内容正文:
第四章 光现象(解析版)
课时4.1 光的反射
课程标准
物理素养
1、了解光的反射定律。
2、了解镜面反射和漫反射。
一、物理观念
了解光的反射现象,知道人能看见不发光的物体的原因。
二、科学思维
通过实验探究认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
三、科学探究
通过实验了解反射现象中光路的可逆性。
四、科学态度与责任
通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。
知识点一、光的反射
1、定义:光射到物体表面时,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、基本要素:一点两角三线。
一点:入射点:光线射到镜面上的点,用“O”表示。
两角:入射角:入射光线与法线的夹角,如图所示“α”。
反射角:反射光线与法线的夹角,如图所示“β”。
三线:法线:过入射点,并垂直于镜面的直线, 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。
3、光的反射定律:光反射时,反射光线与入射光线、法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角。
1.光在两种介质分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象,叫做光的反射。
2.如图所示是光射到物体表面发生反射时的情况,则AO为入射光线,OB为反射光线,ON为法线,∠α为入射角,∠β为反射角。
3.光反射时,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内,反射光线和入射光线分别位于法线两侧,反射角等于入射角。这就是光的反射定律。在光的反射现象中,光路是可逆的。
4.如图所示,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角及其度数。
典例01 一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠BON是反射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.如图:过点O作法线PQ,由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧;折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,故B正确,AC错误;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,故D错误。
故选B。
特别提醒
1、由入射光线决定反射光线,叙述时要先叙述入射光线如何变化,再叙述反射光线如何变化。发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处:入射点;结果:返回原介质中。
2、反射角随入射角的增大而增大,减小而减小,当垂直入射时,入射角等于反射角,皆为0度。
如图,a、b是两条由点光源S发出后又经平面镜反射的反射光线,根据平面镜成像特点画出点光源S。
知识点二、探究光的反射定律
1、实验目的:探究光的反射规律。
2、实验器材:平面镜、激光笔、带刻度的硬纸光屏、支架、夹子。
(1)平面镜:反射面。
(2)激光笔:发出光(光学)。
(3)带刻度的硬纸光屏:便于读数。
3、实验步骤
步骤①按要求组装器材。将平面镜水平放置,然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上。
步骤②用激光笔射出一束激光,用笔记下入射光线和反射光线的位置,并在刻度光屏上读出入射角和反射角的度数,记录在表格中。
步骤③重复实验两次。改变入射光的方向,多测几组入射角和发射角,并将数据填入表格。
步骤④将光屏向前或向后折,观察反射光线;
步骤⑤整理器材。
4、实验结论
(1)在反射现象中,入射光线、反射光线、法线 在同一平面内。
(2)入射光线和反射光线分居法线两侧。
(3)反射角等于入射角。
特别提醒
1、多次改变入射角大小并进行多次实验的目的:保证实验结论具有普遍性。
2、用带箭头的直线表示光的传播路径和方向应用的研究方法是理想模型法。
3、硬纸板应选择 粗糙(填“光滑”或“粗糙”)的,优点是在纸板前不同方位都能看到光的传播径迹。
4、如果让光线逆着反射光线的方向射向镜面,会发现反射光线沿着入射光线方向射出,这表明:在反射现象中,光路是可逆的。
在探究“光的反射规律”实验中,将平面镜放在水平桌面上,纸板垂直平面镜,纸板E、F两部分组成,可以绕ON前后转动,如图甲所示。
(1)实验时小莉将激光笔紧贴纸板E入射,原因是 ;
(2)小莉改进实验装置如图乙所示,会观察到 现象,更加充分说明 在同一平面上;
(3)探究反射时光路可逆实验是如何操作的 ;(选填字母)
A.改变入射光线入射角度,测量反射角、入射角
B.沿BO方向入射,观察反射光线的传播方向
C. 将纸板F以ON为轴向后折,观察纸板F上有无反射光线
(4)如图丙所示,小莉探究平面镜成像特点实验中,选择用玻璃板代替平面镜目的是 ;
(5)实验中小莉在 位置观察(选填“C”或“D”)未点燃蜡烛B,在玻璃板后移动未点燃蜡烛B直至与蜡烛A的像完全重合,说明平面镜成像与物大小相等。
知识点三、镜面反射和漫反射
1、镜面反射:当平行光射到平面镜上时,反射光仍是平行的,这种反射叫做镜面反射。
2、漫反射:平行光照到凹凸不平的表面上,反射光就会杂乱无章地射向不同的方向,这种反射叫做漫反射。
3、相同点:都是反射现象,都遵守反射定律。
4、不同点:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼);而漫反射射向四面八方。
镜面反射与漫反射
1.平行光线经反射后,反射光线还是平行的,这种反射叫做_________。粗糙不平的表面将平行入射的光向各个方向反射,这种反射叫做_________。
2.为什么黑板反光看不清字?
因为黑板比较光滑,射到上面的光接近发生_________反射,从而射向某一方向的同学眼睛中的光线较_________(选填“强”或“弱”),而粉笔字很_________,射到它上面的光发生_________反射,进入这一方向的同学眼睛中的光很_________(选填“强”或“弱”),所以觉得有些耀眼而看不清字。
典例02 如图,晚上在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射。此时,从侧面看去白纸比较 ,因为光在白纸表面发生 ;如果眼睛挨着手电筒正对着桌面往下看,则 比较亮。
特别提醒
1、漫反射在生活中的应用
(1)我们能从不同的方向看清银幕上的图象,是因为射到银幕上的光发生了漫反射的缘故。
(2)人们根据漫反射原理,测量光通量的大小;各种用来接收光学系统所成实像的屏幕,均应采用漫反射率高的漫反射面做成;实验室中,常用毛玻璃的漫反射面做扩展光源。
(3)人们依靠漫反射现象才能从不同方向看到物体。
2、有关生活中的镜面反射应用
(1)晚上台灯放的位置不对会反射出刺眼的光影响学习。
(2)雨后的晚上迎着月光走时,地面上发亮处是水潭。
问题一:光的反射
【典例1】如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,则小聪观察小猫的光路的入射角是_______度,此现象说明光在反射时,光路是的_______。
【解题思路】光的反射定律及应用
【答案】30 可逆的
【大招快解】 两条光线的夹角为 60°,根据光的反射定律可知,反射角等于入射角等于30°;小聪能看到小猫,小猫也能看到小聪,此现象说明光在反射时,光路是可逆的。
【变式1-1】小悦学习了声与光的物理知识后,对它们进行了对比总结,下列说法中错误的是( )
A.声不能在真空中传播,光能在真空中传播
B.声和光都可以传递信息和能量
C.光在真空中传播速度是340m/s
D.声和光遇到“障碍物”都会发生反射
【变式1-2】如图所示,一束光线与镜面成30°角射向平面镜。请作出反射光线并标出反射角的度数。
【变式1-3】如图甲是探究光的反射定律实验装置,在平面镜上放置一块硬纸板,由可以绕ON转折的E、F 两部分组成。
实验次数
1
2
3
4
入射角
15°
35°
45°
60°
反射角
15°
55°
45°
60°
(1)为了从不同方向都能看到硬纸板上光的径迹,应选用表面 (选填“光滑”或“粗糙”)的硬纸板;
(2)组装器材时,你认为硬纸板与平面镜的位置关系是 ;
(3)如图乙,若想在硬纸板上同时呈现反射光和入射光,你的操作是: ;
(4)多次实验记录数据如表所示,在分析数据时,发现表格中一组数据有误,这组数据是第 组;
(5)在进行实验评估时,小明认为:当光垂直入射时,不存在反射光。你认为他的观点是否正确并说明理由 。
【基础强化】
1.油漆的黑板会发生“反光”现象,使坐在教室边排的同学看不清上面的字,原因是
A.黑板发生镜面反射
B.黑板发生漫反射
C.黑板上的字发生了镜面反射
D.黑板对光不反射
【答案】A
【分析】首先弄清楚“黑板反光”是怎么回事,黑板反光是因为黑板太光滑,光照到上面发生了镜面反射,镜面反射的强光遮盖了粉笔字漫反射的弱光,因此看不清粉笔字.
【详解】黑板不太粗糙,射到上面的光接近发生镜面反射,射向某一方向的同学的眼睛中,光线较强,粉笔字很粗糙,射到它上面的光发生漫反射,进入这一方向的同学的眼睛中的光会很弱,从而导致这部分同学看不清字.
故选A
【点睛】本题考查了镜面反射和漫反射对人观察物体的影响.注意这两种反射都遵循光的反射定律
2.教室中上课,有时黑板反射的光能“晃”着一些同学的眼睛,看不清黑板上的字.出现晃眼现象的原因是
A.只有黑板反射光,字不反射光
B.字和黑板都反射光,字反射进入眼睛的光较强
C.只有字反射光,黑板不反射光
D.字和黑板都反射光,黑板反射进入眼睛的光较强
【答案】D
【详解】教室的黑板某些地方非常光滑时,会出现镜面反射,字和黑板都反射光,黑板反射进入眼睛的光较强,即太阳光被平行的反射到一些同学的眼中,从而“晃”到这些同学的眼镜,其原因就是镜面反射.故选D.
【点睛】之所以觉得“晃眼”,是因为黑板将太阳光平行的反射到人的眼中,结合镜面反射的原理即可解答.
3.我们坐在电影院里,从各个座位上都能看到银幕上的画面,这是因为
A.银幕发出了光 B.光在银幕上发生了漫反射 C.银幕产生了镜面反射 D.银幕是光源
【答案】B
【分析】反射分镜面反射和漫反射,平行光线入射到平而光滑反射面上,反射光线还是平行射出,这种反射是镜面反射;平行光线入射到粗糙的反射面上,反射光线射向四面八方,这种反射是漫反射.
【详解】A、我们能看到银幕上的画面,是银幕反射的光进入人眼,而不是银幕本身能发光,故本选项说法错误;
B、正是由于光在银幕上发生了漫反射,反射光线向各个方向射出,才使得每一位观众都能看到银幕画面.故本选项说法正确;
C、如果光在银幕上发生的是镜面反射,由于反射光线向同一方向射出,不可能使影院内每个座位上的观众都看到银幕上的画面.故本选项说法错误;
D、银幕不会发光,所以不是光源,本选项说法错误.
故选B.
4.下列现象中,属于光的反射现象的是( )
A.小孔成像 B.水中倒影 C.雨后彩虹 D.池底变浅
【答案】B
【详解】试题分析:(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的.
解:A、小孔成像是光沿直线传播形成的,不符合题意.
B、水中倒影属于平面镜成像,是光的反射形成的,符合题意;
C、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.不符合题意.
D、在岸上看池底变浅,是因为光从水中斜射入空气中时,发生折射,不符合题意;
故选B.
【点评】此题通过几个词语考查学生对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解,解题的关键是理解词语反应的物理情境,一定程度上考查了学生的语文知识,在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象.
5.关于光现象,下列说法中正确的是( )
A.小孔成像现象是由于光的反射形成的
B.环卫工人的工作服是通过光的反射来警示司机
C.在不同座位上都能欣赏电影《战狼Ⅱ》的火爆场景,是由于屏幕上发生镜面反射
D.看到天空中的流星划过夜空落向地面,流星不是光源
【答案】B
【详解】A.小孔成像现象是由于光的直线传播形成的,故A错误;
B.环卫工人的工作服通常使用醒目的颜色,如亮黄色或橙色,这是为了通过光的反射来警示司机。当光线照射到这些颜色的衣物上时,它们会反射出明亮的光线,使得环卫工人在道路上更加显眼。这种反射作用有助于司机在远处就能注意到环卫工人的存在,从而提前采取避让措施,确保环卫工人的安全,故B正确;
C.如果光在银幕上发生的是镜面反射,由于反射光线向同一方向射出,不可能使影院内每个座位上的观众都看到银幕上的画面,所以是屏幕上发生了漫反射,故C错误;
D.流星划过大气层发光是因为流星与大气层摩擦生热,温度升高而发光,属于光源,故D错误。
故选B。
6.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.反射光线、入射光线一定不在同一条直线上
B.漫反射时,有的光可能不遵守光的反射定律
C.反射光与入射光的光速一定相等
D.入射角等于反射角
【答案】C
【详解】A.当入射光线与镜面垂直时,反射光线也垂直于镜面,此时反射光线、入射光线在一条直线上,所以,反射光线、入射光线可能在一条直线上,故A错误;
B.漫反射属于光的反射,所以漫反射的每条光线都遵循光的反射定律,故B错误;
C.反射光和入射光都是在同一种介质中,所以反射光与入射光的光速一定相等,故C正确;
D.在光的反射现象中,先有入射光线才有反射光线,没有入射光线不会有反射光线,入射光线决定了反射光线的有无,反射角由入射角决定,所以,应该是反射角等于入射角,不可以说入射角等于反射角,故D错误。
故选C。
7.图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A 点发出一束光,经水面反射在光屏上B 点形成一个光斑。下列说法正确的是( )
A.当水位升高时,入射角将变大
B.当水位升高时,反射角将变小
C.当水位降低时,光斑向 B 点左侧移动
D.当水位降低时,光斑向 B 点右侧移动
【答案】D
【详解】AB.如下图
水面相当于平面镜,当水位升高时,入射光线不变,入射光线与水面的夹角不变,则入射角不变,根据光的反射定律,反射角对于入射角,则反射角也不变,故AB错误;
CD.当水位降低时,入射光线不变,入射点右移且降低,由于光线的入射角不变,反射角不变,因此水面降低后,反射光线与原来的反射光线平行,且右移,光斑向 B 点右侧移动,故C错误,D正确。
故选D。
8.下列现象中,属于光的直线传播的是 ( )
A.水中的筷子弯折了 B.“水中月、镜中花”
C.奇妙的“海市蜃楼”景观 D.小孔成像
【答案】D
【详解】试题分析:A和C是由于光的折射,逆着折射光线的方向看到的物体的虚像;B是平面镜成像,属于光的反射;D小孔成像是由于光在同种均匀介质中沿直线传播形成的.光在通过小孔时,上方的光射向下方,下方的光射向上方,是实际光斑的汇聚,成的是倒立的可大可小的实像.故选D
考点:
9.反射光线与镜面的夹角是35°,则入射光线与反射光线的夹角是( )
A.110° B.120° C.65° D.70°
【答案】A
【详解】因为反射光线与平面镜的夹角是35°,所以反射角为
90°-35°=55°
根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以入射角也变为55°,则入射光线与反射光线的夹角为
55°+55°=110°
故选A。
10.若入射光线与法线之间的夹角为30°,则反射角为( )
A.30° B.60° C.90° D.15°
【答案】A
【详解】入射角是指入射光线与法线的夹角,入射光线与法线的夹角为30°,即入射角等于30°。又反射角等于入射角,故反射角等于30°,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
11.下列关于光现象的说法中,正确的是
A.雨后的夜晚,当你迎着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼,应走“较暗”的地面.这是因为光在水面发生镜面反射
B.一束光线垂直水面照射,其入射角为90°,反射角也为90°
C.人在照镜子时总是愿意靠近镜面,因为人离平面镜越近所成的人像越大
D.光的反射现象中光路可逆,而在折射现象中光路不可逆
【答案】A
【详解】:A雨后的夜晚,当你迎着月光行走在有积水的路上时,由于光在水面发生了镜面反射,会看起来比较亮,所以为了避让水洼,应走“较暗”的地面.故A正确; B一束光线从空气垂直水面射入时,此时入射光线,反射光线,折射光线都与法线重合,所以入射角为0° ,反射角为0° ,故B 错误. C.人在平面镜中的像的大小与人等大,不管是靠近镜面还是远离镜面,像的大小不变,故C 错误.D,光的反射现象中光路可逆,在折射现象中光路也是可逆的,故D 错误.故选 A.
12.如图所示的四种现象中,属于光沿直线传播现象的是( )
太阳光在树荫下形成圆形光斑
A.水中的筷子看起来向上弯折
B.桥在水中的倒影
C.放大镜把文字放大
D.
【答案】D
【详解】试题分析:(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的.
解:A、筷子好像在水面断了,属于光的折射现象,来自水中筷子的光线从水中射向空气中要发生折射,人眼逆着折射光线看到的是筷子的虚像.不符合题意;
B、水中桥的倒影,是光的反射现象,不符合题意;
C、透过放大镜形成的像是光的折射形成的,不符合题意;
D、太阳光在树荫下形成圆形光斑,属于小孔成像,小孔成像是利用光沿直线传播的原理.符合题意;
故选D.
【点评】区分三种光现象:光的直线传播现象:影子、日月食、小孔成像;光的反射:镜子、倒影、潜望镜;光的折射:看水中的物体、隔着玻璃或透镜看物体.光的直线传播在现实生活中的例子有很多,要加强理论与实际的联系.
13.图所示现象,由光的反射形成的是( )
露珠下放大的叶脉
A.指针在阳光下形成影子
B.花瓶在平面镜中的像
C.白光在棱镜下形成色散
D.
【答案】B
【详解】试题分析:(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的.
解:A、指针是因为手遮住了光线,因此是光沿直线传播形成的;
B、花瓶在平面镜中的像属于光的反射;
C、白光在棱镜下形成色散,属于光的折射;
D、露珠相当于放大镜,而放大镜的原理是光的折射,因此露珠下放大的叶脉属于光的折射.
故选B.
【点评】光的反射、折射及光的直线传播在生活中有着很多的现象,要在生活中注意观察,并能用所学物理知识进行解释.
14.垂柳屹立在湖边,湖中的鱼游来游去,当我们向湖中看去,看到鱼儿在柳枝间穿来穿去,则我们看到湖中的像是( )
A.柳是虚像,鱼是实像
B.柳是虚像,鱼也是虚像
C.柳是实像,鱼是虚像
D.柳和鱼都是实像
【答案】B
【详解】试题分析:(1)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像等.
解:我们看到湖中的鱼儿是因为光从水中斜射入空气中时,发生折射形成的虚像;
看到湖中的柳枝是因为光在水面发生反射形成的虚像,故柳是虚像,鱼也是虚像.
故选B.
【点评】考查了光的折射和反射的现象,明确相关的原理并知道折射与反射所成的都是虚像.
【素养提升】
15.关于光的反射,下列说法正确的是
A.光发生漫反射时,反射光射向各个方向,不遵守光的反射定律
B.光发生漫反射时,遵守光的反射定律
C.我们能够从不同的方向上看到黑板上的字,这说明光发生了镜面反射
D.镜面反射和漫反射没有区别
【答案】B
【详解】A. 光发生漫反射时,反射光射向各个方向,是由反而面不光滑形成的,但反射时遵守光的反射定律,故A错误;
B. 光发生镜面反射和漫反射时,都遵守光的反射定律,故B正确;
C. 能够从不同的方向上看到黑板上的字,是因为光发生了漫反射,故C错误;
D. 镜面反射光线集中,而漫反射的反射光线射向各个方向,两者是有区别的,故D错误;
故选B.
【点睛】理解要能从各个方向都看清楚物体,必须是漫反射,且要明白不管是镜面反射,还是漫反射都是遵守光的反射定律的.
16.2017 年 8 月,天空出现的“红月亮”是月全食的奇观,如图 月全食的形成主要是由于
A.光的直线传播 B.小孔成像
C.平面镜成像 D.光的折射
【答案】A
【详解】当太阳、地球、月球在同一直线上,地球位于太阳与月球之间时,太阳发出的光沿直线传播被不透明的地球完全挡住,光线照不到月球上,在地球上完全看不到月球的现象就是月全食,月全食是由光的直线传播形成的.故选A.
【点睛】1、这是一个光的直线传播的题目,解题的关键是要了解一些常见光现象的产生原因;2、光在同种均匀介质中沿直线传播,光在沿直线传播的过程中,遇到障碍物后被遮挡,在光线达不到的区域形成影子;3、月食是由光在同种均匀介质中沿直线传播形成的,据此解答.
17.卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器,为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变,卡文迪许采用了光放大的原理,如图所示,图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M,M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上(圆弧的圆心即在M处),已知尺子距离M为2m,若反射光斑在尺子上移动2π cm,则平面镜M转过的角度是( )。
A.0. 9° B.1. 8° C.2. 7° D.3. 6°
【答案】A
【详解】由题意得,光斑移动的距离与周长的比等于光线转动角度与圆周角的比,即
解得
根据光的反射定律,入射光线不变时,反射光线旋转的角度是镜面转动角度的二倍,所以镜面转动的角度为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
18.关于虚像,下列说法中正确的是 ( )
A.虚像能用光屏接收到,但不能用眼直接看
B.虚像是人的幻觉,实际没有光线进入人的眼睛
C.虚像能用人眼看到,但不能用光屏接收到
D.以上说法均不对
【答案】C
【详解】虚像不能用光屏接收到,但能用人眼直接看到 A错
虚像不是人的幻觉,实际上是有反射或折射光线进入人的眼睛 B错
虚像能用人眼看到,但不能用光屏接收到 C正确
故答案为:C
19.因为有了光,自然界才绚丽多彩。如图所示,在平静的水面,国家大剧院和它的倒影相映成趣,宛如一个巨大的蛋壳。下列成语与图中倒影形成原理相同的是( )
A.立竿见影 B.形影不离 C.镜花水月 D.凿壁偷光
【答案】C
【详解】倒影属于平面镜成像,利用光的反射;
ABD.立竿见影、形影不离、凿壁偷光利用的是光的直线传播,故ABD不符合题意;
C.镜花水月是由于光的反射形成的虚像,故C符合题意。
故选C。
【能力培优】
20.用转动八面镜法可以测光速,实验装置示意图如图所示。S为发光点,T为望远镜,平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜M距反射系统的距离为L(L可长达几十千米),且远大于以及S和T到八面镜的距离。调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点S,然后使八面镜转动起来,并缓慢增大其转速(1秒内转过的圈数),当转速达到时,恰能在望远镜中再一次看见发光点S,由此得到光速c的表达式是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】从A点开始经一系列的反射再到达望远镜所通过的距离s=2L,由于八面镜M从现在位置到下次再出现如图形状的状态时需要转八分之一圈。则当转速达到n0时,恰能在望远镜中再一次看见发光点S,所以光从A点开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为
光速的表达式是
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
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第四章 光现象(解析版)
课时4.1 光的反射
课程标准
物理素养
1、了解光的反射定律。
2、了解镜面反射和漫反射。
一、物理观念
了解光的反射现象,知道人能看见不发光的物体的原因。
二、科学思维
通过实验探究认识光反射的规律,了解法线、入射角和反射角的含义。
三、科学探究
通过实验了解反射现象中光路的可逆性。
四、科学态度与责任
通过身边的事例和实验现象,能区分镜面反射和漫反射。
知识点一、光的反射
1、定义:光射到物体表面时,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、基本要素:一点两角三线。
一点:入射点:光线射到镜面上的点,用“O”表示。
两角:入射角:入射光线与法线的夹角,如图所示“α”。
反射角:反射光线与法线的夹角,如图所示“β”。
三线:法线:过入射点,并垂直于镜面的直线, 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。
3、光的反射定律:光反射时,反射光线与入射光线、法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角。
1.光在两种介质分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象,叫做_________。
2.如图所示是光射到物体表面发生反射时的情况,则AO为_________光线,OB为_________光线,ON为_________线,∠α为_________,∠β为_________。
3.光反射时,反射光线、入射光线和法线三者在_________平面内,反射光线和入射光线分别位于_________两侧,反射角_________入射角。这就是光的反射定律。在光的反射现象中,光路是_________的。
4.如图所示,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角及其度数。
典例01 一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠BON是反射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
特别提醒
1、由入射光线决定反射光线,叙述时要先叙述入射光线如何变化,再叙述反射光线如何变化。发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处:入射点;结果:返回原介质中。
2、反射角随入射角的增大而增大,减小而减小,当垂直入射时,入射角等于反射角,皆为0度。
如图,a、b是两条由点光源S发出后又经平面镜反射的反射光线,根据平面镜成像特点画出点光源S。
知识点二、探究光的反射定律
1、实验目的:探究光的反射规律。
2、实验器材:平面镜、激光笔、带刻度的硬纸光屏、支架、夹子。
(1)平面镜:反射面。
(2)激光笔:发出光(光学)。
(3)带刻度的硬纸光屏:便于读数。
3、实验步骤
步骤①按要求组装器材。将平面镜水平放置,然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上。
步骤②用激光笔射出一束激光,用笔记下入射光线和反射光线的位置,并在刻度光屏上读出入射角和反射角的度数,记录在表格中。
步骤③重复实验两次。改变入射光的方向,多测几组入射角和发射角,并将数据填入表格。
步骤④将光屏向前或向后折,观察反射光线;
步骤⑤整理器材。
4、实验结论
(1)在反射现象中,入射光线、反射光线、法线 在同一平面内。
(2)入射光线和反射光线分居法线两侧。
(3)反射角等于入射角。
特别提醒
1、多次改变入射角大小并进行多次实验的目的:保证实验结论具有普遍性。
2、用带箭头的直线表示光的传播路径和方向应用的研究方法是理想模型法。
3、硬纸板应选择 粗糙(填“光滑”或“粗糙”)的,优点是在纸板前不同方位都能看到光的传播径迹。
4、如果让光线逆着反射光线的方向射向镜面,会发现反射光线沿着入射光线方向射出,这表明:在反射现象中,光路是可逆的。
在探究“光的反射规律”实验中,将平面镜放在水平桌面上,纸板垂直平面镜,纸板E、F两部分组成,可以绕ON前后转动,如图甲所示。
(1)实验时小莉将激光笔紧贴纸板E入射,原因是 ;
(2)小莉改进实验装置如图乙所示,会观察到 现象,更加充分说明 在同一平面上;
(3)探究反射时光路可逆实验是如何操作的 ;(选填字母)
A.改变入射光线入射角度,测量反射角、入射角
B.沿BO方向入射,观察反射光线的传播方向
C. 将纸板F以ON为轴向后折,观察纸板F上有无反射光线
(4)如图丙所示,小莉探究平面镜成像特点实验中,选择用玻璃板代替平面镜目的是 ;
(5)实验中小莉在 位置观察(选填“C”或“D”)未点燃蜡烛B,在玻璃板后移动未点燃蜡烛B直至与蜡烛A的像完全重合,说明平面镜成像与物大小相等。
知识点三、镜面反射和漫反射
1、镜面反射:当平行光射到平面镜上时,反射光仍是平行的,这种反射叫做镜面反射。
2、漫反射:平行光照到凹凸不平的表面上,反射光就会杂乱无章地射向不同的方向,这种反射叫做漫反射。
3、相同点:都是反射现象,都遵守反射定律。
4、不同点:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼);而漫反射射向四面八方。
镜面反射与漫反射
1.平行光线经反射后,反射光线还是平行的,这种反射叫做_________。粗糙不平的表面将平行入射的光向各个方向反射,这种反射叫做_________。
2.为什么黑板反光看不清字?
因为黑板比较光滑,射到上面的光接近发生_________反射,从而射向某一方向的同学眼睛中的光线较_________(选填“强”或“弱”),而粉笔字很_________,射到它上面的光发生_________反射,进入这一方向的同学眼睛中的光很_________(选填“强”或“弱”),所以觉得有些耀眼而看不清字。
典例02 如图,晚上在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜平放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射。此时,从侧面看去白纸比较 ,因为光在白纸表面发生 ;如果眼睛挨着手电筒正对着桌面往下看,则 比较亮。
特别提醒
1、漫反射在生活中的应用
(1)我们能从不同的方向看清银幕上的图象,是因为射到银幕上的光发生了漫反射的缘故。
(2)人们根据漫反射原理,测量光通量的大小;各种用来接收光学系统所成实像的屏幕,均应采用漫反射率高的漫反射面做成;实验室中,常用毛玻璃的漫反射面做扩展光源。
(3)人们依靠漫反射现象才能从不同方向看到物体。
2、有关生活中的镜面反射应用
(1)晚上台灯放的位置不对会反射出刺眼的光影响学习。
(2)雨后的晚上迎着月光走时,地面上发亮处是水潭。
问题一:光的反射
【典例1】如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,则小聪观察小猫的光路的入射角是_______度,此现象说明光在反射时,光路是的_______。
【变式1-1】小悦学习了声与光的物理知识后,对它们进行了对比总结,下列说法中错误的是( )
A.声不能在真空中传播,光能在真空中传播
B.声和光都可以传递信息和能量
C.光在真空中传播速度是340m/s
D.声和光遇到“障碍物”都会发生反射
【变式1-2】如图所示,一束光线与镜面成30°角射向平面镜。请作出反射光线并标出反射角的度数。
【变式1-3】如图甲是探究光的反射定律实验装置,在平面镜上放置一块硬纸板,由可以绕ON转折的E、F 两部分组成。
实验次数
1
2
3
4
入射角
15°
35°
45°
60°
反射角
15°
55°
45°
60°
(1)为了从不同方向都能看到硬纸板上光的径迹,应选用表面 (选填“光滑”或“粗糙”)的硬纸板;
(2)组装器材时,你认为硬纸板与平面镜的位置关系是 ;
(3)如图乙,若想在硬纸板上同时呈现反射光和入射光,你的操作是: ;
(4)多次实验记录数据如表所示,在分析数据时,发现表格中一组数据有误,这组数据是第 组;
(5)在进行实验评估时,小明认为:当光垂直入射时,不存在反射光。你认为他的观点是否正确并说明理由 。
【基础强化】
1.油漆的黑板会发生“反光”现象,使坐在教室边排的同学看不清上面的字,原因是
A.黑板发生镜面反射
B.黑板发生漫反射
C.黑板上的字发生了镜面反射
D.黑板对光不反射
2.教室中上课,有时黑板反射的光能“晃”着一些同学的眼睛,看不清黑板上的字.出现晃眼现象的原因是
A.只有黑板反射光,字不反射光
B.字和黑板都反射光,字反射进入眼睛的光较强
C.只有字反射光,黑板不反射光
D.字和黑板都反射光,黑板反射进入眼睛的光较强
3.我们坐在电影院里,从各个座位上都能看到银幕上的画面,这是因为
A.银幕发出了光 B.光在银幕上发生了漫反射 C.银幕产生了镜面反射 D.银幕是光源
4.下列现象中,属于光的反射现象的是( )
A.小孔成像 B.水中倒影 C.雨后彩虹 D.池底变浅
5.关于光现象,下列说法中正确的是( )
A.小孔成像现象是由于光的反射形成的
B.环卫工人的工作服是通过光的反射来警示司机
C.在不同座位上都能欣赏电影《战狼Ⅱ》的火爆场景,是由于屏幕上发生镜面反射
D.看到天空中的流星划过夜空落向地面,流星不是光源
6.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.反射光线、入射光线一定不在同一条直线上
B.漫反射时,有的光可能不遵守光的反射定律
C.反射光与入射光的光速一定相等
D.入射角等于反射角
7.图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A 点发出一束光,经水面反射在光屏上B 点形成一个光斑。下列说法正确的是( )
A.当水位升高时,入射角将变大
B.当水位升高时,反射角将变小
C.当水位降低时,光斑向 B 点左侧移动
D.当水位降低时,光斑向 B 点右侧移动
8.下列现象中,属于光的直线传播的是 ( )
A.水中的筷子弯折了 B.“水中月、镜中花”
C.奇妙的“海市蜃楼”景观 D.小孔成像
9.反射光线与镜面的夹角是35°,则入射光线与反射光线的夹角是( )
A.110° B.120° C.65° D.70°
10.若入射光线与法线之间的夹角为30°,则反射角为( )
A.30° B.60° C.90° D.15°
11.下列关于光现象的说法中,正确的是
A.雨后的夜晚,当你迎着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼,应走“较暗”的地面.这是因为光在水面发生镜面反射
B.一束光线垂直水面照射,其入射角为90°,反射角也为90°
C.人在照镜子时总是愿意靠近镜面,因为人离平面镜越近所成的人像越大
D.光的反射现象中光路可逆,而在折射现象中光路不可逆
12.如图所示的四种现象中,属于光沿直线传播现象的是( )
太阳光在树荫下形成圆形光斑
A.水中的筷子看起来向上弯折
B.桥在水中的倒影
C.放大镜把文字放大
D.
13.图所示现象,由光的反射形成的是( )
露珠下放大的叶脉
A.指针在阳光下形成影子
B.花瓶在平面镜中的像
C.白光在棱镜下形成色散
D.
14.垂柳屹立在湖边,湖中的鱼游来游去,当我们向湖中看去,看到鱼儿在柳枝间穿来穿去,则我们看到湖中的像是( )
A.柳是虚像,鱼是实像
B.柳是虚像,鱼也是虚像
C.柳是实像,鱼是虚像
D.柳和鱼都是实像
【素养提升】
15. 关于光的反射,下列说法正确的是
A.光发生漫反射时,反射光射向各个方向,不遵守光的反射定律
B.光发生漫反射时,遵守光的反射定律
C.我们能够从不同的方向上看到黑板上的字,这说明光发生了镜面反射
D.镜面反射和漫反射没有区别
16.2017 年 8 月,天空出现的“红月亮”是月全食的奇观,如图 月全食的形成主要是由于
A.光的直线传播 B.小孔成像
C.平面镜成像 D.光的折射
17.卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器,为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变,卡文迪许采用了光放大的原理,如图所示,图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M,M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上(圆弧的圆心即在M处),已知尺子距离M为2m,若反射光斑在尺子上移动2π cm,则平面镜M转过的角度是( )。
A.0. 9° B.1. 8° C.2. 7° D.3. 6°
18.关于虚像,下列说法中正确的是 ( )
A.虚像能用光屏接收到,但不能用眼直接看
B.虚像是人的幻觉,实际没有光线进入人的眼睛
C.虚像能用人眼看到,但不能用光屏接收到
D.以上说法均不对
19.因为有了光,自然界才绚丽多彩。如图所示,在平静的水面,国家大剧院和它的倒影相映成趣,宛如一个巨大的蛋壳。下列成语与图中倒影形成原理相同的是( )
A.立竿见影 B.形影不离 C.镜花水月 D.凿壁偷光
【能力培优】
20.用转动八面镜法可以测光速,实验装置示意图如图所示。S为发光点,T为望远镜,平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜M距反射系统的距离为L(L可长达几十千米),且远大于以及S和T到八面镜的距离。调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点S,然后使八面镜转动起来,并缓慢增大其转速(1秒内转过的圈数),当转速达到时,恰能在望远镜中再一次看见发光点S,由此得到光速c的表达式是( )
A. B. C. D.
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