内容正文:
第二讲 光现象
新课标要求
1.探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2.探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
3.通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
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考点一:光源、光线、光速
1.光源:所有能够自行发光的物体叫光源,如太阳、发光的电灯、萤火虫等。月亮
(选填“是”或“不是”)光源。
2.光线:用一条带箭头的直线表示光传播的径迹和方向,这样的直线叫光线。光线的引入利用了理想模型法,光线并不是真实存在的。
3.传播:光波是一种电磁波,不仅可以在空气、水等透明物质中传播,还可以在
中传播。
4.光速:光在不同介质中的传播速度不同,在 中的传播速度最大,为
c= m/s= km/s,在水中v水=c,在玻璃中v玻璃=c。光年是 单位。
不是
真空
真空
3×108
3×105
长度
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考点二:三种光现象辨识
光现象 光的直线传播 光的反射 光的折射
介质 介质 介质 不同介质或同种不均匀介质
传播方向 不变 改变 垂直射入时,传播方向 ;斜射入时,传播方向
实例 现象:影子、日食、月食、小孔成像、一叶障目等。
应用:激光准直、站队看齐、射击瞄准等 现象:倒影、看见不发光的物体、镜花水月等。
应用:汽车后视镜、自行车尾灯、梳妆镜等 现象:池水“变浅”、玻璃砖使钢笔“错位”、海市蜃楼等。
应用:眼镜、放大镜等
温馨提示:小孔成像是成 的 像,像的形状与小孔的形状 关,与物体的形状 关;像可能是放大的,也可能是缩小的或等大的。现象:如树下圆斑等。应用:如针孔照相机等。
同种均匀
同种
不变
改变
倒立
实
无
有
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考点三:光的反射定律和折射规律
光的反射 光的折射
图示
三线共面 反射光线、入射光线和法线在 折射光线、入射光线和法线在
两线分居 反射光线、入射光线分别位于法线 折射光线、入射光线分别位于法线
两角关系 (1)反射角 入射角。
(2)反射角随着入射角的增大而 。
[温馨提示]“反射角等于入射角”不能说成“入射角等于反射角” (1)光从空气斜射入水或其他介质中时:
①折射光线向法线方向偏折,折射角 入射角;
②入射角增大时,折射角随之 。
(2)光从空气垂直射入水或其他介质中时:传播方向 。
[温馨提示]不论光从空气斜射入其他介质中,还是其他介质斜射入空气中,光在空气中的角总是大角
同一平面内
同一平面内
两侧
两侧
等于
增大
小于
增大
不变
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相同点 在光的反射和折射现象中,光路具有
应用、光路图 (1)平面镜成像特点:
①平面镜成像的大小与物体的大小 ,像和物体到平面镜的距离 ;像与物的连线与镜面 。(像与物关于镜面对称)
②平面镜成的是 , 呈现在光屏上。
平面镜成像的应用:梳妆镜、潜望镜等。
(2)球面镜:
①凸面镜:对光有 作用,起到扩大视野的作用。如汽车后视镜、路口转弯镜等。
②凹面镜:对光有 作用。如太阳灶、汽车前灯的反光装置等 (1)如图所示,人眼看到的水中物体A'是由于光的折射形成的 ,比物体A的实际位置 。
(2)如图所示,鱼反射的光线经过水面折射后进入人眼,而人眼总认为光是沿直线传播的,这就使人在折射光线的反向延长线上看到鱼变 的
像。
[温馨提示]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
可逆性
相等
相等
垂直
虚像
不能
发散
会聚
虚像
高
浅
虚
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考点四:镜面反射和漫反射
镜面反射 漫反射
条件 反射面 反射面
特点 入射光平行,反射光也 入射光平行,反射光射向
人的感觉 迎着反射光看很刺眼 各个方向都能看清
举例 黑板反光等 人们可以从不同方向看到本身不发光的物体
相同点 都遵循 定律
光滑
粗糙
平行
四面八方
光的反射
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考点五:光的色散、三原色、看不见的光
1.光的色散
(1)物理学史:英国物理学家 用三棱镜分解了太阳光,揭开了光的颜色之谜。
(2)光的色散:一束太阳光通过三棱镜被分解成红、橙、 、 、 、靛、紫七种色光的现象叫光的色散(如彩虹)。光的色散原理是 。
(3)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。
(4)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。
牛顿
黄
绿
蓝
光的折射
复色
不同
红光
紫光
红
绿
蓝
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2.看不见的光
红外线 紫外线
定义 光谱上红光以外的光 光谱上紫光以外的光
特性 热作用强 化学效应强
应用 红外线夜视仪、电视遥控器、红外测温枪等 使人体合成维生素D、验钞机、紫外线灯等
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考点一:光现象辨析
【典题1】(2024山东临沂中考)2023年11月19日,2023全国中学生射击联赛在临沂举行。下列光现象的成因,与射击比赛“三点一线”的瞄准原理相同的是( )
A.林中树影 B.水中倒影
C.镜中汽车 D.空中彩虹
A
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【横向拓展1-1】(光现象的应用)(2024山东烟台中考)蓝蓝的天上白云飘,站在湖边的小明看到清澈的水中鱼儿在云中游动,下列说法正确的是( )
A.看到的水中的鱼是实像
B.看到的水中的云是实像
C.看到的水中的云是由于光的折射形成的
D.看到的水中的鱼是由于光的折射形成的
D
通用通法
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考点二:光的反射
【典题2】如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,下列判断正确的是( )
A.该图是光线由空气斜射入玻璃的光路图
B.折射光线与反射光线夹角为105°
C.EO是入射光线,入射角等于60°
D.AB为界面,界面右侧为玻璃
【横向拓展2-1】(反射角与入射角的关系)如图所示为观察微小形变的装置。平面镜M放置在水平桌面上,光源S发出一束激光射到镜面上,经反射后在标尺上形成光斑P。若在图示位置用力F向下挤压桌面,则激光束的入射角 (选填“增大”或“减小”),标尺上的光斑向 移。
B
增大
右
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【横向拓展2-2】(反射现象分类及应用)下列关于光现象的说法正确的是( )
A.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守光的反射定律
B.光从空气射入水中,传播速度不变
C.黑板反光是黑板发生了漫反射
D.如图所示,从侧面看到白纸很亮,是因为光照到白纸上发生了漫反射
电筒光照白纸
通用通法
解决光的反射问题,要抓住光的反射定律——三线共面、法线居中、两角相等。另外还应注意,反射角和入射角都是光线与法线的夹角,不是光线与镜面的夹角。
D
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考点三:平面镜成像
【典题3】如图所示,夜晚小华通过可左右推拉的竖直窗户玻璃观察发光吊灯的像和自己的像。增大吊灯的亮度,观察到吊灯的像更 。小华靠近玻璃窗观察,她的像的大小 ,她与像之间的距离 。向右推动玻璃窗,吊灯像的位置 。(后三空均选填“变大”“变小”或“不变”)
清晰
不变
变小
不变
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【横向拓展3-1】(像和物的对称关系)如图甲所示是小明从平面镜中看到墙上的时钟的像,请在图乙上画出时钟的实际时间。
甲 乙
答案:如图所示
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【横向拓展3-2】(物距、像距,物像大小的关系)如图所示是白鹭从平静水面上起飞的瞬间,关于白鹭在水面所成的像,下列说法正确的是( )
A.水中的像是光的折射形成的
B.白鹭飞离水面的过程中像会变小
C.飞得越高,像离水面越远
D.水越深,水中的像离白鹭越远
通用通法
平面镜所成的是虚像,像与物的大小相等,像和物到平面镜的距离相等,像与物关于平面镜对称,对称是指像和物相比,像上下不颠倒,但是左右颠倒。物体的光线足够明亮,成的像才更清晰。
C
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实验一:探究光的反射定律(课标要求必做实验)
【五步法过实验】
1.实验器材:激光笔、可折转的纸板、量角器、平面镜、彩笔。
2.实验装置:
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3.实验步骤:
(1)使一束光紧贴着纸板沿某一角度射到O点后,被平面镜反射;改变光束入射的角度,多做几次。
(2)在纸板上用不同颜色的笔分别描出每次入射光线EO和对应的反射光线OF的径迹。
(3)把纸板的右半部分向后折或向前折,在纸板上 (选填“能”或“不能”)观察到反射光线。
(4)取下纸板,用量角器测量ON两侧的∠i和∠r。
(5)重新组装器材:把纸板放在平面镜上,并与平面镜垂直。
(6)让光紧贴着纸板逆着原反射光线FO的方向射到平面镜上,反射光线将沿图中的
方向射出。
不能
OE
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4.实验结论:
(1)反射光线、入射光线和法线在 。
(2)反射光线、入射光线分别位于法线的 。
(3)反射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。
(4)在反射现象中,光路是 的。
5.交流讨论:
(1)若入射光线与法线重合,那么入射角是 ,反射角是 。
(2)实验中,改变光束的入射角度多做几次实验的目的是 。
[实验注意事项]①该实验最好在光线较暗的环境中进行;②纸板要与镜面垂直放置。
实验方法:模型法——用记号笔画出“光线”表示光的传播方向和路径。
同一平面内
两侧
等于
可逆
0°
0°
使实验结论更具有普遍性
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【针对训练1】
如图所示,在探究光的反射定律时,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一块纸板垂直放置在平面镜上。
(1)实验时让光束贴着纸板入射,可以看到光的传播径迹,这是因为光在纸板上发生了
(选填“镜面反射”或“漫反射”)。
(2)如图所示,让光贴着纸板E沿AO入射,在另一半纸板F上看到了反射光线,若将纸板F沿ON向后翻折,我们在纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,该现象说明:反射光线跟入射光线和法线 。
(3)请画出纸板F上的反射光线并标出反射角r。
漫反射
不能
在同一平面内
答案:如图所示
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实验二:探究平面镜成像的特点(课标要求必做实验)
【五步法过实验】
1.实验器材:玻璃板、 的蜡烛A和B、火柴、支架、刻度尺、白纸、光屏。
2.实验装置:
两支外形完全相同
3.实验步骤:
(1)在白纸上画出一条直线,将玻璃板 立在直线上,将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,透过玻璃板观察有无像;将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏上有无像。标注蜡烛A的位置。
(2)拿一支外形与蜡烛A相同但 的蜡烛B竖立在玻璃板的后面,慢慢地移动蜡烛B至像的位置(观察到蜡烛B好像被点燃了),标注蜡烛B的位置,即蜡烛A像的位置。
(3)不断移动蜡烛A的位置,并确定像的位置,用 分别测量出多次实验两支蜡烛A、B到玻璃板的距离。
垂直
未点燃
刻度尺
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4.实验结论:
(1)平面镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像。
(2)物体通过平面镜所成的像与物体的大小 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离 (选填“相等”或“不相等”)。
5.交流讨论:
(1)用未点燃的蜡烛B代替蜡烛A的像,利用了 的研究方法。
(2)透明玻璃板选 (选填“薄”或“厚”)的,其目的是
。
(3)实验环境应选择较 (选填“亮”或“暗”)的环境,其目的是
。
(4)实验中用两根相同的蜡烛,是为了比较物与像的 。
虚
相等
相等
等效替代
薄
避免玻璃板前后两个面
都成像形成重影,影响实验效果
暗
使成像更清
晰
大小
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【针对训练2】在“探究平面镜成像特点”实验时,所准备的实验器材有:透明玻璃板、支架、两支相同的蜡烛、白纸,实验装置如图所示。
(1)实验中还需要的器材是 、火柴。
(2)用透明玻璃板代替平面镜的目的是 。
(3)在某次实验中,把蜡烛A放到玻璃板前,在玻璃板后的桌面上无论怎样移动蜡烛B,都无法让它与蜡烛A的像完全重合,其原因可能是 。
(4)利用一块光屏,通过实验证明所成的像是虚像。操作方法是
。
刻度尺
便于确定像的位置
玻璃板没有垂直桌面放置
将光屏放置在像的位置,
直接观察光屏上有无蜡烛的像
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$$