内容正文:
第4讲 光现象
——划重点八年级期中期末之复习讲义
考点1
光源及光的直线传播
考点2
光的反射定律
考点3
平面镜成像
考点4
光的折射
考点5
光的色散
考点1:光源及光的直线传播
1.光源
定义:能够发光的物体都叫做光源.
按其来源
天然光源
例:太阳、萤火虫、恒星等
人造光源
例:电灯、蜡烛、火把等
像月亮、镜面、宝石等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们,这样的反射光线的物体不能称为光源
2.光的直线传播
光线:为了形象地表示光的传播情况,通常用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向,这样的直线叫光线.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。(光线的定义,运用的物理研究方法叫理想模型法。)
光沿直线传播的条件
光在同种均匀介质中是沿直线传播的.(早晨,看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高,该现象说明:光在非均匀介质中不是沿直线传播的。)
事例
影子的形成
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,形成了相对黑暗的部分就是物体的影子。影子部分并非没有光照到,而是光相对比较少
日食、月食
日食:月球处在太阳和地球的中间,看到的是月球的影子,日食现象印证了光的直线传播。
月食:地球处在太阳和月球的中间,看到的是地球的影子。月食也印证了光的直线传播。
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,像的形状只跟物体的形状相似,与孔的形状无关.(所有实像都是倒立的)。
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,可大可小可等大。
小孔成像的一个常考的经典案例:太阳穿过树叶缝隙,在地上留下的圆斑。
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;
④影子的形成,包括日食、月食、皮影戏、立竿见影等等;
⑤坐井观天(要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图);
⑥小孔成像。
3.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 = 2.99792458×108m/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。
(3)光与声传播的区别
传播是否需要介质
在空气中的传播速度
不同介质中的传播速度
声
可以在固、液、气体中传播,但传播需要依靠介质,真空中不能传播
空气中15℃时的声速为340m/s
一般情况下声速快慢关系为:
光
能在固液气等透明介质中传播,也能在真空中传播,传播时不一定依靠介质
光在真空中的传播速度为3×108m/s
光在三种介质中的快慢关系为:
【典例1】如图所示的烟花,营造欢乐的氛围。关于烟花表演下列说法正确的是( )
A.灿烂的烟花不是光源
B.人们看到灿烂的烟花属于光的直线传播
C.先看到焰火后听到爆炸声,说明声速比光速快
D.烟花爆炸声震耳欲聋是因为音调高
【典例2】在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中,属于自然光源的是 ;不属于光源的是 。(均填序号)
【典例3】立竿测影是中国古代天文学观测天体位置、划分节气等不可缺少的方法之一,立竿的影子由于光的 而形成。太阳到地球的距离大约是,太阳发出的光要经过 s才能到达地球。(光速)
【典例4】如图所示,这是今年一些网友拍摄到的日全食时的照片。日全食是由光的 形成的,发生日全食时不能看到太阳,是因为我们处在 的影子里。
【典例5】新思维科技社团的同学们学完光学中小孔成像知识后,提出一个问题,小孔在光屏上所成像的形状与什么因素有关,同学们经过讨论后提出以下猜想:
猜想一:像的形状可能与物体形状有关;
猜想二:像的形状可能与小孔的形状有关;
同学们在辅导老师的帮助下制作了“E”、“F”和“R”形状的LED发光字来充当物体,做成两个小孔形状不同的纸筒,纸筒另一端绷装半透明膜,做好装置后同学们进行实验探究。
(1)物理上将“E”、“F”和“R”形状的LED发光的字称为 ,射出的光在同种均匀介质中沿 传播;
(2)同学们将“F”发光字固定好后,先用小圆孔纸筒进行实验,同学们在半透明膜上观察到倒立的“F”,如图所示,小孔成像中所成的像能呈现在半透明膜上,说明所成的像是 (选填“实像”或“虚像”),同学们将实验结果记录在设计好的表格后,再换用小方孔纸筒进行实验,并观察记录;
(3)同学们再换用“E”和“R”形状发光字,分别按照实验(2)进行实验,将观察到的结果记录在表中;
实验次数
发光字
小孔形状
像的形状
半透明膜上是否呈现
1
F
圆形
倒立
呈现
2
F
方形
倒立
呈现
3
E
圆形
倒立
呈现
4
E
方形
倒立
呈现
5
R
圆形
倒立
呈现
6
R
方形
倒立
呈现
(4)通过比较 ,同学们验证了猜想一,得出结论:在小孔形状相同时,小孔所成的像与物体的形状有关;
(5)同学们通过比较1、2,3、4和5、6,得出结论: ;
(6)实验小组在该实验中采用的实验方法是 。
考点2:光的反射定律
1.光的反射现象
定义:光从一种物质射到另一种物质的表面时,有一部分光返回到原来物质中传播的现象叫做光的反射.
2.光的反射定律
光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。
3.镜面反射和漫反射的对比
现象
定义
图示
共同点
看到的结果
举例
镜面反射
一组平行光照射到镜面,反射后仍为平行光
都遵循光的反射定律
人在反射光线的范围内,看到物体很亮(刺眼),不在反射光线的范围内,看到物体很暗
镜面、平静的水面、玻璃幕墙、车尾灯的反射等
漫反射
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射
人能从各个方向看到本身不发光的物体
电影屏幕、书本上的字、能从不同方向看到墙上的壁
①在光的反射现象中,光路是可逆的。
②当入射光线垂直射向镜面时,入射角为0°,反射角也为0°。
③叙述规律时要注意其中的因果关系,“反射角等于入射角”不能说成“入射角等于反射角”.
④人能看见物体是由于它发出的光或反射的光进入我们的眼睛.
光的反射实验(重点)
1
可折转白色粗糙硬纸板的作用:①显示光路,对光线起漫反射作用;②探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内
2
实验应在较暗的环境中进行:减小其他光线对实验的影响,使实验现象更明显
3
纸板与镜面的放置要求:纸板与镜面垂直放置
4
探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内:将纸板NOF向前或向后折转,观察硬纸板上是否显示反射光线;此时,反射光线存在,只是观察不到
5
验证光路是否可逆:将光线逆着反射光线的方向射入,观察新的反射光的传播路径是否与原来的入射光线重合
6
实验中改变入射角大小,多次实验的目的:避免实验的偶然性,让实验结论更具有普遍性
7
让光线紧贴纸板(光屏)射向点的目的:在硬纸板(光屏)上能显示光路
8
实验描绘光的传播路径的方法:在入射光线和反射光线上取一个点,将该点与反射点连接
9
实验时从纸板前不同的位置都能看到光的传播路径的原因:光在纸板上发生了漫反射
【典例6】如图所示,小明在家里将一面平面镜放在水平桌面上,再把一张可沿ON折叠的硬白纸板ENF竖直立在平面镜上,以此来探究光的反射规律。通过测量他发现此时入射光线与平面镜成50°夹角,则( )
A.反射角为50°
B.光在纸板上发生了镜面反射
C.将纸板NOF向后折叠,则反射光线会消失
D.入射角增大10°,反射光线与入射光线的夹角增大20°
【典例7】雨后的夜晚,当你背着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼( )
A.走较亮的地方,地面发生漫反射
B.走较暗的地方,水面发生镜面反射
C.走较暗的地方,地面发生镜面反射
D.走较亮的地方,地面发生镜面反射
【典例8】晚上,小明在桌面上铺一张白纸,将一小块平面镜的镜面朝上平放在纸上,用手电筒正对着平面镜照射,如图所示。这时人从侧旁观察到比较亮的是 (选填“白纸”或“平面镜”),这是因为手电筒的光照射到其表面发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
【典例9】有一台光电控制液面高度的仪器,它通过光束射在液面上的反射光线打到电光屏(能将光信号转化为电信号进行处理)上来显示液面的高度,然后通过装置调节液面的高度。如图所示的光路图,入射光线与液面的夹角为50°,则反射角为 °,若电光屏上的光点由S2移到S1时,表示液面的高度 (选填“上升、不变、下降”)。
【典例10】如图所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。
(1)实验中为了使光线能在纸板上显示出来,方便实验研究,采取的操作是______;
A.使光束贴着纸板射到O点 B.使光束垂直纸板射到O点
(2)图甲中反射角是 度。实验过程中,如果将一束光沿BO射入,反射光线将沿OA方向射出,这表明在反射现象中光路是 ;
(3)为了得到普遍规律,还需要再次测量数据,如果将入射光线AO向法线靠近,则反射光线OB 法线(填“靠近”或“远离”);
(4)如图乙,以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转一个角度后,F上 (填“能”或“不能”)看到反射光线,这表明反射光线、入射光线和法线 (选填“在”或“不在”)同一平面上;
(5)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如下表所示,经检查,三次实验中各角度的测量值是准确的,但总结的规律却与光的反射定律相违背。你认为其中的原因应该是 。
次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
考点3:平面镜成像
1.平面镜成像特点:
1
像与物大小相等
2
像到镜的距离与物到镜的距离相等
3
像与物的对应点的连线与镜面垂直
4
平面镜所成的像是虚像
5
像与物左右位置颠倒
总结:等大、等距、垂直、对称、虚像。
2.平面镜成像原理及作用:
平面镜成像原理
光的反射定律
平面镜成像作用
成像、 改变光路
3.实像和虚像:
(1)实像:实际光线会聚点所成的像。
(2)虚像:实际光线反向延长线的会聚点所成的像。
注意:虚像能用眼睛直接观看,但不能用光屏接收;实像既可以用光屏承接,也可以用眼睛直接观看。
实验探究平面镜成像的特点(重点)
实验原理
光的反射规律
实验主要器材及作用
两支完全相同的蜡烛
便于比较像与物的大小关系
透明薄玻璃板
便于确定像的位置;防止产生重影
刻度尺
便于比较像和物体到平面镜的距离
白纸(或坐标纸)
在白纸或坐标纸上方便标注平面镜、物、像的位置
光屏
观察像能否成在光屏上,判断成像的虚实
实验方法
等效替代法(用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛,比较像与物的大小关系;用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛的像,比较物距与像距的大小关系)
实验操作注意事项
(1)实验应在暗环境下进行(使实验现象更明显)
(2)玻璃板要与水平桌面垂直放置(确保像与物能够完全重合)
(3)观察像的大小时,应在点燃蜡烛一侧透过玻璃板观察
平面镜成虚像的操作
移去玻璃板后面的蜡烛,将光屏置于原蜡烛的位置,光屏上不能成像
多次改变蜡烛的位置,进行实验(为了使实验结论具有普遍性)
实验的评估与改进
(1)无论怎样移动蜡烛都无法使像与物完全重合的原因(玻璃板与桌面没有垂直放置)
(2)实验中观察到重影的原因(玻璃板太厚,前后表面各成一个像)
(3)测得蜡烛和像到平面镜距离不相等的原因(a.玻璃板后的蜡烛与像没有完全重合;b.玻璃板太厚;c.实验过程中玻璃板改变了位置)
实验结论
平面镜所成像的大小与物体的大小相等 ,像与物体到平面镜的距离相等,即像与物体关于平面镜对称,平面镜所成的像是虚像
4.球面镜:凸面镜与凹面镜
球面镜
定义
用途
凸面镜
利用球面的外表面作反射面的面镜叫做凸面镜
凸面镜对光有发散作用,常用作汽车观后镜来扩大视野
凹面镜
利用球面的内表面作反射面的面镜叫做凹面镜
凹面镜对光有会聚作用,常用作太阳灶、探照灯等
【典例11】一名游客行走在玻璃栈道上,栈道上映出了她美丽的“身影”,若游客的身高是1.68m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为 m;当她在栈道上行走时,她的“身影”的大小将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【典例12】汽车前灯的反光罩,相当于凹面镜,它对光线有 作用;汽车两侧的后视镜是 (选填“平面镜”“凸面镜”或“凹面镜”)。如图甲,轿车司机从右后视镜中观察到一辆越野车,下一时刻越野车在后视镜中的位置如图乙所示,越野车相对于轿车是 (选填“运动”或“静止”)的,后视镜中越野车的像是光的 形成的。
【典例13】古籍《周礼》中记载的“掌以夫隧取明火于日”即用凹面镜取火;《墨经》中“鉴者近镜,像亦近镜”是对平面镜成像特点的描述。下列关于该现象说法正确的是( )
A.凹面镜能够利用太阳光取火是因为它对光有发散作用
B.凹面镜可用来制作近视眼镜
C.物体靠近平面镜时像会逐渐变大
D.平面镜的成像原理是光的反射
【典例14】如图所示,是小明同学自制的潜望镜。用该潜望镜观察如图甲所示的字母F时,观察到的像是( )
A. B.
C. D.
【典例15】如图所示,请利用平面镜成像的特点在图中作出物体AB在平面镜中的像A'B'。
【典例16】如图所示,画出点光源S在平面镜反射后经过P点的光线。
【典例17】如图所示是光源S发出的两条入射线经平面镜反射后的两条反射光线,请你作出光源S的位置。(保留作图痕迹)
【典例18】小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时,将一块玻璃板竖直架在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A进行观察,如图所示,在此实验中:
(1)小红选择玻璃板代替平面镜的目的是 。
(2)所用刻度尺的作用是便于比较像与物到平面镜的 关系。
(3)此时用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动,发现无法让它与蜡烛A的像完全重合。请分析出现这种情况的原因可能是: 。
(4)解决上面的问题后,蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说明像与物的 。
(5)移去后面的蜡烛B,在其所在位置上放一光屏,则光屏上 (选填“能”或“不能")接收到蜡烛的像,所以平面镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像。
(6)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)这一侧观察。
(7)小红将蜡烛A慢慢远离玻璃板时,它的像的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
考点4:光的折射
1.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。当光线垂直射向两种物质的界面时,传播方向不变。
2.光的折射规律:三线共面,两线两侧,两角不相等(空气大),光路可逆;
1
折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内
2
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(折射角<入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)
3
在折射现象中,光路是可逆的
4
在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大
在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大
3.生活中常见的光折射现象:①从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。
(1)当光斜射到两种介质的表面时,一般要同时发生反射和折射;
(2)反射光线与对应的入射光线在同种介质中,折射光线与对应的入射光线在不同介质中。
【典例19】洪崖洞是重庆历史文化的见证和城市精神的象征,下列有关说法正确的是( )
A.洪崖洞在平静江水中的倒影是等大的像
B.洪崖洞在平静江水中的倒影是由光的折射形成的
C.夜晚洪崖洞的灯光五颜六色是因为发生了光的色散现象
D.夜晚洪崖洞的灯光从空气斜射入江水中时,光是沿直线传播的
【典例20】如图所示,在水中A处有一条鱼,但岸上的人却看到这条鱼在B处;在图所示的四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的光路图是( )
A. B.
C. D.
【典例21】如图所示,是发生在玻璃和空气两种分界面的反射和折射光路图。则:反射光线是 (选填“OE”、“OF”或“OG”),入射角大小是 ,折射角大小是 ,界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)侧是空气。
【典例22】夏季,当你在河岸边漫步时,有时候会看到“湖畔垂柳成荫,水面倒影如镜”,也有时会看到“水下鱼翔浅底”的美景,从物理学角度看“倒影如镜”是由于光的 形成;你看到“水下鱼翔浅底”的鱼是由光的 形成的 像(选填“实”或“虚”)。
【典例23】某次潜水员在水面下观察岸上的一盏灯。如图所示,A点是潜水员的眼睛,B、C两点分别是潜水员看到的灯以及灯的实际位置,请完成潜水员在A点看到河岸上灯的光路图。
【典例24】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
【设计实验】
(1)实验应该在 的环境中进行,实验中使光线更明显的方式有 ;
【进行实验与收集证据】
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和、2和……4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置,并记录了表一的数据;由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角;表一中“?”处的数据是 ;
表一
序号
1
2
3
4
入射角(°)
60
40
20
0
折射角(°)
40
29
15
?
表二
序号
1
2
3
入射角(°)
15
29
40
折射角(°)
20
?
60
(3)接下来继续探究光从水中射入空气中的折射情况,记录了表二的数据。表二中“?”处的数据模糊不清,请综合分析两个表格中的数据,判断出这个数据应该是 ;
【交流与合作】
(4)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 ;
(5)实验过程中,小组成员发现水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的 现象;
(6)请你对该小组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: (选填“是”或“否”);请简要说明理由: ;
【实验迁移】
(7)在图甲的基础上,向容器中继续慢慢注水,容器底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”)。
考点5:光的色散
1.光的色散定义:太阳光通过三棱镜后,分解成各种单一颜色的光,这种现象叫光的色散。
2.不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同,红光偏折最小,紫光偏折最大,偏折由小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
3.光的色散在生活中的色散现象:雨后的彩虹、泼向空中的水变得五颜六色、在阳光下肥皂泡变成彩色等。
4.太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成,它是复色光。
5.把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可产生各种颜色的光,这个现象叫做色光的混合(彩色电视机的彩色画面的形成)。红、绿、蓝也叫光的三原色。
6.物体的颜色:
a.透明物体的颜色是由通过它的光的颜色决定的;如蓝色的玻璃只能透过蓝色光,无色物体能透过所有色光.
b.不透明物体的颜色是由它反射光的颜色决定的;如白色不透明物体反射所有色光,彩色不透明物体反射白光和自身色光,黑色不透明物体吸收所有色光。
7.看不见的光
光线
定义
特性
应用
红外线
光谱上红光以外的光
热效应、穿透云雾能力强
诊断疾病、红外线夜视仪、电视机遥控器、烤箱、红外线治疗仪等
紫外线
光谱上紫光以外的光
荧光效应、化学作用强、生物作用强
灭菌、杀死微生物、合成维生素 D、使荧光物质发光、验钞等
生活中的实例原理∶a.影子的形成;b.小孔成像;c.队伍排齐;d.水中的倒影;e.日(月)食;f.能看见不发光的物体;g.池水变浅;h.三点一线瞄准;i筷子在水中"折断";j.水中捞月;k.看水中物体比实际位置高;l.照镜子;m.激光准直.
其中属于光的直线传播现象的是∶ abcehm ;
属于光的反射现象的是∶ dfjl ;
属于光的折射现象的是∶ gik 。
【典例25】关于下列四幅图的说法,正确的是( )
A.甲图:验钞机利用红外线鉴别钞票的真伪
B.乙图:电视机画面的颜色是由红、黄、蓝三种色光合成的
C.丙图:白屏上可以呈现除红光以外的其他所有色光
D.丁图:渔夫叉鱼时,看到的鱼的位置比实际鱼的位置要浅
【典例26】关于光学现象的描述或解释正确的是( )
A.漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律
B.红外探头是通过人体辐射的红外线来识别体温高的顾客
C.能从地面上看到灯光,这是因为灯光照到较光滑瓷砖表面上发生了光的折射现象
D.彩色电视画面的颜色是由红、绿、黄三种色光合成的
【典例27】2023年10月28日,杭州亚残运会的全部比赛结束。闭幕式时,会场上方响起了璀璨夺目的烟花,如图所示,下列说法正确的是( )
A.璀璨夺目的烟花不是光源
B.在远处看烟花时,总是先看到烟花,后听到烟花的爆炸声
C.烟花呈现多种颜色,是由红、黄和绿按照一定比例混合而成的
D.观众在空旷的地方能从不同的地方看到烟花,是因为发生了漫反射
【典例28】太阳光经过三棱镜被分解为各种颜色的光,在白屏上就形成一条彩色的光带,颜色依次是 、 、 、 、 、 、 ,这说明白光是由 混合而成的。
【典例29】在雨后有时能看到五颜六色的彩虹,彩虹是光的 现象。如图,看到太阳的周围出现一个彩色的光圈,这是一种罕见的天象——日晕,它是光透过高空云层中的冰晶 形成的,这种现象说明太阳光 (选填“是”或“不是”)单色光。
【典例30】.阳光下的世界五彩缤纷,但大部分物体并不会发光。为什么能看到它们颜色的不同呢?小明进行了如下探究:如图所示,在不透光的房间里,当用白光照射时,他看到白色的花瓶、红花和黄花,他看到红色的花瓶和红花,黄花变黑,他看到黄色的花瓶和黄花,红花变黑。小明猜想:不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
(1)我们能看到不发光的物体,是因为光在它们表面发生 后进入我们的眼睛;
(2)若小明猜想是正确的:
①用红光照射时能看到红花是因为它反射 光,而黄花变黑是因为它 (选填“反射”或“吸收”)红光;
②当用 光照射时,他会看到红花和黄花均变黑;
(3)在炎热的夏天,为了能凉爽一点,白天出门最好穿 (选填“白”或“黑”)色的衣服,理由是 。
一、单选题
1.关于光的传播,下列说法正确的是( )
A.光不能在真空中传播 B.光比声音传播速度慢
C.光在水中的传播速度是3×108m/s D.光在同种均匀介质中沿直线传播
2.画中人出现了错误判断,四幅图中能说明产生这一现象原因的光路图是( )
A. B.
C. D.
3.测量视力时,利用平面镜成像特点可以节省空间。如图所示,让被测者面对镜子背对视力表,可知节省的空间距离为( )
A.5.4m B.4.6m C.3.1m D.2.3m
4.如图所示,平面镜M竖直在水平地面上,长6cm的铅笔平放在水平面上且与平面镜垂直,笔尖离平面镜10cm,现铅笔以2cm/s的速度垂直平面镜向它匀速靠近,下列选项正确的是( )
A.经过4s,笔尖的像与笔尾的像相距6cm
B.当平面镜竖直向上移动时,铅笔的像也向上移动
C.将M逆时针转动,铅笔的像竖直且尖端朝上
D.铅笔的像为虚像,且虚像的笔尾端朝左
5.4月5日至4月6日,“中国流动科技馆”绥德县巡展活动对社会公众免费开放,期间吸引了许多家长和孩子前来参观体验。如图所示,是小明手机里保存的一张现场的照片。下列有关说法正确的是( )
A.手机上的彩色照片是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
B.孩子们能看见工作人员手中的吹风机,是因为吹风机是光源
C.工作人员的衣服呈“白色”,是因为各种颜色的光都能被衣服吸收
D.站在后面的孩子视线被前面的家长挡住,是由于光的直线传播造成的
6.在图所示的现象中,属于光直线传播的是( )
A.钢笔“错位” B.手影
C.海市蜃楼 D.水中倒影
7.2023年10月8日晚,第十九届杭州亚运会闭幕式在杭州奥体中心体育场(“大莲花”)举行。本届杭州亚运会以精湛的技术手段和灯光效果将光、影、音乐完美融合,打破了传统舞台的局限性。下列关于声与光的说法中正确的是( )
A.声和光的传播都需要介质 B.在水中声和光的传播速度,都比在空气中更快
C.声速是340m/s,光速是m/s D.利用声音和光都可以传递信息
8.有关面镜应用的说法中,正确的是( )
①街头拐角处的反光镜是凸面镜,对光线有发散作用
②汽车前灯的反光装置是凹面镜,对光线有会聚作用
③平面镜所成的像不能用照相机拍摄,因为这个像是虚像
④医生为病人检查牙齿时,放在口腔中的内窥口镜是平面镜
A.①②③④都正确 B.只有①②③正确
C.只有③④正确 D.只有①②④正确
9.在太原稻田公园的星空梦幻馆中,“稻”梦空间美轮美奂。它是由若干面镜子组成,当你置身其中时,下列说法正确的是( )
A.人远离镜子时,镜中的像变小
B.人在镜子中所成的像是实像
C.人在地面上的影子是光沿直线传播形成的
D.人在镜子中所成的像是光的漫反射形成的
10.如图所示,在暗室中用手电筒照射挂在白色高墙上的小镜子,人在手电筒的位置看被照射部分( )
A.墙和镜子看上去都较暗 B.墙是白色明亮的,镜子是暗的
C.墙和镜子看上去都较亮 D.墙是暗的,镜子是明亮的光屏位置
11.黑板若发生“反光”会造成黑板上的字迹看不清,这是因为“反光”的黑板会发生( )
A.漫反射现象,使光射向四面八方
B.镜面反射现象,使进入人眼的光线太强
C.漫反射现象,使进入人眼的光线变弱
D.镜面反射现象,使光线射向四面八方
12.某同学用如图所示的装置探究光的反射定律,下列说法正确的是( )
A.图甲中反射角大小为55°
B.图甲中入射角增大10°,反时角将增大10°
C.图乙中将纸板NOF向后折叠,反射光线会消失
D.我们能在纸板上看到光线,是因为光在纸板上发生了镜面反射
13.请同学们仔细观察你的校服或者书包,会发现上面有一些醒目的地方设置有反光条,在夜间如果有灯光照射在你的衣服或者书包上时,反光条就会变得非常明亮,下列哪个应用与反光条的原理不同( )
A. 激光引导掘进方向
B. 有趣的倒影
C. 塔式太阳能电站
D. 自行车尾灯
14.学校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。经过连续几天观察,晓霞同学发现:池内无水时,在S点形成一个亮斑,如图所示,她在池旁看到亮斑的位置在P点;水面升至b位置时( )
A.P点、Q点都在S点的下方
B.P点、Q点都在S点的上方
C.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
D.Q点在S点的下方,P点在S点的上方
二、填空题
15.如图所示,一固定光源发射一束光照在液面上,光通过液面反射后在光屏形成一亮点S1,当光点由S1向右移到S2时,表示液面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),入射角与原来相比 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
16.当太阳光被月球挡住的时候,在地球上的人可能看不到太阳,这就是日食,它的形成主要是因为光在均匀介质中沿 所导致的。如图所示,当人随地球一起运动到 区域内会看见日偏食,在 区域内会看到日环食。(后两空均在“A”“B”“C”“D”四个区域内选填)
17.如图甲为手机防窥膜结构图,采用了超细百叶窗光学技术。贴在手机屏幕上的效果(如图乙),其原理类似百叶窗,两侧之所以看不清屏幕内容,其原理是光的 ;此防窥膜贴在手机屏幕上, (能/不能)防止正上方的窥视;为了让防窥效果更好(可视范围减小),可以适当地 (增大/减小)超细百叶窗的间距。
18.如图,一束太阳光通过三棱镜后,在白色光屏上的②区域形成七色光带 现象,最早由英国物理学家 发现的。电视机遥控器是利用 (选填“①”、“②”或“③”)区域内的光实现遥控的。
19.舞台上演员身穿绿军装,军帽上有红五星。当没有其它光源的情况下,红色灯光照在演员身上,观众看到他军帽上的五星是 色,身上的军装是 色。如果看到他身上的军装是绿色,此时照在他身上的灯光可能是 色。
20.医院里的B超是利用了 成像来观察人体内部,从而进行诊治;消毒灯主要是利用 (选填“可见光”、“红外线”或“紫外线”)的杀菌功能。
21.光在真空中的传播速度为3×108m/s,从地球向月球发出激光信号,经过2.6s收到返回信号,则月球到地球的距离是 m,不能用超声波测量地球到月球的距离,是因为 。
三、作图题
22.如图甲是中秋拍摄的一幅月上中天、天上月对水中月,天涯与共之景。图乙是人眼看到此景的简化示意图,A点表示月亮的位置,A1表示水中“月亮”的位置。请在图乙中画出月光经水面反射进入人眼的光路图。
23.如图所示,一束激光AO由空气射向半圆形玻璃砖的圆心O发生了反射和折射,发现在屏幕MN上出现了两个光斑。请画出形成两个光斑的光路图;
24.如图所示,光线A、B是点光源S发出的两条光线经过平面镜反射后的反射光线,请在图中画出平面镜的位置,并完成光路图。
四、实验题
25.如图是“探究平面镜成像特点”的实验装置图。则:
(1)为确定像的位置,此时需拿一支 (填“点燃”或“未点燃”)的同样的蜡烛。
(2)将蜡烛放置在玻璃前某位置,蜡烛所成像的高度 蜡烛的高度。(选填“小于”、“等于”或“大于”)
(3)实验室提供了厚薄不同的两块玻璃板,你应选择 (选填“厚”或“薄”)玻璃板进行实验。
(4)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物大小关系的方法是 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(5)移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现蜡烛的像。
26.小明想要探究光的反射规律,正确组装实验装置如图甲所示,实验过程如下:
(1)将纸板 放在水平桌面上,当光线沿EO紧贴纸板入射到O点,在同一平面的右侧纸板上观察到反射光线OF,此时白纸板的作用是 。
(2)接着他把右侧纸板以ON为轴向前或向后转动(如图乙),这样操作的目的是: 。
(3)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕PQ向后倾斜,此时反射光束( )
A.消失 B.被纸板挡住 C.在纸板前方 D.仍在纸板上呈现
(4)完成实验后,同组的小东和小红想体验“从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛”,结果没有体验成功。此现象说明:光反射时, 。
(5)使光束以不同角度入射,进行实验测量数据如下表,由此可得:在反射现象中,反射角 入射角。
次数
1
21
3
4
入射角
30°
40°
50°
60°
反射角
30°
40°
50°
60°
(6)共享单车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光照射到尾灯上,它能把光反射回去。四幅图中符合要求的是 ,此反射 光的反射规律(选填“遵循”或“不遵循”)。
27.在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)如图甲所示,平面镜竖直放在水平桌面,要在白纸板上同时观察到反射光线和入射光线;实验时多次改变入射角的大小进行实验,然后得出结论,多次实验的目的是 。
(2)如图乙,将纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,反射光 (存在/不存在);
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,发现在纸板右侧的 (上部/下部)会看到反射光线;
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时,反射光线_________(选填字母序号);
A.仍在纸板上呈现
B.被纸板挡住
C.在纸板前方
(5)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白板和光路”,这种现象形成的原理 (是/不是)光的反射规律。
(6)实验探究过程中对于法线的理解,下列说法正确的是_________。
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
28.如图所示是小明用易拉罐制成的简易针孔照相机:
(1)小明从实验室借来用发光二极管制成的“F”字样光源,如图甲所示,将“F”字样光源、简易针孔照相机按图乙所示位置放好,小明观察到塑料板上所成的像是图丙中的 (填序号)。
(2)保持“F”字样光源的位置不变,将易拉罐靠近发光的“F”,小明观察到塑料膜上所成的像会 (选填“变大”、“变小”或“不变”),像的亮度 (选填“变亮”、“变暗”或“不变”)。
(3)小华在实验中在易拉罐的底部扎了两个小孔,则在半透明膜上可以观察到的“F”像有
(选填“一”或“两”或“无数”)个。
29.实验小组同学在探究光的折射规律时,在一装有水的容器中放置一个光源,让光从水斜射入空气中,发现既有光线反射回水中,又有光线进入空气,如图 所示。他们分别测得入射角α、反射角β、折射角γ的大小,然后多次改变入射角大小,并测得相应的反射角和折射角的大小,填入下表中。
实验序号
入射角a(度)
反射角β(度)
折射角γ(度)
1
10
10
12.7
2
20
20
26.1
3
30
30
40.5
4
40
40
56.1
5
48.8
48.8
90
6
60
60
7
70
70
(1)分析表格第2列、第3列数据可知,在光的反射现象中 ;
(2)分析表格第2列、第4列和实验序号1、2、3、4、5 的入射角和折射角大小及其变化数据可知,当光从水中斜射入空气中时, ;
(3)分析实验序号5 可知,当入射角增大到一定值时,折射角为 90 度,如果继续增大入射角,请你推理将会发生什么现象: ;
(4)在 1、2、3、4 组实验中,让另一束光逆着折射光线方向射入水中,其折射光线刚好射到光源的位置上,因为在折射中 ;
(5)实验小组的同学查资料得:“当光线以相同的入射角分别斜射入水和玻璃中时,在玻璃中的折射光线向法线偏折更明显,这说明玻璃对光的折射能力比水强。”结合这句话和表中数据及相关信息,当光线从空气斜射入玻璃中时, (选填:“一定不”、“不一定”或“一定”)会发生第(3) 问中的现象。
30.在探究“平面镜成像特点”的实验中,选取完全相同的蜡烛A和B,如图所示,烛焰高2cm。
(1)在寻找蜡烛像的位置时,应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)这一侧观察;
(2)小明用跳棋棋子代替点燃的蜡烛进行实验,但看不清跳棋棋子的像,请你想个办法能看清跳棋棋子的像 ;
(3)根据平面镜成像的特点可判断,身高1.7m的人,站在镜前5m处,像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)实验过程中不小心将玻璃板的右侧部分打碎了,左侧玻璃板的位置没有变化,则蜡烛A (选填“能”或“不能”)通过左侧玻璃板成完整的像;
(5)若平面镜竖直放置,镜前有一个发光物体S,现将平面镜绕M点从MN转到MN′位置,点S离它像点S'的距离 (选填“越来越小”“越来越大”先变小后变大”“先变大后变小”或“保持不变”);
(6)在该实验中,所用玻璃板是特制的,其中一面镀了膜,实验时应选玻璃板的 (镀膜面/不镀膜面)一面边缘与白纸上的横线重合,此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的 (反射/折射)。
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第4讲 光现象
——划重点八年级期中期末之复习讲义
考点1
光源及光的直线传播
考点2
光的反射定律
考点3
平面镜成像
考点4
光的折射
考点5
光的色散
考点1:光源及光的直线传播
1.光源
定义:能够发光的物体都叫做光源.
按其来源
天然光源
例:太阳、萤火虫、恒星等
人造光源
例:电灯、蜡烛、火把等
像月亮、镜面、宝石等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们,这样的反射光线的物体不能称为光源
2.光的直线传播
光线:为了形象地表示光的传播情况,通常用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向,这样的直线叫光线.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。(光线的定义,运用的物理研究方法叫理想模型法。)
光沿直线传播的条件
光在同种均匀介质中是沿直线传播的.(早晨,看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高,该现象说明:光在非均匀介质中不是沿直线传播的。)
事例
影子的形成
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,形成了相对黑暗的部分就是物体的影子。影子部分并非没有光照到,而是光相对比较少
日食、月食
日食:月球处在太阳和地球的中间,看到的是月球的影子,日食现象印证了光的直线传播。
月食:地球处在太阳和月球的中间,看到的是地球的影子。月食也印证了光的直线传播。
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,像的形状只跟物体的形状相似,与孔的形状无关.(所有实像都是倒立的)。
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,可大可小可等大。
小孔成像的一个常考的经典案例:太阳穿过树叶缝隙,在地上留下的圆斑。
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;
④影子的形成,包括日食、月食、皮影戏、立竿见影等等;
⑤坐井观天(要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图);
⑥小孔成像。
3.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 = 2.99792458×108m/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。
(3)光与声传播的区别
传播是否需要介质
在空气中的传播速度
不同介质中的传播速度
声
可以在固、液、气体中传播,但传播需要依靠介质,真空中不能传播
空气中15℃时的声速为340m/s
一般情况下声速快慢关系为:
光
能在固液气等透明介质中传播,也能在真空中传播,传播时不一定依靠介质
光在真空中的传播速度为3×108m/s
光在三种介质中的快慢关系为:
【典例1】如图所示的烟花,营造欢乐的氛围。关于烟花表演下列说法正确的是( )
A.灿烂的烟花不是光源
B.人们看到灿烂的烟花属于光的直线传播
C.先看到焰火后听到爆炸声,说明声速比光速快
D.烟花爆炸声震耳欲聋是因为音调高
【答案】B
【详解】A.烟花自身能够发光,属于人造光源,故A错误;
B.光在同种均匀介质中沿直线传播,人们看到灿烂的烟花属于光的直线传播,故B正确;
C.15℃时,声音在空气中的传播速度为340m/s,光在空气中的传播速度约为3×108m/s,因此先看到焰火后听到爆炸声,说明光速比声速快,故C错误;
D.烟花声音震耳欲聋是指烟花声音大,即声音的响度大,故D错误。
故选B。
【典例2】在①太阳、②月亮、③萤火虫、④霓虹灯、⑤宝石、⑥工作的LED灯中,属于自然光源的是 ;不属于光源的是 。(均填序号)
【答案】 ①③ ②⑤
【详解】[1][2]光源是自身能够发光的物体,太阳、萤火虫、霓虹灯、工作的LED灯都属于光源,且太阳和萤火虫属于自然光源,霓虹灯和工作的LED灯属于人造光源;月亮、宝石自身不会发光,不属于光源。
【典例3】立竿测影是中国古代天文学观测天体位置、划分节气等不可缺少的方法之一,立竿的影子由于光的 而形成。太阳到地球的距离大约是,太阳发出的光要经过 s才能到达地球。(光速)
【答案】 直线传播 500
【详解】[1]影子的形成是光的直线传播。
[2]太阳发出的光到达地球的时间为
【典例4】如图所示,这是今年一些网友拍摄到的日全食时的照片。日全食是由光的 形成的,发生日全食时不能看到太阳,是因为我们处在 的影子里。
【答案】 直线传播 月球
【详解】[1]日全食是由于太阳光在直线传播过程中被月球遮挡而形成的。
[2]由于太阳光在直线传播过程中被月球遮挡,形成月球的影子,当发生日全食时,人处于月球的影子里,就看不到太阳了。
【典例5】新思维科技社团的同学们学完光学中小孔成像知识后,提出一个问题,小孔在光屏上所成像的形状与什么因素有关,同学们经过讨论后提出以下猜想:
猜想一:像的形状可能与物体形状有关;
猜想二:像的形状可能与小孔的形状有关;
同学们在辅导老师的帮助下制作了“E”、“F”和“R”形状的LED发光字来充当物体,做成两个小孔形状不同的纸筒,纸筒另一端绷装半透明膜,做好装置后同学们进行实验探究。
(1)物理上将“E”、“F”和“R”形状的LED发光的字称为 ,射出的光在同种均匀介质中沿 传播;
(2)同学们将“F”发光字固定好后,先用小圆孔纸筒进行实验,同学们在半透明膜上观察到倒立的“F”,如图所示,小孔成像中所成的像能呈现在半透明膜上,说明所成的像是 (选填“实像”或“虚像”),同学们将实验结果记录在设计好的表格后,再换用小方孔纸筒进行实验,并观察记录;
(3)同学们再换用“E”和“R”形状发光字,分别按照实验(2)进行实验,将观察到的结果记录在表中;
实验次数
发光字
小孔形状
像的形状
半透明膜上是否呈现
1
F
圆形
倒立
呈现
2
F
方形
倒立
呈现
3
E
圆形
倒立
呈现
4
E
方形
倒立
呈现
5
R
圆形
倒立
呈现
6
R
方形
倒立
呈现
(4)通过比较 ,同学们验证了猜想一,得出结论:在小孔形状相同时,小孔所成的像与物体的形状有关;
(5)同学们通过比较1、2,3、4和5、6,得出结论: ;
(6)实验小组在该实验中采用的实验方法是 。
【答案】(1) 光源 直线
(2)实像
(3)1、3、5
(4)在物体形状相同时,小孔所成的像与小孔的形状无关
(5)控制变量法
【详解】(1)[1]能自行发光的物体称为光源,LED发光的字能自行发光,所以是光源。
[2]由于光在同种均匀介质中沿直线传播,所以LED发光的字射出的光在同种均匀介质中沿直线传播。
(2)由于发光字发出的光通过小孔在半透明膜上成像,半透明膜能承接到像,所以所成的像是实像。
(3)探究小孔所成的像与物体的形状是否有关,应控制小孔的形状相同,改变物体的形状,由控制变量法可知,应比较1、3、5三次实验。
(4)比较1、2,3、4和5、6实验发现,小孔的形状不相同,发光字相同,像的形状是相同的,所以可得结论是在物体形状相同时,小孔所成的像与小孔的形状无关。
(5)由于实验中控制研究的变量相同,只改变其中一个变量,所以实验中采用的实验方法是控制变量法。
考点2:光的反射定律
1.光的反射现象
定义:光从一种物质射到另一种物质的表面时,有一部分光返回到原来物质中传播的现象叫做光的反射.
2.光的反射定律
光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。
3.镜面反射和漫反射的对比
现象
定义
图示
共同点
看到的结果
举例
镜面反射
一组平行光照射到镜面,反射后仍为平行光
都遵循光的反射定律
人在反射光线的范围内,看到物体很亮(刺眼),不在反射光线的范围内,看到物体很暗
镜面、平静的水面、玻璃幕墙、车尾灯的反射等
漫反射
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射
人能从各个方向看到本身不发光的物体
电影屏幕、书本上的字、能从不同方向看到墙上的壁
①在光的反射现象中,光路是可逆的。
②当入射光线垂直射向镜面时,入射角为0°,反射角也为0°。
③叙述规律时要注意其中的因果关系,“反射角等于入射角”不能说成“入射角等于反射角”.
④人能看见物体是由于它发出的光或反射的光进入我们的眼睛.
光的反射实验(重点)
1
可折转白色粗糙硬纸板的作用:①显示光路,对光线起漫反射作用;②探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内
2
实验应在较暗的环境中进行:减小其他光线对实验的影响,使实验现象更明显
3
纸板与镜面的放置要求:纸板与镜面垂直放置
4
探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内:将纸板NOF向前或向后折转,观察硬纸板上是否显示反射光线;此时,反射光线存在,只是观察不到
5
验证光路是否可逆:将光线逆着反射光线的方向射入,观察新的反射光的传播路径是否与原来的入射光线重合
6
实验中改变入射角大小,多次实验的目的:避免实验的偶然性,让实验结论更具有普遍性
7
让光线紧贴纸板(光屏)射向点的目的:在硬纸板(光屏)上能显示光路
8
实验描绘光的传播路径的方法:在入射光线和反射光线上取一个点,将该点与反射点连接
9
实验时从纸板前不同的位置都能看到光的传播路径的原因:光在纸板上发生了漫反射
【典例6】如图所示,小明在家里将一面平面镜放在水平桌面上,再把一张可沿ON折叠的硬白纸板ENF竖直立在平面镜上,以此来探究光的反射规律。通过测量他发现此时入射光线与平面镜成50°夹角,则( )
A.反射角为50°
B.光在纸板上发生了镜面反射
C.将纸板NOF向后折叠,则反射光线会消失
D.入射角增大10°,反射光线与入射光线的夹角增大20°
【答案】D
【详解】A.入射角是入射光线与法线的夹角,所以入射角是90°-50°=40°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射角是40°,故A不符合题意;
B.纸板是粗糙的,光在纸板上发生漫反射,故B不符合题意;
C.光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,将纸板NOF向后折时在纸板上看不到反射光线,此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面,反射光线依然存在,故C不符合题意;
D.当入射角增大10°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射角也增大10°,则反射光线与入射光线的夹角增大20°,故D不符合题意。
故选D。
【典例7】雨后的夜晚,当你背着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼( )
A.走较亮的地方,地面发生漫反射
B.走较暗的地方,水面发生镜面反射
C.走较暗的地方,地面发生镜面反射
D.走较亮的地方,地面发生镜面反射
【答案】A
【详解】雨后的夜晚,当你背着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼应走较暗的地方,因为此时水面发生镜面反射,背着月光走,水面反射的光不能进入人眼,所以水面看起来较暗;而地面发生漫反射,会有部分光进入人眼,所以地面看起来较亮。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【典例8】晚上,小明在桌面上铺一张白纸,将一小块平面镜的镜面朝上平放在纸上,用手电筒正对着平面镜照射,如图所示。这时人从侧旁观察到比较亮的是 (选填“白纸”或“平面镜”),这是因为手电筒的光照射到其表面发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。
【答案】 白纸 漫反射
【详解】[1][2]当手电筒的光正对着平面镜照射时,在平面镜上会发生镜面反射,反射光线会集中在竖直方向,所以从侧面看到的平面镜是暗的;而纸会发生漫反射,所以在侧面看到的纸是比较亮的。
【典例9】有一台光电控制液面高度的仪器,它通过光束射在液面上的反射光线打到电光屏(能将光信号转化为电信号进行处理)上来显示液面的高度,然后通过装置调节液面的高度。如图所示的光路图,入射光线与液面的夹角为50°,则反射角为 °,若电光屏上的光点由S2移到S1时,表示液面的高度 (选填“上升、不变、下降”)。
【答案】 40 下降
【详解】
[1]此时入射光线与液面夹角为50°,则入射角为
90°-50°=40°
因反射角等于入射角,所以反射角也为40°。
[2]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,如下图所示:
由图可见,当反射到光电屏接收平面上的光点从点S2移向S1点,则表明液面是下降的。
【典例10】如图所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。
(1)实验中为了使光线能在纸板上显示出来,方便实验研究,采取的操作是______;
A.使光束贴着纸板射到O点 B.使光束垂直纸板射到O点
(2)图甲中反射角是 度。实验过程中,如果将一束光沿BO射入,反射光线将沿OA方向射出,这表明在反射现象中光路是 ;
(3)为了得到普遍规律,还需要再次测量数据,如果将入射光线AO向法线靠近,则反射光线OB 法线(填“靠近”或“远离”);
(4)如图乙,以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转一个角度后,F上 (填“能”或“不能”)看到反射光线,这表明反射光线、入射光线和法线 (选填“在”或“不在”)同一平面上;
(5)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如下表所示,经检查,三次实验中各角度的测量值是准确的,但总结的规律却与光的反射定律相违背。你认为其中的原因应该是 。
次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
【答案】(1)A
(2) 40 可逆的
(3)靠近
(4) 不能 在
(5)将反射光线与反射面的夹角当作反射角
【详解】(1)为了能够在纸板上显示光路,则应让光在纸板上发生漫反射,因此实验时应使光束贴着纸板射到O点,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(2)[1]由光的反射定律可知,反射角等于入射角,图甲中入射光线与镜面的夹角为50°,则入射角为40°,反射角为40°。
[2]光在传播过程中,当光逆着原来的反射光线入射时,反射光线也逆着原来的入射光线反射出去,实验过程中,如果将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中光路是可逆的。
(3)为了得到普遍规律,还需要再次测量数据,如果将AO向ON靠近,入射角变小,由于反射角等于入射角,则反射角也变小,故反射光线OB靠近ON。
(4)[1][2]如图乙,以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转一个角度后,F板不在入射光线与法线的平面上,在F板上不能看到反射光线,这表明反射光线、入射光线和法线在同一平面上。
(5)由反射定律可知,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15°、30°、45°时,反射光线与法线的夹角即反射角也应分别是15°、30°、45°,不是75°、60°、45°,而此时75°,60°,45°正好是反射光线与镜面的夹角,因此其中的原因是将镜面与反射光线的夹角当作了反射角。
考点3:平面镜成像
1.平面镜成像特点:
1
像与物大小相等
2
像到镜的距离与物到镜的距离相等
3
像与物的对应点的连线与镜面垂直
4
平面镜所成的像是虚像
5
像与物左右位置颠倒
总结:等大、等距、垂直、对称、虚像。
2.平面镜成像原理及作用:
平面镜成像原理
光的反射定律
平面镜成像作用
成像、 改变光路
3.实像和虚像:
(1)实像:实际光线会聚点所成的像。
(2)虚像:实际光线反向延长线的会聚点所成的像。
注意:虚像能用眼睛直接观看,但不能用光屏接收;实像既可以用光屏承接,也可以用眼睛直接观看。
实验探究平面镜成像的特点(重点)
实验原理
光的反射规律
实验主要器材及作用
两支完全相同的蜡烛
便于比较像与物的大小关系
透明薄玻璃板
便于确定像的位置;防止产生重影
刻度尺
便于比较像和物体到平面镜的距离
白纸(或坐标纸)
在白纸或坐标纸上方便标注平面镜、物、像的位置
光屏
观察像能否成在光屏上,判断成像的虚实
实验方法
等效替代法(用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛,比较像与物的大小关系;用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛的像,比较物距与像距的大小关系)
实验操作注意事项
(1)实验应在暗环境下进行(使实验现象更明显)
(2)玻璃板要与水平桌面垂直放置(确保像与物能够完全重合)
(3)观察像的大小时,应在点燃蜡烛一侧透过玻璃板观察
平面镜成虚像的操作
移去玻璃板后面的蜡烛,将光屏置于原蜡烛的位置,光屏上不能成像
多次改变蜡烛的位置,进行实验(为了使实验结论具有普遍性)
实验的评估与改进
(1)无论怎样移动蜡烛都无法使像与物完全重合的原因(玻璃板与桌面没有垂直放置)
(2)实验中观察到重影的原因(玻璃板太厚,前后表面各成一个像)
(3)测得蜡烛和像到平面镜距离不相等的原因(a.玻璃板后的蜡烛与像没有完全重合;b.玻璃板太厚;c.实验过程中玻璃板改变了位置)
实验结论
平面镜所成像的大小与物体的大小相等 ,像与物体到平面镜的距离相等,即像与物体关于平面镜对称,平面镜所成的像是虚像
4.球面镜:凸面镜与凹面镜
球面镜
定义
用途
凸面镜
利用球面的外表面作反射面的面镜叫做凸面镜
凸面镜对光有发散作用,常用作汽车观后镜来扩大视野
凹面镜
利用球面的内表面作反射面的面镜叫做凹面镜
凹面镜对光有会聚作用,常用作太阳灶、探照灯等
【典例11】一名游客行走在玻璃栈道上,栈道上映出了她美丽的“身影”,若游客的身高是1.68m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为 m;当她在栈道上行走时,她的“身影”的大小将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 3.36 不变
【详解】[1]依题意得,物距为1.68m,平面镜成像中像距等于物距,则像距为1.68m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为
[2]当她在栈道上行走时,由平面镜成像时,像与物体等大得,她的“身影”的大小将不变。
【典例12】汽车前灯的反光罩,相当于凹面镜,它对光线有 作用;汽车两侧的后视镜是 (选填“平面镜”“凸面镜”或“凹面镜”)。如图甲,轿车司机从右后视镜中观察到一辆越野车,下一时刻越野车在后视镜中的位置如图乙所示,越野车相对于轿车是 (选填“运动”或“静止”)的,后视镜中越野车的像是光的 形成的。
【答案】 会聚 凸面镜 运动 反射
【解析】【小题1】[1]凹面镜对光线有会聚作用。
[2]汽车两侧的后视镜是凸面镜,凸面镜能反射光成像,具有扩大视野的作用。
[3]由图可知,越野车相对于轿车位置发生了变化,是运动的。
[4]后视镜是凸面镜,镜中越野车的像是光的反射形成的。
【典例13】古籍《周礼》中记载的“掌以夫隧取明火于日”即用凹面镜取火;《墨经》中“鉴者近镜,像亦近镜”是对平面镜成像特点的描述。下列关于该现象说法正确的是( )
A.凹面镜能够利用太阳光取火是因为它对光有发散作用
B.凹面镜可用来制作近视眼镜
C.物体靠近平面镜时像会逐渐变大
D.平面镜的成像原理是光的反射
【答案】D
【详解】A.凹面镜能够利用太阳光取火,主要是因为它对光有会聚作用,故A错误;
B.凹透镜可用来制作近视眼镜,故B错误;
C.根据平面镜所成的像与物体大小相同知,人靠近平面镜时,他在平面镜中所成的像的大小不变,故C错误;
D.铜镜的成像其实质是平面镜成像,原理是光的反射定律,故D正确。
故选D。
【典例14】如图所示,是小明同学自制的潜望镜。用该潜望镜观察如图甲所示的字母F时,观察到的像是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】潜望镜中使用的是两块互相平行放置的平面镜。第一个平面镜成正立、等大、左右颠倒的像,第二个平 面镜成正立、等大、左右再次颠倒的像,第二次形成的像跟原物完全一样,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【典例15】如图所示,请利用平面镜成像的特点在图中作出物体AB在平面镜中的像A'B'。
【答案】
【详解】平面镜成像时,像和物体关于镜面对称,先作出端点A、B关于平面镜的对称点A'、B',用虚线连接A'、B'为物体AB的像,如图所示:
【典例16】如图所示,画出点光源S在平面镜反射后经过P点的光线。
【答案】
【详解】过镜面作出点S的对称点S′,即为点光源S在平面镜中的像,连接S′P与镜面交于O点,即为入射点(反射点),连接SO就得到入射光线,连接PO就得到反射光线,标上箭头,如下图所示:
【典例17】如图所示是光源S发出的两条入射线经平面镜反射后的两条反射光线,请你作出光源S的位置。(保留作图痕迹)
【答案】
【详解】两条反射光线的反向延长线会聚在一点,这点是光源S在平面镜中的像点S′,而像与物到平面镜的距离相等,据此作出光源S的位置。作图如下:
【典例18】小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时,将一块玻璃板竖直架在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A进行观察,如图所示,在此实验中:
(1)小红选择玻璃板代替平面镜的目的是 。
(2)所用刻度尺的作用是便于比较像与物到平面镜的 关系。
(3)此时用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动,发现无法让它与蜡烛A的像完全重合。请分析出现这种情况的原因可能是: 。
(4)解决上面的问题后,蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说明像与物的 。
(5)移去后面的蜡烛B,在其所在位置上放一光屏,则光屏上 (选填“能”或“不能")接收到蜡烛的像,所以平面镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像。
(6)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)这一侧观察。
(7)小红将蜡烛A慢慢远离玻璃板时,它的像的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)便于确定像的位置及比较像与物的大小
(2)距离
(3)玻璃板没有与水平台面垂直
(4)大小相等
(5) 不能 虚
(6)A
(7)不变
【详解】(1)为了便于确定像的位置及比较像与物的大小,实验中选择玻璃板代替平面镜,利用了玻璃板的透明性。
(2)为了比较物与像到平面镜的距离关系,所以用刻度尺测量物与像到平面镜的距离。
(3)实验时,玻璃板要竖直放置,即垂直于水平台面,如果不竖直,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合,就无法比较像与物的大小。
(4)蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,可以得到实验结论:像与物的大小相等。
(5)[1][2]因为光屏只能接收实像,不能呈现虚像,所以光屏不能呈现蜡烛的像,所以说明平面镜成的像是虚像。
(6)眼睛确定平面镜所成像的位置原理是眼睛逆着反射光,根据光沿直线传播找到反射光的延长线交点而确定像的位置,所以眼睛看到平面镜所成像时,眼睛、物体与反射光应该处在同一侧,因此,在寻找蜡烛像的位置时,眼睛应该在蜡烛A这一侧观察。
(7)平面镜成的像是大小相等的,所以小红将蜡烛A慢慢远离玻璃板时,它的像的大小将不变。
考点4:光的折射
1.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。当光线垂直射向两种物质的界面时,传播方向不变。
2.光的折射规律:三线共面,两线两侧,两角不相等(空气大),光路可逆;
1
折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内
2
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(折射角<入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)
3
在折射现象中,光路是可逆的
4
在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大
在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大
3.生活中常见的光折射现象:①从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。
(1)当光斜射到两种介质的表面时,一般要同时发生反射和折射;
(2)反射光线与对应的入射光线在同种介质中,折射光线与对应的入射光线在不同介质中。
【典例19】洪崖洞是重庆历史文化的见证和城市精神的象征,下列有关说法正确的是( )
A.洪崖洞在平静江水中的倒影是等大的像
B.洪崖洞在平静江水中的倒影是由光的折射形成的
C.夜晚洪崖洞的灯光五颜六色是因为发生了光的色散现象
D.夜晚洪崖洞的灯光从空气斜射入江水中时,光是沿直线传播的
【答案】A
【详解】AB.洪崖洞在平静江水中的倒影,属于平面镜成像,是等大的虚像,是光的反射形成的,故A正确,B错误;
C.夜晚洪崖洞的灯光五颜六色是因为灯光的颜色不同,不是光的色散现象,故C错误;
D.夜晚洪崖洞的灯光从空气斜射入江水中时会发生折射,这是光的折射现象,故D错误。
故选A。
【典例20】如图所示,在水中A处有一条鱼,但岸上的人却看到这条鱼在B处;在图所示的四幅光路图中,能正确说明产生这一现象原因的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】人看到水中的鱼,是鱼反射的光由水中斜射入空气中,由折射规律可知,折射角大于入射角;
A.图中光由空气斜射入水中,故A不符合题意;
B.图中光由空气斜射入水中,故B不符合题意;
C.图中光从水中斜射入空气中,折射角小于入射角,故C不符合题意;
D.光由水中斜射入空气中,折射角大于入射角,光路图正确,故D符合题意。
故选D。
【典例21】如图所示,是发生在玻璃和空气两种分界面的反射和折射光路图。则:反射光线是 (选填“OE”、“OF”或“OG”),入射角大小是 ,折射角大小是 ,界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)侧是空气。
【答案】 OF 30° 45° 右
【详解】[1]由图可知, ∠FOC=30°,∠BOE=60°,所以
∠EOC=90°-60°=30°
根据反射角等于入射角,所以AB的左侧发生了光的反射,则AB为界面, CD为法线,而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线, OF为反射光线。
[2][3]由图可知,入射角∠EOC=30°;折射角为∠DOG=45°。
[4]此时的折射角大于入射角,由光的折射规律可知光是从玻璃中斜射入空气中,所以界面的右侧为空气。
【典例22】夏季,当你在河岸边漫步时,有时候会看到“湖畔垂柳成荫,水面倒影如镜”,也有时会看到“水下鱼翔浅底”的美景,从物理学角度看“倒影如镜”是由于光的 形成;你看到“水下鱼翔浅底”的鱼是由光的 形成的 像(选填“实”或“虚”)。
【答案】 反射 折射 虚
【详解】[1]“倒影如镜”描述的是物体在水面或其他平滑表面上形成的像,当光线从物体表面反射回来并进入人眼时,人眼就会看到物体的倒影。这个现象的产生,正是由于光的反射作用。
[2][3]光线射入水中照到鱼身上,反射光线经过水面进入空气,此时光线发生折射,由光的折射规律可知,入射角小于折射角,人眼逆着折射光线方向看去会看到鱼的变浅的虚像。
【典例23】某次潜水员在水面下观察岸上的一盏灯。如图所示,A点是潜水员的眼睛,B、C两点分别是潜水员看到的灯以及灯的实际位置,请完成潜水员在A点看到河岸上灯的光路图。
【答案】
【详解】连接AB两点(空气中用虚线,水中用实线)与水面相交;连接C点和入射点,用箭头标出光的传播方向
【典例24】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
【设计实验】
(1)实验应该在 的环境中进行,实验中使光线更明显的方式有 ;
【进行实验与收集证据】
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和、2和……4和分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置,并记录了表一的数据;由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角;表一中“?”处的数据是 ;
表一
序号
1
2
3
4
入射角(°)
60
40
20
0
折射角(°)
40
29
15
?
表二
序号
1
2
3
入射角(°)
15
29
40
折射角(°)
20
?
60
(3)接下来继续探究光从水中射入空气中的折射情况,记录了表二的数据。表二中“?”处的数据模糊不清,请综合分析两个表格中的数据,判断出这个数据应该是 ;
【交流与合作】
(4)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 ;
(5)实验过程中,小组成员发现水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的 现象;
(6)请你对该小组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: (选填“是”或“否”);请简要说明理由: ;
【实验迁移】
(7)在图甲的基础上,向容器中继续慢慢注水,容器底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”)。
【答案】(1) 较暗 在水面上方喷烟雾或在水中滴几滴牛奶
(2) 增大 小于 0
(3)40
(4)在同一平面内
(5)反射
(6) 是 实验结论不具有普遍性,应换用其他透明介质再做实验,避免实验结论的偶然性
(7)向左移动
【详解】(1)[1]由于在较暗的环境进行实验时,光的路径较清晰,更容易观察,所以实验应该在较暗的环境中进行。
[2]由于光路在透明的水中不易观察,所以在水面上方喷烟雾或在水中滴几滴牛奶,可以使光线更明显。
(2)[1][2]由于入射光线与法线的夹角为入射角,折射光线与法线的夹角为折射角,由图丙可以看出,当入射角增大时,折射角也随着增大,且折射角小于入射角。
[3]当光从空气垂直射到水面时,传播方向不变,所以此时入射角等于0度,折射角也等于0度。
(3)光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而从水斜射入空气时,折射角大于入射角,表一是从空气射入水中的数据,表二是光从水射入空气中的数据,对比表一的1、3和表二的1、3,发现入射角和折射角相互交换,说明光的折射现象遵循光路可逆,根据表二第2次数据,交换后入射角为29°,对应的折射角为40°。
(4)将光屏的右半部分向前后翻折,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明折射光线、入射光线、法线共面,所以使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内。
(5)由于平静的水面相当于平面镜,光在平面镜上会发生反射现象,所以会发现水面处发生光的折射现象的同时还伴有光的反射现象。
(6)[1][2]由于实验中只用水做介质,结论具有偶然性,所以实验存在不足,应换用其他透明介质再做实验,避免实验结论的偶然性。
(7)向容器中继续慢慢注水,水面升高,由图甲可知,入射点将向左移动,则折射光线向左移动,故容器底部光斑的位置将向左移动。
考点5:光的色散
1.光的色散定义:太阳光通过三棱镜后,分解成各种单一颜色的光,这种现象叫光的色散。
2.不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同,红光偏折最小,紫光偏折最大,偏折由小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
3.光的色散在生活中的色散现象:雨后的彩虹、泼向空中的水变得五颜六色、在阳光下肥皂泡变成彩色等。
4.太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成,它是复色光。
5.把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可产生各种颜色的光,这个现象叫做色光的混合(彩色电视机的彩色画面的形成)。红、绿、蓝也叫光的三原色。
6.物体的颜色:
a.透明物体的颜色是由通过它的光的颜色决定的;如蓝色的玻璃只能透过蓝色光,无色物体能透过所有色光.
b.不透明物体的颜色是由它反射光的颜色决定的;如白色不透明物体反射所有色光,彩色不透明物体反射白光和自身色光,黑色不透明物体吸收所有色光。
7.看不见的光
光线
定义
特性
应用
红外线
光谱上红光以外的光
热效应、穿透云雾能力强
诊断疾病、红外线夜视仪、电视机遥控器、烤箱、红外线治疗仪等
紫外线
光谱上紫光以外的光
荧光效应、化学作用强、生物作用强
灭菌、杀死微生物、合成维生素 D、使荧光物质发光、验钞等
生活中的实例原理∶a.影子的形成;b.小孔成像;c.队伍排齐;d.水中的倒影;e.日(月)食;f.能看见不发光的物体;g.池水变浅;h.三点一线瞄准;i筷子在水中"折断";j.水中捞月;k.看水中物体比实际位置高;l.照镜子;m.激光准直.
其中属于光的直线传播现象的是∶ abcehm ;
属于光的反射现象的是∶ dfjl ;
属于光的折射现象的是∶ gik 。
【典例25】关于下列四幅图的说法,正确的是( )
A.甲图:验钞机利用红外线鉴别钞票的真伪
B.乙图:电视机画面的颜色是由红、黄、蓝三种色光合成的
C.丙图:白屏上可以呈现除红光以外的其他所有色光
D.丁图:渔夫叉鱼时,看到的鱼的位置比实际鱼的位置要浅
【答案】D
【详解】A.甲图:紫外线具有荧光效应,验钞机利用紫外线鉴别钞票的真伪,故A错误;
B.乙图:红、绿、蓝三种色光是光的三原色,电视机画面的颜色是由红、绿、蓝三种色光合成的,故B错误;
C.丙图:红色玻璃只可以透过红光,吸收其它色光,白屏上只可以呈现红光,故C错误;
D.丁图:渔夫叉鱼时,看到的鱼是鱼反射的光在水面处发生折射而形成的虚像,看到的鱼的位置比实际鱼的位置要浅,故D正确。
故选D。
【典例26】关于光学现象的描述或解释正确的是( )
A.漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律
B.红外探头是通过人体辐射的红外线来识别体温高的顾客
C.能从地面上看到灯光,这是因为灯光照到较光滑瓷砖表面上发生了光的折射现象
D.彩色电视画面的颜色是由红、绿、黄三种色光合成的
【答案】B
【详解】A.漫反射的光线尽管杂乱无章,但同样遵循光的反射定律。例如,在日常生活中,我们能从不同角度看到黑板上的字,这就是黑板表面发生漫反射的结果,虽然反射光线方向不同,但都遵循反射定律。故A错误;
B.一切物体都会向外辐射红外线。温度越高,辐射的红外线越强。红外探头是通过人体辐射的红外线来识别体温高的顾客。故B正确;
C.能从地面上看到灯光,这是因为灯光照到较光滑瓷砖表面上发生了光的反射现象,而不是折射现象。就像镜子能反射出物体的影像一样,瓷砖表面类似于镜子,对光线进行反射。故C错误;
D.彩色电视画面的颜色是由红、绿、蓝三种色光合成的,而不是红、绿、黄。通过调整这三种颜色光的比例和强度,可以混合出各种不同的色彩。故D错误。
故选B。
【典例27】2023年10月28日,杭州亚残运会的全部比赛结束。闭幕式时,会场上方响起了璀璨夺目的烟花,如图所示,下列说法正确的是( )
A.璀璨夺目的烟花不是光源
B.在远处看烟花时,总是先看到烟花,后听到烟花的爆炸声
C.烟花呈现多种颜色,是由红、黄和绿按照一定比例混合而成的
D.观众在空旷的地方能从不同的地方看到烟花,是因为发生了漫反射
【答案】B
【详解】A.璀璨夺目的烟花属于光源,故A错误;
B.烟花和声音是同时产生的,光在空气中的传播速度是3×108m/s,声音在空气中的传播速度是340m/s,所以先看到烟花后听到声音,故B正确;
C.烟花呈现多种颜色,是由红、绿和蓝按照一定比例混合而成的,故C错误;
D.观众在空旷的地方能从不同的地方看到烟花,是因为光直线传播的特点,故D错误。
故选B。
【典例28】太阳光经过三棱镜被分解为各种颜色的光,在白屏上就形成一条彩色的光带,颜色依次是 、 、 、 、 、 、 ,这说明白光是由 混合而成的。
【答案】 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 各种色光
【详解】[1][2][3][4][5][6][7][8]太阳光通过棱镜后,被分解成各种颜色的光,如果用一个白屏来承接,在白屏上就形成一条彩色的光带,颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这说明,白光是由各种色光混合而成的。
【典例29】在雨后有时能看到五颜六色的彩虹,彩虹是光的 现象。如图,看到太阳的周围出现一个彩色的光圈,这是一种罕见的天象——日晕,它是光透过高空云层中的冰晶 形成的,这种现象说明太阳光 (选填“是”或“不是”)单色光。
【答案】 色散 折射 不是
【详解】[1]彩虹是光的色散现象,是太阳光经空气中的小水珠折射后形成的。
[2][3]太阳光能穿过云层时在小冰晶上发生折射形成围绕太阳的,呈内红外紫的彩色光环的光现象。这一现象表明,太阳光不是单色光,是由七种颜色的光组成,属于复色光。
【典例30】.阳光下的世界五彩缤纷,但大部分物体并不会发光。为什么能看到它们颜色的不同呢?小明进行了如下探究:如图所示,在不透光的房间里,当用白光照射时,他看到白色的花瓶、红花和黄花,他看到红色的花瓶和红花,黄花变黑,他看到黄色的花瓶和黄花,红花变黑。小明猜想:不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
(1)我们能看到不发光的物体,是因为光在它们表面发生 后进入我们的眼睛;
(2)若小明猜想是正确的:
①用红光照射时能看到红花是因为它反射 光,而黄花变黑是因为它 (选填“反射”或“吸收”)红光;
②当用 光照射时,他会看到红花和黄花均变黑;
(3)在炎热的夏天,为了能凉爽一点,白天出门最好穿 (选填“白”或“黑”)色的衣服,理由是 。
【答案】 反射 红 吸收 橙/绿/蓝/靛/紫 白 白色物体反射所有颜色的光,黑色的物体吸收所有的色光
【详解】(1)[1]光在同种均匀介质中沿直线传播,光在两种物质的分界面会发生反射和折射,我们能看到不发光的物体,是因为光在它们表面发生反射后进入我们的眼睛。
(2)[2][3]红花和黄花都是不透明的物体,红花反射红光,吸收其它颜色的光,所以我们看到红花,而黄花吸收红光,所以红光照到黄花表面,黄花变黑。
[4]因为白光是由七种色光组成的,分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、绿、蓝、靛、紫照射时;因此当用除红光合黄光之外的其它色光(橙、绿、蓝、靛、紫)照射时,将看到红花和黄花均变黑。
(3)[5][6]白色物体反射所有颜色的光,黑色的物体吸收所有的色光,所以白天最好穿白色衣服。
一、单选题
1.关于光的传播,下列说法正确的是( )
A.光不能在真空中传播 B.光比声音传播速度慢
C.光在水中的传播速度是3×108m/s D.光在同种均匀介质中沿直线传播
【答案】D
【详解】A.光的传播不需要介质,可以在真空中传播,故A错误;
B.光在空气中的传播速度约为,声音在空气中的传播速度约为,故B错误;
C.光在真空的传播速度约为,在水中的传播速度小于在真空的传播速度,约为真空中传播速度的,故C错误;
D.由光的传播规律可知,光在同种均匀介质中沿直线传播,故D正确。
故选D。
2.画中人出现了错误判断,四幅图中能说明产生这一现象原因的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】池水看起来变浅是因为池底的光斜射向水面时发生折射,折射角大于入射角,人眼逆着折射光看去,看到的是池底位置高的虚像。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
3.测量视力时,利用平面镜成像特点可以节省空间。如图所示,让被测者面对镜子背对视力表,可知节省的空间距离为( )
A.5.4m B.4.6m C.3.1m D.2.3m
【答案】A
【详解】由图可知,节省的空间距离即视力表的像到平面镜的距离。人与镜的距离2.3m,视力表与镜距离即为
平面镜成的像与物到镜面距离相等,视力表的像离镜距离也为3.1m,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.如图所示,平面镜M竖直在水平地面上,长6cm的铅笔平放在水平面上且与平面镜垂直,笔尖离平面镜10cm,现铅笔以2cm/s的速度垂直平面镜向它匀速靠近,下列选项正确的是( )
A.经过4s,笔尖的像与笔尾的像相距6cm
B.当平面镜竖直向上移动时,铅笔的像也向上移动
C.将M逆时针转动,铅笔的像竖直且尖端朝上
D.铅笔的像为虚像,且虚像的笔尾端朝左
【答案】A
【详解】A.铅笔长6cm,由于平面镜所成的像与物体大小相同,所以笔尖的像与笔尾的像相距6cm,故A正确;
B.像与物关于镜面对称,当平面镜竖直向上移动时,铅笔的像的位置不变,故B错误;
C.将M逆时针转动45°,则铅笔与平面镜的夹角为45°,根据平面镜成像的特点,此时平面镜将铅笔与像的夹角平分,所以铅笔与它在平面镜中的像互相垂直,即铅笔的像竖直且尖端朝下,故C错误;
D.平面镜所成的像为虚像,但由于像与物体关于镜面对称,所以铅笔像的尾端朝右,故D错误。
故选A。
5.4月5日至4月6日,“中国流动科技馆”绥德县巡展活动对社会公众免费开放,期间吸引了许多家长和孩子前来参观体验。如图所示,是小明手机里保存的一张现场的照片。下列有关说法正确的是( )
A.手机上的彩色照片是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
B.孩子们能看见工作人员手中的吹风机,是因为吹风机是光源
C.工作人员的衣服呈“白色”,是因为各种颜色的光都能被衣服吸收
D.站在后面的孩子视线被前面的家长挡住,是由于光的直线传播造成的
【答案】D
【详解】A.手机上的彩色照片是由红、绿、蓝三种色光混合而成的,故A错误;
B.孩子们能看见工作人员手中的吹风机,是因为吹风机反射了光,吹风机本身不是光源,光源是能自行发光的物体,故B错误;
C.工作人员的衣服呈“白色”,是因为白色衣服能反射各种颜色的光,而不是被衣服吸收,故C错误;
D.站在后面的孩子视线被前面的家长挡住,是由于光在同种均匀介质中沿直线传播造成的,故D正确。
故选D。
6.在图所示的现象中,属于光直线传播的是( )
A.钢笔“错位” B.手影
C.海市蜃楼 D.水中倒影
【答案】B
【详解】A.钢笔错位是因为光从一种透明介质进入另一种透明介质时,光路的方向发生改变而形成的,属于光的折射现象,故A不符合题意;
B.手影中影子的形成说明光在同一均匀介质中是沿直线传播的,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B符合题意;
C.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C不符合题意;
D.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,故D不符合题意。
故选B。
7.2023年10月8日晚,第十九届杭州亚运会闭幕式在杭州奥体中心体育场(“大莲花”)举行。本届杭州亚运会以精湛的技术手段和灯光效果将光、影、音乐完美融合,打破了传统舞台的局限性。下列关于声与光的说法中正确的是( )
A.声和光的传播都需要介质 B.在水中声和光的传播速度,都比在空气中更快
C.声速是340m/s,光速是m/s D.利用声音和光都可以传递信息
【答案】D
【详解】A.声的传播需要介质,光的传播不需要介质,故A错误;
B.光在空气中的传播速度大于液体中的传播速度;声音在液体中传播速度大于在气体中传播速度,故B错误;
C.声在15°C的空气中的速度是340m/s,光在真空中的传播速度是3×108m/s,故C错误;
D.根据声与光的特点可知,声音和光都可以传递信息和能量,故D正确。
故选D。
8.有关面镜应用的说法中,正确的是( )
①街头拐角处的反光镜是凸面镜,对光线有发散作用
②汽车前灯的反光装置是凹面镜,对光线有会聚作用
③平面镜所成的像不能用照相机拍摄,因为这个像是虚像
④医生为病人检查牙齿时,放在口腔中的内窥口镜是平面镜
A.①②③④都正确 B.只有①②③正确
C.只有③④正确 D.只有①②④正确
【答案】D
【详解】①街头拐角处的反光镜是凸面镜,利用了对光发散的原理,可以扩大视野,故①正确;
②凹面镜对光线有会聚作用,汽车前灯的反光装置相当于凹面镜,根据光路可逆知,当汽车的远光灯位于该镜焦点位置时,射出的光接近于平行光,故②正确;
③无论是虚像还是实像,都有光反射到照相机凸透镜上,都可以用照相机拍摄,故③错误;
④医生为病人检查牙齿时,放在口腔中的内窥镜是平面镜,用于成像,故④正确。
故D正确,ABC错误。
故选D。
9.在太原稻田公园的星空梦幻馆中,“稻”梦空间美轮美奂。它是由若干面镜子组成,当你置身其中时,下列说法正确的是( )
A.人远离镜子时,镜中的像变小
B.人在镜子中所成的像是实像
C.人在地面上的影子是光沿直线传播形成的
D.人在镜子中所成的像是光的漫反射形成的
【答案】C
【详解】ABD.平面镜成像的原理是光的反射,光在光滑的镜面上发生了镜面反射,成正立、等大的虚像,所以人远离镜子时,镜中的像大小不变,故ABD错误;
C.影子的形成说明光是沿直线传播的,由于光的直线传播,被不透明物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故C正确。
故选C。
10.如图所示,在暗室中用手电筒照射挂在白色高墙上的小镜子,人在手电筒的位置看被照射部分( )
A.墙和镜子看上去都较暗 B.墙是白色明亮的,镜子是暗的
C.墙和镜子看上去都较亮 D.墙是暗的,镜子是明亮的光屏位置
【答案】B
【详解】用手电筒按如图方向照射挂在白色高墙上的小镜子,人在手电筒的位置看被照射部分,光在小镜子表面发生镜面反射,反射光线射向斜上方,几乎没有反射光线进入人眼,小镜子看起来比较暗;光在墙上发生漫反射,有部分光线进入人眼,白墙看起来比较亮;故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
11.黑板若发生“反光”会造成黑板上的字迹看不清,这是因为“反光”的黑板会发生( )
A.漫反射现象,使光射向四面八方
B.镜面反射现象,使进入人眼的光线太强
C.漫反射现象,使进入人眼的光线变弱
D.镜面反射现象,使光线射向四面八方
【答案】B
【详解】AC.漫反射是光线射到凹凸不平的物体表面时,反射光线射向各个方向,即射向四面八方,所以我们能从各个不同方向看到本身不发光的物体及黑板上的字,就是因为光漫反射,使进入人眼的光线变弱,故AC不符合题意;
BD.镜面反射是平行光射到光滑的物体表面时,反射光仍平行,射向同一方向,正好处在这一方向上时,获得的光线很强,其他方向上几乎没有反射光线。当黑板光滑时,黑板“反光”就是因为黑板发生了镜面反射,使进入人眼的光线太强,会造成黑板上的字迹看不清,综上分析知,故B符合题意,D不符合题意。
故选B。
12.某同学用如图所示的装置探究光的反射定律,下列说法正确的是( )
A.图甲中反射角大小为55°
B.图甲中入射角增大10°,反时角将增大10°
C.图乙中将纸板NOF向后折叠,反射光线会消失
D.我们能在纸板上看到光线,是因为光在纸板上发生了镜面反射
【答案】B
【详解】A.已知入射光线与平面镜成55°夹角,则入射角的度数为
90°-55°=35°
根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,即反射角为35°,故A错误;
B.入射角增大10°,根据反射角等于入射角,反射角也会增大10°,故B正确;
C.将纸板向后折叠,纸板与入射光线将不在同一平面,故不能观察到反射光线,但反射光线依旧存在,故C错误;
D.我们能在纸板上看到光线,是因为光在粗糙的纸板上发生了漫反射,故D错误。
故选B。
13.请同学们仔细观察你的校服或者书包,会发现上面有一些醒目的地方设置有反光条,在夜间如果有灯光照射在你的衣服或者书包上时,反光条就会变得非常明亮,下列哪个应用与反光条的原理不同( )
A. 激光引导掘进方向
B. 有趣的倒影
C. 塔式太阳能电站
D. 自行车尾灯
【答案】A
【详解】光的反射,是一种光学现象,指的是光在传播到不同介质中时,在分界面上改变传播方向又返回原来物质的现象。衣服和书包上的反光标志利用了光的反射现象,即使在灰暗的灯光下,也比较醒目,安全性得到较大提高。
A.激光引导掘进方向是利用光的直线传播,故A符合题意;
B.倒影是光的反射形成的虚像,故B不符合题意;
C.塔式太阳能电站能够把太阳光反射回去,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.自行车尾灯能够把车后任何方向射来的光反射回去,是光的反射形成的,故D不符合题意。
故选A。
14.学校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。经过连续几天观察,晓霞同学发现:池内无水时,在S点形成一个亮斑,如图所示,她在池旁看到亮斑的位置在P点;水面升至b位置时( )
A.P点、Q点都在S点的下方
B.P点、Q点都在S点的上方
C.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
D.Q点在S点的下方,P点在S点的上方
【答案】C
【详解】往池内注水,水面升至a位置时,根据折射定律可知,光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,所以P点在S点的下方,如下图所示:
水面上升至b位置时,光线先在水池壁反射,反射光从水中斜射入空气中,根据折射定律可知,光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,所以逆着折射光线可知,Q点在S点的上方,如下图所示:
通过画图可知,P点在S点的下方,Q点在S点的上方,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
二、填空题
15.如图所示,一固定光源发射一束光照在液面上,光通过液面反射后在光屏形成一亮点S1,当光点由S1向右移到S2时,表示液面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),入射角与原来相比 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 下降 不变
【详解】[1][2]由于入射光线是固定的,且光在水面上发生的是镜面反射,故反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,如下图所示:
由图可见,当反射到光电屏接收平面上的光点从S1点移向S2点,表明被监视的液面从AB下降到CD的。由于反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,所以入射角不会变化,反射角也不会变化。
16.当太阳光被月球挡住的时候,在地球上的人可能看不到太阳,这就是日食,它的形成主要是因为光在均匀介质中沿 所导致的。如图所示,当人随地球一起运动到 区域内会看见日偏食,在 区域内会看到日环食。(后两空均在“A”“B”“C”“D”四个区域内选填)
【答案】 直线传播 AC D
【详解】[1]日食的形成主要是因为光在均匀介质中沿直线传播,太阳光被月亮挡住导致。
[2]当人随地球一起运动到AC区域会看到部分太阳光,会形成日偏食。
[3]当人随地球一起运动到D区域或看到太阳边缘的太阳光,会看到日环食。
17.如图甲为手机防窥膜结构图,采用了超细百叶窗光学技术。贴在手机屏幕上的效果(如图乙),其原理类似百叶窗,两侧之所以看不清屏幕内容,其原理是光的 ;此防窥膜贴在手机屏幕上, (能/不能)防止正上方的窥视;为了让防窥效果更好(可视范围减小),可以适当地 (增大/减小)超细百叶窗的间距。
【答案】 直线传播 不能 减小
【详解】[1]由图乙可知,两侧之所以看不清屏幕内容,是由于光的直线转播引起的。
[2]此防窥膜贴在手机屏幕上,由于屏幕正上方在可视的范围内,所以不能防止上方的窥视。
[3]为了让防窥效果更好(可视范围减小),可以适当地减小超细百叶窗的间距。
18.如图,一束太阳光通过三棱镜后,在白色光屏上的②区域形成七色光带 现象,最早由英国物理学家 发现的。电视机遥控器是利用 (选填“①”、“②”或“③”)区域内的光实现遥控的。
【答案】 色散 牛顿 ①
【详解】[1][2]一束太阳光通过三棱镜后,在白色光屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛,这是光的色散现象,色散现象最早由英国物体学家牛顿发现。
[3]电视机遥控器是利用红外线实现遥控的,图中①区域内是红外线。
19.舞台上演员身穿绿军装,军帽上有红五星。当没有其它光源的情况下,红色灯光照在演员身上,观众看到他军帽上的五星是 色,身上的军装是 色。如果看到他身上的军装是绿色,此时照在他身上的灯光可能是 色。
【答案】 红 黑 白/绿
【详解】[1][2]绿色军帽只能反射绿光,红光照到绿色的军帽上,红光被绿色军帽吸收,没有光线反射到人的眼睛里,人感觉绿色的军帽是黑色的。五星是红色的,可以反射红光,因此观众看到他军帽上的五星是红色。
[3]看到军装是绿色的,一定有绿光照到军装上,或白光中的绿光照到军装上,所以看到军装是绿色的,是由绿光或白光照射军装。
20.医院里的B超是利用了 成像来观察人体内部,从而进行诊治;消毒灯主要是利用 (选填“可见光”、“红外线”或“紫外线”)的杀菌功能。
【答案】 超声波 紫外线
【详解】[1]B超主要是利用不在人耳听觉范围的超声波来工作的,利用了超声波传递信息的功能。
[2]紫外线具有消毒灭菌的作用,因此消毒灯主要是利用紫外线来工作的。
21.光在真空中的传播速度为3×108m/s,从地球向月球发出激光信号,经过2.6s收到返回信号,则月球到地球的距离是 m,不能用超声波测量地球到月球的距离,是因为 。
【答案】 3.9×108 真空不能传声
【详解】[1]2.6s是激光往返的时间,则月球到地球的距离为
[2]不能用超声波测量地球到月球的距离,是因为真空不能传声。
三、作图题
22.如图甲是中秋拍摄的一幅月上中天、天上月对水中月,天涯与共之景。图乙是人眼看到此景的简化示意图,A点表示月亮的位置,A1表示水中“月亮”的位置。请在图乙中画出月光经水面反射进入人眼的光路图。
【答案】
【详解】岸上的人能看到水中的“月亮”,是由于天上月亮的光射到水面发生反射,反射光线进入人眼,人眼逆着反射光线看去,感觉水中有个“月亮”,此“月亮”是光的反射形成的虚像。故连接人眼与像点A1,与水面交于点O,O点即为光线的入射点,再连接AO,即为入射光线,O点与人眼的连线为反射光线,注意OA1的连线是反射光线的反射延长线不是实际光线,应用虚线表示。如图所示:
23.如图所示,一束激光AO由空气射向半圆形玻璃砖的圆心O发生了反射和折射,发现在屏幕MN上出现了两个光斑。请画出形成两个光斑的光路图;
【答案】
【详解】光从空气斜射向玻璃砖时,会同时发生反射和折射现象。根据光的反射定律,过入射点在法线上方的空气中画出反射光线,使反射角等于入射角; 发生折射时,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:
24.如图所示,光线A、B是点光源S发出的两条光线经过平面镜反射后的反射光线,请在图中画出平面镜的位置,并完成光路图。
【答案】
【详解】解:先将两条反射光线A、B的反向延长交于一点S′(即为S在平面镜中的像点),连接SS′,然后根据像与物关于平面镜对称作出平面镜的位置,即SS′的中垂线即为平面镜的位置,并分别连接S点与两反射点,画出两条入射光线,如下图所示
四、实验题
25.如图是“探究平面镜成像特点”的实验装置图。则:
(1)为确定像的位置,此时需拿一支 (填“点燃”或“未点燃”)的同样的蜡烛。
(2)将蜡烛放置在玻璃前某位置,蜡烛所成像的高度 蜡烛的高度。(选填“小于”、“等于”或“大于”)
(3)实验室提供了厚薄不同的两块玻璃板,你应选择 (选填“厚”或“薄”)玻璃板进行实验。
(4)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物大小关系的方法是 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(5)移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现蜡烛的像。
【答案】(1)未点燃
(2)等于
(3)薄
(4)等效替代
(5)不能
【详解】(1)为了确定像的位置,需要使用一支未点燃的同样的蜡烛来进行比较和调整,以便观察到像与物的重合。
(2)平面镜成像的特点是像与物等大,因此蜡烛所成像的高度等于蜡烛的高度。
(3)选择薄玻璃板进行实验是为了减少玻璃板对光线的折射和反射影响,从而更准确地观察到像的位置。
(4)在实验中,通过移动未点燃的蜡烛B,使其与点燃的蜡烛A的像完全重合,这种方法称为等效替代法。
(5)平面镜成的是虚像,虚像不能在光屏上呈现,因此移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上不能呈现蜡烛的像。
26.小明想要探究光的反射规律,正确组装实验装置如图甲所示,实验过程如下:
(1)将纸板 放在水平桌面上,当光线沿EO紧贴纸板入射到O点,在同一平面的右侧纸板上观察到反射光线OF,此时白纸板的作用是 。
(2)接着他把右侧纸板以ON为轴向前或向后转动(如图乙),这样操作的目的是: 。
(3)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕PQ向后倾斜,此时反射光束( )
A.消失 B.被纸板挡住 C.在纸板前方 D.仍在纸板上呈现
(4)完成实验后,同组的小东和小红想体验“从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛”,结果没有体验成功。此现象说明:光反射时, 。
(5)使光束以不同角度入射,进行实验测量数据如下表,由此可得:在反射现象中,反射角 入射角。
次数
1
21
3
4
入射角
30°
40°
50°
60°
反射角
30°
40°
50°
60°
(6)共享单车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光照射到尾灯上,它能把光反射回去。四幅图中符合要求的是 ,此反射 光的反射规律(选填“遵循”或“不遵循”)。
【答案】(1) 垂直 显示光路
(2)探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内
(3)C
(4)光路是可逆的
(5)等于
(6) B 遵循
【详解】(1)[1]如果纸板与平面镜不垂直,则镜面的法线不在纸板上,入射光沿纸板照射后,反射光线将不在纸板上,则我们在纸板上看不到反射光线,无法完成实验,所以实验时应使纸板与平面镜垂直。
[2]光照到纸板上会发生漫反射,从不同方向都可以看到光线,所以本实验中硬纸板的主要作用是显示路。
(2)把右侧纸板以ON为轴向前或向后转动,这样操作的目的是为了探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面上。
(3)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕PQ向后倾斜,而法线始终垂直于平面镜,则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜,此时反射光束在纸板前方,纸板上不能看到反射光束,故选C。
(4)因为反射时,光路是可逆的,所以小明和小刚都能从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛是做不到的。
(5)通过表中数据可知,在反射现象中,反射角等于入射角。
(6)[1]共享单车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光照射到尾灯上,它能把光反射回去。互成直角的平面镜可以把光沿原路返回,则图中四幅图中符合要求的是B,故选B。
[2]在反射现象中,光的反射都遵循反射定律,则此反射遵循光的反射定律。
27.在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)如图甲所示,平面镜竖直放在水平桌面,要在白纸板上同时观察到反射光线和入射光线;实验时多次改变入射角的大小进行实验,然后得出结论,多次实验的目的是 。
(2)如图乙,将纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,反射光 (存在/不存在);
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,发现在纸板右侧的 (上部/下部)会看到反射光线;
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时,反射光线_________(选填字母序号);
A.仍在纸板上呈现
B.被纸板挡住
C.在纸板前方
(5)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白板和光路”,这种现象形成的原理 (是/不是)光的反射规律。
(6)实验探究过程中对于法线的理解,下列说法正确的是_________。
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
【答案】(1)使结论具有普遍性
(2)存在
(3)下部
(4)C
(5)是
(6)B
【详解】(1)本实验通过多次改变入射角,进行多次测量的主要目的是得出普遍规律。
(2)光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,所以将纸板面绕轴ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,但是反射光线存在。
(3)光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示,发现在纸板右侧的下部会看到反射光线。
(4)如图丁,此时反射线所在的平面与镜面依然垂直,且反射光线、入射光线和法线同面,反射光线在纸板前方,故C正确,AB错误。
故选C。
(5)实验中,透过平面镜看到它的下面也有“白板和光路”,这是平面镜成像,平面镜成像是由光的反射形成的。
(6)法线是经过入射点垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,不是真实存在的,有助于帮助我们判断并测出入射角和反射角,法线始终垂直于镜面,利用法线不能确定反射光线、入射光线在同一个平面,故B正确,AC错误。
故选B。
28.如图所示是小明用易拉罐制成的简易针孔照相机:
(1)小明从实验室借来用发光二极管制成的“F”字样光源,如图甲所示,将“F”字样光源、简易针孔照相机按图乙所示位置放好,小明观察到塑料板上所成的像是图丙中的 (填序号)。
(2)保持“F”字样光源的位置不变,将易拉罐靠近发光的“F”,小明观察到塑料膜上所成的像会 (选填“变大”、“变小”或“不变”),像的亮度 (选填“变亮”、“变暗”或“不变”)。
(3)小华在实验中在易拉罐的底部扎了两个小孔,则在半透明膜上可以观察到的“F”像有
(选填“一”或“两”或“无数”)个。
【答案】(1)②
(2) 变大 变暗
(3)两
【详解】(1)使用针孔照相机时,小孔对着明亮的室外,让光线通过小孔进入筒内;物体发出或反射的光通过小孔后,这就是小孔成像。
(2)小孔成像的像的大小与物距、像距有关,物距减小了,像会变大;当易拉罐靠近发光的“F”时,小孔大小不变,透过的光量一定,像变大后光线分散开,像的亮度变暗。
(3)若在底部扎了两个小孔,那么每个小孔都会成一个像。
29.实验小组同学在探究光的折射规律时,在一装有水的容器中放置一个光源,让光从水斜射入空气中,发现既有光线反射回水中,又有光线进入空气,如图 所示。他们分别测得入射角α、反射角β、折射角γ的大小,然后多次改变入射角大小,并测得相应的反射角和折射角的大小,填入下表中。
实验序号
入射角a(度)
反射角β(度)
折射角γ(度)
1
10
10
12.7
2
20
20
26.1
3
30
30
40.5
4
40
40
56.1
5
48.8
48.8
90
6
60
60
7
70
70
(1)分析表格第2列、第3列数据可知,在光的反射现象中 ;
(2)分析表格第2列、第4列和实验序号1、2、3、4、5 的入射角和折射角大小及其变化数据可知,当光从水中斜射入空气中时, ;
(3)分析实验序号5 可知,当入射角增大到一定值时,折射角为 90 度,如果继续增大入射角,请你推理将会发生什么现象: ;
(4)在 1、2、3、4 组实验中,让另一束光逆着折射光线方向射入水中,其折射光线刚好射到光源的位置上,因为在折射中 ;
(5)实验小组的同学查资料得:“当光线以相同的入射角分别斜射入水和玻璃中时,在玻璃中的折射光线向法线偏折更明显,这说明玻璃对光的折射能力比水强。”结合这句话和表中数据及相关信息,当光线从空气斜射入玻璃中时, (选填:“一定不”、“不一定”或“一定”)会发生第(3) 问中的现象。
【答案】(1)反射角等于入射角
(2)折射角大于入射角
(3)全反射现象
(4)光路可逆
(5)一定不
【详解】(1)分析表格第2列、第3列数据可知,在光的反射现象中,入射角增大,反射角也增大,且反射角等于入射角。
(2)分析表格第2列、第4列和实验序号1、2、3、4、5的入射角和折射角大小及其变化数据可知,当光从水中斜射入空气中时,入射角增大,折射角也增大,且折射角大于入射角。
(3)在实验序号5中,当入射角增大到一定值时,折射角达到了90度。这意味着折射光线已经沿着介质表面传播,即与介质表面相切。如果此时我们继续增大入射角,那么折射角将无法再增大(因为最大只能为90度),而光线将无法在第二种介质中继续传播。此时,光线将全部被反射回原介质中,且反射光线、入射光线和法线都将处在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。这种现象被称为全反射。故我们可以推理得出:当入射角增大到一定值,折射角为90度时,如果继续增大入射角,将会发生全反射现象,即光线将全部被反射回原介质中。
(4)在1、2、3、4组实验中,当光线从空气射入水中时,我们观察到了折射现象。现在,我们让另一束光逆着折射光线的方向射入水中,根据光路可逆的原理,我们可以推断出这束光线在水中的折射光线将会刚好射到原来的光源位置上。故原因是在折射中光路是可逆的。
(5)当光线从空气(光疏介质)斜射入玻璃(光密介质)时,无论入射角如何变化,折射角都不可能达到90∘(因为折射角总是小于入射角),所以也就不可能满足全反射的条件。因此,在这种情况下,一定不会发生全反射现象。
30.在探究“平面镜成像特点”的实验中,选取完全相同的蜡烛A和B,如图所示,烛焰高2cm。
(1)在寻找蜡烛像的位置时,应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)这一侧观察;
(2)小明用跳棋棋子代替点燃的蜡烛进行实验,但看不清跳棋棋子的像,请你想个办法能看清跳棋棋子的像 ;
(3)根据平面镜成像的特点可判断,身高1.7m的人,站在镜前5m处,像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)实验过程中不小心将玻璃板的右侧部分打碎了,左侧玻璃板的位置没有变化,则蜡烛A (选填“能”或“不能”)通过左侧玻璃板成完整的像;
(5)若平面镜竖直放置,镜前有一个发光物体S,现将平面镜绕M点从MN转到MN′位置,点S离它像点S'的距离 (选填“越来越小”“越来越大”先变小后变大”“先变大后变小”或“保持不变”);
(6)在该实验中,所用玻璃板是特制的,其中一面镀了膜,实验时应选玻璃板的 (镀膜面/不镀膜面)一面边缘与白纸上的横线重合,此时只能看到一个像且像更加清晰是因为镀膜后增强了光的 (反射/折射)。
【答案】(1)A
(2)用手电筒照亮跳棋子
(3)不变
(4)能
(5)越来越大
(6) 镀膜面 反射
【详解】(1)平面镜成的像是光的反射形成的,A蜡烛发出的光线经玻璃板反射,被人眼接收,才能看到像,故眼睛在A蜡烛所在这一侧。
(2)平面镜成像时,成像物体越亮,环境越暗,物体成像越清晰,所以用手电筒照亮棋子,棋子反射出的光线增多,棋子成像更清晰。
(3)由平面镜成的像特点可知,平面镜成的像是正立等大的虚像,因为不论物离镜远还是近,像与物大小都相同,当人远离镜子时,像的大小是不变的。
(4)实验过程中不小心将玻璃板虚线的右侧部分打碎了,左侧玻璃板的位置没有变化,仍能发生光的反射,则蜡烛A能通过左侧玻璃板成完整的像。
(5)根据平面镜成像特点,分别作出平面镜在多个位置时的像,由图可知,平面镜绕M点从转到位置过程中,点S离它像点的距离越来越大,如下图所示:
(6)[1][2]平面镜成像原理是光的反射,一面镀膜的玻璃板光的反射能力比较强,成像比较清晰,便于测量物距和像距,镀膜的面作为反射面,即镀膜的一面的边缘与白纸上的横线重合。
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