内容正文:
第一单元 声学 光学
第二讲 光现象
教材梳理 夯实基础
考向探究 培养能力
实验突破 提升素养
考点一
光的传播
光源 所有能够自行发光的物体都叫光源。月亮 (选填“是”或“不是”)光源
光线 用来表示光传播的径迹和方向的带箭头的直线,叫光线。光线的引入利用了 法,光线并不是真实存在的
传播 光波是一种电磁波,不仅可以在空气、水等物质中传播,还可以在
中传播
光速 光在不同介质中的传播速度不同,一般情况下 ,v气 v液
v固 ,光在真空中的传播速度最大,c= m/s。光年是 单位
不是
模型
真空
>
>
3×108
长度
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2
光现象 光的直线传播 光的反射 光的折射
定义 光在同种均匀介质(或真空)中沿 传播 光射到物体表面时,有一部分光被
回来的现象 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生 的现象
实例 影子(皮影戏、手影游戏)、小孔成像、激光准直、射击瞄准、站队看齐、日食、月食等 水中倒影、夜晚看见月亮、看见不发光的物体、杯弓蛇影、镜花水月 池水“变浅”、玻璃砖使钢笔“错位”、海市蜃楼、清晨看见地平线下的太阳
考点二
三种光现象的辨识
直线
反射
偏折
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通过小孔所成的像是 立的 像。小孔成像时,像的形状与物体的形状 (选填“有关”或“无关”),与小孔的形状 (选填“有关”或“无关”)。例如:树荫下的圆形光斑是 经过树叶的缝隙形成的实像。
注意
倒
实
有关
无关
太阳
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项目 光的反射 光的折射
图示
考点三
光的反射定律与折射规律
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(续表)
项目 光的反射
规律 反射光线、入射光线和法线在 ,反射光线、入射光线分别位于法线 ,反射角 入射角。
[巧记]三线共面、两线分居、两角相等。
[注意]①反射角的大小取决于入射角,所以应表述为“ 等于 ”;②当光线垂直入射时,入射角和反射角都为
同一平面内
两侧
等于
入射角
0
反射角
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(续表)
项目 光的折射
规律 光从空气斜射入水或其他介质中时,折射光线向法线偏折,折射角
入射角;入射角增大时,折射角随之 。光从空气垂直射入水或其他介质中时,传播方向 。
[总结]光从空气斜射入其他介质中或从其他介质斜射入空气中时,空气中的角始终是大角
小于
增大
不变
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(续表)
项目 光的反射 光的折射
相同点 在光的反射和折射现象中,光路具有
典型
实例 平面镜成像 人看水中的鱼
成像
特点 成 立、 的 像,
呈现在光屏上,物、像关于镜面对称 成 像,像在物体的 方
可逆性
正
等大
虚
不能
虚
上
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球面镜:①凸面镜,对光有 作用,起到扩大视野的作用。如汽车的后视镜、公路拐弯处的反光镜。②凹面镜,对光有 作用,如太阳灶、汽车前灯的反光装置。
补充
人眼看到物体是由于物体发出、反射或折射的光进入了人眼,而不是人眼发出的光射到物体上,画图时要注意光线方向。
注意
发散
会聚
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反射类型 镜面反射 漫反射
图例
相同点 镜面反射和漫反射都遵循光的 定律
不同点 反射面平整光滑 反射面粗糙不平
迎着反射光看很刺眼,其他地方看不见或不明显 不同方向都 (选填“能”或“不能”)看清
考点四
镜面反射和漫反射
反射
能
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光的
色散 如图所示,一束太阳光通过三棱镜被分解成红、
橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象叫光的
色散(如彩虹)。光的色散的原理是
得出
结论 光的色散现象说明:①白光是由各种单色光组成的 光;②不同色光通过棱镜时偏折程度 , 的偏折程度最小,
的偏折程度最大
三原色 色光的三原色: 、 、 ,这三种色光等比例混合为白光,不等比例混合可产生各种色光
考点五
光的色散
光的折射
复色
不同
红光
紫光
红
绿
蓝
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(续表)
看不见的光 定义 红外线:光谱上红光以外的光 紫外线:光谱上紫光以外的光
应用 ①红外线夜视仪;②电视遥控器;③烘箱、烤炉(热效应强) ①验钞机(能使荧光物质发光);②用来杀死微生物
(杀菌)等
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例 1 (2024北京顺义区一模)如图2-1所示的光现象中,由于光的反射形成的是 ( )
考向一
光现象辨析
D
图2-1
考向探究 培养能力
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13
变式1 关于光现象,下列说法中不正确的是( )
A.夜间从路灯下离开时,影子变长
B.自行车尾灯是靠光的反射来引起后方车辆司机注意的
C.雨后的夜晚,迎着月光走,地面上有水的地方比其他地方亮
D.如果用激光笔照亮水中的鱼,激光笔要向看到鱼的下方照射
D
考向探究 培养能力
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例 2 如图2-2所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平面成50°角射向平静的液面,反射光线与入射光线的夹角为
;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S'点,当液面下降时,光点S'将 (选填“向左”“向右”或“不会”)移动。
考向二
光的反射、折射规律及应用
图2-2
80°
向右
考向探究 培养能力
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例 3 如图2-3甲所示为小萌同学去配眼镜时检查视力的情景,配镜员让小萌坐在平面镜前方来识别对面墙上镜子里视力表的像。视力表在镜中的像与小萌相距 m,小萌在镜中的像是 像。如果小萌以1.2 m/s 的速度靠近平面镜,她的像将以 m/s的速度靠近平面镜,她在平面镜里的像的大小会 。如图乙所示是她从平面镜中观察到的钟表的像,则当时的时刻是 。
图2-3
4.6
虚
1.2
不变
4:35
考向探究 培养能力
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例 4 有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图2-4所示,下列操作能使光斑向左移动的是 ( )
A.保持水面高度不变,使激光笔向右平移
B.保持激光射入角度不变,使水面上升
C.保持激光射入角度不变,使水面下降
D.保持水面高度和入射点不变,使激光入射角增大
图2-4
B
考向探究 培养能力
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例 5 (2024武威)如图2-5所示是小强在纸杯上蒙上一层塑料膜做小孔成像实验的情境,请在图中作出烛焰(用AB表示)在塑料膜上成的像(用A'B'表示)及光路图。
考向三
光学作图
图2-5
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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例 6 (2024南充)2023年9月17日,我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图2-6甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,OB是反射光线,请画出其入射光线AO并标出入射角大小(保留作图痕迹)。
图2-6
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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变式2 如图2-7所示,一束光经平面镜反射后照进隧道,两条光线之间的夹角是100°,请画出平面镜的位置,并标出反射角的大小。
图2-7
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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变式3 司机王师傅驾车行驶到有玻璃幕墙的大楼附近时,感觉阳光格外刺眼,严重影响行车安全。请你在图2-8中作出产生这种“光污染”的光路图。
图2-8
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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例 7 (2024广西)了解水深,防止溺水。人在岸边看水池池底的发光点A,感觉该点的位置升高,池水看起来比实际的浅。请在图2-9中画出从A点发出的光进入人眼E的光路图。
图2-9
[答案]如图所示
考向探究 培养能力
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突破一
探究光反射时的规律
如果视频无法正常播放,可以在实验视频文件夹中打开原视频
温馨提示|
实验突破 提升素养
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23
【实验装置图】如图2-10所示。
传播路径
图2-10
【常考点梳理】
1.可折转的白色硬纸板的作用:一是显示光的 ,二是探究反射光线、入射光线及法线是否 。
在同一平面内
实验突破 提升素养
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2.实验要在较 的环境中进行,目的是使光线更清晰、明显。
3.纸板与镜面要 放置,否则在纸板上不能看到反射光线。
4.多次改变入射角的大小,分别测量反射角和入射角的大小,比较得出反射角等于入射角的结论。多次测量的目的是 。
图2-10
暗
垂直
使实验结论具有普遍性
实验突破 提升素养
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5.入射光线不变,旋转反射光线所在的纸板,纸板上反射光线消失,说明
。
6.让光线逆着原反射光线的方向入射到镜面,观察到此时反射光线逆着原入射光线的方向射出,说明在光的反射现象中,光路是 的。
7.能从不同位置看到纸板上光的路径的原因:光在粗糙纸板上发生了
。
图2-10
可逆
漫反射
反射
光线、入射光线、法线在同一平面内
实验突破 提升素养
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例 1 (2024金昌模拟)在“探究光的反射规律”时,小李进行了如图2-11甲所示的实验。
(1)实验时,将一束光贴着纸板P沿EO射到镜面上O点,纸板Q上会显示出反射光束OF。接着将纸板Q绕ON向前或向后翻折,则纸板Q上不能显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线和法线 (选填“在”或“不在”)同一平面内,在纸板Q绕ON向后翻折的过程中,反射光线的位置 (选填“改变”或
“不变”)。
图2-11
在
不变
实验突破 提升素养
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(2)他进行多次实验后得出,光反射时,反射角 (选填“等于”或“不等于”)入射角。
(3)若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度(如图乙所示),入射光线仍能呈现在纸板上,且沿EO方向入射到平面镜的O点,此时 (选填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光线。
(4)实验中,小林使入射光线与反射光线的夹角为60°,则此时反射角大小应为 。
图2-11
等于
不能
30°
实验突破 提升素养
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突破二
探究平面镜成像的特点
如果视频无法正常播放,可以在实验视频文件夹中打开原视频
温馨提示|
实验突破 提升素养
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【实验装置图】如图2-12所示。
图2-12
【常考点梳理】
1.选择透明薄玻璃板的好处是 。
2.实验中使用两支完全相同的蜡烛,其目的是 ,这里用的是等效替代法。
避免有重影,便于确定像的位置
便于比较像与物的大小关系
实验突破 提升素养
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3.实验应在较 的环境中进行,目的是使实验现象更明显。
4.在白纸上画出连接蜡烛和像的直线,用刻度尺分别测量出蜡烛和像到玻璃板的距离,得出像与物关于平面镜是 的。
5.将光屏放在像的位置,直接观察光屏,发现在光屏上观察不到像,这说明平面镜成的像是 。
图2-12
暗
对称
虚像
实验突破 提升素养
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6.若玻璃板与水平桌面不垂直,则蜡烛A在玻璃板中成的像和未点燃的蜡烛B 。
7.测得蜡烛和像到玻璃板的距离不相等的原因可能是:①玻璃板较厚;②玻璃板与水平面不垂直;③未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像没有完全重合;④测量长度时存在误差。
图2-12
不重合
实验突破 提升素养
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例 2 明明用如图2-13甲所示的装置“探究平面镜成像时,像和物体的位置有什么关系”。A、B是两支外形完全相同的蜡烛,M是有一面镀膜的玻璃板,镀膜玻璃也称反射玻璃,是在玻璃表面涂镀一层合金或金属化合物薄膜,镀膜后增强了对光的反射,又能保证一定的透光性。
图2-13
实验突破 提升素养
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(1)用镀膜的玻璃板代替平面镜做实验的目的是方便确定 的位置。
(2)将白纸铺在水平桌面上,将玻璃板与纸面 (选填“垂直”或“平行”)放置。沿着玻璃板在纸上画一条直线,表示平面镜的位置。
像
垂直
图2-13
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(3)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合。如图乙所示,在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1,应该在蜡烛B (选填“靠近”或“远离”)玻璃板一侧记下像的位置B1。
图2-13
靠近
实验突破 提升素养
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(4)改变蜡烛A的位置重复实验,三次实验中在白纸上记录的物与像对应的位置如图丙所示。将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合。由此可以得出的结论:平面镜成像时,像与物到镜面的距离 ;像与物的连线与镜面 。
相等
垂直
图2-13
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(5)完成上述实验后,明明反思实验过程,提出一个质疑:实验中利用玻璃板镀膜的那一面成像,应该在镀膜那一面下边画线,作为平面镜的位置,怎样判断玻璃板的镀膜面呢?小组同学讨论出一种方法:将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面。观察到铅笔较清楚的像如图丁所示,由此可以判断出玻璃板的
(选填“左”或“右”)面是镀膜面。
左
图2-13
实验突破 提升素养
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例 3 物理科创小组制作了一个长方体光学元件盒,其外观如图2-14乙所示,在盒子左侧开有一个小孔,上表面右侧开有一个正方形窗口,并在该窗口上贴上一张半透明薄纸片abcd,其余部分密封完好。将一支点燃的蜡烛(如图甲所示)立在小孔正前方后,可以在半透明薄纸片上观察到烛焰的像。小明同学对这个光学元件盒的内部结构产生了极大的兴趣,物理科创小组的同学告诉他,盒中只有1块平面镜,于是小明进行了分析:
突破三
小孔成像实验
图2-14
实验突破 提升素养
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(1)半透明薄纸片上所成的像是 (选填“实”或“虚”)像。
(2)请你帮助小明在图丙中的虚线框内画出平面镜的大致位置和放置方向,并画出光线经过小孔后的光路图。
实
[答案]如图所示
实验突破 提升素养
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(3)在图2-15所示的四幅图中,图 呈现的是在半透明纸片上所看到的像的形状。
图2-15
B
实验突破 提升素养
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(4)要使半透明薄纸片上的像变大,小明想到了下列四个方案,你认为可行的是 。(填字母)
①将蜡烛移向小孔
②将小孔的大小增大
③将光学元件盒缩短
④将光学元件盒加高
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
D
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$$