内容正文:
专题03 光现象、透镜及其应用
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考点聚焦:核心考点,有的放矢
重点速记:知识点和关键点梳理,查漏补缺
难点强化:难点内容标注与讲解,能力提升
复习提升:真题感知+提升专练,全面突破
核心考点聚焦
一、光的直线传播
六、透镜
二、光的反射
七、生活中的透镜
三、平面镜成像
八、凸透镜成像的规律
四、光的折射
九、眼睛和眼镜
五、光的色散
十、光学重点实验
一、光的直线传播
1.光源
(1)光源:能够自身发光的物体叫做光源。如太阳以及我们看到的绝大多数星星是恒星,萤火虫,水母、灯笼鱼、斧头鱼等。
(2)光源的分类
①自然光源:太阳、萤火虫、水母等
②人造光源:点燃的蜡烛,正在发光的霓虹灯、荧光棒、LED灯等。
判断物体是不是光源,关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光,实际上是反射了其他光源发出的光,所以这些物体不是光源;如镜子、月亮、宝石等。
2.光的直线传播
(1)光在同种均匀介质中沿直线传播。
(2)光线:为了表示光的传播情况,我们通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向(如图甲所示),这样的直线叫光线;
光线是一种物理模型,只是用来形象地描述光的传播情况,它实际是不存在的。 这种研究方法叫做模型法。
3.光的直线传播现象
(1)影子的形成
①原理:光的直线传播;
②成因:光在传播过程中遇到不透明的物体,由于光在同种均匀介质中沿直线传播,不能穿过不透明物体,在物体后面便形成的较暗区域,就是我们说的影子。
(2)日食、月食的形成
①原理:光的直线传播。
②成因:日食是地球上的人看太阳,由于光是沿直线传播的,太阳光被月球挡住了(图甲)。月食是地球上的人看月球,由于光是沿直线传播的,太阳光被地球挡住了(图乙)。
(3)小孔成像
①小孔成像原理:光的直线传播。
②成像性质:倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。
③影响成像大小的因素:与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。
④像的形状:与物体的形状相同,与小孔形状无关。
(1)小孔成像的条件:小孔必须足够小,但并不是越小越好,孔太小会影响像的亮度;
(2)小孔逐渐变大,光屏上的像会逐渐变模糊;当小孔增大到一定程度时,在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。
4.光的直线传播的应用
(1)激光准直:在开凿大山隧道时,工人们常用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不出偏差。
(2)射击时利用“三点一线”进行瞄准:射击瞄准时,瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。
(3)站队列成直线:如果前面的人挡住了后面人的视线,使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺即可。
5.光的传播的速度
(1)光在真空中的传播速度
在物理学中用c表示,c=2.99792×108m/s。通常情况下,真空中的光速可以近似为:c=3×108m/s。
(2)光在其他介质中的传播速度
光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c,也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为c;光在玻璃中的传播速度近约为c。
(3)“光年”是长度的单位,它等于光在1年内传播的距离。
二、光的反射
1.光的反射定律
(1)光的反射的概念:光遇到物体的表面时,一部分光会改变原来的方向,返回到原来的物质中传播的现象,叫做光的反射。水中倒影是最典型的光的反射现象;还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
(2)相关概念,如图所示:
①入射点O、入射光线和反射光线
②法线ON:通过入射点垂直于反射面的直线(虚线);
③入射角∠i:入射光线与法线的夹角;
④反射角∠r:反射光线与法线的夹角。
(1)入射角、反射角分别是入射光线、反射光线与法线的夹角,而不是与反射面的夹角;
(2)习惯上按光的传播方向表述光线,如将E射向O的光线表述为光线EO,将从O点射向F的光线表述为光线OF。
(3)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、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。记忆口诀:“三线共面、法线居中、两角相等”。
对光的反射定律的理解
(1)先有入射光,后有反射光。因此不能说“入射角等于反射角”
(2)当光垂直镜面入射时,入射角为零,反射角也为零,反射光线、入射光线和法线在同一直线上,方向相反,并不是没有发生现象。
(4)在反射现象中,光路可逆。
2.镜面反射和漫反射
类型
镜面反射
漫反射
区别
定义
一束平行光照射到光滑的镜面上后,会被平行地反射,这种反射叫做镜面反射。
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。
光路图
举例
平面镜、自行车尾灯、黑板反光、平静的水面反光等。
各个方向都能看到黑板上的字、电影银幕用幕布等
联系
遵循光的反射定律
三、平面镜成像
1.平面镜成像的特点
平面镜所成的像为正立的虚像,其大小与物体的大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与镜面垂直。记忆口诀:“等大、等距、垂直、虚像”。
利用数学课中有关对称的知识,平面镜成像的规律也可以表述为:平面镜所成的像为正立的虚像,像与物体关于镜面对称。
我们在观察平面镜成像时会有近大(靠近镜面像大)远小(远离镜面像小)的感觉,这是由人的“视角”造成的错觉。事实上,平面镜所成像的大小总是与物体的大小相等,像的大小与物体到平面镜的距离无关。
2.平面镜成虚像的原理
由此可知,平面镜成像的原理是光的反射。平面镜所成的像实际上来自物体的光经平面镜反射后,反射光线的反向延长线的交点。
3.平面镜的应用
(1)平面镜成像:家庭中所用的穿衣镜;练功房、理发店、服装店里安装的平面镜;牙医检查牙齿使用的平面镜等。
(2)利用平面镜改变光路:塔式太阳能电站、潜望镜
4.凸面镜和凹面镜
(1)凸面镜的特点及应用
凸面镜对光线有发散的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜,凸面镜能起到扩大视野的作用。
(2)凹面镜的特点及应用
凹面镜对光线有会聚作用。汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。
四、光的折射
1.光的折射
(1)光的折射:光从空气斜射入水中时,传播方向发生了偏折,这种现象叫作光的折射。
(2)描述折射现象的几个概念
①入射点:入射光线与分界面的交点O;
②分界面:两种介质的分界面,如图所示的MM′;
③法线:过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′;
④入射角:入射光线与法线的夹角α;
⑤折射角:折射光线与法线的夹角β。
(3)光的折射规律
光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。当入射角增大时,折射角也增大;当入射角减小时,折射角也减小。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变。在折射现象中,光路可逆。
对光的折射规律的理解
(1)当光垂直射到分界面上时,光的传播方向不发生变化,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角和入射角都为0°;
(2)一般情况下,无论光从空气斜射入其他介质中,还是光从其他介质斜射入空气中,在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角;(空气角大)
(3)一般来说,当光从两种介质分界面上发生折射时,光速大的介质中光线与法线的夹角大,光速小的介质中光线与法线的夹角小。
2.生活中的折射现象
现象
分析
池底(或水中物体)的光线由水中斜射入空气中时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得池底变浅了(或变高了、变短、弯折了)
水上的物体反射的光从空气进入水中,发生折射,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,向下偏折,所以潜水员看到的树的位置比实际位置偏高
两次折射后,入射光线与第二次折射光线平行,于是钢笔“错位”了
海市蜃楼是一种光学幻景,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像
五、光的色散
1.光的色散
(1)光的色散:太阳光(白光)经过三棱镜被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光,这种现象叫光的色散。彩虹就是太阳光在传播过程中遇到空气中的水滴,经反射、折射后产生的现象。
(2)太阳光是复色光。
(3)不同的单色光通过三棱镜时偏折程度不同,红光偏折最小,紫光偏折程度最大。各种单色光偏折程度从小到大依次为红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光。
(4)色光的三原色:红、绿、蓝。
2.看不见的光
名称
光谱图中的位置
特性
应用
红外线
红光外侧
热效应、穿透云雾能力强等
①诊断病情;②拍摄“热谱图”;③红外线夜视仪;④红外线遥控器
紫外线
紫光外侧
荧光效应、消毒杀菌、促进人体合成维生素D
①适当照射阳光促进促进人体合成维生素D;②紫外灯灭菌;③紫外线使荧光物质发光
六、透镜
1.凸透镜和凹透镜
(1)透镜的种类
种类
概念
图示
实例
凸透镜
中间厚、边缘薄的透镜
放大镜
凹透镜
中间薄、边缘厚的透镜
近视眼镜
(2)透镜的主光轴和光心
名称
概念
图示
主光轴
通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴,简称主轴。每个透镜都有一个主轴,主轴用点线表示
凸透镜
凹透镜
光心
透镜主轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫透镜的光心。可以认为薄透镜就在透镜的中心
2.透镜对光的作用
(1)凸透镜对光的会聚作用
如图所示,让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜,观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点。
(2)凹透镜对光的发散作用
如图所示,让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜,观察到光通过凹透镜后会偏离主光轴散开,但其反向延长线交于主光轴上的一点。
会聚作用≠光一定会聚,发散作用≠光一定发散
(1)会聚作用是指能使折射光更靠近主光轴,但折射后的光不一定会相交与于一点。如图甲所示,凸透镜使通过它的一束光更靠近主光轴,但该光束依然不会相交于一点。
(2)发散作用是指能使折射光更远离主光轴,但折射后的光也可能会相交于一点。如图乙所示,凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用,但光经过凹透镜后还能相交于一点。
3.焦点和焦距
焦点
焦距
图示
凸透镜
凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫凸透镜的焦点,用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点
焦点F到光心O的距离叫焦距,用f表示,凸透镜两侧的焦距相等
凹透镜
凹透镜能使跟主光轴平行的光发散,且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点,这个点不是实际光线会聚的点,所以叫虚焦点,用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点
虚焦点F到光心O的距离叫焦距,用f表示,凹透镜两侧的焦距相等
4.三条特殊的光线
平行于主光轴
过焦点
过光心
凸透镜
平行于主光轴的光经凸透镜后,将会聚在焦点上。
过焦点的光,通过凸透镜后,平行于主光轴射出。
通过光心的光线,其传播方向不改变。
凹透镜
平行于主光轴的光经凹透镜折射后,反向延长线将交于异侧虚焦点上。
入射光线的延长线相交于虚焦点,通过凹透镜后,平行于主光轴射出。
通过光心的光线,其传播方向不改变。
七、生活中的透镜
1.照相机
(1)构造:镜头:相当于一个凸透镜;胶片:相当于光屏。
(2)原理如图所示:
(3)成像特点
①物距大于像距();②物近像远像变大,物远像近像变小;③像和物体在镜头两侧;④照相机成倒立、缩小的实像。
2.投影仪
(1)构造:镜头:相当于一个凸透镜,起到成像的作用;屏幕:相当于光屏,用来显示投影仪所成的像,供观众观看;平面镜:用来改变光路。
(2)原理如图所示
(3)成像特点
①投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离();②投影片离镜头越近时,屏幕上所成的像越大,像到镜头的距离越大;③投影仪在屏幕上所成的像比投影片上图案大;④投影片和它的像在镜头的两侧;⑤投影片在屏幕上所成的像是倒立、放大的实像。
3.放大镜:凸透镜。
(1)原理如图所示
(2)成像特点:放大镜所成的像是正立、放大的虚像。
4.实像和虚像
实像
虚像
不同点
实像是由实际光线会聚而成的
虚像不是实际光线会聚而成的,而是实际光线的反向延长线的交点
实像总是倒立的(上下倒、左右倒)
虚像总是正立的
实像能用光屏承接
虚像不能用光屏承接
小孔成像、照相机、幻灯机、投影仪成的是实像
平面镜、放大镜、凹透镜、凹面镜、凸面镜成的是虚像
相同点
无论是实像还是虚像,都能用眼睛看到,也都能用相机排成照片。
八、凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的规律
(1)静态规律
物距u与焦距f的关系
像的性质
像距v与焦距f的关系
相对凸透镜的位置
应用
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
f<v<2f
与物异侧
照相机
u=2f
倒立
等大
实像
v=2f
与物异侧
测焦距
f<u<2f
倒立
放大
实像
v>2f
与物异侧
投影仪
u=f
不成像
u<f
正立
放大
虚像
——
与物同侧
放大镜
(2)动态规律
成实像时,物体距离透镜越近,像距离透镜越远,像越大;物体距离透镜越远,像距离透镜越近,像越小。即成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小。成虚像时,物体距离透镜越近,像越小,物体距离透镜越远,像越大。即物体越靠近焦点像越大。
2.用作图法研究凸透镜成像规律
(1)物距大于2倍焦距,即u>2f 时,成倒立、缩小的实像,像距v: f<v<2f 。
(2)物距u=2f 时,成倒立、等大的实像,像距v=2f
(3)物距大于焦距小于2倍焦距,即 f<u<2f 时,成倒立、放大的实像,像距 v>2f。
(4)物距u=f 时,不成像。
(3)物距u<f 时,凸透镜成正立、放大的虚像。
九、眼睛和眼镜
1.眼睛的成像原理
(1)眼球好像一架照相机,角膜和晶状体的共同作用相当于凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜相当于光屏。
(2)成像特点:成倒立、缩小的实像。
2.近视眼、远视眼及其矫正
近视眼
远视眼
特点
只能看清近处的物体
只能看清远处的物体
成因
晶状体变厚,折光能力太强
晶状体变薄,折光能力太弱
成像位置
视网膜前
视网膜后
矫正方法
佩戴凹透镜
佩戴凸透镜
矫正原理
凹透镜使光线发散,折射后光线会聚在视网膜上
凸透镜使光线会聚,折射后光线会聚在视网膜上
规律总结
近厚前凹,远薄后凸
3.望远镜
(1)物镜:焦距较长,相当于照相机的镜头,远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,这个像处于目镜的1倍焦距以内.
(2)目镜:焦距较短,相当于一个放大镜。成正立、放大的虚像。
十、光学重点实验
1.探究光的反射定律
(1)量角器:测量入射角和反射角的度数。
(2)可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播路径,对光线起漫反射作用;二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
(3)白色硬纸板竖直立在平面镜上。
(4)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、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。(不能说成入射角等于反射角)
(5)在光的反射现象中,光路是可逆的。
(6)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象。
(7)实验时,纸板必须与平面镜垂直,否则在纸板上看不到反射光;
(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)区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法:对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘,或者对每一组入射光线和反射光线进行编号。
(10)进行多次实验的目的:避免偶然性,寻找普遍规律。
(11)若发现每次实验反射角与入射角的和为90°,原因是:错把入射角看成入射光线与反射面的夹角,或错把反射角看成反射光线与反射面的夹角。
2.探究平面镜成像的特点
(1)为了使观察到的像更为清晰,实验最好在较暗的环境中进行;
(2)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于观察和确定像的位置,并比较物像的大小关系,原因是玻璃板既能反射光又能透过光,即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛,也能看到点燃的蜡烛所成的像;
(3)实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像,当玻璃板较厚时,两个像有较大的错位,难以确定像的位置;
(4)实验中,玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置,则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合;
(5)实验中,使用两支完全相同的蜡烛,目的是比较像与物体的大小关系;
(6)用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮,便于观察;
(7)白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置,刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离;
(8)改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验,是为了寻找普遍规律;
(9)观察点燃蜡烛的像时,眼睛应与物体在玻璃板的同一侧;观察像是否为虚像时,眼睛与像在玻璃板的同一侧;
3.探究凸透镜成像的规律
(1)调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度,目的是让烛焰的像成在光屏的中央;
(2)在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些?
可能原因有:①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上;②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内;③蜡烛的位置在透镜的焦点上;④当成放大的实像时,像距较大,光具座长度不够。
(3)用卡片把透镜遮住一部分,光屏上得到烛焰的像有什么变化?
光屏上像的性质不变,还是完整的,但亮度会变暗些。
(4)成实像时,将蜡烛和光屏调换位置时,在光屏上仍能成实像。原因是:光路可逆。
(5)发光二极管比蜡烛的优势:发光二极管亮度更亮,光源稳定,成像稳定。
(6)发光二极管的形状的要求:选择上下、左右都不对称的形状。
(7)蜡烛长度变短时,像在光屏上的位置怎样变化?为了使像仍成在光屏的中央,应该怎样进行调节?
像将会向上移动。调节方法:①将光屏向上移动;②将蜡烛向上移动;③将透镜和光屏向下调节。
强化点一 光现象作图
1. 光的反射光路图
(1)已知反射面、入射光线作反射光线
作图方法:先过入射点O作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角),作出反射光线,标上箭头。
(2)已知反射面、反射光线作入射光线
作图方法:先过入射点作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角)画出对应的入射光线,标上箭头。
(3)已知入射光线和反射光线,确定反射面(平面镜)的位置
作图方法:先作入射光线和反射光线夹角的角平分线,此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点(入射点)作垂直于法线的一条直线,该直线的位置即为平面镜的位置。
2. 平面镜成像光路图
(1)根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图
从S 射向平面镜的所有光线,经平面镜反射后,反射光线的反向延长线都会交于点S',所以在作图时,只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线,作出其反射光线的反向延长线,就可以确定像S'。如下图。
作图步骤如下:
①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上;
②分别作出两条入射光线的法线;
③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线;
④分别作两条反射光线的反向延长线,它们的交点S'即为点光源S的像。
(2)根据平面镜成像特点作图(对称法)
作图方法(如图所示)
①做垂线—即画出物体的两个端点AB到平面镜面的垂线段AM、BN;
②画垂足;
③量等距:使A´M=AM,B´N =BN;
④画像点A´B´并连接,则A´B´就是物体AB的像。
强化点二 凸透镜成像规律的应用
物距
光路分析图示
像距
成像特点
像与物相对透镜的位置
应用
倒立、缩小的实像
异侧
照相机
倒立、等大的实像
异侧
测焦距
倒立、放大的实像
异侧
投影仪
幻灯机
正立、放大的虚像
同侧
放大镜
巧记 一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;虚像正立同侧,实像倒立异侧;成实像时,物远像近像变小,物近像远像变大;成虚像时,物远像远像变大。
凸透镜焦距变化问题
凸透镜表面越凸,焦距越短,会聚能力越强。
(1)当物体和凸透镜的位置不变时,凸透镜焦距越小,像距越小,焦距越大,像距越大。此时需要移动光屏,使光屏上的像变清晰;
(2)当光屏和凸透镜的位置不变时,需要移动物体,使光屏上的像变清晰。
真题感知
1.(2025·陕西·中考真题)(哪吒之魔童闹海)自上映以来,打破众多影史纪录,成为我国电影的一张新名片。观影时,电影银幕 (选填“是”或“不是”)光源,观众在不同位置都能看到银幕上的影像,是因为光在银幕上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;放映机成的是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
【答案】 不是 漫 放大
【详解】[1]观影时,电影银幕反射放映机发出的光,所以电影银幕自身不会发光,不是光源。
[2]观众在不同位置都能看到银幕上的影像,是因为光在银幕上发生了漫反射,反射光线朝向各个方向。
[3]放映机的原理是物距大于凸透镜的二倍焦距时,成倒立、放大的实像。
2.(2025·上海·中考真题)物理兴趣小组同学在做凸透镜成像实验时,光屏和发光体在透镜的 (选填“同侧”或“两侧”),它们的中心在 上,此凸透镜的焦距为10厘米,发光体距离凸透镜16厘米时,成 (选填“正立放大”“正立缩小”“倒立放大”或“倒立缩小”)的实像。
【答案】 两侧 主光轴 倒立放大
【详解】[1]做凸透镜实验时,发光体发出的光通过凸透镜,在光屏上成像,所以光屏和发光体在透镜的两侧。
[2]为了能清晰的观察像,应使像成在光屏中央,所以应调整发光体的中心、凸透镜的光心、光屏的中心在同一高度上,即它们的中心在主光轴上。
[3]凸透镜的焦距为10cm,发光体距离凸透镜16cm时,即物距为16cm,则物距大于一倍焦距,小于二倍焦距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像。
3.(2025·江苏连云港·中考真题)下列事例中属于光的反射现象的是( )
A.雨后天空中出现的彩虹
B.建筑物在平静水面上形成的倒影
C.插入水中的筷子看起来“弯折”了
D.太阳光通过三棱镜后被分解成各种色光
【答案】B
【详解】A.雨后天空中出现的彩虹是光的色散,故A不符合题意;
B.建筑物在平静水面下形成了倒影,类似于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B符合题意;
C.插入水中的筷子看起来“弯折”,是由于筷子反射的光线经水面折射进入人的眼睛,人眼逆着进入人眼的光线看到的是靠上的虚像,故C不符合题意;
D.太阳光通过三棱镜后被分解成各种色光是光的色散现象,属于光的折射,故D不符合题意。
故选B。
4.(2025·重庆·中考真题)下列关于白居易的《暮江吟》中描述的光现象解释正确的是( )
A.一道残阳铺水中——水中的“夕阳”是由光的折射形成的
B.半江瑟瑟半江红——江面呈现出红色是江面反射红光的原因
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.露似珍珠月似弓——露珠特别明亮是白光发生了色散的原因
【答案】B
【详解】A.水中的“夕阳”属于平面镜成像,是由于光的反射所形成的虚像,故A错误;
B.人眼看到不透明物体的颜色是物体所反射的光的颜色,人看江面时,江面相当于不透明物体,其呈现出红色是江面反射红光所导致的,故B正确;
C.月亮的光是反射太阳发出的光,月亮本身不会发光,因此月亮不是自然界中的光源,故C错误;
D.露珠特别明亮是因为露珠表面光滑,发生了镜面反射,将大部分光线反射进入人眼,故D错误。
故选B。
5.(2025·宁夏·中考真题)在森林中游玩时,饮料瓶不能随意丢弃,若饮料瓶有水,经太阳照射可能引发火灾。下列光路图能解释火灾成因的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】装有水的饮料瓶相当于一个凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用。太阳光经装有水的饮料瓶会聚后,会使局部温度升高,可能引发火灾。
A.图中为凸透镜,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚于焦点,符合凸透镜对光线的会聚作用,能解释火灾成因。故A符合题意;
B.图中为凸透镜,对光线有会聚作用,入射光线经过焦点经凸透镜折射后应平行射出,故B不符合题意;
C.图中为凹透镜,对光线有发散作用,光线经过凹透镜后,应有远离主光轴的趋势。而图中光线经过凹透镜后与原来的传播路径对比,光线向主光轴靠近了,不符合凹透镜对光线的发散作用的特点,故C不符合题意;
D.图中为凹透镜,对光线有发散作用,光线经过凹透镜后,应有远离主光轴的趋势。而图中光线经过凹透镜后与原来的传播路径对比,光线向主光轴靠近了,不符合凹透镜对光线的发散作用的特点。故D不符合题意。
故选A。
6.(2025·重庆·中考真题)如图所示,智能快递车正在运送包裹,用户通过人脸识别取货。下列分析正确的是( )
A.用户看见快递车,是因为光在它表面发生了折射
B.地面出现快递车的影子,是光的直线传播形成的
C.智能快递车上的摄像头利用光的反射原理工作
D.人脸识别时,人通过摄像头成倒立、等大的虚像
【答案】B
【详解】A.用户能看见快递车,是因为光在它表面发生了反射,快递车反射的光进入了人眼,故A错误;
B.影子是光的直线传播形成的,即光被快递车遮挡,在地面形成暗区,故B正确;
C.摄像头相当于一个凸透镜,是利用光的折射进行工作的,不是光的反射,故C错误;
D.人脸识别时,摄像头是利用物体在凸透镜的二倍焦距以外时,成倒立、缩小的实像的原理工作的,故D错误。
故选B。
7.(2025·山东青岛·中考真题)下列光学作图正确的是( )
A.光的反射
B.平面镜成像
C.凸透镜对光线的作用
D.凹透镜对光线的作用
【答案】C
【详解】A.图中反射光线的方向错误,故A错误;
B.平面镜成像现象中,像与物体关于镜面对称,故B错误;
C.平行于主光轴的光经凸透镜折射后将过焦点,由于光路可逆,图中过凸透镜焦点的光经凸透镜折射后将会平行于主光轴传播出去,故C正确;
D.凹透镜对光有发散作用,平行于主光轴的光经凹透镜折射后,折射光的延长线过焦点,而不是折射光直接过焦点,故D错误。
故选C。
8.(2025·山东济宁·中考真题)如图是与光现象有关的四个实验,下列说法错误的是( )
A.图甲所示现象表明:光在不均匀介质中的传播方向会发生改变
B.图乙中折转纸板NOF,可验证反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内
C.图丙是探究光从空气斜射入玻璃时的折射规律的光路
D.图丁中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圆形区域分别为红光、绿光和蓝光,则Ⅳ区域为白光
【答案】C
【详解】A.光在同种且均匀介质中沿直线传播,甲图中盐水的密度不均匀,此时光的传播路径发生改变,说明光在不均匀介质中的传播方向会发生改变,故A正确,不符合题意;
B.图乙中折转纸板NOF,此时两部分纸板不在同一平面内,通过观察在两个纸板上能否观察到入射光线、反射光线,可以验证反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内,故B正确,不符合题意;
C.光的折射现象中,光在介质中传播速度越快,在介质中的角越大,已知光在空气中传播的速度大于在玻璃中传播的速度,丙图中光线在介质1中斜射入介质2中,且折射角大于入射角,因此介质1中是玻璃,介质2是空气,即光线是从玻璃斜射入空气中,故C错误,符合题意;
D.光的三原色是红、绿、蓝,因此Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圆形区域分别为红光、绿光和蓝光,当红、绿、蓝三种色光等比混合时,会得到白色光,即Ⅳ区域为白光,故D正确,不符合题意。
故选C。
9.(2025·山东青岛·中考真题)(多选)6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中,同学们搜集到了以下图片。下列说法正确的是( )
A.图甲所示眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜
B.图乙所示视力正常的人看远处物体时,物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C.图丙所示是近视眼的成像原理,应戴合适的凹透镜进行矫正
D.读写时眼睛与书本的距离应保持在左右,是预防近视眼的措施之一
【答案】ACD
【详解】A.人的眼球像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,故A正确;
B.视力正常的人看远处物体时,物体在视网膜上成倒立、缩小的实像,而不是正立的,故B错误;
C.图丙中光线会聚在视网膜前方,是近视眼的成像原理,近视眼应戴合适的凹透镜进行矫正,使光线发散后能会聚在视网膜上,故C正确;
D.正常情况下,人眼的明视距离(看物体最清晰、最不容易疲劳的距离)大约是25cm。读写时眼睛与书本保持约25cm的距离,能使物体在视网膜上成清晰的像,减少眼睛的调节负担,从而有效预防近视眼的发生,故D正确。
故选ACD。
10.(2025·青海西宁·中考真题)小西在做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏三者中心在同一 。
(2)实验中,当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到清晰的倒立、 的实像。
(3)当蜡烛逐渐靠近凸透镜,应将光屏 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜,才能再次承接到清晰的像。
(4)将此凸透镜和光屏分别固定在70cm和75cm刻度线处,再将点燃的蜡烛从20cm刻度线处缓慢移动到60cm刻度线处,在光屏上能承接到 次蜡烛清晰的像。
【答案】(1)高度
(2)缩小
(3)远离
(4)0
【详解】(1)为了使像成在光屏的中央,在实验时,将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度。
(2)由图可知,物距大于像距,根据凸透镜成像规律可知,此时光屏上承接到清晰的倒立、缩小的实像。
(3)根据“成实像时,物近像远像变大”可知,当蜡烛逐渐靠近凸透镜,像将远离光屏,且像变大,所以应将光屏远离凸透镜,才能再次承接到清晰的像。
(4)由图可知,u=50cm-20cm=30cm>2f
v=65cm-50cm=15cm且f<15cm<2f
解得7.5cm<f<15cm。
当凸透镜和光屏分别固定在70cm和75cm刻度线处,即光屏到凸透镜的距离为5cm,小于1倍焦距,根据凸透镜成实像时,像距大于一倍焦距可知,在光屏上不能得到烛焰清晰像,因此光屏上得到烛焰清晰像的次数是为0。
11.(2025·山东滨州·中考真题)某小组在做探究光的反射实验。
(1)在“探究光反射时的规律”实验中:
①先把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 于镜面,如图甲所示。
②实验时,使一束光EO与平面镜夹角为40°射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,此时,反射角大小为 。
③如图乙所示,把纸板NOF绕ON向后折,在纸板上看不到反射光。这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 内。
(2)在“探究平面镜成像的特点”实验中:
①用玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的 。
②如图丙所示,把点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小相等,这种研究方法是物理学中常用的 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
③将光屏放在蜡烛A的像的位置,直接观察光屏,光屏上没有呈现蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 。
【答案】(1) 垂直 50° 同一平面
(2) 位置 等效替代法 虚像
【详解】(1)[1]由题意知,纸板ENF竖直立在平面镜上,此时直线ON作为法线垂直于镜面。
[2]入射角为入射光线与法线的夹角,入射光与平面镜夹角为40°,因此入射角为50°,根据光的反射定律,此时反射角等于入射角都等于50°。
[3]把纸板NOF绕ON向后折,此时纸板左半部分和右半部分不在同一平面内,在纸板上看不到反射光,即表明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(2)[1]玻璃板既能反射光又能透光,所以相比平面镜更便于确定像的位置。
[2]实验中,拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,用蜡烛B代替蜡烛A与蜡烛A的像作比较,这是等效替代法的应用。
[3]虚像无法呈现在光屏上,因此将光屏放在蜡烛A的像的位置,直接观察光屏,光屏上没有呈现蜡烛A的像,说明平面镜成的像是虚像。
提升专练
1.(25-26八年级上·四川德阳·月考)班主任用照相机拍摄初三毕业照,在相机底片上成 (选填“放大”或“缩小”)的实像;若两个同学的像出现在照相机取景框外,要拍摄所有同学完整的像,照相机应 (选填“远离”或“靠近”)同学们,同时将镜头向 (填“前伸”或“后缩”)。
【答案】 缩小 远离 后缩
【详解】[1]由凸透镜成像规律可知,物距大于2倍焦距,用照相机拍摄初三毕业照,在相机底片上成缩小的实像。
[2][3]若两个同学的像出现在照相机取景框外,要拍摄所有同学完整的像,应该增大物距,减小像距,照相机应远离同学们,同时将镜头向后缩。
2.(24-25八年级上·江苏常州·期末)如图所示,盒子中N处有水平向右的平行光,P为盒右侧面上的一个圆孔,M是竖直光屏。小明在厚平板玻璃、凸透镜、凹透镜这三个光学器件中取一个恰好嵌入圆孔P,发现在左右移动光屏M的过程中,始终在光屏上呈现一个比圆孔P大的圆形光斑。则嵌入圆孔P的那个光学器件是 ,该光学器件对光有 作用。
【答案】 凹透镜 发散
【详解】[1][2]当在P处嵌入一个凹透镜时,因为凹透镜对光线有发散作用,所以左右移动光屏M的过程中,光斑都要比圆孔P大;当在P处嵌入一个焦距较小的凸透镜时,因为凸透镜对光线有会聚作用,则左右移动光屏M的过程中,光斑可能比圆孔P小,也可能比圆孔P大,或者等于圆孔P;当在P处嵌入一个厚平板玻璃时,因为平板玻璃对光线既没有会聚也没有发散作用,所以光斑与圆孔P一样大。综上所述,嵌入圆孔P的那个光学器件是凹透镜,对光有发散作用。
3.(24-25八年级上·河南鹤壁·期末)如图所示,一束光与水平面成角射来,小孙想利用一块平面镜将此束光竖直反射入一口井中,则镜面与其左侧水平面夹角大小应为 度;按照设想放好镜面后,这束光由空气射入井内平静的水中,光的传播速度将 (选填“会”或“不会”)发生改变。
【答案】 60 会
【详解】[1]由题意可知,反射光线竖直射入井中,则反射光线与入射光线的夹角为
根据光的反射定律可知,入射角为60°,入射光线与镜面的夹角为
则镜面与其左侧水平面夹角大小为
[2]光在不同介质中的传播速度不同,且光在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,故这束光由空气射入平静的水中时,光的传播速度会发生变化。
4.(24-25八年级上·江西南昌·期末)“好视力,好未来”,为了保护好视力,读写时眼睛与书本的距离应保持25cm左右。如图是小亮写字时的情景,与正确的姿势相比,此时眼睛的晶状体会变 (选填“薄”或“厚”),此姿势长时间书写,容易导致近视,在图8所示的甲、乙、丙、丁四幅图中,属于近视眼的图和矫正时所配戴镜片的图是 (选填“甲丙”“乙丙”“甲丁”或“乙丁”)。
【答案】 厚 甲丙
【详解】[1][2]眼睛离书本太近时,睫状肌收缩压迫眼球,使眼睛的晶状体变厚,容易导致近视。近视视物不清,是因为晶状体太厚,折光能力太强,把像成到视网膜的前方,所以属于近视眼成因的是图甲。可以利用凹透镜对光的发散作用来矫正近视,所以矫正近视时所戴的镜片是图丙。
5.(24-25八年级上·四川绵阳·期末)某同学站在平面镜前,观察到在平面镜中挂钟的指针如图所示,则挂钟显示的实际时间是 ;该同学走近平面镜,挂钟在平面镜中的像 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 7∶50 不变
【详解】[1]平面镜成像的像与物体关于镜面对称,镜中显示的指针对应时间为4∶10,翻转后实际为 7∶50。
[2]平面镜成像的特点是“像与物体等大”,像的大小仅与物体本身大小有关,与物体到镜面的距离无关,因此同学走近镜面时,挂钟的像大小不变。
6.(25-26八年级上·河南安阳·月考)如图所示,一束光由介质A斜射入介质B,MN是A、B两种介质的分界面,两种介质分别是玻璃和空气,则入射角的大小为 ,介质 (填“A”或“B”)是空气;若入射光线绕入射点顺时针转动5°,则折射光线将绕入射点 (填“顺时针”或“逆时针”)转动。
【答案】 50° B 顺时针
【详解】[1][2]直线MN为界面,过入射点先作出法线EF,如图所示:
入射角是入射光线与法线的夹角,反射角是反射光线与法线的夹角,折射角是折射光线与法线的夹角。由图可知,入射光线与界面的夹角为40°,则入射角为
根据光的反射定律可知,反射角也为50°,图中的折射角为
当光线从其它透明介质斜射入空气时,折射角大于入射角。因为图中的折射角大于入射角,故光线是从其它透明介质斜射入空气中,则上方介质B为空气。
[3]若入射光线绕入射点顺时针转动5°角,入射角减小,折射角也减小,则折射光线将绕入射点顺时针转动。
7.(25-26八年级上·江苏扬州·期中)如图,某同学记录多次实验数据,绘制了凸透镜u-v之间的关系图像,则该凸透镜的焦距是 cm;当光源距透镜5.0cm时,光屏上 (选填“有”或“无”)入射光经透镜折射后的光线,此时,像成在 (选填“光屏”或“光源”)一侧。
【答案】 10 有 光源
【详解】[1]根据凸透镜成像规律,当u = v = 2f时,凸透镜成倒立、等大的实像。由图像可知u=v=2f=20cm
所以f=10cm=0.1m
[2][3]当蜡烛距透镜5.0cm时,光屏上有烛焰经透镜折射后的光线,只不过这个折射光线发散,不会聚成像,折射光线的反向延长线会聚成像;凸透镜的焦距为f=10cm,当蜡烛距透镜5.0cm时,u<f,成正立、放大的虚像,物像在凸透镜的同侧,即像成在光源一侧。
8.(25-26八年级上·山西运城·月考)在人迹罕至的热带丛林,常常发生神秘的大火,使大片森林付之一炬,许多鸟兽葬身火海。起初人们并不知道森林起火的原因,经过长期的调查与研究、人们发现其中可能的原因之一竟是树叶上的露珠(如图所示)。这是因为露珠相当于一个( )
A.凸透镜,对光具有会聚作用 B.凸面镜,对光具有发散作用
C.凹面镜,对光具有会聚作用 D.凹透镜,对光具有发散作用
【答案】A
【详解】露珠的形状是中间厚、边缘薄,相当于一个凸透镜。当阳光照射到露珠上时,凸透镜对光线有会聚作用,可能将太阳光聚焦到树叶或其他可燃物上,形成高温光斑,从而引发火灾。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
9.(25-26八年级上·安徽亳州·期中)如图所示,人看到平面镜成像或光线通过凹透镜光路图画法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】AB.平面镜成像的原理是光的反射,像与物关于平面镜对称。根据光的反射定律和平面镜成像特点,反射光线的反向延长线过像点,像与物关于平面镜对称,B的光线方向错误,故A正确,B错误;
CD.凹透镜有三条特殊光线: 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点; 延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴; 过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。对于凹透镜,延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后才会平行于主光轴,而此图中入射光线不是这种情况,折射光线画法错误,故C错误;
D.光线经凹透镜后未体现发散作用,故D错误。
故选 A。
10.(2025·甘肃白银·一模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜(焦距为)和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像。保持凸透镜的位置不变,则( )
A.光屏上承接到的是烛焰倒立、放大的像
B.图中成像特点与照相机的成像特点相同
C.燃烧的蜡烛不断变短,光屏上成的像会下移
D.将蜡烛移至刻度线处,光屏仍能承接到像
【答案】B
【详解】A.已知凸透镜焦距,由图可知物距
此时,根据凸透镜成像规律,应成倒立、缩小的实像,而不是倒立、放大的像,故A不符合题意;
B.因为时成倒立、缩小的实像,这与照相机的成像特点相同,故B符合题意;
C.燃烧的蜡烛不断变短,根据过光心的光线传播方向不变,烛焰的像会向上移动,而不是下移,故C不符合题意;
D.将蜡烛移至45.0cm刻度线处,此时物距
此时,成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,故D不符合题意。
故选B。
11.(24-25八年级上·河南鹤壁·期末)在十字路口西北角矗立着一幢大楼,它临街的一面全部都是用新型玻璃(与正东方向成45度角)装饰的,因此过往的车辆都在这块大的平面镜中成像,如图所示,当一名交警在十字路口中心面向北而立,从这面镜子中看到一辆汽车向西行驶时,根据所学物理知识可知这辆汽车实际是( )
A.向北行驶 B.向西行驶 C.向南行驶 D.向东行驶
【答案】C
【详解】汽车在新型玻璃中向西行驶,根据平面镜成像的特点,画出汽车在平面镜中的像,如图所示。
从图中可以看出这辆汽车实际是向南行驶的。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
12.(25-26八年级上·江苏镇江·期中)如图,一束激光由空气斜射入水中,当激光笔顺时针旋转时( )
A.反射角增大,折射角变大
B.折射光线和反射光线的夹角变小
C.折射点点将向右移
D.反射光线和入射光线的夹角减小,折射角变化小于
【答案】D
【详解】 当激光笔顺时针旋转5°时,入射光线会更靠近法线,因此入射角减小 5°。
A.根据光的反射定律,反射角等于入射角,因为入射角 减小5°,所以反射角也减小5°。根据光的折射定律,当光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角也随之减小,故A不符合题意;
B.因为反射角和折射角都减小,即折射光线和反射光线向法线靠近,所以折射光线和反射光线之间的夹角会变大,故B不符合题意;
C.折射角减小,意味着折射光线向法线(图中过O点的竖直线)靠近,则图中折射光线OA会向左偏转,因此A点将向左移动,故C不符合题意;
D.当入射角减小 5° 时,反射角也减小 5°,则该夹角减小量为
根据光的折射规律,当光从空气斜射入水中时,折射角的变化量总是小于入射角的变化量,因此当入射角变化 5° 时,折射角的变化量小于 5°,故D符合题意。
故选D。
13.(25-26八年级上·河南驻马店·月考)(多选)一场大雨不仅赶走了燥热和烦闷,更让郑州惊现“天空之境”的美景。下图是一位摄影爱好者抓拍的一张街景,下列说法正确的是( )
A.水中的“汽车”与路上的汽车等大
B.水中的“汽车”很清晰,是一个实像
C.汽车驶离,水中的“汽车”相对地面保持不动
D.汽车驶离,水中的“汽车”大小不变
【答案】AD
【详解】A.根据平面镜成像的特点,像与物大小相等,所以水中的“汽车”与路上的汽车等大,故A正确;
B.根据平面镜成像的特点,所成的像是虚像,因此水中的“汽车”虽然很清晰,但是一个虚像,故B错误;
C.根据平面镜成像的特点,像与物对称,因此汽车驶离时,汽车相对地面的位置发生了变化,则水中的“汽车”相对地面也发生了变化,故C错误;
D.根据平面镜成像的特点,像与物大小相等,所以汽车驶离时,汽车的大小不变,则水中的“汽车”大小不变,故D正确。
故选AD。
14.(25-26八年级上·上海·月考)小孙同学用如图(a)所示实验装置探究“光的反射规律”。将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张硬纸板竖直放在平面镜上,硬纸板由可以绕折转的两块板组成。
(1)当E、F在同一平面上时,让入射光线紧贴纸板射向平面镜,在上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线;若将一束光贴着纸板沿射到点,光将沿图(a)中的 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 的。
(2)如图(b)将纸板绕向后折转,图(c)将整个纸板以为轴逆时针旋转一定角度,图(d)将整个纸板向后倾斜一定角度。以上现象中能在平面上看到反射光线的有 (选填“(b)”“(c)”或“(d)”),由此可得出结论:在光的反射中, 。
(3)小孙同学还测出反射角和入射角的大小,实验数据如表一、请将表中数据填写完整,并可得出结论:在光的反射中, 。
表一
实验次数
1
2
3
4
5
6
入射角
反射角
(4)在图(e)中,根据给出的入射光线画出反射光线,并标出反射角及其度数。
【答案】(1) 能 可逆
(2) (c) 入射光线、反射光线和法线在同一平面内
(3) 反射角等于入射角
(4)
【详解】(1)[1]光反射时,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内,所以当、在同一平面上时,让入射光线紧贴纸板射向平面镜,在上是可以看到反射光线的。
[2][3]若将一束光贴着纸板沿(原反射光线射出的方向)射到点,反射光沿图中(原入射光线方向)射出,说明光在反射时,光路是可逆的。
(2)[1][2]光反射时,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。图(b)将纸板绕向后折转,、不在同一平面内,无法在纸板上观察到反射光线;图(c)将整个纸板以为轴逆时针旋转一定角度,纸板仍旧与平面镜垂直,且、在同一平面内,可以在纸板上观察到反射光线;图(d)将整个纸板向后倾斜一定角度,纸板不与平面镜垂直,反射光线、法线和入射光线所在的平面与纸板所在平面非同一个,所以无法在纸板上观察到反射光线。故能在纸板上观察到反射光线的只有图(c)。这说明在光的反射中,入射光线、反射光线和法线在同一平面内。
(3)[1][2][3]观察图表中的数据可知,,,,,反射角始终等于入射角。这说明,在光的反射中,反射角等于入射角。则当入射角为时,反射角也为,当入射角为时,反射角也为。
(4)观察图(e)可知,入射光线与平面镜的夹角为,入射角为入射光线与法线的夹角,则入射角为,在光的反射中,反射角等于入射角,则反射角的大小为,即反射光线与法线的夹角为,如图所示:
15.(25-26八年级上·河南驻马店·月考)小华在早上跑步时,看到路边的草叶上有一滴露珠,观察到露珠下草叶的脉络比露珠外的脉络粗大,从而想到了学过的“凸透镜成像特点”实验,于是她进行了如下探索:
(1)如图甲所示,是小华做的水凸透镜,让一束平行于水凸透镜主光轴的光线经过水凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则最小、最亮的光斑所在点即为 ,凸透镜的焦距是 。
(2)如图乙所示,此时烛焰恰好在光屏上成清晰的像,光屏上的像是倒立、 (填“放大”或“缩小”)的实像;此种成像情况和 的成像特点相同(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(3)当在光屏上恰好成清晰的像时,若在水凸透镜和物体之间放一凹透镜,物体应 (填“靠近”或“远离”)水凸透镜才能再次找到清晰的像。
(4)水凸透镜既可注水也可抽水,蜡烛和水凸透镜不动,小华用注射器向内注水,发现光屏向 (填“左”或“右”)移动才可成清晰的像,通过一次实验从而总结出:“凸透镜越厚其焦距越小”的结论。那么这个结论可靠吗? ,原因是: 。
(5)小华完成水凸透镜实验后,又拿来一个在商场买的放大镜,安装在光具座上,将点燃的蜡烛放在某处,发现无论怎样移动光屏,在光屏上都无法得到蜡烛的像,你认为可能的原因是 。
【答案】(1) 焦点
(2) 缩小 照相机
(3)远离
(4) 左 不可靠 一次实验得出的结论不具有普遍性
(5)蜡烛放在了透镜的一倍焦距内/蜡烛放在了焦点上/凸透镜焦距太大,光具座不够长
【详解】(1)[1][2]根据平行光测焦距,让一束平行于水凸透镜主光轴的光线经过水凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑,最小、最亮的光斑所在点即为焦点,焦点到凸透镜的距离为焦距
(2)[1][2]由图乙可知,物距大于像距,则物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距到二倍焦距之间,根据凸透镜成像的特点,此时成倒立缩小的实像,应用于照相机。
(3)当在光屏上恰好成清晰的像时,若在水凸透镜和物体之间放一凹透镜,凹透镜对光有发散作用,会延迟像的形成,因此此时如果不改变光屏的位置,则应让物体远离水凸透镜才能再次找到清晰的像。
(4)[1][2][3]蜡烛和水凸透镜不动,小华用注射器向内注水,水透镜的厚度变大,会聚能力变强,会使像提前形成,因此将光屏向左移动才可成清晰的像。通过这一次实验就得出凸透镜越厚其焦距越小的结论是不可靠的,因为一次实验得出的结论不具有普遍性。
(5)完成水凸透镜实验后,又拿来一个在商场买的放大镜,安装在光具座上,将点燃的蜡烛放在某处,发现无论怎样移动光屏,在光屏上都无法得到蜡烛的像,可能是蜡烛放在了透镜的一倍焦距内,此时成正立放大的虚像,无法在光屏上呈现;或者是蜡烛放在了焦点上,无法成实像;也可能是凸透镜焦距太大,光具座不够长,所成的像不能在光屏上清晰呈现。
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专题03 光现象、透镜及其应用
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考点聚焦:核心考点,有的放矢
重点速记:知识点和关键点梳理,查漏补缺
难点强化:难点内容标注与讲解,能力提升
复习提升:真题感知+提升专练,全面突破
核心考点聚焦
一、光的直线传播
六、透镜
二、光的反射
七、生活中的透镜
三、平面镜成像
八、凸透镜成像的规律
四、光的折射
九、眼睛和眼镜
五、光的色散
十、光学重点实验
一、光的直线传播
1.光源
(1)光源:能够 发光的物体叫做光源。如太阳以及我们看到的绝大多数星星是恒星,萤火虫,水母、灯笼鱼、斧头鱼等。
(2)光源的分类
① 光源:太阳、萤火虫、水母等
② 光源:点燃的蜡烛,正在发光的霓虹灯、荧光棒、LED灯等。
判断物体是不是光源,关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光,实际上是反射了其他光源发出的光,所以这些物体不是光源;如镜子、月亮、宝石等。
2.光的直线传播
(1)光在 介质中沿直线传播。
(2)光线:为了表示光的传播情况,我们通常用一条带有箭头的直线表示光的传播 和 (如图甲所示),这样的直线叫光线;
光线是一种物理模型,只是用来形象地描述光的传播情况,它实际是不存在的。 这种研究方法叫做模型法。
3.光的直线传播现象
(1)影子的形成
①原理:光的 ;
②成因:光在传播过程中遇到不透明的物体,由于光在同种均匀介质中沿直线传播,不能穿过不透明物体,在物体后面便形成的较暗区域,就是我们说的影子。
(2)日食、月食的形成
①原理:光的 。
②成因:日食是地球上的人看太阳,由于光是沿直线传播的,太阳光被月球挡住了(图甲)。月食是地球上的人看月球,由于光是沿直线传播的,太阳光被地球挡住了(图乙)。
(3)小孔成像
①小孔成像原理:光的 。
②成像性质: 的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。
③影响成像大小的因素:与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。
④像的形状:与物体的形状相同,与小孔形状 。
(1)小孔成像的条件:小孔必须足够小,但并不是越小越好,孔太小会影响像的亮度;
(2)小孔逐渐变大,光屏上的像会逐渐变模糊;当小孔增大到一定程度时,在光屏上只能看到与小孔形状相同的光斑。
4.光的直线传播的应用
(1)激光准直:在开凿大山隧道时,工人们常用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不出偏差。
(2)射击时利用“三点一线”进行瞄准:射击瞄准时,瞄准点、准星、缺口三点在一条直线上。
(3)站队列成直线:如果前面的人挡住了后面人的视线,使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺即可。
5.光的传播的速度
(1)光在真空中的传播速度
在物理学中用c表示,c=2.99792×108m/s。通常情况下,真空中的光速可以近似为:c=3×108m/s。
(2)光在其他介质中的传播速度
光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c,也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为c;光在玻璃中的传播速度近约为c。
(3)“光年”是长度的单位,它等于光在1年内传播的距离。
二、光的反射
1.光的反射定律
(1)光的反射的概念:光遇到物体的表面时,一部分光会改变原来的方向,返回到原来的物质中传播的现象,叫做光的反射。水中倒影是最典型的光的反射现象;还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
(2)相关概念,如图所示:
①入射点O、入射光线和反射光线
②法线ON:通过入射点垂直于反射面的直线(虚线);
③入射角∠i: 光线与 线的夹角;
④反射角∠r: 光线与 线的夹角。
(1)入射角、反射角分别是入射光线、反射光线与法线的夹角,而不是与反射面的夹角;
(2)习惯上按光的传播方向表述光线,如将E射向O的光线表述为光线EO,将从O点射向F的光线表述为光线OF。
(3)在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在 内;反射光线、入射光线分别位于法线 侧;反射角 入射角。记忆口诀:“三线共面、法线居中、两角相等”。
对光的反射定律的理解
(1)先有入射光,后有反射光。因此不能说“入射角等于反射角”
(2)当光垂直镜面入射时,入射角为零,反射角也为零,反射光线、入射光线和法线在同一直线上,方向相反,并不是没有发生现象。
(4)在反射现象中,光路 。
2.镜面反射和漫反射
类型
镜面反射
漫反射
区别
定义
一束平行光照射到光滑的镜面上后,会被平行地反射,这种反射叫做镜面反射。
凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。
光路图
举例
平面镜、自行车尾灯、黑板反光、平静的水面反光等。
各个方向都能看到黑板上的字、电影银幕用幕布等
联系
光的反射定律
三、平面镜成像
1.平面镜成像的特点
平面镜所成的像为 立的 像,其大小与物体的大小 ,像和物体到平面镜的距离 ,像和物体的连线与镜面 。记忆口诀:“等大、等距、垂直、虚像”。
利用数学课中有关对称的知识,平面镜成像的规律也可以表述为:平面镜所成的像为正立的虚像,像与物体关于镜面 。
我们在观察平面镜成像时会有近大(靠近镜面像大)远小(远离镜面像小)的感觉,这是由人的“视角”造成的错觉。事实上,平面镜所成像的大小总是与物体的大小相等,像的大小与物体到平面镜的距离无关。
2.平面镜成虚像的原理
由此可知,平面镜成像的原理是光的 。平面镜所成的像实际上来自物体的光经平面镜反射后,反射光线的反向延长线的交点。
3.平面镜的应用
(1)平面镜成像:家庭中所用的穿衣镜;练功房、理发店、服装店里安装的平面镜;牙医检查牙齿使用的平面镜等。
(2)利用平面镜改变光路:塔式太阳能电站、潜望镜
4.凸面镜和凹面镜
(1)凸面镜的特点及应用
凸面镜对光线有 的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜,凸面镜能起到扩大视野的作用。
(2)凹面镜的特点及应用
凹面镜对光线有 作用。汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。
四、光的折射
1.光的折射
(1)光的折射:光从空气斜射入水中时,传播方向发生了偏折,这种现象叫作光的折射。
(2)描述折射现象的几个概念
①入射点:入射光线与分界面的交点O;
②分界面:两种介质的分界面,如图所示的MM′;
③法线:过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′;
④入射角: 光线与 线的夹角α;
⑤折射角: 光线与 线的夹角β。
(3)光的折射规律
光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,折射角 入射角。当入射角增大时,折射角也 ;当入射角减小时,折射角也 。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向 。在折射现象中,光路 。
对光的折射规律的理解
(1)当光垂直射到分界面上时,光的传播方向不发生变化,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角和入射角都为0°;
(2)一般情况下,无论光从空气斜射入其他介质中,还是光从其他介质斜射入空气中,在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角;(空气角大)
(3)一般来说,当光从两种介质分界面上发生折射时,光速大的介质中光线与法线的夹角大,光速小的介质中光线与法线的夹角小。
2.生活中的折射现象
现象
分析
池底(或水中物体)的光线由水中斜射入空气中时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得池底变浅了(或变高了、变短、弯折了)
水上的物体反射的光从空气进入水中,发生折射,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,向下偏折,所以潜水员看到的树的位置比实际位置偏高
两次折射后,入射光线与第二次折射光线平行,于是钢笔“错位”了
海市蜃楼是一种光学幻景,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像
五、光的色散
1.光的色散
(1)光的色散:太阳光(白光)经过三棱镜被分解成 等多种颜色的光,这种现象叫光的色散。彩虹就是太阳光在传播过程中遇到空气中的水滴,经反射、折射后产生的现象。
(2)太阳光是复色光。
(3)不同的单色光通过三棱镜时偏折程度不同,红光偏折最小,紫光偏折程度最大。各种单色光偏折程度从小到大依次为红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光。
(4)色光的三原色: 。
2.看不见的光
名称
光谱图中的位置
特性
应用
红外线
红光外侧
热效应、穿透云雾能力强等
①诊断病情;②拍摄“热谱图”;③红外线夜视仪;④红外线遥控器
紫外线
紫光外侧
荧光效应、消毒杀菌、促进人体合成维生素D
①适当照射阳光促进促进人体合成维生素D;②紫外灯灭菌;③紫外线使荧光物质发光
六、透镜
1.凸透镜和凹透镜
(1)透镜的种类
种类
概念
图示
实例
凸透镜
中间 、边缘 的透镜
放大镜
凹透镜
中间 、边缘 的透镜
近视眼镜
(2)透镜的主光轴和光心
名称
概念
图示
主光轴
通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴,简称主轴。每个透镜都有一个主轴,主轴用点线表示
凸透镜
凹透镜
光心
透镜主轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向 ,这个点叫透镜的光心。可以认为薄透镜就在透镜的中心
2.透镜对光的作用
(1)凸透镜对光的 作用
如图所示,让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜,观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点。
(2)凹透镜对光的 作用
如图所示,让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜,观察到光通过凹透镜后会偏离主光轴散开,但其反向延长线交于主光轴上的一点。
会聚作用≠光一定会聚,发散作用≠光一定发散
(1)会聚作用是指能使折射光更靠近主光轴,但折射后的光不一定会相交与于一点。如图甲所示,凸透镜使通过它的一束光更靠近主光轴,但该光束依然不会相交于一点。
(2)发散作用是指能使折射光更远离主光轴,但折射后的光也可能会相交于一点。如图乙所示,凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用,但光经过凹透镜后还能相交于一点。
3.焦点和焦距
焦点
焦距
图示
凸透镜
凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫凸透镜的焦点,用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点
焦点F到光心O的距离叫焦距,用f表示,凸透镜两侧的焦距相等
凹透镜
凹透镜能使跟主光轴平行的光发散,且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点,这个点不是实际光线会聚的点,所以叫虚焦点,用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点
虚焦点F到光心O的距离叫焦距,用f表示,凹透镜两侧的焦距相等
4.三条特殊的光线
平行于主光轴
过焦点
过光心
凸透镜
平行于主光轴的光经凸透镜后,将会聚在焦点上。
过焦点的光,通过凸透镜后,平行于主光轴射出。
通过光心的光线,其传播方向不改变。
凹透镜
平行于主光轴的光经凹透镜折射后,反向延长线将交于异侧虚焦点上。
入射光线的延长线相交于虚焦点,通过凹透镜后,平行于主光轴射出。
通过光心的光线,其传播方向不改变。
七、生活中的透镜
1.照相机
(1)构造:镜头:相当于一个 ;胶片:相当于 。
(2)原理如图所示:
(3)成像特点
①物距大于像距();②物近像远像变大,物远像近像变小;③像和物体在镜头两侧;④照相机成 、 的 像。
2.投影仪
(1)构造:镜头:相当于一个 ,起到成像的作用;屏幕:相当于 ,用来显示投影仪所成的像,供观众观看;平面镜:用来 光路。
(2)原理如图所示
(3)成像特点
①投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离();②投影片离镜头越近时,屏幕上所成的像越大,像到镜头的距离越大;③投影仪在屏幕上所成的像比投影片上图案大;④投影片和它的像在镜头的两侧;⑤投影片在屏幕上所成的像是 、 的 像。
3.放大镜:凸透镜。
(1)原理如图所示
(2)成像特点:放大镜所成的像是 、 的 像。
4.实像和虚像
实像
虚像
不同点
实像是由 光线会聚而成的
虚像不是实际光线会聚而成的,而是实际光线的 延长线的交点
实像总是倒立的(上下倒、左右倒)
虚像总是正立的
实像能用光屏承接
虚像不能用光屏承接
小孔成像、照相机、幻灯机、投影仪成的是实像
平面镜、放大镜、凹透镜、凹面镜、凸面镜成的是虚像
相同点
无论是实像还是虚像,都能用眼睛看到,也都能用相机排成照片。
八、凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的规律
(1)静态规律
物距u与焦距f的关系
像的性质
像距v与焦距f的关系
相对凸透镜的位置
应用
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
f<v<2f
与物异侧
照相机
u=2f
倒立
等大
实像
v=2f
与物异侧
测焦距
f<u<2f
倒立
放大
实像
v>2f
与物异侧
投影仪
u=f
不成像
u<f
正立
放大
虚像
——
与物同侧
放大镜
(2)动态规律
成实像时,物体距离透镜越近,像距离透镜越远,像越大;物体距离透镜越远,像距离透镜越近,像越小。即成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小。成虚像时,物体距离透镜越近,像越小,物体距离透镜越远,像越大。即物体越靠近焦点像越大。
2.用作图法研究凸透镜成像规律
(1)物距大于2倍焦距,即u>2f 时,成倒立、缩小的实像,像距v: f<v<2f 。
(2)物距u=2f 时,成倒立、等大的实像,像距v=2f
(3)物距大于焦距小于2倍焦距,即 f<u<2f 时,成倒立、放大的实像,像距 v>2f。
(4)物距u=f 时,不成像。
(3)物距u<f 时,凸透镜成正立、放大的虚像。
九、眼睛和眼镜
1.眼睛的成像原理
(1)眼球好像一架照相机,角膜和晶状体的共同作用相当于 ,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜相当于 。
(2)成像特点:成 、 的 像。
2.近视眼、远视眼及其矫正
近视眼
远视眼
特点
只能看清近处的物体
只能看清远处的物体
成因
晶状体变 ,折光能力太强
晶状体变 ,折光能力太弱
成像位置
视网膜
视网膜
矫正方法
佩戴 镜
佩戴 镜
矫正原理
凹透镜使光线发散,折射后光线会聚在视网膜上
凸透镜使光线会聚,折射后光线会聚在视网膜上
规律总结
近厚前凹,远薄后凸
3.望远镜
(1)物镜:焦距较长,相当于照相机的镜头,远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,这个像处于目镜的1倍焦距以内.
(2)目镜:焦距较短,相当于一个放大镜。成正立、放大的虚像。
十、光学重点实验
1.探究光的反射定律
(1)量角器:测量入射角和反射角的度数。
(2)可折转白色粗糙硬纸板的作用:一是显示光的传播路径,对光线起漫反射作用;二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
(3)白色硬纸板竖直立在平面镜上。
(4)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、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。(不能说成入射角等于反射角)
(5)在光的反射现象中,光路是可逆的。
(6)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象。
(7)实验时,纸板必须与平面镜垂直,否则在纸板上看不到反射光;
(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)区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法:对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘,或者对每一组入射光线和反射光线进行编号。
(10)进行多次实验的目的:避免偶然性,寻找普遍规律。
(11)若发现每次实验反射角与入射角的和为90°,原因是:错把入射角看成入射光线与反射面的夹角,或错把反射角看成反射光线与反射面的夹角。
2.探究平面镜成像的特点
(1)为了使观察到的像更为清晰,实验最好在较暗的环境中进行;
(2)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于观察和确定像的位置,并比较物像的大小关系,原因是玻璃板既能反射光又能透过光,即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛,也能看到点燃的蜡烛所成的像;
(3)实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像,当玻璃板较厚时,两个像有较大的错位,难以确定像的位置;
(4)实验中,玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置,则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合;
(5)实验中,使用两支完全相同的蜡烛,目的是比较像与物体的大小关系;
(6)用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮,便于观察;
(7)白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置,刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离;
(8)改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验,是为了寻找普遍规律;
(9)观察点燃蜡烛的像时,眼睛应与物体在玻璃板的同一侧;观察像是否为虚像时,眼睛与像在玻璃板的同一侧;
3.探究凸透镜成像的规律
(1)调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度,目的是让烛焰的像成在光屏的中央;
(2)在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些?
可能原因有:①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上;②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内;③蜡烛的位置在透镜的焦点上;④当成放大的实像时,像距较大,光具座长度不够。
(3)用卡片把透镜遮住一部分,光屏上得到烛焰的像有什么变化?
光屏上像的性质不变,还是完整的,但亮度会变暗些。
(4)成实像时,将蜡烛和光屏调换位置时,在光屏上仍能成实像。原因是:光路可逆。
(5)发光二极管比蜡烛的优势:发光二极管亮度更亮,光源稳定,成像稳定。
(6)发光二极管的形状的要求:选择上下、左右都不对称的形状。
(7)蜡烛长度变短时,像在光屏上的位置怎样变化?为了使像仍成在光屏的中央,应该怎样进行调节?
像将会向上移动。调节方法:①将光屏向上移动;②将蜡烛向上移动;③将透镜和光屏向下调节。
强化点一 光现象作图
1. 光的反射光路图
(1)已知反射面、入射光线作反射光线
作图方法:先过入射点O作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角),作出反射光线,标上箭头。
(2)已知反射面、反射光线作入射光线
作图方法:先过入射点作出法线,再根据光的反射定律(反射角等于入射角)画出对应的入射光线,标上箭头。
(3)已知入射光线和反射光线,确定反射面(平面镜)的位置
作图方法:先作入射光线和反射光线夹角的角平分线,此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点(入射点)作垂直于法线的一条直线,该直线的位置即为平面镜的位置。
2. 平面镜成像光路图
(1)根据平面镜成像原理(光的反射定律)作图
从S 射向平面镜的所有光线,经平面镜反射后,反射光线的反向延长线都会交于点S',所以在作图时,只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线,作出其反射光线的反向延长线,就可以确定像S'。如下图。
作图步骤如下:
①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上;
②分别作出两条入射光线的法线;
③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线;
④分别作两条反射光线的反向延长线,它们的交点S'即为点光源S的像。
(2)根据平面镜成像特点作图(对称法)
作图方法(如图所示)
①做垂线—即画出物体的两个端点AB到平面镜面的垂线段AM、BN;
②画垂足;
③量等距:使A´M=AM,B´N =BN;
④画像点A´B´并连接,则A´B´就是物体AB的像。
强化点二 凸透镜成像规律的应用
物距
光路分析图示
像距
成像特点
像与物相对透镜的位置
应用
倒立、缩小的实像
异侧
照相机
倒立、等大的实像
异侧
测焦距
倒立、放大的实像
异侧
投影仪
幻灯机
正立、放大的虚像
同侧
放大镜
巧记 一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;虚像正立同侧,实像倒立异侧;成实像时,物远像近像变小,物近像远像变大;成虚像时,物远像远像变大。
凸透镜焦距变化问题
凸透镜表面越凸,焦距越短,会聚能力越强。
(1)当物体和凸透镜的位置不变时,凸透镜焦距越小,像距越小,焦距越大,像距越大。此时需要移动光屏,使光屏上的像变清晰;
(2)当光屏和凸透镜的位置不变时,需要移动物体,使光屏上的像变清晰。
真题感知
1.(2025·陕西·中考真题)(哪吒之魔童闹海)自上映以来,打破众多影史纪录,成为我国电影的一张新名片。观影时,电影银幕 (选填“是”或“不是”)光源,观众在不同位置都能看到银幕上的影像,是因为光在银幕上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;放映机成的是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
2.(2025·上海·中考真题)物理兴趣小组同学在做凸透镜成像实验时,光屏和发光体在透镜的 (选填“同侧”或“两侧”),它们的中心在 上,此凸透镜的焦距为10厘米,发光体距离凸透镜16厘米时,成 (选填“正立放大”“正立缩小”“倒立放大”或“倒立缩小”)的实像。
3.(2025·江苏连云港·中考真题)下列事例中属于光的反射现象的是( )
A.雨后天空中出现的彩虹
B.建筑物在平静水面上形成的倒影
C.插入水中的筷子看起来“弯折”了
D.太阳光通过三棱镜后被分解成各种色光
4.(2025·重庆·中考真题)下列关于白居易的《暮江吟》中描述的光现象解释正确的是( )
A.一道残阳铺水中——水中的“夕阳”是由光的折射形成的
B.半江瑟瑟半江红——江面呈现出红色是江面反射红光的原因
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.露似珍珠月似弓——露珠特别明亮是白光发生了色散的原因
5.(2025·宁夏·中考真题)在森林中游玩时,饮料瓶不能随意丢弃,若饮料瓶有水,经太阳照射可能引发火灾。下列光路图能解释火灾成因的是( )
A. B.
C. D.
6.(2025·重庆·中考真题)如图所示,智能快递车正在运送包裹,用户通过人脸识别取货。下列分析正确的是( )
A.用户看见快递车,是因为光在它表面发生了折射
B.地面出现快递车的影子,是光的直线传播形成的
C.智能快递车上的摄像头利用光的反射原理工作
D.人脸识别时,人通过摄像头成倒立、等大的虚像
7.(2025·山东青岛·中考真题)下列光学作图正确的是( )
A.光的反射
B.平面镜成像
C.凸透镜对光线的作用
D.凹透镜对光线的作用
8.(2025·山东济宁·中考真题)如图是与光现象有关的四个实验,下列说法错误的是( )
A.图甲所示现象表明:光在不均匀介质中的传播方向会发生改变
B.图乙中折转纸板NOF,可验证反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内
C.图丙是探究光从空气斜射入玻璃时的折射规律的光路
D.图丁中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圆形区域分别为红光、绿光和蓝光,则Ⅳ区域为白光
9.(2025·山东青岛·中考真题)(多选)6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中,同学们搜集到了以下图片。下列说法正确的是( )
A.图甲所示眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜
B.图乙所示视力正常的人看远处物体时,物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C.图丙所示是近视眼的成像原理,应戴合适的凹透镜进行矫正
D.读写时眼睛与书本的距离应保持在左右,是预防近视眼的措施之一
10.(2025·青海西宁·中考真题)小西在做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏三者中心在同一 。
(2)实验中,当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到清晰的倒立、 的实像。
(3)当蜡烛逐渐靠近凸透镜,应将光屏 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜,才能再次承接到清晰的像。
(4)将此凸透镜和光屏分别固定在70cm和75cm刻度线处,再将点燃的蜡烛从20cm刻度线处缓慢移动到60cm刻度线处,在光屏上能承接到 次蜡烛清晰的像。
11.(2025·山东滨州·中考真题)某小组在做探究光的反射实验。
(1)在“探究光反射时的规律”实验中:
①先把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 于镜面,如图甲所示。
②实验时,使一束光EO与平面镜夹角为40°射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,此时,反射角大小为 。
③如图乙所示,把纸板NOF绕ON向后折,在纸板上看不到反射光。这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 内。
(2)在“探究平面镜成像的特点”实验中:
①用玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的 。
②如图丙所示,把点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小相等,这种研究方法是物理学中常用的 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
③将光屏放在蜡烛A的像的位置,直接观察光屏,光屏上没有呈现蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 。
提升专练
1.(25-26八年级上·四川德阳·月考)班主任用照相机拍摄初三毕业照,在相机底片上成 (选填“放大”或“缩小”)的实像;若两个同学的像出现在照相机取景框外,要拍摄所有同学完整的像,照相机应 (选填“远离”或“靠近”)同学们,同时将镜头向 (填“前伸”或“后缩”)。
2.(24-25八年级上·江苏常州·期末)如图所示,盒子中N处有水平向右的平行光,P为盒右侧面上的一个圆孔,M是竖直光屏。小明在厚平板玻璃、凸透镜、凹透镜这三个光学器件中取一个恰好嵌入圆孔P,发现在左右移动光屏M的过程中,始终在光屏上呈现一个比圆孔P大的圆形光斑。则嵌入圆孔P的那个光学器件是 ,该光学器件对光有 作用。
3.(24-25八年级上·河南鹤壁·期末)如图所示,一束光与水平面成角射来,小孙想利用一块平面镜将此束光竖直反射入一口井中,则镜面与其左侧水平面夹角大小应为 度;按照设想放好镜面后,这束光由空气射入井内平静的水中,光的传播速度将 (选填“会”或“不会”)发生改变。
4.(24-25八年级上·江西南昌·期末)“好视力,好未来”,为了保护好视力,读写时眼睛与书本的距离应保持25cm左右。如图是小亮写字时的情景,与正确的姿势相比,此时眼睛的晶状体会变 (选填“薄”或“厚”),此姿势长时间书写,容易导致近视,在图8所示的甲、乙、丙、丁四幅图中,属于近视眼的图和矫正时所配戴镜片的图是 (选填“甲丙”“乙丙”“甲丁”或“乙丁”)。
5.(24-25八年级上·四川绵阳·期末)某同学站在平面镜前,观察到在平面镜中挂钟的指针如图所示,则挂钟显示的实际时间是 ;该同学走近平面镜,挂钟在平面镜中的像 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.(25-26八年级上·河南安阳·月考)如图所示,一束光由介质A斜射入介质B,MN是A、B两种介质的分界面,两种介质分别是玻璃和空气,则入射角的大小为 ,介质 (填“A”或“B”)是空气;若入射光线绕入射点顺时针转动5°,则折射光线将绕入射点 (填“顺时针”或“逆时针”)转动。
7.(25-26八年级上·江苏扬州·期中)如图,某同学记录多次实验数据,绘制了凸透镜u-v之间的关系图像,则该凸透镜的焦距是 cm;当光源距透镜5.0cm时,光屏上 (选填“有”或“无”)入射光经透镜折射后的光线,此时,像成在 (选填“光屏”或“光源”)一侧。
8.(25-26八年级上·山西运城·月考)在人迹罕至的热带丛林,常常发生神秘的大火,使大片森林付之一炬,许多鸟兽葬身火海。起初人们并不知道森林起火的原因,经过长期的调查与研究、人们发现其中可能的原因之一竟是树叶上的露珠(如图所示)。这是因为露珠相当于一个( )
A.凸透镜,对光具有会聚作用 B.凸面镜,对光具有发散作用
C.凹面镜,对光具有会聚作用 D.凹透镜,对光具有发散作用
9.(25-26八年级上·安徽亳州·期中)如图所示,人看到平面镜成像或光线通过凹透镜光路图画法正确的是( )
A. B.
C. D.
10.(2025·甘肃白银·一模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜(焦距为)和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像。保持凸透镜的位置不变,则( )
A.光屏上承接到的是烛焰倒立、放大的像
B.图中成像特点与照相机的成像特点相同
C.燃烧的蜡烛不断变短,光屏上成的像会下移
D.将蜡烛移至刻度线处,光屏仍能承接到像
11.(24-25八年级上·河南鹤壁·期末)在十字路口西北角矗立着一幢大楼,它临街的一面全部都是用新型玻璃(与正东方向成45度角)装饰的,因此过往的车辆都在这块大的平面镜中成像,如图所示,当一名交警在十字路口中心面向北而立,从这面镜子中看到一辆汽车向西行驶时,根据所学物理知识可知这辆汽车实际是( )
A.向北行驶 B.向西行驶 C.向南行驶 D.向东行驶
12.(25-26八年级上·江苏镇江·期中)如图,一束激光由空气斜射入水中,当激光笔顺时针旋转时( )
A.反射角增大,折射角变大
B.折射光线和反射光线的夹角变小
C.折射点点将向右移
D.反射光线和入射光线的夹角减小,折射角变化小于
13.(25-26八年级上·河南驻马店·月考)(多选)一场大雨不仅赶走了燥热和烦闷,更让郑州惊现“天空之境”的美景。下图是一位摄影爱好者抓拍的一张街景,下列说法正确的是( )
A.水中的“汽车”与路上的汽车等大
B.水中的“汽车”很清晰,是一个实像
C.汽车驶离,水中的“汽车”相对地面保持不动
D.汽车驶离,水中的“汽车”大小不变
14.(25-26八年级上·上海·月考)小孙同学用如图(a)所示实验装置探究“光的反射规律”。将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张硬纸板竖直放在平面镜上,硬纸板由可以绕折转的两块板组成。
(1)当E、F在同一平面上时,让入射光线紧贴纸板射向平面镜,在上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线;若将一束光贴着纸板沿射到点,光将沿图(a)中的 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 的。
(2)如图(b)将纸板绕向后折转,图(c)将整个纸板以为轴逆时针旋转一定角度,图(d)将整个纸板向后倾斜一定角度。以上现象中能在平面上看到反射光线的有 (选填“(b)”“(c)”或“(d)”),由此可得出结论:在光的反射中, 。
(3)小孙同学还测出反射角和入射角的大小,实验数据如表一、请将表中数据填写完整,并可得出结论:在光的反射中, 。
表一
实验次数
1
2
3
4
5
6
入射角
反射角
(4)在图(e)中,根据给出的入射光线画出反射光线,并标出反射角及其度数。
15.(25-26八年级上·河南驻马店·月考)小华在早上跑步时,看到路边的草叶上有一滴露珠,观察到露珠下草叶的脉络比露珠外的脉络粗大,从而想到了学过的“凸透镜成像特点”实验,于是她进行了如下探索:
(1)如图甲所示,是小华做的水凸透镜,让一束平行于水凸透镜主光轴的光线经过水凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则最小、最亮的光斑所在点即为 ,凸透镜的焦距是 。
(2)如图乙所示,此时烛焰恰好在光屏上成清晰的像,光屏上的像是倒立、 (填“放大”或“缩小”)的实像;此种成像情况和 的成像特点相同(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(3)当在光屏上恰好成清晰的像时,若在水凸透镜和物体之间放一凹透镜,物体应 (填“靠近”或“远离”)水凸透镜才能再次找到清晰的像。
(4)水凸透镜既可注水也可抽水,蜡烛和水凸透镜不动,小华用注射器向内注水,发现光屏向 (填“左”或“右”)移动才可成清晰的像,通过一次实验从而总结出:“凸透镜越厚其焦距越小”的结论。那么这个结论可靠吗? ,原因是: 。
(5)小华完成水凸透镜实验后,又拿来一个在商场买的放大镜,安装在光具座上,将点燃的蜡烛放在某处,发现无论怎样移动光屏,在光屏上都无法得到蜡烛的像,你认为可能的原因是 。
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