以为轴,把纸板向后折,在纸板上看不到反射光,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光还存在吗?请设计一种验证方法: ;
(4)[实验细节]实验中为了使光线能在纸板上显示出来,应采取的操作是______;
A.向纸板喷烟或雾
B.使光束垂直纸板射到O点
C.使光束贴着纸板射到O点
(5)[数据分析]小明所测得的数据如下表所示,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°
【答案】(1)用不同颜色的笔画线将其描画下来(或标号区分)
(2)反射角
(3) 同一平面内 将纸板F沿中间剪开,把纸板F的上半部分向后折,发现在纸板F的上半部分看不到反射光线,下半部分能看到反射光线
(4)C
(5)将反射光线与镜面的夹角当成反射角(答案合理即可)
【详解】(1)记录时,为了区分每次的光路,我们需要把不同的光路标记出来,可采用的方法是用不同颜色的笔画线将其描画下来(或标号区分)。
(2)实验中要探究反射角和入射角的关系,所以取下纸板,用量角器测量每次入射角和反射角,并记录下来。
(3)[1]在图甲实验的基础上,以为轴,把纸板向后折,在纸板上看不到反射光,是因为三线共面,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
[2]当纸板折到图乙位置时,验证反射光是否还存在,可以设计对比实验,方法是:将纸板F沿中间剪开,把纸板F的上半部分向后折,发现在纸板F的上半部分看不到反射光线,下半部分能看到反射光线。
(4)在探究光反射规律的实验中,为了能够让入射光线能够在光屏上显示出来,应该使入射光线贴着光屏射到O点,故应该选C。
(5)根据光的反射定律,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(答案合理即可)。
04 单元小结
1、 本单元学习目标
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。
二、本单元考点分类
考点内容
考点分析与常见题型
生活中光的直线传播例子
选择题或填空题,与其他知识点结合
对生活中光的反射现象判断
选择题或填空题,与其他知识点结合
对光的反射定律的理解
主要考查反射定律知识,填空题居多
平面镜成像特点
填空题较多,考查对平面镜成像规律的理解
光的折射现象
选择题、填空题较多,考查对折射现象的认识
光的折射作图
作图题,主要考查对光的折射的理解
光的直线传播概念
正确光的直线传播,选择题较多
光的反射定律的实验探究
通过实验探究,考查对光的反射现象的理解
根据光的反射定律作图
平面镜应用
通过实际例子,考查对平面镜应用
光的折射实验探究
通过实验,考查对光的折射的认识程度
举例说明光的直线传播
出现概率较低,主要考查常见的例子,简答题
考查漫反射和镜面反射的理解
出现概率较低,经常与生活中实际例子结合
利用光的折射解答问题
出现概率较低,属于简答题
光的色散 判断物体的颜色
选填题,生活实际例子
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