第三章 光和眼睛（复习讲义）物理沪粤版2024八年级上册

第三章 光和眼睛（复习讲义） 1．五种研究方法 ①实验归纳法：通过多次实验观察现象、收集数据，归纳得出物理规律。例如：探究光的反射定律时，测量不同入射角（30°、45°、60°）对应的反射角，归纳出 “反射角等于入射角”；探究凸透镜成像规律时，改变物距测量像的大小、虚实、正倒，归纳不同物距下的成像特点。 ②等效替代法：用效果相同的替代物简化实验研究。例如：探究平面镜成像特点时，用未点燃的蜡烛 B 等效替代蜡烛 A 在镜中的像，通过蜡烛 B 与像重合判断像的位置和大小。 ③模型法（理想模型法）：用抽象模型描述实际现象。例如：用 “带箭头的直线（光线）” 形象描述光的传播路径和方向；用 “主光轴、光心、焦点” 等模型简化透镜的光学特性研究。 ④控制变量法：控制其他因素不变，只改变某一变量研究其影响。例如：探究光的折射规律时，控制介质种类不变，改变入射角大小，观察折射角的变化规律；探究透镜对光的作用时，控制入射光平行于主光轴，比较凸透镜和凹透镜的会聚或发散效果。 ⑤转换法：将不易直接观察的现象转化为易观察的现象。例如：通过 “光斑的位置和颤动” 反映光的反射路径变化；通过 “光屏上能否承接像” 区分实像和虚像。 2．二十个基本概念 （1）光的传播与色散 ①光源：能发光的物体（如太阳、电灯、蜡烛）。 ②光线：带箭头的直线，描述光的传播路径和方向。 ③光速：真空中光速 c=3.0×108 m/s ，是自然界速度极限。 ④光年：光在真空中1年传播的距离（长度单位，约 9.46×1012 km ）。 ⑤光的色散：白光通过三棱镜分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象。 ⑥光的三原色：红、绿、蓝（无法用其他色光混合而成，可组合出各种色光）。 （2）光的反射 ①光的反射：光在两种介质分界面改变方向返回原介质的现象。 ②入射光线、反射光线、法线：入射光（AO）、反射光（OB）、过入射点垂直镜面的直线（ON）。 ③入射角、反射角：入射光线与法线的夹角（α）、反射光线与法线的夹角（β）。 ④光的反射定律：反射光线、入射光线、法线共面；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角（光路可逆）。 ⑤镜面反射：平行光经平滑平滑表面反射后仍平行（如平面镜反射）。 ⑥漫反射：平行光经粗糙表面反射后向各方向发散（使物体可从各方向被看到）。 （3）平面镜成像 ①平面镜：反射面为光滑平面的镜子。 ②物距、像距：物体到镜面的距离（AO）、像到镜面的距离（BO）。 ③实像：能呈现在光屏上的像（实际光线会聚形成）。 ④虚像：不能呈现在光屏上，仅能用眼睛观察的像（反射光线反向延长线相交形成，平面镜成虚像）。 ⑤成像特点：像与物到镜面距离相等、大小相等，关于镜面对称。 （4）光的折射 ①光的折射：光从一种介质进入另一种介质时传播方向改变的现象。 ②折射光线、折射角：进入另一介质的光线（OB）、折射光线与法线的夹角（γ）。 ③折射规律：折射光线、入射光线、法线共面；分居法线两侧；光从空气斜射入水 / 玻璃时，折射角小于入射角（入射角增大，折射角增大；垂直入射时方向不变，光路可逆）。 （5）透镜与成像 ①凸透镜：中间比边缘厚，对光有会聚作用。 ②凹透镜：中间比边缘薄，对光有发散作用。 ③光心、主光轴：透镜中心（过光心的光传播方向不变）；通过光心和球面球心的直线。 ④焦点、焦距：凸透镜使平行光会聚的点（实焦点），凹透镜发散光反向延长线的交点（虚焦点）；焦点到光心的距离（f）。 （5）眼睛与光学仪器 ①晶状体、视网膜：眼睛中晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（物体成像于视网膜形成视觉）。 ②近视眼、远视眼：近视眼像成在视网膜前（需凹透镜矫正）；远视眼像成在视网膜后（需凸透镜矫正）。 ③眼镜度数：焦距（单位：m）的倒数乘以 100（凸透镜为正，凹透镜为负）。 知识点分类 知识点内容 重点归纳 常见易错点 光的传播与色散 1. 光源：能发光的物体（如太阳、电灯、蜡烛） 2. 光的传播：在同一种均匀介质中沿直线传播，用光线描述路径和方向 3. 光速：真空中 c=3.0×108 m/s ，不同介质中速度不同（真空＞空气＞水＞玻璃） 4. 光的色散：白光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，白光是混合光 5. 光的三原色：红、绿、蓝 1. 光的直线传播应用：影子、日食、月食 2. 光速是自然界速度极限 3. 色散实验由牛顿完成，三原色混合可得到各种色光 1. 误认为 “光年” 是时间单位（实际是长度单位） 2. 混淆光的三原色与颜料三原色（光的三原色为红、绿、蓝） 3. 认为光在所有介质中都沿直线传播（忽略 “同一种均匀介质” 条件） 光的反射 1. 光的反射：光在分界面返回原介质的现象 2. 反射定律：反射光线、入射光线、法线共面；分居法线两侧；反射角等于入射角（光路可逆） 3. 镜面反射：平行光经平滑表面反射后仍平行 4. 漫反射：平行光经粗糙表面反射后向各方向发散 1. 反射定律的理解与应用（如解释光斑颤动、光路可逆现象） 2. 镜面反射与漫反射都遵循反射定律 3. 能看见不发光物体是因为漫反射 1. 混淆入射角 / 反射角与光线和镜面的夹角（应为与法线的夹角） 2. 认为漫反射不遵循反射定律 3. 忽略 “光路可逆” 在反射现象中的应用 平面镜成像 1. 平面镜：反射面为光滑平面的镜子 2. 成像特点：像与物到镜面距离相等、大小相等，关于镜面对称，成虚像 3. 实像与虚像：实像可呈现在光屏上，虚像不能 1. 成像特点的实验验证（等效替代法：用蜡烛 B 替代像） 2. 像的大小与物体大小相等，与物距无关 3. 虚像由反射光线反向延长线相交形成 1. 误认为 “像的大小随物距变化”（实际像与物等大） 2. 混淆 “物距” 和 “像距”（物距是物体到镜面的距离，像距是像到镜面的距离） 3. 认为虚像不存在（虚像可被眼睛观察但不能呈现在光屏上） 光的折射 1. 光的折射：光从一种介质进入另一种介质时传播方向改变的现象 2. 折射规律：折射光线、入射光线、法线共面；分居法线两侧；光从空气斜射入水 / 玻璃时，折射角小于入射角（光路可逆） 3. 应用：水中筷子变弯、池水变浅、鱼的位置偏高 1. 折射角与入射角的大小关系（空气→水 / 玻璃：折射角小；水 / 玻璃→空气：折射角大） 2. 垂直入射时传播方向不变 3. 生活中折射现象的解释（如池底变浅是光的折射形成虚像） 1. 记错折射角与入射角的大小关系（忽略介质疏密差异） 2. 解释折射现象时忽略 “虚像位置偏高” 的本质 3. 认为折射现象中光路不可逆（实际可逆） 透镜 1. 凸透镜：中间厚边缘薄，对光有会聚作用，有实焦点 2. 凹透镜：中间薄边缘厚，对光有发散作用，有虚焦点 3. 焦点与焦距：焦点到光心的距离为焦距（f） 1. 凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用的实验验证 2. 焦点是平行光经透镜后的会聚点（凸透镜）或反向延长线交点（凹透镜） 3. 焦距测量方法（太阳光聚焦法） 1. 混淆 “会聚” 和 “会聚于一点”（会聚是指光线偏向主光轴，不一定交于一点） 2. 认为凹透镜没有焦点（凹透镜有虚焦点） 3. 忽略 “光心” 的性质（过光心的光线传播方向不变） 凸透镜成像规律 1. 物距 u>2f ：倒立、缩小、实像，像距 f<v<2f （照相机原理） 2. f<u<2f ：倒立、放大、实像，像距 v>2f （投影仪原理） 3. u<f ：正立、放大、虚像（放大镜原理） 4. u=2f ：倒立、等大、实像； u=f ：不成像 1. 成像规律与应用的对应关系（照相机、投影仪、放大镜） 2. 实像与虚像的区分（实像可呈现在光屏上，虚像不能） 3. 物距变化对像距和像大小的影响（物近像远像变大，物远像近像变小） 1. 记错不同物距下的成像性质（如混淆放大 / 缩小实像的物距范围） 2. 认为虚像不能用光屏承接就无法观察（虚像可被眼睛观察） 3. 忽略 “u=f 时不成像” 的特点 眼睛与光学仪器 1. 眼睛结构：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏 2. 近视眼：像成在视网膜前，用凹透镜矫正 3. 远视眼：像成在视网膜后，用凸透镜矫正 4. 光学仪器：照相机（倒立缩小实像）、显微镜、望远镜（均用凸透镜组） 1. 眼睛的调节原理（通过改变晶状体焦距使像成在视网膜上） 2. 近视镜与远视镜的镜片类型及矫正原理 3. 照相机成像原理与凸透镜成像规律的对应（ u>2f 成缩小实像） 1. 混淆近视镜和远视镜的镜片类型（近视用凹透镜，远视用凸透镜） 2. 认为眼镜度数越高焦距越大（实际度数与焦距成反比） 3. 误解显微镜和望远镜的成像原理（均通过两组凸透镜放大成像） 题型一 光的直线传播 【例1】一同学用易拉罐做小孔成像实验。实验装置如图所示，其中半透明纸的作用相当于光屏。 （1）该同学能观察到发光物体AB在半透明纸上所成的是 （选填“倒”或“正”）立的 （选填“虚”或“实”）像。 （2）实验中发现小孔为圆形或方形时像的形状没有变化，这说明物体通过小孔所成的像与 无关。 （3）请作出发光物体AB通过易拉罐底部上的小孔在光屏上所成的像 。 （4）该同学发现发光物体AB和小孔的位置固定后，半透明纸离小孔越近，像就越 （选填“大”或“小”）。若将小孔遮住一半，像会变得更 （选填“清晰”或“模糊”）。 【变式1-1】如图所示，小明用台灯照射做手影游戏，改变手型可在墙上形成不同的“动物”，其原理是 ，“动物”的形成是光在传播过程中遇到 （选填“透明”或“不透明”）的物体时，在物体后形成的阴暗区域。 【变式1-2】现有①刺眼的玻璃幕墙、②月亮、③太阳、④闪闪发光的钻石、⑤发光的电灯、⑥放映中的电视屏幕、⑦放映中的投影仪屏幕、⑧发光的萤火虫、⑨明亮的交通路牌。其中属于天然光源的有 ；属于人造光源的有 。（均填序号） 题型二 光速 【例2】某中学运动会男子400米比赛时，发令员在起跑线后方某处，运动员在各自赛道的起点处等待发令，如图所示。发令枪响，同时有闪光（光在空气中的传播速度约为）。下列判断正确的是（　　） A．枪声不是由振动产生的 B．在第8赛道的运动员听到枪声最晚 C．发令员戴耳塞是在声源处减弱噪声 D．裁判员听枪声计时或看到闪光计时，对成绩没影响 【变式2-1】在河岸上用手电筒照向平静的河面，从空气进入水中的光传播速度（　　） A．变小 B．不变 C．可能变大，可能不变 D．变大 【变式2-2】下列关于光的传播说法错误的是（    ） A．光在空气中沿直线传播，光在水或玻璃中不沿直线传播 B．影子的形成可以用光沿直线传播来解释 C．光在真空中传播的速度是最快的 D．光在不同介质中，传播速度不同 题型三 光的反射 【例3】光学常常包含丰富的物理知识。以下属于光的反射现象的是（  ） A．井底之蛙，所见甚小 B．人在阳光下的影子早晚长，中午短 C．日食、月食的形成 D．摘不到的是镜中花，捞不到的是水中月 【变式3-1】某同学在探究“光的反射规律”时，实验装置如图所示，他先用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾，将平面镜放在一个能转动的水平圆台上，用固定的红色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光NO，然后用另一个绿色激光笔向O点发出一束光AO，经平面镜反射后沿OB方向射出。请回答下列问题： （1）实验中，用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾的目的是 （选填“显示光路”或“降低温度”）。 （2）红色激光NO的作用是显示 的位置。 （3）缓慢转动圆台，可以看到三束光相互重合，说明在反射现象中，反射光线、入射光线、法线 。 （4）为了显示光路可以将激光笔紧贴纸板，从不同方向均可看到纸板上的光路，是因为光在纸板上发生 。 【变式3-2】如图所示，在一个空箱子中，一束光自P点发出，沿与镜面成60°角方向射向平面镜，经O点反射后，在Q点形成一个亮斑，当入射光线不变时，将平面镜绕O点顺时针转30°，则下列说法正确的是（  ） A．法线转过15° B．反射角增大45° C．反射光线转过90° D．反射光线与入射光线的夹角为120° 题型四 镜面反射和漫反射 【例4】某校正在举办“科技展”，受到同学们的欢迎，但同学们在参观后，提出了一个问题：展示橱窗玻璃总是发生“反光”（玻璃上呈现外界事物影像的现象），而且有阳光时“反光”现象更明显，以至于看不清橱窗内的物品了。 （1）你认为产生“反光”现象的原因是 。“反光”现象更明显的原因是 。 （2）请你提供一个解决“反光”现象的方案 。 【变式4-1】一束平行光分别照射到光滑和凹凸不平的物体表面，如图甲、乙所示，其中图甲光路为 反射的光路图，图乙光路为 反射的光路图，图乙中的光线 （选填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。 【变式4-2】雨后的夜晚，当你行走在有积水的路上，为了避让水洼，描述正确的是（    ） A．背着月光走，应走较暗的地方，月光照水面上发生镜面反射 B．背着月光走，应走较亮的地方，月光照到地面上发生漫反射 C．迎着月光走，应走较亮的地方，月光照到地面上发生漫反射 D．迎着月光走，应走较暗的地方，月光照水面上发生漫反射 题型五 平面镜成像 【例5】下图是“探究平面镜成像时像与物的关系”的实验装置。在水平桌面上铺一张白纸，将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，一支完全相同，但不点燃的蜡烛B放在玻璃板后面移动，直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。移动点燃的蜡烛，多做几次实验。 （1）实验时，选择玻璃板代替平面镜进行实验是为了 ； （2）在寻找蜡烛A的像的位置时，某同学无论怎样调节蜡烛B，发现都不能与蜡烛A的像重合，发生这种现象的原因可能是 ； （3）若要确认平面镜所成的像是虚像还是实像，进一步操作是 。 【变式5-1】玲玲通过街道转弯处的反射镜M看到了下班回家的妈妈。下图为转弯处的俯视图，A点表示玲玲的眼睛，B点表示玲玲妈妈所在的位置，请在图中画出玲玲通过反射镜M看到妈妈的光路图。 【变式5-2】物理实验小组利用生活中梳洗用的两块小镜子（小镜子的前表面为反射面）进行了“探究平面镜成像特点”的实验，实验装置如图所示。 （1）如图甲所示，将两块小镜子分开一定距离后，固定于不锈钢框架上，将铅笔A放在小镜子前，可以看见铅笔通过小镜子成上下两段 （选填“虚”或“实”）像。 （2）小明用与铅笔A完全相同的铅笔B找到了铅笔A的像的位置，他具体的操作是 ，不断调整铅笔B的位置直至B与A的像看起来像是 。 （3）改变铅笔A的位置，用（2）中的方法找到像的位置，再分别测出A和B到反射面的距离，记录在下表中，分析表中数据，可以得出结论： 。 序号 1 2 3 A到反射面的距离/cm 2.00 4.00 8.00 到反射面的距离/cm 2.00 4.00 8.00 （4）该实验相比于用玻璃板做实验的优点分别是：① ；② 。 8.00cm=8.00cm可得出结论，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。 题型六 光的折射 【例6】光线从空气垂直射入水中，入射角是0°，则折射角是（　　） A．0° B．45° C．90° D．180° 【变式6-1】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”）。 【变式6-2】研究光从空气进入玻璃和从玻璃进入空气时的传播规律。选用下图所示的圆盘形量角器作光屏，半圆形玻璃砖及激光器等器材。 实验步骤如下： （1）将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，使二者的圆心重合。 （2）如图甲所示，将一束激光从A射向圆心O，激光在O处发生折射，射向B；读出入射角和折射角的大小，入射角大小为 度，折射角大小为 度。 （3）减小入射角再次实验，如图乙所示，从实验现象中可以得出的结论是 。采用半圆形玻璃砖来进行实验的一个明显好处是 。 （4）根据光路可逆原理，如果让光从玻璃斜射入空气中，可能发生的情况是 ，此时一组可能的入射角和折射角是 度和 度。 题型七 光的色散 【例7】下列单色光中，属于三原色光的是（　　） A．紫光 B．蓝光 C．黄光 D．橙光 【变式7-1】小红是一名摄影爱好者，她发现当黑白照片在暗室内进行冲洗时，所用温度计的液柱是蓝色的，而不是通常的红色，于是她进行了探究，得出了下面的结论，其中错误的是（     ） A．暗室安全灯是红灯，因而一切物体看起来都微显红色，温度计的红色液柱在这种情况下不容易看清楚 B．温度计的蓝色液柱在红光照射下呈黑色 C．蓝色液柱在红光下看得更清楚 D．红色液柱在红光下反射白光 【变式7-2】如图是光的三原色的示意图，图中1和2两个区域应标的颜色分别是（　　） A．蓝、白 B．黄、黑 C．绿、白 D．黄、白 题型八 透镜 【例8】图中已给出入射光线和出射光线，请在方框中画出适当的透镜。 【变式8-1】如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得最小、最亮，此时该亮斑距凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距是 cm，换成凹透镜再做这个实验，在纸上 （选填“能”或“不能”）看到很小、很亮的光斑。 【变式8-2】（多选题）关于凸透镜和凹透镜，下列说法中正确的是（　　） A．凸透镜对光有会聚作用，焦距越小，对光的折光本领就越强 B．凹透镜对光有发散作用，焦距越小，对光的发散作用就越小 C．凸透镜和凹透镜都有两个焦点，且都是实焦点 D．经过凸透镜和凹透镜光心的光线，其传播方向不会发生改变 题型九 凸透镜成像规律 【例9】小明有一个凸透镜，一次实验时不小心把这个透镜摔坏了，他就用橡皮泥把遗失的部分补上使剩下的碎片紧密贴合（如图所示）。小明如果用这个补好的凸透镜做“探究凸透镜成像”的实验，则在光屏上的成像情况是（　　） A．光屏上能出现三个烛焰的实像 B．光屏上能出现两个烛焰的实像 C．光屏上能出现一个残缺的实像 D．光屏上的像与原镜片成像大小相同 【变式9-1】小明用点燃的蜡烛、凸透镜、光屏和光具座等器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）将蜡烛和凸透镜固定好，移动光屏，当光屏上出现清晰的像时，三者位置如图甲所示。该成像原理在生活中的应用是 （选填“照相机”或“投影仪”）。 （2）在图甲的基础上，小明将蜡烛移至20cm刻度线处，要在光屏上看到清晰的像，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜；若不移动光屏，仍想在光屏上得到清晰的像我们可以：①将一个眼镜镜片放在凸透镜和烛焰之间，也能使光屏上的像变清晰，则该眼镜镜片是 （选填“近视”或“远视”）镜片；②保持光屏不动，换用焦距更 （选填“大”或“小”）的透镜。 （3）如图乙所示，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛能成 个像。若不切除凸透镜中间的阴影部分并把阴影部分用黑纸遮挡起来，则此时在光屏上成 （选填序号：①一个部分像；②一个全像；③两个部分像；④两个全像）。 【变式9-2】一种常见的投射灯如图所示，它的成像镜头可简化为一个凸透镜，能把投影片ab投射到地面，下图中能正确反映其成像原理的示意图是（　　） A． B． C． D． 题型十 照相机、投影仪和放大镜 【例10】高铁进站口，自动检票闸机上安装有摄像头。关于人脸识别的说法不正确的是（　　） A．摄像头的光学核心元件是凸透镜 B．在这个过程中，经摄像头成的像是虚像 C．刷脸时，脸要处于摄像头的2倍焦距以外 D．人脸靠近摄像头时，经摄像头成的像会变大 【变式10-1】如图是投影仪的结构图，在使用投影仪时，发现在屏幕上的画面太小，要使画面变大些，正确的调节方法是（　　 ） A．减小投影仪与屏幕间的距离，下调凸透镜，减小凸透镜到投影片间的距离 B．减小投影仪与屏幕间的距离，上调凸透镜，增大凸透镜到投影片间的距离 C．增大投影仪与屏幕间的距离，下调凸透镜，减小凸透镜到投影片间的距离 D．增大投影仪与屏幕间的距离，上调凸透镜，增大凸透镜到投影片间的距离 【变式10-2】放大镜是 镜，通过放大镜看报纸时，适当调整放大镜到字的距离，就能观察到字的 （选填“正立”或“倒立”）、 （选填“放大”或“缩小”）的虚像，并且像与字在放大镜的 （选填“同侧”或“异侧”）。 题型十一 近视眼和远视眼的成因及矫正 【例11】在探究“近视眼的矫正”课外实验中： （1）调整烛焰（模拟远处所视物）、水凸透镜（模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或吸取水量来调节）、光屏（模拟人眼视网膜）在光具座上的位置，如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、 的 像。 （2）向水凸透镜内 （选填“注入”或“吸取”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。 ①若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像，说明近视眼将远处的物体成像在视网膜 （选填“前”或“后”）。 ②若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像，说明近视眼镜的镜片是 透镜。 【变式11-1】“眼睛是心灵的窗户”，我们每个人都应该保护好自己的眼睛，图甲为某同学眼睛的成像光路图。请在图乙虚线框内画出能对其进行矫正的透镜。 【变式11-2】下图是我们看远处物体的示意图，来自远处物体的光经过眼睛晶状体后在视网膜上形成 、 的实像，与 的成像原理相同。 题型十二 望远镜和显微镜 【例12】显微镜和天文望远镜都是科学观察工具，它们在各自的领域中揭示了自然界的不同层面，推动了人类对世界认知的不断深入。如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器下列说法错误的是（　　） A．显微镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像 B．天文望远镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像 C．显微镜的目镜相当于凸透镜，物镜相当于凹透镜 D．天文望远镜的目镜和物镜都相当于凸透镜 【变式12-1】如图所示，是某光学元件的成像光路图，下面叙述中正确的是（　　） A．该光学元件是望远镜 B．右边是物镜，左边是目镜 C．使物镜靠近物体，目镜远离物镜一些成像更大 D．使物镜位置不变，目镜靠近物镜一些成像更大 【变式12-2】如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个 （选填“放大”或“缩小”）的实像，落在目镜 的位置，这个实像经过目镜成一个正立、 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实”或“虚”）像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）镜片来代替。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 光和眼睛（复习讲义） 1．五种研究方法 ①实验归纳法：通过多次实验观察现象、收集数据，归纳得出物理规律。例如：探究光的反射定律时，测量不同入射角（30°、45°、60°）对应的反射角，归纳出 “反射角等于入射角”；探究凸透镜成像规律时，改变物距测量像的大小、虚实、正倒，归纳不同物距下的成像特点。 ②等效替代法：用效果相同的替代物简化实验研究。例如：探究平面镜成像特点时，用未点燃的蜡烛 B 等效替代蜡烛 A 在镜中的像，通过蜡烛 B 与像重合判断像的位置和大小。 ③模型法（理想模型法）：用抽象模型描述实际现象。例如：用 “带箭头的直线（光线）” 形象描述光的传播路径和方向；用 “主光轴、光心、焦点” 等模型简化透镜的光学特性研究。 ④控制变量法：控制其他因素不变，只改变某一变量研究其影响。例如：探究光的折射规律时，控制介质种类不变，改变入射角大小，观察折射角的变化规律；探究透镜对光的作用时，控制入射光平行于主光轴，比较凸透镜和凹透镜的会聚或发散效果。 ⑤转换法：将不易直接观察的现象转化为易观察的现象。例如：通过 “光斑的位置和颤动” 反映光的反射路径变化；通过 “光屏上能否承接像” 区分实像和虚像。 2．二十个基本概念 （1）光的传播与色散 ①光源：能发光的物体（如太阳、电灯、蜡烛）。 ②光线：带箭头的直线，描述光的传播路径和方向。 ③光速：真空中光速 c=3.0×108 m/s ，是自然界速度极限。 ④光年：光在真空中1年传播的距离（长度单位，约 9.46×1012 km ）。 ⑤光的色散：白光通过三棱镜分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象。 ⑥光的三原色：红、绿、蓝（无法用其他色光混合而成，可组合出各种色光）。 （2）光的反射 ①光的反射：光在两种介质分界面改变方向返回原介质的现象。 ②入射光线、反射光线、法线：入射光（AO）、反射光（OB）、过入射点垂直镜面的直线（ON）。 ③入射角、反射角：入射光线与法线的夹角（α）、反射光线与法线的夹角（β）。 ④光的反射定律：反射光线、入射光线、法线共面；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角（光路可逆）。 ⑤镜面反射：平行光经平滑平滑表面反射后仍平行（如平面镜反射）。 ⑥漫反射：平行光经粗糙表面反射后向各方向发散（使物体可从各方向被看到）。 （3）平面镜成像 ①平面镜：反射面为光滑平面的镜子。 ②物距、像距：物体到镜面的距离（AO）、像到镜面的距离（BO）。 ③实像：能呈现在光屏上的像（实际光线会聚形成）。 ④虚像：不能呈现在光屏上，仅能用眼睛观察的像（反射光线反向延长线相交形成，平面镜成虚像）。 ⑤成像特点：像与物到镜面距离相等、大小相等，关于镜面对称。 （4）光的折射 ①光的折射：光从一种介质进入另一种介质时传播方向改变的现象。 ②折射光线、折射角：进入另一介质的光线（OB）、折射光线与法线的夹角（γ）。 ③折射规律：折射光线、入射光线、法线共面；分居法线两侧；光从空气斜射入水 / 玻璃时，折射角小于入射角（入射角增大，折射角增大；垂直入射时方向不变，光路可逆）。 （5）透镜与成像 ①凸透镜：中间比边缘厚，对光有会聚作用。 ②凹透镜：中间比边缘薄，对光有发散作用。 ③光心、主光轴：透镜中心（过光心的光传播方向不变）；通过光心和球面球心的直线。 ④焦点、焦距：凸透镜使平行光会聚的点（实焦点），凹透镜发散光反向延长线的交点（虚焦点）；焦点到光心的距离（f）。 （5）眼睛与光学仪器 ①晶状体、视网膜：眼睛中晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（物体成像于视网膜形成视觉）。 ②近视眼、远视眼：近视眼像成在视网膜前（需凹透镜矫正）；远视眼像成在视网膜后（需凸透镜矫正）。 ③眼镜度数：焦距（单位：m）的倒数乘以 100（凸透镜为正，凹透镜为负）。 知识点分类 知识点内容 重点归纳 常见易错点 光的传播与色散 1. 光源：能发光的物体（如太阳、电灯、蜡烛） 2. 光的传播：在同一种均匀介质中沿直线传播，用光线描述路径和方向 3. 光速：真空中 c=3.0×108 m/s ，不同介质中速度不同（真空＞空气＞水＞玻璃） 4. 光的色散：白光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，白光是混合光 5. 光的三原色：红、绿、蓝 1. 光的直线传播应用：影子、日食、月食 2. 光速是自然界速度极限 3. 色散实验由牛顿完成，三原色混合可得到各种色光 1. 误认为 “光年” 是时间单位（实际是长度单位） 2. 混淆光的三原色与颜料三原色（光的三原色为红、绿、蓝） 3. 认为光在所有介质中都沿直线传播（忽略 “同一种均匀介质” 条件） 光的反射 1. 光的反射：光在分界面返回原介质的现象 2. 反射定律：反射光线、入射光线、法线共面；分居法线两侧；反射角等于入射角（光路可逆） 3. 镜面反射：平行光经平滑表面反射后仍平行 4. 漫反射：平行光经粗糙表面反射后向各方向发散 1. 反射定律的理解与应用（如解释光斑颤动、光路可逆现象） 2. 镜面反射与漫反射都遵循反射定律 3. 能看见不发光物体是因为漫反射 1. 混淆入射角 / 反射角与光线和镜面的夹角（应为与法线的夹角） 2. 认为漫反射不遵循反射定律 3. 忽略 “光路可逆” 在反射现象中的应用 平面镜成像 1. 平面镜：反射面为光滑平面的镜子 2. 成像特点：像与物到镜面距离相等、大小相等，关于镜面对称，成虚像 3. 实像与虚像：实像可呈现在光屏上，虚像不能 1. 成像特点的实验验证（等效替代法：用蜡烛 B 替代像） 2. 像的大小与物体大小相等，与物距无关 3. 虚像由反射光线反向延长线相交形成 1. 误认为 “像的大小随物距变化”（实际像与物等大） 2. 混淆 “物距” 和 “像距”（物距是物体到镜面的距离，像距是像到镜面的距离） 3. 认为虚像不存在（虚像可被眼睛观察但不能呈现在光屏上） 光的折射 1. 光的折射：光从一种介质进入另一种介质时传播方向改变的现象 2. 折射规律：折射光线、入射光线、法线共面；分居法线两侧；光从空气斜射入水 / 玻璃时，折射角小于入射角（光路可逆） 3. 应用：水中筷子变弯、池水变浅、鱼的位置偏高 1. 折射角与入射角的大小关系（空气→水 / 玻璃：折射角小；水 / 玻璃→空气：折射角大） 2. 垂直入射时传播方向不变 3. 生活中折射现象的解释（如池底变浅是光的折射形成虚像） 1. 记错折射角与入射角的大小关系（忽略介质疏密差异） 2. 解释折射现象时忽略 “虚像位置偏高” 的本质 3. 认为折射现象中光路不可逆（实际可逆） 透镜 1. 凸透镜：中间厚边缘薄，对光有会聚作用，有实焦点 2. 凹透镜：中间薄边缘厚，对光有发散作用，有虚焦点 3. 焦点与焦距：焦点到光心的距离为焦距（f） 1. 凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用的实验验证 2. 焦点是平行光经透镜后的会聚点（凸透镜）或反向延长线交点（凹透镜） 3. 焦距测量方法（太阳光聚焦法） 1. 混淆 “会聚” 和 “会聚于一点”（会聚是指光线偏向主光轴，不一定交于一点） 2. 认为凹透镜没有焦点（凹透镜有虚焦点） 3. 忽略 “光心” 的性质（过光心的光线传播方向不变） 凸透镜成像规律 1. 物距 u>2f ：倒立、缩小、实像，像距 f<v<2f （照相机原理） 2. f<u<2f ：倒立、放大、实像，像距 v>2f （投影仪原理） 3. u<f ：正立、放大、虚像（放大镜原理） 4. u=2f ：倒立、等大、实像； u=f ：不成像 1. 成像规律与应用的对应关系（照相机、投影仪、放大镜） 2. 实像与虚像的区分（实像可呈现在光屏上，虚像不能） 3. 物距变化对像距和像大小的影响（物近像远像变大，物远像近像变小） 1. 记错不同物距下的成像性质（如混淆放大 / 缩小实像的物距范围） 2. 认为虚像不能用光屏承接就无法观察（虚像可被眼睛观察） 3. 忽略 “u=f 时不成像” 的特点 眼睛与光学仪器 1. 眼睛结构：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏 2. 近视眼：像成在视网膜前，用凹透镜矫正 3. 远视眼：像成在视网膜后，用凸透镜矫正 4. 光学仪器：照相机（倒立缩小实像）、显微镜、望远镜（均用凸透镜组） 1. 眼睛的调节原理（通过改变晶状体焦距使像成在视网膜上） 2. 近视镜与远视镜的镜片类型及矫正原理 3. 照相机成像原理与凸透镜成像规律的对应（ u>2f 成缩小实像） 1. 混淆近视镜和远视镜的镜片类型（近视用凹透镜，远视用凸透镜） 2. 认为眼镜度数越高焦距越大（实际度数与焦距成反比） 3. 误解显微镜和望远镜的成像原理（均通过两组凸透镜放大成像） 题型一 光的直线传播 【例1】一同学用易拉罐做小孔成像实验。实验装置如图所示，其中半透明纸的作用相当于光屏。 （1）该同学能观察到发光物体AB在半透明纸上所成的是 （选填“倒”或“正”）立的 （选填“虚”或“实”）像。 （2）实验中发现小孔为圆形或方形时像的形状没有变化，这说明物体通过小孔所成的像与 无关。 （3）请作出发光物体AB通过易拉罐底部上的小孔在光屏上所成的像 。 （4）该同学发现发光物体AB和小孔的位置固定后，半透明纸离小孔越近，像就越 （选填“大”或“小”）。若将小孔遮住一半，像会变得更 （选填“清晰”或“模糊”）。 【答案】（1） 倒 实 （2）小孔的形状 （3） （4） 小 清晰 【解析】（1）[1][2]小孔成像是由于光的直线传播传播形成的，所以该同学观察到物体AB在半透明纸上所成的是倒立的实像。 （2）实验中发现小孔为圆形或方形时像的形状没有变化，孔的形状改变而像的形状不变，这说明物体通过小孔所成的像与小孔的形状无关。 （3）根据光沿直线传播的原理作图如下： （4）[1]由图可知当蜡烛和小孔的位置固定后，半透明纸离小孔越近，像距变小像也就越小。 [2]若将小孔遮住一半，孔变小，成像光线会变得更为会聚，所以像会更清晰。 【变式1-1】如图所示，小明用台灯照射做手影游戏，改变手型可在墙上形成不同的“动物”，其原理是 ，“动物”的形成是光在传播过程中遇到 （选填“透明”或“不透明”）的物体时，在物体后形成的阴暗区域。 【答案】 光的直线传播 不透明 【解析】[1][2]光在传播过程中遇到不透明物体时，在不透明物体背后，光无法到达的地方便形成了影子，可见影子是由光的直线传播形成的，所以手影游戏的原理是光的直线传播。 【变式1-2】现有①刺眼的玻璃幕墙、②月亮、③太阳、④闪闪发光的钻石、⑤发光的电灯、⑥放映中的电视屏幕、⑦放映中的投影仪屏幕、⑧发光的萤火虫、⑨明亮的交通路牌。其中属于天然光源的有 ；属于人造光源的有 。（均填序号） 【答案】 ③⑧ ⑤⑥ 【解析】[1][2]能够发光的物体叫光源，光源包括天然光源和人造光源，属于人造光源的有：⑤发光的电灯、⑥放映中的电视屏幕；其中属于天然光源的有：③太阳、⑧发光的萤火虫 题型二 光速 【例2】某中学运动会男子400米比赛时，发令员在起跑线后方某处，运动员在各自赛道的起点处等待发令，如图所示。发令枪响，同时有闪光（光在空气中的传播速度约为）。下列判断正确的是（　　） A．枪声不是由振动产生的 B．在第8赛道的运动员听到枪声最晚 C．发令员戴耳塞是在声源处减弱噪声 D．裁判员听枪声计时或看到闪光计时，对成绩没影响 【答案】B 【解析】A．声音是由物体振动产生的。枪声是因为火药燃烧爆炸，引发周围空气振动产生声音，故A错误； B．声音在空气中传播速度是相同的，在第8赛道的运动员距离发令员最远，声音传播时间最长，所以最晚听到枪声，故B正确； C．减弱噪声的途径有三种：声源处、传播过程中、人耳处。发令员戴耳塞是在人耳处减弱噪声，故C错误； D．光速为，声音在空气中传播速度为，光传播速度远超过声音在空气中传播速度，听枪声计时短，所以听枪声计时会比看到闪光计时成绩好。故D错误。 故选 B。 【变式2-1】在河岸上用手电筒照向平静的河面，从空气进入水中的光传播速度（　　） A．变小 B．不变 C．可能变大，可能不变 D．变大 【答案】A 【解析】光在不同介质中传播速度不同，光在空气中的传播速度接近真空中的光速，光在水中的传播速度远小于在空气中的传播速度，从空气进入水中的光传播速度会变小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式2-2】下列关于光的传播说法错误的是（    ） A．光在空气中沿直线传播，光在水或玻璃中不沿直线传播 B．影子的形成可以用光沿直线传播来解释 C．光在真空中传播的速度是最快的 D．光在不同介质中，传播速度不同 【答案】A 【解析】A．光在同种均匀介质中（无论是空气、水还是玻璃）都是沿直线传播的。因此，光在水或玻璃中也是沿直线传播的，只是由于介质的不同，光的传播速度会有所变化。故A错误，符合题意； B．影子是由于光沿直线传播，遇到不透明的物体时被阻挡，从而在物体后面形成的没有光线照射的黑暗区域。故B正确，不符合题意。 C．光在真空中的传播速度是最快的，约为3×108m/s。在其他介质中，由于光与介质的相互作用，光的传播速度会减慢。故C正确，不符合题意； D．光在不同介质中的传播速度是不同的。一般来说，光在真空中的传播速度最快，而在其他介质（如空气、水、玻璃等）中的传播速度会减慢。故D正确，不符合题意。 故选A。 题型三 光的反射 【例3】光学常常包含丰富的物理知识。以下属于光的反射现象的是（  ） A．井底之蛙，所见甚小 B．人在阳光下的影子早晚长，中午短 C．日食、月食的形成 D．摘不到的是镜中花，捞不到的是水中月 【答案】D 【解析】A．光线在同种均匀介质中是沿直线传播的，井底之蛙，所见甚小，是光沿直线传播现象，故A不符合题意； B．人在阳光下的影子早晚长，中午短，影子的形成属于光的直线传播，故B不符合题意； C．日食、月食的形成是一种由光的直线传播产生的现象，是由于光在同种均匀的物质中传播时沿直线而引起的；故C不符合题意； D．因为平静的水面可以当做平面镜，而水中月就是月亮在平面镜中的像，镜中花也是花在平面镜中的像，所以“水中月”和“镜中花”都属于光的反射。故D符合题意。 故选D 【变式3-1】某同学在探究“光的反射规律”时，实验装置如图所示，他先用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾，将平面镜放在一个能转动的水平圆台上，用固定的红色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光NO，然后用另一个绿色激光笔向O点发出一束光AO，经平面镜反射后沿OB方向射出。请回答下列问题： （1）实验中，用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾的目的是 （选填“显示光路”或“降低温度”）。 （2）红色激光NO的作用是显示 的位置。 （3）缓慢转动圆台，可以看到三束光相互重合，说明在反射现象中，反射光线、入射光线、法线 。 （4）为了显示光路可以将激光笔紧贴纸板，从不同方向均可看到纸板上的光路，是因为光在纸板上发生 。 【答案】（1）显示光路 （2）法线 （3）在同一平面内 （4）漫反射 【解析】（1）实验中用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾，是为了清晰的显示光路，便于观察实验现象，完成实验研究。 （2）法线始终垂直于反射面，红色激光NO的作用是显示法线的位置。 （3）缓慢转动圆台，可以看到三束光相互重合，根据光的直线传播原理可知，这说明在反射现象中，反射光线、入射光线、法线在同一平面内。 （4）从不同方向均可看到纸板上的光路，是因为光在纸板上发生漫反射，反射光线射向各个方向。 【变式3-2】如图所示，在一个空箱子中，一束光自P点发出，沿与镜面成60°角方向射向平面镜，经O点反射后，在Q点形成一个亮斑，当入射光线不变时，将平面镜绕O点顺时针转30°，则下列说法正确的是（  ） A．法线转过15° B．反射角增大45° C．反射光线转过90° D．反射光线与入射光线的夹角为120° 【答案】D 【解析】A．由法线和平面镜垂直可知，将平面镜绕O点顺时针转30°，法线也要转过30°，故A错误； B．将平面镜绕O点顺时针转30°后，入射光线PO与镜面的夹角由60°变为30°，则入射角由30°变为60°，即增大了30°，由反射角等于入射角可知，反射角增大30°，故B错误； CD．平面镜转动前反射光线和入射光线之间的夹角为 平面镜转动后两者之间的夹角变为 由于入射光线不变，所以反射光线转过 故C错误，D正确。 故选D。 题型四 镜面反射和漫反射 【例4】某校正在举办“科技展”，受到同学们的欢迎，但同学们在参观后，提出了一个问题：展示橱窗玻璃总是发生“反光”（玻璃上呈现外界事物影像的现象），而且有阳光时“反光”现象更明显，以至于看不清橱窗内的物品了。 （1）你认为产生“反光”现象的原因是 。“反光”现象更明显的原因是 。 （2）请你提供一个解决“反光”现象的方案 。 【答案】（1） 见解析 见解析 （2）见解析 【解析】（1）[1]光在橱窗玻璃上发生了镜面反射，导致人们看到玻璃上外界事物的像，与平面镜成像原理相同。 [2]“反光”现象更明显的原因是，晴朗天气阳光强烈，光线在玻璃表面反射的反射光也变强，从而使光的反射形成的影像更加清晰。 （2）为了解决这个问题，可以换用防眩光玻璃或贴防眩光膜，这些材料能够减少光的反射，从而降低反光效果。此外，在橱窗内安装光源，使光从橱窗内向外照射。 【变式4-1】一束平行光分别照射到光滑和凹凸不平的物体表面，如图甲、乙所示，其中图甲光路为 反射的光路图，图乙光路为 反射的光路图，图乙中的光线 （选填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。 【答案】 镜面 漫 遵循 【解析】[1][2][3]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。甲图光路为镜面反射的光路图，乙图光路为漫反射的光路图；无论镜面反射还是漫反射，每一条光线都遵循光的反射定律。 【变式4-2】雨后的夜晚，当你行走在有积水的路上，为了避让水洼，描述正确的是（    ） A．背着月光走，应走较暗的地方，月光照水面上发生镜面反射 B．背着月光走，应走较亮的地方，月光照到地面上发生漫反射 C．迎着月光走，应走较亮的地方，月光照到地面上发生漫反射 D．迎着月光走，应走较暗的地方，月光照水面上发生漫反射 【答案】B 【解析】AB．背着月光走，月光经水面发生镜面反射，没有反射光线进入人的眼睛，人感觉水面暗；地面发生漫反射，有少量的光线反射进入人的眼睛，人感觉地面亮，因此需要走较亮的地方，故A错误，B正确； CD．迎着月光走，月光经水面发生镜面反射，光线集中进入人的眼睛，人感觉很亮；地面发生漫反射，有少量的光线反射进入人的眼睛，人感觉地面暗，因此需要走较暗的地方，故CD错误。 故选B。 题型五 平面镜成像 【例5】下图是“探究平面镜成像时像与物的关系”的实验装置。在水平桌面上铺一张白纸，将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，一支完全相同，但不点燃的蜡烛B放在玻璃板后面移动，直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。移动点燃的蜡烛，多做几次实验。 （1）实验时，选择玻璃板代替平面镜进行实验是为了 ； （2）在寻找蜡烛A的像的位置时，某同学无论怎样调节蜡烛B，发现都不能与蜡烛A的像重合，发生这种现象的原因可能是 ； （3）若要确认平面镜所成的像是虚像还是实像，进一步操作是 。 【答案】（1）便于确定像的位置 （2）玻璃板没有垂直于水平桌面放置 （3）见解析 【解析】（1）在实验中，用玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的位置，因玻璃板是透明的，既能蜡烛A这一侧就能观察到成像情况，又能看到玻璃板后面的物体。 （2）无论怎么调节蜡烛B都不能与蜡烛A的像重合，出现这种现象的原因可能是玻璃板没有垂直于水平桌面放置。像没有成在桌面上，而是在桌面上方或者下方，所以在桌面上的蜡烛B就不能与像重合。 （3）要确认平面镜所成的像的虚实，需要将蜡烛B移走，然后在B所处的位置放置光屏，观察光屏上能否承接到像。 【变式5-1】玲玲通过街道转弯处的反射镜M看到了下班回家的妈妈。下图为转弯处的俯视图，A点表示玲玲的眼睛，B点表示玲玲妈妈所在的位置，请在图中画出玲玲通过反射镜M看到妈妈的光路图。 【答案】 【解析】A点是玲玲的眼睛，B点表示妈妈所在的位置，根据平面镜成像特点，找到B点在平面镜中的像B′，连接AB′与平面镜交点为入射点O，连接BO为入射光线，OA为反射光线，玲玲看到妈妈的光路如图所示： 【变式5-2】物理实验小组利用生活中梳洗用的两块小镜子（小镜子的前表面为反射面）进行了“探究平面镜成像特点”的实验，实验装置如图所示。 （1）如图甲所示，将两块小镜子分开一定距离后，固定于不锈钢框架上，将铅笔A放在小镜子前，可以看见铅笔通过小镜子成上下两段 （选填“虚”或“实”）像。 （2）小明用与铅笔A完全相同的铅笔B找到了铅笔A的像的位置，他具体的操作是 ，不断调整铅笔B的位置直至B与A的像看起来像是 。 （3）改变铅笔A的位置，用（2）中的方法找到像的位置，再分别测出A和B到反射面的距离，记录在下表中，分析表中数据，可以得出结论： 。 序号 1 2 3 A到反射面的距离/cm 2.00 4.00 8.00 到反射面的距离/cm 2.00 4.00 8.00 （4）该实验相比于用玻璃板做实验的优点分别是：① ；② 。 【答案】（1）虚 （2） 将铅笔B放在小镜子后 一支完整的铅笔 （3）像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等 （4） 像更清晰 不会出现重影 【解析】（1）铅笔射向小镜子的光经小镜子反射后不能会聚成像，而反射光线的反向延长线会聚在一起形成虚像。 （2）[1][2]为了确定像的位置，小明可以将铅笔B放在小镜子后，直至铅笔B与铅笔A的像看起来是一支完整的铅笔，采用了等效替代的方法。 （3）分析表中数据 2.00cm=2.00cm 4.00cm=4.00cm 8.00cm=8.00cm可得出结论，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。 （4）[1][2]①因为平面镜比玻璃板反射光的效果更好，铅笔A的像更清晰明亮，便于进行实验；②平面镜成像只有一反射面成像，成的像只有一个，不会出现重影。 题型六 光的折射 【例6】光线从空气垂直射入水中，入射角是0°，则折射角是（　　） A．0° B．45° C．90° D．180° 【答案】A 【解析】光线从空气射入水中，若入射角为0°，说明光线垂直射向水面，此时光的传播方向不变，因此入射光线、折射光线与法线重合，则入射角、折射角都为0°。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式6-1】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 【解析】[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。 【变式6-2】研究光从空气进入玻璃和从玻璃进入空气时的传播规律。选用下图所示的圆盘形量角器作光屏，半圆形玻璃砖及激光器等器材。 实验步骤如下： （1）将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，使二者的圆心重合。 （2）如图甲所示，将一束激光从A射向圆心O，激光在O处发生折射，射向B；读出入射角和折射角的大小，入射角大小为 度，折射角大小为 度。 （3）减小入射角再次实验，如图乙所示，从实验现象中可以得出的结论是 。采用半圆形玻璃砖来进行实验的一个明显好处是 。 （4）根据光路可逆原理，如果让光从玻璃斜射入空气中，可能发生的情况是 ，此时一组可能的入射角和折射角是 度和 度。 【答案】 45 30 当光线垂直于界面入射时不发生折射 便于测量角度的大小 发生全反射现象 30 45 【解析】[1][2]入射角为AO与法线（即零刻度连线）的夹角，此夹角为45度；折射角为BO与法线的夹角，此夹角为30度。 [3][4]由图可知，当光线垂直于界面入射时，光进入玻璃后传播方向不变，所以，可得出结论，当光线垂直于界面入射时不发生折射。采用半圆形玻璃砖，使入射光从圆心入射时，光在玻璃中沿圆的半径折射，到达弧形表面射向空气中时，光线垂直于弧形表面，不发生折射，继续沿原方向射出，使于测量折射角。 [5]由实验可得，光从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；根据光路可逆原理，当光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。如果入射角增大到一定程度，折射角将先增大于90度，入射角再增大，则折射光线消失，就可能发生全反射现象。 [6][7]题目中如图甲所示，将一束激光从A射向圆心O，激光在O处发生折射，射向B；读出入射角和折射角的大小，入射角大小为45度，折射角大小为30度。根据光路可逆原理，如果让光从玻璃斜射入空气中，入射角和折射角可能是30度和45度。 题型七 光的色散 【例7】下列单色光中，属于三原色光的是（　　） A．紫光 B．蓝光 C．黄光 D．橙光 【答案】B 【解析】光的三原色为红，绿，蓝，其它色光都可以由这三种色光混合得到。 故选B。 【变式7-1】小红是一名摄影爱好者，她发现当黑白照片在暗室内进行冲洗时，所用温度计的液柱是蓝色的，而不是通常的红色，于是她进行了探究，得出了下面的结论，其中错误的是（     ） A．暗室安全灯是红灯，因而一切物体看起来都微显红色，温度计的红色液柱在这种情况下不容易看清楚 B．温度计的蓝色液柱在红光照射下呈黑色 C．蓝色液柱在红光下看得更清楚 D．红色液柱在红光下反射白光 【答案】D 【解析】因暗室安全灯是红灯，所以红色和白色的物体能反射红光，而呈现红色；不是红色或白色的物体吸收了红光，没有光反射出来，都呈现黑色。如果温度计的液柱是红色，在暗室内安全灯的照射下液柱是红色，其他物体看来大部分也都微显红色，所以液柱不容易看清楚。如果温度计的液柱是蓝色，在暗室内安全灯的照射下液柱是黑色，所以能让我们看得更清楚些。故ABC正确，不符合题意，D错误，不符合题意。 故选D。 【变式7-2】如图是光的三原色的示意图，图中1和2两个区域应标的颜色分别是（　　） A．蓝、白 B．黄、黑 C．绿、白 D．黄、白 【答案】C 【解析】光的三原色是红、绿、蓝。光的三原色按同比例混合时能合成白光。因此，图中1为绿色，2为白色，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 题型八 透镜 【例8】图中已给出入射光线和出射光线，请在方框中画出适当的透镜。 【答案】 【解析】由图可知，平行于主光轴的光线经透镜折射后会聚于一点，说明该透镜对光有会聚作用，该透镜是凸透镜，如图所示： 【变式8-1】如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得最小、最亮，此时该亮斑距凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距是 cm，换成凹透镜再做这个实验，在纸上 （选填“能”或“不能”）看到很小、很亮的光斑。 【答案】 8 不能 【解析】[1]根据凸透镜的性质，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一点，这个点就是焦点，而焦点到凸透镜光心的距离就是焦距。题目中白纸在移动过程中，当光斑变得最小、最亮时，此时光斑所在位置就是焦点位置，已知该光斑距凸透镜的距离为8cm，所以该凸透镜的焦距就是8cm。 [2]凹透镜的特性是对光线起发散作用。当平行光线照射凹透镜时，光线会被发散开，而不会像凸透镜那样会聚成一个很小、很亮的光斑，所以在纸上不能看到很小、很亮的光斑。 【变式8-2】（多选题）关于凸透镜和凹透镜，下列说法中正确的是（　　） A．凸透镜对光有会聚作用，焦距越小，对光的折光本领就越强 B．凹透镜对光有发散作用，焦距越小，对光的发散作用就越小 C．凸透镜和凹透镜都有两个焦点，且都是实焦点 D．经过凸透镜和凹透镜光心的光线，其传播方向不会发生改变 【答案】AD 【解析】A．凸透镜对光有会聚作用，焦距是指凸透镜使平行于主光轴的光会聚于一点，这个点到光心的距离。焦距越小，说明凸透镜对光线的偏折能力越强，也就是对光的折光本领就越强，故A正确； B．凹透镜对光有发散作用，焦距越小，对光的发散作用应该越大，而不是越小，故B错误； C．凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点，并非都是实焦点，故C错误； D．经过凸透镜和凹透镜光心的光线，不发生折射，其传播方向不会发生改变，故D正确。 故选AD。 题型九 凸透镜成像规律 【例9】小明有一个凸透镜，一次实验时不小心把这个透镜摔坏了，他就用橡皮泥把遗失的部分补上使剩下的碎片紧密贴合（如图所示）。小明如果用这个补好的凸透镜做“探究凸透镜成像”的实验，则在光屏上的成像情况是（　　） A．光屏上能出现三个烛焰的实像 B．光屏上能出现两个烛焰的实像 C．光屏上能出现一个残缺的实像 D．光屏上的像与原镜片成像大小相同 【答案】D 【解析】用橡皮泥把遗失的部分补上后，仍然是一个凸透镜，虽然橡皮泥代替凸透镜的一部分，但其他部分经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式9-1】小明用点燃的蜡烛、凸透镜、光屏和光具座等器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）将蜡烛和凸透镜固定好，移动光屏，当光屏上出现清晰的像时，三者位置如图甲所示。该成像原理在生活中的应用是 （选填“照相机”或“投影仪”）。 （2）在图甲的基础上，小明将蜡烛移至20cm刻度线处，要在光屏上看到清晰的像，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜；若不移动光屏，仍想在光屏上得到清晰的像我们可以：①将一个眼镜镜片放在凸透镜和烛焰之间，也能使光屏上的像变清晰，则该眼镜镜片是 （选填“近视”或“远视”）镜片；②保持光屏不动，换用焦距更 （选填“大”或“小”）的透镜。 （3）如图乙所示，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛能成 个像。若不切除凸透镜中间的阴影部分并把阴影部分用黑纸遮挡起来，则此时在光屏上成 （选填序号：①一个部分像；②一个全像；③两个部分像；④两个全像）。 【答案】（1）照相机 （2） 远离 远视 小 （3） 2 ② 【解析】（1）由图甲可知，u>v，所以此时物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像的特点可知，此时成倒立、缩小的实像，其应用是照相机。 （2）[1]凸透镜成实像时，物近像远像变大，因此在图甲的基础上，小明将蜡烛移至20cm刻度线处，物距变小，像距变大，要在光屏上看到清晰的像，应将光屏远离透镜。 [2]远视镜的镜片即凸透镜，对光线有会聚作用，若不移动光屏，还想在光屏上得到清晰的像，我们可以：将一个眼镜片放在凸透镜和烛焰之间，也能使光屏上的像变清晰，则该眼镜片是远视眼镜的镜片。 [3]若不移动光屏，还想在光屏上得到清晰的像，像要提前会聚，也可保持光屏不动，换用焦距更小的透镜。 （3）[1]因为凸透镜中间厚，边缘薄，切去中间部分后相当于两个透镜，光心位置改变了，上面的像下移，下面的像上移，错位将成2个像。 [2]物体由无数点组成，物体上任一点有无数条光线射向凸透镜，经凸透镜折射后，无数条光线会聚成该点的像，把阴影部分用黑纸遮挡起来，还有光线经另外的部分透过透镜成像，故成一个完整的像，只是像的亮度变暗了，故①③④不符合题意，②符合题意。 【变式9-2】一种常见的投射灯如图所示，它的成像镜头可简化为一个凸透镜，能把投影片ab投射到地面，下图中能正确反映其成像原理的示意图是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由题意可知，投射灯把投影片ab投射到地面，相当于一个投影仪，根据凸透镜成像规律可知，其原理是：当2f>u>f时，v>2f，成倒立放大的实像，分析各选项图示可知，只有B选项符合要求，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 题型十 照相机、投影仪和放大镜 【例10】高铁进站口，自动检票闸机上安装有摄像头。关于人脸识别的说法不正确的是（　　） A．摄像头的光学核心元件是凸透镜 B．在这个过程中，经摄像头成的像是虚像 C．刷脸时，脸要处于摄像头的2倍焦距以外 D．人脸靠近摄像头时，经摄像头成的像会变大 【答案】B 【解析】ABC．摄像头是一个凸透镜，是利用物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像的规律工作的，故AC正确，不符合题意；B错误，符合题意； D．凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，像越小，所以当被拍摄的人靠近摄像头时，人经摄像头所成的像会变大，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式10-1】如图是投影仪的结构图，在使用投影仪时，发现在屏幕上的画面太小，要使画面变大些，正确的调节方法是（　　 ） A．减小投影仪与屏幕间的距离，下调凸透镜，减小凸透镜到投影片间的距离 B．减小投影仪与屏幕间的距离，上调凸透镜，增大凸透镜到投影片间的距离 C．增大投影仪与屏幕间的距离，下调凸透镜，减小凸透镜到投影片间的距离 D．增大投影仪与屏幕间的距离，上调凸透镜，增大凸透镜到投影片间的距离 【答案】C 【解析】在使用投影仪时，发现在屏幕上的画面太小，要使像变大，由物近像远像变大可知应减小物距，即下调凸透镜，减小凸透镜到投影片间的距离，并增大像距，即增大投影仪与屏幕间的距离。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式10-2】放大镜是 镜，通过放大镜看报纸时，适当调整放大镜到字的距离，就能观察到字的 （选填“正立”或“倒立”）、 （选填“放大”或“缩小”）的虚像，并且像与字在放大镜的 （选填“同侧”或“异侧”）。 【答案】 凸透 正立 放大 同侧 【解析】[1][2][3][4]放大镜的镜片中间厚、边缘薄，是凸透镜，根据凸透镜成像特点知：当物距小于一倍焦距时，物体在凸透镜中成正立的放大的虚像，因此把放大镜放在书的上方，适当调整距离，通过放大镜能看到字的正立、放大的虚像，并且看到字的像和书上的字在放大镜的同侧。 题型十一 近视眼和远视眼的成因及矫正 【例11】在探究“近视眼的矫正”课外实验中： （1）调整烛焰（模拟远处所视物）、水凸透镜（模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或吸取水量来调节）、光屏（模拟人眼视网膜）在光具座上的位置，如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、 的 像。 （2）向水凸透镜内 （选填“注入”或“吸取”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。 ①若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像，说明近视眼将远处的物体成像在视网膜 （选填“前”或“后”）。 ②若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像，说明近视眼镜的镜片是 透镜。 【答案】（1） 缩小 实 （2） 注入 前 凹 【解析】（1）[1][2]由图知，像距小于物距，所以此时成倒立缩小的实像。 （2）[1]根据近视眼的成因，向水凸透镜内注入水，凸透镜变厚，此时凸透镜对光的折射作用变强，像将成在光屏之前，即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前，像会变模糊。 [2]若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像，说明此时像成在了光屏的前方，即近视眼会将远处的物体成像在视网膜前方。 [3]要使像能成在原来光屏的位置，应在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，使像距变大，光屏上也能得到清晰的像，说明近视眼镜是凹透镜。 【变式11-1】“眼睛是心灵的窗户”，我们每个人都应该保护好自己的眼睛，图甲为某同学眼睛的成像光路图。请在图乙虚线框内画出能对其进行矫正的透镜。 【答案】 【解析】由图甲可知，此时晶状体将光线会聚在视网膜的前方，是近视眼，故应当佩带凹透镜进行矫正，如下图所示： 【变式11-2】下图是我们看远处物体的示意图，来自远处物体的光经过眼睛晶状体后在视网膜上形成 、 的实像，与 的成像原理相同。 【答案】 倒立 缩小 照相机 【解析】[1][2][3]当来自远处物体的光进入眼睛时，它会经过晶状体的折射。晶状体相当于凸透镜，对光线进行会聚。由于物体距离眼睛很远，远大于凸透镜的二倍焦距，会在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像。 这种成像原理与照相机非常相似。 题型十二 望远镜和显微镜 【例12】显微镜和天文望远镜都是科学观察工具，它们在各自的领域中揭示了自然界的不同层面，推动了人类对世界认知的不断深入。如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器下列说法错误的是（　　） A．显微镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像 B．天文望远镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像 C．显微镜的目镜相当于凸透镜，物镜相当于凹透镜 D．天文望远镜的目镜和物镜都相当于凸透镜 【答案】C 【解析】AC．显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意； BD．天文望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像，故BD正确，不符合题意。 故选C。 【变式12-1】如图所示，是某光学元件的成像光路图，下面叙述中正确的是（　　） A．该光学元件是望远镜 B．右边是物镜，左边是目镜 C．使物镜靠近物体，目镜远离物镜一些成像更大 D．使物镜位置不变，目镜靠近物镜一些成像更大 【答案】C 【解析】AB．由图可知，左边透镜成倒立放大实像，右边透镜成正立放大虚像，所以该光学元件为显微镜，显微镜的物镜是将物体成一个倒立放大的实像，相当于投影仪的作用，显微镜的目镜起一个放大镜的作用，以物镜所成的像为物体，再进行二次成像，则左边透镜为物镜，右边透镜为目镜，故AB错误； CD．显微镜的物镜是将物体成一个倒立放大的实像，相当于投影仪的作用，根据“物近像远像变大”的规律，应缩小物距，才能使像变大，显微镜的目镜起一个放大镜的作用，以物镜所成的像为物体，再进行二次成像，此时的“物体”在目镜的焦距之内，根据放大镜“物近像远像变大”的规律，应使目镜远离物镜一些成像才能变大，故C正确，D错误。 故选C。 【变式12-2】如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个 （选填“放大”或“缩小”）的实像，落在目镜 的位置，这个实像经过目镜成一个正立、 （选填“放大”或“缩小”）的 （选填“实”或“虚”）像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）镜片来代替。 【答案】 缩小 一倍焦距以内 放大 虚 远视 【解析】[1]由题可知远处的物体距离物镜远远大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，远处的物体经过物镜成倒立、缩小的实像。 [2][3][4]人眼是通过目镜看到放大的像，所以远处的物体经过物镜成像的位置，应该落在目镜一倍焦距以内，所以人眼看到的是正立、放大的虚像。 [5]制作简易天文望远镜中需要的物镜和目镜都是凸透镜，生活中用以矫正远视眼的眼镜镜片就是凸透镜，所以想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的远视镜片来代替。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$