内容正文:
专题04 光现象
核心考点聚焦
1、光源与光的直线传播
2、光的反射规律
3、平面镜成像规律
4、光的折射规律
5、光的色散
6、物体的颜色
7、光的三原色、认识光谱
8、透镜的区分、三条特殊光线
9、凸透镜成像规律应用
10、眼睛与视力矫正
一、光的直线传播
1. 光源:光是由某些能发出光的物体产生的。把那些正在发光的物体称为光源。
2. 光的直线传播:光在同种均匀介质中沿直线传播。
3. 光沿直线传播的现象
影子、小孔成像、日食与月食、激光准直、射击瞄准、排直队等。
4. 光传播的速度
(1)真空中的光速:光在真空中的传播速度最大,用字母c表示,其值约为3×108m/s。
(2)不同介质中的光速:在空气中的光速稍小于真空中的速度(通常视为真空中的速度);在水中的光速约为真空中的3/4;在玻璃中的光速约为真空中的2/3.
二、 光的反射
1.光反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内,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。在反射现象中,光路可逆。
2.反射分类, 镜面反射:一束平行光投射到光滑的物体表面,如镜面或平静的水面,其反射光束仍然是平行的,这种反射叫做镜面反射;漫反射:物体表面往往都比较粗糙,平行光经反射后,反射光不再平行,而是射向各个方向,这种反射叫做漫反射,注意:漫反射和镜面反射都遵守光的反射规律。
三、光的折射
1.发生折射的条件:①光从一种物质斜射入另一种物质;②光在不均匀的同种物质中传播,也会发生折射。
2.传播速度:光在两种物质中的传播速度一般不同。
3.光的折射规律
光折射时,折射光线、入射光线与法线在同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;折射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小。当光从空气斜射入水或其他透明物质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角;当光从水或其他透明物质斜射入空气中时,折射角大于入射角;当光从空气垂直射入水中或其他透明物质中时,传播方向不变。在折射现象中,光路可逆。
四、光的色散
1.概念:太阳光通过三棱镜后被分解为不同颜色的光,在光屏上形成一条彩色光带。这种现象在物理学中称为光的色散。
2.实质:光的色散实质是光的折射,不同色光的偏折程度不同,从而造成色散。
五、色光混合及物体颜色
1. 光的混合:由三棱镜分解的七色光再通过另一个三棱镜后,七色光又复合成了白光,这种现象叫光的混合。
2. 光的三原色
自然界中红、绿、蓝三种颜色的光是无法用其他颜色的光混合而成的,而其他颜色的光则都可以通过红、绿、蓝光的适当混合而得到。因此,红、绿、蓝三种颜色的光被称为光的“三原色”。
3. 物体的颜色
(1)透明物体的颜色由透过它的色光决定,如红色玻璃片呈红色就是因为它只能透过红光,不能透过其他颜色的光。所有颜色的光都能通过的物体就是无色透明体,如纯净的水。
(2)不透明物体的颜色由它反射的色光决定,如绿叶就只能反射绿光,不能反射其他颜色的光。如果物体将所有颜色的光都吸收了,则该物体呈黑色;若物体将各种颜色的光都反射了,则该物体呈白色。
六、认识光谱
1、红外线:热效应。
2、紫外线:可以使荧光物质发光,杀菌消毒。
七、透镜
1.凸透镜:中间厚,边缘薄的透镜。 对光线有会聚作用。
(2)凹透镜:中间薄,边缘厚的透镜。对光线有发散作用。
八、三条特殊光线
1.凸透镜
2凹透镜:
九、凸透镜成像的规律
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系?
蜡烛、火柴、光屏、光具座(带刻度尺)、凸透镜(f=10cm)。
如下图,先把物体放在距凸透镜较远的地方,然后逐渐向凸透镜移近,同时把光屏放在凸透镜的另一侧,观察光屏上像的变化情况。由于凸透镜的偏光能力和焦距有关,所以应着重观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时,物体的成像情况。
1.将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上,调整它们的高度,使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度;
2.把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃,然后调整光屏到凸透镜的距离,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒,测出物距u和像距v;稍稍改变物距,重做这一步;
3.把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距,移动光屏,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒,测出物距u和像距v;
4.把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距与二倍焦距之间,移动光屏,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒,测出物距u和像距v;稍稍改变物距,重做这一步;
5.把蜡烛继续靠近凸透镜,让灿焰位于凸透镜的焦点上,移动光屏,观察是否能够成像;
6.把蜡烛移动到凸透镜的一倍焦距以内,移动光屏,观察在光屏上能否看到她焰的像。如果不能,可从光屏这一侧透过凸透镜观察,记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距,重做这一步;
7.将实验数据和观察结果填入表中(该实验所用凸透镜的焦距f=10cm)。
物距u与焦距f的关系
物距u/cm
像距v/cm
成像的性质
像的变化情况
u>2f
55
16
成倒立、缩小的实像
物距变小时,像距变大、像变大
48
14
u=2f
25
25
成倒立、等大的实像
无
f<u<2f
18
35
成倒立、放大的实像
物距变小时,像距变大、像变大
15
60
u=f
12
无
不成像、得到平行光
无
u<f
8
无
成正立,放大的虚像、光屏上没有像
物距变小时,虚像变小
6
无
1.焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时成实像;当物距小于一倍焦距时成虚像;当物距等于一倍焦距时不成像;
2.二倍焦距处是成放大实像和缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时,成缩小的实像;当物距等于二倍焦距时,成等大的实像;当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成放大的实像;
3.凸透镜成的实像都是倒立的,且像、物位于凸透镜的两侧;凸透镜成的虚像都是正立的,且像、物位于凸透镜的同侧;
4.凸透镜成实像时,随着物距的变小,像和像距都变大;成虚像时,随着物距的变小,像变小。
物距u与焦距f的关系
像的性质
像距v与焦距f的关系
像相对凸透镜的位置
应用
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
f<u<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,得到平行光
u<f
正立
放大
虚像
与物同侧
放大镜
十、眼睛的视物原理
1. 眼球的结构与作用:晶状体、角膜 、瞳孔、玻璃体、视网膜、视神经。晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜;视网膜相当于光屏,视网膜与视神经是相连的。
2.视力矫正:近视眼,晶状体太厚,折光能力太强,或眼球前后方向上太长,成像在视网膜的前方。矫正,利用凹透镜能使光发散的特点,配戴凹透镜制成的近视眼镜;远视眼,晶状体太薄,折光能力太弱强,或眼球前后方向上太短,成像在视网膜的后方。矫正,利用凸透镜能使光会聚的特点,配戴凸透镜制成的远视眼镜。
十一、眼镜的度数与保护眼睛
1.眼镜的规格
眼镜的规格通常不用焦距,而是用“度”表示,其数值等于焦距(以米作单位)倒数的100倍。
公式为:D=,即焦距越短,折射越明显,度数对应的数字越大。
2. 保护眼睛
我们应注意保护眼睛,采用正确的看书姿势,看书时间不要过长,注意让眼睛休息,认真规范做眼保健操。近视眼和远视眼患者应及时到医院就诊。
1、 光的直线传播(光在同种均匀介质中沿直线传播)
1.2024年4月8日,日全食再次来到地球。下列现象中与日全食形成原因相同的是( D )
A.波光粼粼 B.海市蜃楼 C.空中彩虹 D.手影游戏
【详解】日全食是月亮挡住太阳射向地球的光线形成的,是光的直线传播现象。
A.波光粼粼是阳光照在水面上,发生光的反射形成的,故A不符合题意;
B.海市蜃楼是光的折射形成的,故B不符合题意;
C.空中彩虹是光的色散形成的,其实质是光的折射现象,故C不符合题意;
D.影子的形成是由于光的直线传播,光被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故D符合题意。
故选D。
2、 光的反射作图(法线垂直界面,反射角等于入射角)
1.如图所示,一束光线AO射向镜面。请画出反射光线,并标出反射角的度数。
【答案】
【详解】由图可知,入射光线与镜面的夹角是30°,所以入射角为,根据反射定律可知,反射角也为60°,法线已经画出,在法线的右侧作出反射光线,使反射角等于60°,并在图中标明反射角为60°,如图所示:
3、 平面镜成像(像的大小等于物体大小与距离无关)
1.位于平顶山市的白龟湖国家湿地公园,自2016年以来,因其优良的生态环境,成为红嘴鸥在中原地区最大的越冬池。今年10月底,结群的红嘴鸥跋涉万里如约而至。在蜿蜒的湖畔浅滩,这些水上精灵时而展翅翱翔,时而飞吻湖面。如图是红嘴鸥在如镜的水面上飞行的情形。水中的“红嘴鸥”是由光的 反射形成的 虚 (选填“实”或“虚”)像。若水深3 m,当红嘴鸥距离水面4 m时,它的像距离水面 4 m。
【详解】[1][2]水中的“红嘴鸥”属于倒影,这是平面镜成像现象,是由光的反射形成的虚像。
[3]物体到平面镜的距离和像到平面镜的距离相等,当红嘴鸥距离水面4m时,它的像距离水面4m。
4、 光的折射(空气中角度最大)
1.一束光线从空气中斜射入某透明物质中,入射光线与法线的夹角是30°,那么反射角的大小是 30° 。当入射光线逐渐靠向法线时,折射光线将 靠向法线 。在光的反射和折射现象中,光路是 可逆 的。小刘在游泳时,他潜入水中看到岸边小李的身高将 变高 。
【详解】[1]根据光的反射定律,反射角等于入射角。入射角为30°,故反射角为30°。
[2]入射光线靠向法线时,入射角减小。光从空气斜射入透明物质,折射角小于入射角。入射角减小时,折射角随之减小,因此折射光线靠向法线。
[3]在光的反射和折射现象中,光路具有可逆性,即光线可沿原路径反向传播。
[4]小刘在水中观察空气中的小李,光从空气斜射入水时发生折射,折射角小于入射角,导致物体的虚像位置高于实际位置,因此看到的身高变高。
5、光的色散(红光的折射效果最小,紫光折射效果最好,五颜六色是折射形成的。)
1.唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”,从物理学的角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的,我们通过如图的简化示意图来研究彩虹的形成,关于彩虹的形成,下列说法不正确的是(B )
A.彩虹的形成是光的色散现象
B.太阳光发生色散时红光偏折最小,故a光线是红光
C.背对着太阳喷水,可以看到彩虹
D.不同颜色的光在雨滴背面发生反射时都遵循光的反射定律
【详解】A.彩虹是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,分解成各种单色光,这种现象叫做光的色散现象,故A正确,不符合题意;
B.不同颜色的光的折射程度是不同的,发生色散时,红光的偏折程度最小,故b光线代表的是红光;紫光的偏折程度最大,故a光线代表的是紫光,故B不正确,符合题意;
C.太阳光从观察者背后射到水滴上,经折射、反射后进入人眼,即人要背对太阳喷水能看到彩虹,故C正确,不符合题意;
D.不同颜色的光在发生反射现象时,都会遵循光的反射定律,故D正确,不符合题意。
故选B。
6、透镜的区分(从形状上凸透镜中间厚边缘薄,从对光的作用凸透镜对光有会聚作用凹透镜对光有发散作用。)
1.炎炎夏日,把装满水的矿泉水瓶留在露天停车场的车内易引起火灾,这是因为这瓶水相当于( A )
A.凸透镜 B.凹透镜 C.平面镜 D.三棱镜
【详解】装满水的矿泉水瓶,瓶身的形状中间厚、边缘薄,符合凸透镜的结构特点,凸透镜对光有会聚作用,夏日阳光通过矿泉水瓶后会会聚在一点,使该点的温度急剧升高,容易引燃停车场内的易燃物,从而引发火灾,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7、焦距的测量(平行光通过凸透镜后会聚最圆最亮的点为焦点,焦点到透镜光心的距离为焦距。)
1.小明同学想要测量某一凸透镜的焦距,若小明实验时入射光线如图(a)所示,则实验结果将会 A (选填“A.偏大”或“B.偏小”或“C.准确”),小明调整好实验装置后,实验现象如图(b)所示,该凸透镜的焦距为 24.5 。
【详解】[1]测量凸透镜焦距时,应让平行于主光轴的光线入射。图(a)中入射光线有发散趋势,经凸透镜折射后,会聚点会比平行光入射时的焦点更远离凸透镜,会导致测量的焦距值偏大,故选A。
[2]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一点,即焦点,焦点到凸透镜光心的距离为焦距。图(b)中,刻度尺的分度值为2cm,凸透镜在30.0cm刻度处,焦点在54.5cm刻度处,所以该凸透镜的焦距
8、透镜的三条特殊光线(过焦平主,平主过焦,过心不变。)
1.根据凸透镜和凹透镜的性质,请完成如图所示光路图。
【答案】
【详解】①过凹透镜的光心的光线,光的传播方向不改变;指向凹透镜另一侧焦点的光线,经凹透镜折射后平行于主光轴射出;②过凸透镜的光心的光线,光的传播方向不改变;过凸透镜焦点的光线,经凸透镜折射后平行于主光轴射出,如图所示:
9、凸透镜成像规律的探究( 烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度 ,这样做的目的是使像完整成在光屏中央,像与物移动方向相同。)
1.用焦距为10cm的凸透镜做探究“凸透镜成像的规律”的实验。
(1)点燃蜡烛,调整光具座上蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使 烛焰 、凸透镜和光屏三者的中心大致在 同一高度 ,这样做的目的是 使像完整成在光屏中央 。
(2)调整好器材后如图甲所示,此时烛焰在光屏上成倒立、 放大 的 实 像。生活中的 投影仪 (“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理制成的。
(3)一段时间后,小明发现烛焰的像上移,此时将蜡烛向 上 调节可以使烛焰的像移到光屏中央。
(4)将蜡烛换成“F”字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,如图乙所示,则从图示角度看到的像应是D (选填字母)。
【详解】(1)[1][2][3]在探究凸透镜成像规律的实验中,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是使像完整成在光屏中央,便于观察。
(2)[1][2][3]已知凸透镜焦距,由图甲可知,物距
物距u满足
根据凸透镜成像规律,当时,烛焰在光屏上成倒立、放大的实像。生活中的投影仪就是利用这个原理制成的。
(3)一段时间后,烛焰的像上移,根据通过光心的光线传播方向不变,此时将蜡烛向上调节,可使烛焰的像移到光屏中央。
(4)如图乙所示,物距u满足,光屏上成倒立、缩小的实像。实像与物体上下颠倒、左右相反,故“F”字光源经凸透镜成像后,从图示角度看到的像应是D。
10、眼睛与视力矫正(近视眼看近处清晰远处模糊,需要佩戴凹透镜;远视眼看远处清晰近处模糊,需要佩戴凸透镜。)
1.明代张宁在《方洲杂言》中记载:“老人目昏,不辨细字。”意思是上了年纪的人患上了远视眼,无法看清近处的小字,则他的晶状体成像的光路图应为 甲 (选填“甲”或“乙”)图,此时他应该戴由 凸 (选填“凸”或“凹”)透镜制成的眼镜进行矫正。若某青少年长时间近距离用眼,导致看不清远处的字,此时他应该戴对光有 发散 作用的眼镜。
【详解】[1][2]远视眼是由于晶状体变薄,即变得扁平一些,折射能力减弱,焦距变长,近处物体的像成在视网膜的后方,看不清近处的物体,所以远视眼的晶状体成像的光路图应为甲图;矫正方法是佩戴凸透镜,利用凸透镜的会聚作用使像成在视网膜上。
[3]长时间近距离用眼,导致看不清远处的字,这是近视眼的症状,是由于晶状体变厚,折射能力增强,焦距变短,远处物体的像成在视网膜的前方导致,可以佩戴对光有发散作用的眼镜(凹透镜)进行矫正,使像成在视网膜上。
真题感知
1.(25-26八年级上·吉林长春·期末)在“探究光的反射定律”时,小明进行了如下的实验:
(1)他将平面镜如图甲所示,平放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持 。白色的硬纸板表面应尽可能 (选填“光滑”或“粗糙”)些;移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为有何不妥 。
(2)让一束光EO贴着纸板射到平面镜上。在纸板上会看到反射光OF,然后将纸板NOF绕ON向后折,如图乙所示,在NOF面上不能看到反射光,反射光是 (选填“存在”或“不存在”)的;
(3)为了进一步确定此时反射光的位置,小明将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折。如图丙所示,发现在纸板右侧的 (选填“上部”或“下部”)会看到反射光。这说明光反射时,反射光线、入射光线和法线三者 ;
(4)在图甲中,如果让光束逆着OF的方向射向镜面,会看到反射光沿着OE方向射出,这表明光反射时,光路是 。
(5)请将丁图中的光的反射光路图补充完整,并标出反射角的大小。
【答案】(1) 垂直 粗糙 一次实验具有很大的偶然性
(2)存在
(3) 下部 同一平面
(4)可逆的
(5)
【详解】(1)[1]如果纸板没有与平面镜垂直放置,由于法线与镜面垂直,且反射光线、入射光线、法线在同一平面内,因此,当光贴着纸板沿EO入射时,不能在纸板上看到反射光,所以纸板放在平面镜上时,要与镜面保持垂直。
[2]白色硬纸板的表面应尽量粗糙,让光线发生漫反射,从不同的角度都能够观察到光线。
[3]一次实验具有很大的偶然性,所以不能只由一组数据就得出结论,应改变入射角的度数进行多次实验。
(2)光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,所以将纸板绕轴ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,但此时入射光线、法 线、反射光线仍在同一平面内,此时反射光线仍然存在。
(3)[1][2]光在反射时,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,将纸板的上半部分向后折,发现在纸板右侧的下部会看到反射光线,此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面。
(4)如果让光束逆着OF的方向,即原反射光线位置射向镜面,则经镜面反射后光线沿OE,即原入射光线位置射出,这说明在光的反射中,光路是可逆的。
(5)过入射点作法线,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,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,据此作出发射光线,如图所示:
2.(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。
3.(25-26八年级上·吉林长春·期末)小明同学在探究平面镜成像特点时,利用如图甲所示器材进行了以下操作:
(1)实验中小明用玻璃板代替平面镜的目的是 ;
(2)在探究像与物的大小关系时,应选择两支外形相同的蜡烛,将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,将 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这表明像与物大小 ;
(3)多次改变蜡烛A的位置,并移动另一支蜡烛,确定每次像的位置,将玻璃板及每次物和像的位置记录在玻璃板下面的白板上,连接物和对应的像点,测量数据如图乙,可得出的结论是:平面镜成像时,像与物到平面镜的距离 ;
(4)将蜡烛B移走,在原来蜡烛B所在位置放置一张白纸板,如图丙,眼睛应在 (选填“①”、“②”或“③”)位置,观察白纸上是否有蜡烛A的像,判断成像虚实;
(5)实验结束后,小明突发奇想将玻璃板沿中间竖直截成两部分,如图丁,并分别向两侧平移一小段距离,则蜡烛A通过左右两部分玻璃成像的情况是( )(填序号)。
A.都成完整的像,且两个像在同一位置
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
【答案】(1)便于确定像的位置
(2) 未点燃 相等
(3)相等
(4)②
(5)A
【详解】(1)玻璃板能透光,还能成像,利用玻璃板透明的特点,可观察到玻璃板的另一侧,便于确定像的位置。
(2)[1]如果将蜡烛B点燃,后方很亮,则无法分辨像与后方蜡烛的真实火焰,影响实验效果,因此要用未点燃的蜡烛B。
[2]蜡烛B与蜡烛A大小相等,当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,则说明蜡烛B与蜡烛A的像大小相等,由等效替代法可知,用蜡烛B替代蜡烛A去与像比较,故此时蜡烛A也与像的大小相等,即表明像与物的大小相等。
(3)根据图乙中数据,比较像到平面镜的距离和物到平面镜的距离,可得出结论:平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等。
(4)将与蜡烛A的像重合的蜡烛B拿走,并在它的位置处竖放一张白纸板,直接看纸板,在纸板上不能看到蜡烛A的像,说明平面镜成的像是虚像,所以应该在②处观察。
(5)将玻璃板沿中间竖直截成两部分,每部分都能成一个完整的像,由于玻璃板两部分所在的平面相同,根据平面镜成像特点,像和物关于镜面对称可知,物体的位置不变,则两个像在同一位置。
故选A。
4.(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。
5.(24-25八年级上·重庆南川·期末)如图甲、乙所示,一只空碗内的碗底放有一枚硬币,其中图 是加水后看到的情形;这一现象可以用图丙中的光路图 来解释。
【答案】 乙 D
【详解】[1]从空气中看水中物体,看到的是物体变浅的虚像,图乙符合题意。
[2]这是光从水中进入空气中时,发生了折射而形成的,光线应该从水中斜射入空气的情形,故光路图D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6.(24-25八年级上·重庆南川·期末)如图所示,一束光在空气与玻璃的分界面上发生了反射和折射,以下判断正确的是( )
A.PQ左边是空气 B.MN下方是空气 C.OA是反射光线 D.OC是折射光线
【答案】C
【详解】根据光的反射定律,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,则PQ是法线,MN是空气与玻璃的分界线,CO和AO中,一条为入射光线,一条为反射光线,OB为折射光线;根据光的折射规律,折射光线和入射光线在法线的两侧,综上所述,CO是入射光线,OA是反射光线,OB是折射光线;则此时的折射角小于入射角,所以MN上方是空气、下方是玻璃,故C正确,ABD错误。
故选C。
7.(25-26八年级上·吉林长春·期末)如图,让太阳光通过三棱镜,折射出的光射到竖直放置的白屏上。下列说法正确的是( )
A.最早通过实验研究光的色散现象的是英国物理学家伽利略
B.a位置是红外线,b位置是紫外线
C.彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、黄、蓝三原色光混合而成的
D.光的色散说明太阳光由多种色光组成
【答案】D
【详解】A.最早通过实验研究光的色散现象的是英国物理学家牛顿,不是伽利略,故A错误;
B.太阳光经过三棱镜折射后,会发生色散,在白屏上从上到下依次形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,b位置的光线偏折较小是红光,a位置的光线偏折较大是紫光,在a位置以外是紫外线,在b位置以外是红外线,故B错误;
C.光的三原色是红、绿、蓝。彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光按不同比例混合而成的,故C错误;
D.太阳光通过三棱镜后,被分解成多种颜色的光,这种现象叫做光的色散。这个实验现象直接说明了太阳光是由多种色光混合而成的复色光,故D正确。
故选D。
8.(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。
9.(24-25八年级上·安徽亳州·期末)如图所示,请根据入射光线,画出相应的折射光线。
【答案】
【详解】由图可知,凸透镜的右焦点和凹透镜的左焦点重合,过焦点的光线,经过凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴;平行于主光轴的光线,经过凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点,据此作图,如图所示:
10.(25-26八年级上·湖南长沙·期末)在某次探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)小明想知道实验中某块透镜的焦距,他做了图甲所示的实验,镜面垂直于阳光,在透镜下面放上白纸(白纸与透镜平行),测出透镜与白纸间距与对应的白纸被烤焦的时间,绘出图乙所示的图像,可判断该透镜的焦距f为 ;
(2)如图丙所示,当把该凸透镜固定在刻度线位置,蜡烛固定在刻度线位置时,光屏应在 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的实像;
(3)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致烛焰的像不在光屏的中央,为了使像能成在光屏中央,在不更换实验器材的情况下,请写出一种可行的方法: 。
【答案】(1)12
(2)Ⅱ
(3)蜡烛升高
【详解】(1)由图乙可知,当透镜与白纸间距时,白纸被烤焦的时间,所用的时间最短,说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高,这个点最小、最亮就是凸透镜的焦点,则测出透镜与白纸的间距即为焦距。
(2)凸透镜焦距是12cm,2 倍焦距为24cm。观察图丙,当把凸透镜固定在50cm刻度线位置,蜡烛固定在15cm刻度线位置时,物距为
大于2倍焦距。根据凸透镜成像规律,此时成倒立缩小的实像,像距需在 1 倍和 2 倍焦距之间,即。凸透镜在50cm刻度线处,像的位置应对应在62cm到74cm之间,对应图丙的Ⅱ区域,则光屏应在Ⅱ区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的实像。
(3)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致烛焰的像不在光屏的中央,为了使像能成在光屏中央,根据过光心的光线传播方向不变可知,要使像能够成在光屏中央,可向上移动光屏或蜡烛升高或向下移动凸透镜。
11.(24-25八年级上·河南南阳·期末)用焦距为10cm的凸透镜“探究凸透镜的成像规律”,实验装置如图所示。
(1)实验时应将烛焰和光屏的中心调节到凸透镜的 上;
(2)调节蜡烛和光屏到如图所示的位置时,光屏上出现了清晰的像,该像是烛焰的倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(3)若保持凸透镜的位置不变,将蜡烛移动至光具座的35cm刻线处,光屏应适当向 (选填“左移”或“右移”)才能重新得到清晰的像。此时与 (选填“照相机”或“投影仪”)的原理相同。
【答案】(1)主光轴
(2)缩小
(3) 右移 投影仪
【详解】(1)实验时应将烛焰和光屏的中心调节到凸透镜的主光轴,像才能成在光屏中央。
(2)由题意可知凸透镜的焦距为10cm,图中物距,即物体在二倍焦距以外,根据凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像。
(3)[1][2]若保持凸透镜的位置不变,将蜡烛移动至光具座的35cm刻线处,此时物距大于一倍焦距且小于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像,像在两倍焦距之外,而图中光屏到凸透镜的距离为15cm,在一倍焦距与二倍焦距之间,所以光屏应适当向右移才能重新得到清晰的像,此时与投影仪的原理相同。
12.(24-25八年级上·江苏扬州·期末)如图甲所示是电影放映机、其成像原理如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.白色银幕是为了吸收所有颜色的光
B.放映时,胶片应放在镜头的二倍焦距以外
C.放映机利用了凸透镜成倒立放大实像的原理
D.放映电影时,如果一只小飞蛾停在放映机的镜头上电影画面将不完整
【答案】C
【详解】A.不透明物体的颜色由它反射的色光决定。白色银幕能反射所有颜色的光,这样观众才能看到屏幕上各种颜色的画面。黑色物体才吸收所有颜色的光,故A错误;
B.电影放映机是为了在屏幕上得到一个放大的像。根据凸透镜成像规律,当物体位于一倍焦距和二倍焦距之间时,即时,成倒立、放大的实像。当物体位于二倍焦距以外时,即时,成倒立、缩小的实像,这是照相机的原理,故B错误;
C.电影放映机是将胶片上的画面放大投射到屏幕上,屏幕上得到的是一个倒立、放大的实像。这利用了凸透镜在物距时,成倒立、放大实像的原理,故C正确;
D.镜头上的每一点都会参与成像。如果一只小飞蛾停在镜头上,只是遮挡了部分光线,来自胶片上每一点的光线仍然可以通过镜头的其他部分折射后在屏幕上成像。因此,屏幕上的像仍然是完整的,但由于通过镜头的光线变少,像的亮度会变暗,故D错误。
故选C。
13.(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。
14.(24-25八年级上·四川达州·期末)如图所示,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜后,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏远离透镜移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。该眼镜镜片对光线有 作用。
【答案】 近视 发散
【详解】[1][2]由题意知,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜后,光屏上原来清晰的像变模糊了,将光屏远离透镜移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,说明延迟成像了,故放置的是使光线发散的凹透镜,这种眼镜是用来矫正近视眼的。
15.(24-25八年级上·广东汕尾·期末)某实验小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成水透镜(凸起程度可以通过注射器对水透镜注水或吸水的多少来调节),探究近视眼的形成原因及矫正方法。
(1)如题图甲所示,正常人看远景或近景都能在视网膜上成清晰的像,这是通过改变 (选填“焦距”或“像距”)来实现的;人的眼球中的晶状体相当于 (选填“凸透镜”或“凹透镜”);若是近视眼,成像会聚在视网膜的 (选填“前”或“后”)方。
(2)如题图乙所示,当向水透镜里注水时,水透镜逐渐变凸,焦距将 (选填“变大”或“变小”)。若要模拟近视眼的成因,应向水透镜内 (选填“注入”或“吸取”)适量的水。
(3)如题图丙所示,光屏上恰好呈现烛焰清晰的像,若向水透镜内注入少量的水,在蜡烛和水透镜的位置都不变的情况下,应将光屏向 (选填“远离”或“靠近”)水透镜的方向移动,才能重新得到清晰的像;或者保持光屏位置不变,在水透镜的前方放置一个合适的 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),可再次成像到光屏上。
【答案】(1) 焦距 凸透镜 前
(2) 变小 注入
(3) 靠近 凹透镜
【详解】(1)[1][2][3]眼睛的晶状体是一个焦距可调凸透镜,通过改变焦距使远景或近景都能在视网膜上成清晰的像;近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方。
(2)[1][2]如图乙所示,当向水透镜里注水时,水透镜逐渐变凸,水透镜凸度越大,对光的会聚能力越强,焦距越短;近视眼是由于晶状体凸度太大,对光线的会聚作用太强,因此若要模拟近视眼的成因,应向水透镜内注入适量的水。
(3)[1][2]如图丙所示,光屏上恰好呈现烛焰清晰的像,若向水透镜内注入少量的水,水透镜凸度越大,对光的会聚能力越强,会将光线提前会聚成像,在蜡烛和水透镜的位置都不变的情况下,应将光屏向靠近水透镜的方向移动,才能重新得到清晰的像;或者保持光屏位置不变,在水透镜的前方放置一个合适的凹透镜,凹透镜对光线具有发散作用,会将光线推迟会聚成像,可再次成像到光屏上。
16.(2025八年级上·全国·专题练习)如图为道路上的视频监控摄像头,可用于监控路况和来往车辆的行驶情况。下列有关说法不正确的是( )
A.摄像头的镜头是凸透镜
B.摄像头所成的像是虚像
C.车辆距离摄像头越近,所成的像越大
D.摄像头成像原理与自制望远镜的物镜的成像原理相同
【答案】B
【详解】A.摄像头的镜头相当于一个凸透镜,其作用是利用凸透镜成实像的原理,将景物成像在感光元件上,故A正确,不符合题意;
B.摄像头工作时,物体在凸透镜的两倍焦距以外,成的是倒立、缩小的实像。虚像不能被光屏或感光元件接收,故B错误,符合题意;
C.根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律,当车辆距离摄像头越近时,物距减小,像距增大,所成的像会变大,故C正确,不符合题意;
D.自制望远镜的物镜也是一个凸透镜,其作用是使远处的物体在焦点附近成一个倒立、缩小的实像。因此,摄像头成像原理与自制望远镜的物镜的成像原理相同,故D正确,不符合题意。
故选B。
提升专练
1.如图为一款新型可视钓鱼设备,通过水下摄像头的实时摄像,使钓手可以在显示器上清楚地看到水下鱼群、水草等情况。下列有关说法正确的是( )
A.在平静的水面可以看到蓝天白云是由于光的直线传播形成的
B.钓鱼竿在水中的倒影是由于光的反射形成的
C.工作中的显示器不属于光源
D.有时看到钓鱼竿“发亮”,是因为光在钓鱼竿表面发生了漫反射
【答案】B
【详解】A.在平静的水面可以看到蓝天白云是由于光的反射形成的,故A错误;
B.钓鱼竿在水中的倒影是平面镜成像是由于光的反射形成的,故B正确;
C.工作中的显示器能够发光属于光源,故C错误;
D.有时看到钓鱼竿“发亮”,是因为光在钓鱼竿表面发生了镜面反射,故D错误。
故选B。
2.如图所示,一束入射光与水面的夹角保持40°不变,经水面反射后在光屏上形成亮点S1,下列说法正确的是( )
A.此时反射角为40°
B.保持入射光与水面的夹角不变,若亮点由S1向S2移动,表示水面正在上升
C.能从四面八方看到光屏上的亮点,是因为光屏上发生了镜面反射
D.若水面高度保持不变,亮点由S1向S2移动,说明入射光束逆时针转动
【答案】D
【详解】A.由图可知,入射光线与液面之间的夹角为40°,则入射角为
反射角等于入射角,所以反射角为50°,故A错误;
B.由于入射光线是固定的,且光在水面上发生的是镜面反射,当水面发生变化时,则反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,当反射到光屏上的反射光线右移,说明入射点向右下移动,如下图,故液面下降,故B错误;
C.能从四面八方看到光屏上的亮点,表明反射光线射向各个方向,故光屏上发生了漫反射,故C错误;
D.若水面高度保持不变,亮点由S1移到S2时,反射角增大,说明此时入射角也增大,说明入射光束逆时针转动,故D正确。
故选D。
3.如图所示,将一条与镜面成30°角的光线照射到平面镜上。现将平面镜顺时针转动5°,则此时的反射角为 °。
【答案】65
【详解】原光线与镜面成30°角,将平面镜顺时针转动5°,入射光线与镜面的夹角为25°,法线与镜面垂直,入射光线与法线的夹角为入射角,故入射角为90°-25°=65°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,故反射角为65°。
9.一只小鸟在湖水深度约为5m的平静湖面上空飞过,当小鸟距水面8m时,其“倒影”距小鸟 m;若小鸟往高处飞,则“倒影”的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 16 不变
【详解】[1]根据平面镜成像特点进行判断:物体在平面镜中成虚像,像与物大小相等,像与物的连线垂直于镜面,像与物到平面镜的距离相等。平静的水面相当于平面镜,所以据平面镜成像的特点可知,像与物到水面的距离相等,所以小鸟距水面8m时,像距水面也是8m,故该“倒影”距小鸟的距离是8m+8m=16m
[2]根据平面镜所成的像与物大小相等的特点可知,像与物的大小相等,若小鸟往高处飞,则“倒影”大小不变。
4.小明通过平面镜发现衣领处有一点污渍,便走近镜子,镜中的像将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。由于光线较暗,为了看清衣领上的污渍,小明应将光照向 (选填“衣领”或“平面镜”)。
【答案】 不变 衣领
【详解】[1]平面镜成像中,像与物等大。小明通过平面镜发现衣领处有一点污渍,便走近镜子,镜中的像不变。
[2]平面镜是由于光的反射成像,由于光线较暗,为了看清衣领上的污渍,小明应将光照向衣领,此时衣领反射较多的光线经平面镜反射后进入人眼,衣领成的像更亮、更清晰。
5.物理课本掉在了地上,两位同学在不同的方向都可以看见地上的课本,这是由于光在课本表面发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”);岸上的人看到湖水中的“鱼”,与鱼的实际位置相比较要 (选填“高”或“低”)一些。
【答案】 漫反射 高
【详解】[1]两位同学在不同的方向都可以看见地上的课本是因为光可以反射到各个方向,这是光的漫反射。
[2]从鱼身上S点反射的光线经折射后射入人眼,根据光的折射规律可知,光线由水中斜射入空气中,折射角大于入射角,由光沿直线传播的经验,我们会觉得光是S’点发出并射入我们眼睛里的。事实上,我们看到的鱼是折射光线的反向延长线相交而成的虚像,且虚像的位置比鱼的真实位置偏高,如图所示:
6.在探究光的折射现象中,小明将做记号的直尺竖着插入容器的水中,在容器边观察(眼睛位置如图所示),记号实际在A点处,但小明却看见记号在B点处。通过该实验能解释下列现象的是( )
A.平静的湖面能看到蓝天白云
B.看起来齐腰深的水,贸然下去会造成溺水事故
C.太阳光透过树叶间的缝隙射到地面,形成圆形光斑
D.渔民用手电筒照水中的鱼,只有瞄准看到的鱼的下方照才能照到鱼
【答案】B
【详解】由题意可知,光从水斜射入空气中的实验现象是光的折射。
A.平静的湖面能看到蓝天白云,是平面镜成像,属于光的反射现象,故A不符合题意;
B.看起来齐腰深的水,贸然下去会造成溺水事故,是因为人看到的水底是变浅了的虚像,实际水深比看起来的要深,这是由光的折射造成的,与题干实验原理相同,故B符合题意;
C.太阳光透过树叶间的缝隙射到地面,形成圆形光斑,是小孔成像,是由于光的直线传播形成的,故C不符合题意;
D.渔民用手电筒照水中的鱼,是光从空气斜射入水中,根据光路可逆原理,光会沿着人眼看到鱼的路径反向传播,所以只要瞄准看到的鱼(虚像)照射,就能照到实际的鱼。题中“瞄准看到的鱼的下方照”是错误的说法,故D不符合题意。
故选B。
7.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的分界面上同时发生反射和折射,由图可知反射角等于 度,玻璃在BF的 侧(选填“左”或“右”)。
【答案】 40 右
【详解】[1][2]由第2小空可知,BF为空气和玻璃两种介质的分界面,故GD为法线。根据光的反射定律,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,由图可知OC和OE分居法线两侧,且,所以EO和OC为入射光线和反射光线,反射角等于入射角等于;又因为入射光线和折射光线也分居法线两侧(非垂直入射),故EO为入射光线、OA为折射光线、OC为反射光线,且为折射角,根据在折射现象中空气中的角较大的特点,观察图中折射角大于入射角,所以分界面BF左侧为空气,右侧为玻璃。
8.人眼看不到的光在生活中有许多应用。下列说法正确的是( )
A.“测温枪”可发出红外线来测量体温
B.验钞机利用了红外线使荧光物质发光的特性
C.遥控器控制电视机利用了可见光
D.医院常用紫外线灭菌灯消毒杀菌
【答案】D
【详解】A.测温枪是利用物体发出的红外线来测量体温的,故A错误;
B.紫外线可以使荧光物质发光,因此为了防伪,验钞机利用了紫外线使荧光物质发光的特性,故B错误;
C.遥控器控制电视机是利用红外线工作的,而不是可见光,故C错误;
D.因为紫外线具有化学效应,能杀菌,所以医院用其制成灭菌灯消毒,故D正确。
故选D。
9.杨老师在上物理课时,将发光的手机屏幕放到显微镜下给同学观察,发现手机屏幕的像素点是由红、 、蓝三种发光点构成的;同学们看到杨老师穿着一身蓝色西服,是因为蓝色西服 (选填“吸收”或“反射”)蓝色光。
【答案】 绿 反射
【详解】[1]光的三原色是:红、绿、蓝。手机屏幕的像素点是由红、绿、蓝三种发光点构成。
[2]不透明物体的颜色由它反射的色光决定,蓝色的衣服,能够反射蓝色的光。
10.最美春城四月天,每年四月走在西昌航天北路上,沉浸在蓝花楹的花海中,吃着蓝花楹文创雪糕,喝着蓝花楹文创牛奶是一件非常幸福的事情。我们能看见紫色的蓝花楹花朵是因为蓝花楹花朵能够 太阳光中的紫光。在阳光的照射下,蓝花楹树下有许多圆形的光斑,这些光斑是由 原理形成的。
【答案】 反射 光的直线传播
【详解】[1]不透明物体的颜色由其反射的色光决定,我们能看见紫色的蓝花楹花朵是因为蓝花楹花朵能够反射太阳光中的紫光。
[2]在阳光的照射下,蓝花楹树下有许多圆形的光斑,这些光斑是太阳的实像,是由光的直线传播形成的。
11.某放大镜由A、B两个凸透镜组成,如图甲所示。A的直径为D,B的直径为d,将它正对太阳光,把一张白纸放在它的下方,在白纸上得到了如图乙所示的两个直径均为d的圆斑。下列说法正确的是( )
A.两个透镜的焦距可能相等
B.透镜B的焦距一定小于透镜A
C.透镜A对光的会聚能力一定比透镜B大
D.放大镜远离白纸时,两个光斑一定同时变大
【答案】B
【详解】ABD.由光学元件正对阳光可知太阳光平行于凸透镜的主光轴,由白纸上的圆斑知,阳光透过凸透镜到达圆斑,根据平行于主光轴的光线经过凸透镜后必过焦点作图,根据图,故完整光路如图所示:
由图可知透镜A的焦点有两种可能,一种在白纸和透镜之间,一种在白纸的右侧,无论哪一种其焦距都比透镜B的焦距大,即透镜B的焦距一定小于透镜A。光学元件远离白纸时,相当于光学元件不动,白纸向右移动。由图可知,凸透镜A有两种可能,当A的焦点在透镜和白纸之间时,白纸向右移动时光斑变大,当A的焦点在白纸右侧时,白纸向右移动时光斑先变小后变大;而凸透镜B只有一种情况,光斑一直变大;所以,光学元件远离白纸时,两个光斑可能同时变大,故B正确,AD错误;
C.透镜的会聚能力由焦距决定,焦距越短,会聚能力越强,与直径无关。仅凭光斑直径无法判断透镜A的会聚能力一定比B大,故C错误。
故选B。
12.如图所示,截面为长方形、中空部分为椭圆形的玻璃体可以看作 镜,平行光线经过该透镜后将会被 (填“发散”或“会聚”)。
【答案】 凹透 发散
【详解】[1][2]玻璃体被中空(中间是空气)分成了两部分,这两部分都是中间薄、边缘厚,都是凹透镜,对光线有发散作用,因此平行光经过玻璃体后,会变得发散。
13.小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时,图1两种操作中正确的是 (选填“A”或“B”);凸透镜对光线有 作用。正确操作时,把一张白纸放在它的下方,如图2所示,当在纸上呈现一个并非最小的光斑时,测得光斑到凸透镜的距离为,将凸透镜逐渐远离白纸,观察到白纸上的光斑先变小后变大,则凸透镜的焦距 (选填“”“”或“”)。
【答案】 B 会聚 >
【详解】[1][2]凸透镜对光线有会聚作用,可以将平行于主光轴的光线会聚到焦点。在测量凸透镜的焦距时,需要使平行光平行于主光轴射入,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点,这点是凸透镜的焦点,因此正确操作是B。
[3]光线到达焦点并且继续向前射出,这个非最小的光斑可能在焦点之前,也可能在焦点之后,如果光斑在焦点之前,焦距会大于l,如果光斑在焦点之后,焦距会小于l。将凸透镜逐渐远离白纸,观察到白纸上的光斑先变小后变大,由于焦点在白纸上的光斑最小处,即非最小的光斑可能在焦点之前,所以凸透镜的焦距f>l。
14.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如图甲所示,是小明测量焦距时所做的实验,则该凸透镜的焦距为 。
(2)如图乙所示,将凸透镜固定在光具座的50刻度线处,把点燃的蜡烛放置在光具座的15刻度线处时,移动光屏,能成倒立、 的实像,生活中的 就是利用这个原理制成的。
(3)某次实验时观察到光屏上清晰的像。若保持凸透镜位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换, (选填“不可以”或“可以”)在光屏上再次得到清晰的像。
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像向上移动,要使像能够成在光屏的中央,保持蜡烛和光屏不动,只需将凸透镜向 (选填“上”或“下”)调整。
(5)在成像清晰的情况下,用一张不透明纸把凸透镜上半部分遮挡住,看到的像会 (选填“完整”或“不完整”)。
【答案】(1)10.0
(2) 缩小 照相机
(3)可以
(4)下
(5)完整
【详解】(1)由图甲知,刻度尺的分度值为1cm,凸透镜到光屏的距离即凸透镜的焦距为
(2)[1][2]由题意知,凸透镜与蜡烛的距离即物距为35cm,此时的物距大于二倍焦距,所成的是倒立缩小的实像,那么光屏上承接到的是倒立缩小的实像。照相机所成的像是倒立缩小的实像,是利用这一原理制成的。
(3)光的折射现象中,光路是可逆的。某次实验时观察到光屏上清晰的像。若保持凸透镜位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换,可以在光屏上再次得到清晰的像。
(4)蜡烛变短后,烛焰的中心向下移动,为了让烛焰、凸透镜和光屏的中心还能在同一直线上,凸透镜应向下移动,烛焰的像才能再次成在光屏中央。
(5)用一张不透明纸把透镜上半部分挡住,则烛焰射向凸透镜的部分光线会被挡住,但仍有光线透过透镜,所以还能成像完整的像,但由于透过的光线减少了,则像的亮度变暗。
15.当物体沿主光轴从离凸透镜2.5f处逐渐向凸透镜靠近时,所成像的大小变化是( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
【答案】C
【详解】根据凸透镜成像规律可知,物体沿主光轴从2.5f处向焦点f移动时,成实像,物距减小,像逐渐变大;当物体越过焦点f继续向凸透镜靠近时,成虚像,物距减小,像逐渐变小。因此,在整个过程中,像的大小变化是先变大后变小,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
16.如图所示,当鱼缸中的鱼在水中水平地游动时,人从鱼缸侧面看到的“鱼”的大小是变化的,这是光的 现象。
【答案】折射
【详解】从侧面看到的鱼,鱼的身体和玻璃缸之间的水形成中间厚边缘薄的凸透镜。鱼在凸透镜的一倍焦距以内,成正立、放大的虚像,鱼在水平地游动时,在水中不同位置时,物距发生变化,其反射光的折射情况不同,像的大小发生变化,人从鱼缸侧面看到的“鱼”的大小将变化,这是光的折射现象。
17.如图,保持凸透镜位置不变,先后把蜡烛放在a、b、c、d各点,并分别调整光屏的位置寻找清晰的像,则:蜡烛放在a点处时,光屏上呈倒立、 (放大/等大/缩小)的实像。蜡烛放在b点处时,光屏上呈倒立、 (放大/等大/缩小)的实像。
【答案】 缩小 等大
【详解】[1]由图可知,蜡烛放在a处时,物距大于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像。
[2]由图可知,蜡烛放在b处时,物距等于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,成倒立、等大的实像。
18.某款人形机器人参加半程马拉松比赛,安装在腹部的摄像头可以记录赛场周围的情况。下列关于摄像头及其所成的像的分析正确的是( )
A.镜头相当于凹透镜 B.像是正立放大的
C.像是倒立缩小的 D.所成的是虚像
【答案】C
【详解】安装在机器人腹部的摄像头是利用凸透镜来成像的,镜头相当于一个凸透镜,摄像头的成像原理与照相机成像原理相同,成倒立、缩小的实像,故C正确,ABD错误。
故选C。
19.小华在参观博物馆时,发现在较小文物上方放了一块 (选填“凸”或“凹”)透镜来方便游客观察,根据所学的物理知识,小华觉得该透镜到文物的距离应 (选填“大于”“小于”或“等于”)透镜的焦距,才能看清较小文物。
【答案】 凸 小于
【详解】[1]凹透镜只能成正立、缩小的虚像。为了看清文物,需要使用凸透镜作为放大镜,使文物成正立、放大的虚像。
[2]凸透镜成像时,当物距小于f时,成正立、放大的虚像,应用于放大镜,则该透镜到文物的距离应小于透镜的焦距。
20.如图所示:这是一个简易天文望远镜的内部结构。远处的物体经过物镜成一个 、 的实像,这个实像到目镜的距离 (选填“大于”“小于”或“等于”)目镜的焦距。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 (填“近视”或“远视”)镜片来代替。
【答案】 倒立 缩小 小于 远视
【详解】[1][2][3]天文望远镜的物镜是凸透镜,远处的物体位于物镜的二倍焦距以外,根据凸透镜成像的规律可知,此时成倒立、缩小的实像。天文望远镜的目镜也属于凸透镜,这个实像位于目镜的一倍焦距以内(即小于目镜的焦距),成正立、放大的虚像。
[4]由于简易天文望远镜的目镜和物镜都属于凸透镜,近视镜片属于凹透镜,远视镜片属于凸透镜,如果没有现成的透镜,故可以选用合适的远视镜片来代替。
21.如图是同学们生物课观察洋葱表皮细胞时用的显微镜结构图,使用时物体距物镜距离略大于物镜的焦距,物镜所成像位于目镜焦点以内。利用相关的物理知识和生物课的实验操作来分析显微镜( )
A.目镜相当于一个放大镜
B.通过目镜看到的是一个被放大的虚像
C.物镜的焦距要大于目镜的焦距
D.反光镜是一个凹面镜对光线有会聚作用
【答案】ABD
【详解】AB.使用显微镜时,物镜所成像位于目镜焦点以内,此时目镜相当于一个放大镜,所成的像为正立、放大的虚像,故AB符合题意;
C.显微镜的物镜焦距短,目镜焦距长,这样才能使物镜成的实像在目镜的一倍焦距以内,以便目镜进行二次放大,所以物镜的焦距小于目镜的焦距,故C不符合题意;
D.反光镜的作用是将外部的光反射到载物台,照亮载玻片,为了收集更多的光线,因此反光镜是一个凹面镜,对光线有会聚作用,故D符合题意。
故选ABD。
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专题04 光现象
核心考点聚焦
1、光源与光的直线传播
2、光的反射规律
3、平面镜成像规律
4、光的折射规律
5、光的色散
6、物体的颜色
7、光的三原色、认识光谱
8、透镜的区分、三条特殊光线
9、凸透镜成像规律应用
10、眼睛与视力矫正
一、光的直线传播
1. 光源:光是由某些能发出光的物体产生的。把那些正在发光的物体称为光源。
2. 光的直线传播:光在同种均匀介质中沿直线传播。
3. 光沿直线传播的现象
影子、小孔成像、日食与月食、激光准直、射击瞄准、排直队等。
4. 光传播的速度
(1)真空中的光速:光在真空中的传播速度最大,用字母c表示,其值约为3×108m/s。
(2)不同介质中的光速:在空气中的光速稍小于真空中的速度(通常视为真空中的速度);在水中的光速约为真空中的3/4;在玻璃中的光速约为真空中的2/3.
二、 光的反射
1.光反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内,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。在反射现象中,光路可逆。
2.反射分类, 镜面反射:一束平行光投射到光滑的物体表面,如镜面或平静的水面,其反射光束仍然是平行的,这种反射叫做镜面反射;漫反射:物体表面往往都比较粗糙,平行光经反射后,反射光不再平行,而是射向各个方向,这种反射叫做漫反射,注意:漫反射和镜面反射都遵守光的反射规律。
三、光的折射
1.发生折射的条件:①光从一种物质斜射入另一种物质;②光在不均匀的同种物质中传播,也会发生折射。
2.传播速度:光在两种物质中的传播速度一般不同。
3.光的折射规律
光折射时,折射光线、入射光线与法线在同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;折射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小。当光从空气斜射入水或其他透明物质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角;当光从水或其他透明物质斜射入空气中时,折射角大于入射角;当光从空气垂直射入水中或其他透明物质中时,传播方向不变。在折射现象中,光路可逆。
四、光的色散
1.概念:太阳光通过三棱镜后被分解为不同颜色的光,在光屏上形成一条彩色光带。这种现象在物理学中称为光的色散。
2.实质:光的色散实质是光的折射,不同色光的偏折程度不同,从而造成色散。
五、色光混合及物体颜色
1. 光的混合:由三棱镜分解的七色光再通过另一个三棱镜后,七色光又复合成了白光,这种现象叫光的混合。
2. 光的三原色
自然界中红、绿、蓝三种颜色的光是无法用其他颜色的光混合而成的,而其他颜色的光则都可以通过红、绿、蓝光的适当混合而得到。因此,红、绿、蓝三种颜色的光被称为光的“三原色”。
3. 物体的颜色
(1)透明物体的颜色由透过它的色光决定,如红色玻璃片呈红色就是因为它只能透过红光,不能透过其他颜色的光。所有颜色的光都能通过的物体就是无色透明体,如纯净的水。
(2)不透明物体的颜色由它反射的色光决定,如绿叶就只能反射绿光,不能反射其他颜色的光。如果物体将所有颜色的光都吸收了,则该物体呈黑色;若物体将各种颜色的光都反射了,则该物体呈白色。
六、认识光谱
1、红外线:热效应。
2、紫外线:可以使荧光物质发光,杀菌消毒。
七、透镜
1.凸透镜:中间厚,边缘薄的透镜。 对光线有会聚作用。
(2)凹透镜:中间薄,边缘厚的透镜。对光线有发散作用。
八、三条特殊光线
1.凸透镜
2凹透镜:
九、凸透镜成像的规律
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系?
蜡烛、火柴、光屏、光具座(带刻度尺)、凸透镜(f=10cm)。
如下图,先把物体放在距凸透镜较远的地方,然后逐渐向凸透镜移近,同时把光屏放在凸透镜的另一侧,观察光屏上像的变化情况。由于凸透镜的偏光能力和焦距有关,所以应着重观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时,物体的成像情况。
1.将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上,调整它们的高度,使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度;
2.把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃,然后调整光屏到凸透镜的距离,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒,测出物距u和像距v;稍稍改变物距,重做这一步;
3.把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距,移动光屏,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒,测出物距u和像距v;
4.把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距与二倍焦距之间,移动光屏,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒,测出物距u和像距v;稍稍改变物距,重做这一步;
5.把蜡烛继续靠近凸透镜,让灿焰位于凸透镜的焦点上,移动光屏,观察是否能够成像;
6.把蜡烛移动到凸透镜的一倍焦距以内,移动光屏,观察在光屏上能否看到她焰的像。如果不能,可从光屏这一侧透过凸透镜观察,记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距,重做这一步;
7.将实验数据和观察结果填入表中(该实验所用凸透镜的焦距f=10cm)。
物距u与焦距f的关系
物距u/cm
像距v/cm
成像的性质
像的变化情况
u>2f
55
16
成倒立、缩小的实像
物距变小时,像距变大、像变大
48
14
u=2f
25
25
成倒立、等大的实像
无
f<u<2f
18
35
成倒立、放大的实像
物距变小时,像距变大、像变大
15
60
u=f
12
无
不成像、得到平行光
无
u<f
8
无
成正立,放大的虚像、光屏上没有像
物距变小时,虚像变小
6
无
1.焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时成实像;当物距小于一倍焦距时成虚像;当物距等于一倍焦距时不成像;
2.二倍焦距处是成放大实像和缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时,成缩小的实像;当物距等于二倍焦距时,成等大的实像;当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成放大的实像;
3.凸透镜成的实像都是倒立的,且像、物位于凸透镜的两侧;凸透镜成的虚像都是正立的,且像、物位于凸透镜的同侧;
4.凸透镜成实像时,随着物距的变小,像和像距都变大;成虚像时,随着物距的变小,像变小。
物距u与焦距f的关系
像的性质
像距v与焦距f的关系
像相对凸透镜的位置
应用
正倒
大小
虚实
u>2f
倒立
缩小
实像
f<u<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,得到平行光
u<f
正立
放大
虚像
与物同侧
放大镜
十、眼睛的视物原理
1. 眼球的结构与作用:晶状体、角膜 、瞳孔、玻璃体、视网膜、视神经。晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜;视网膜相当于光屏,视网膜与视神经是相连的。
2.视力矫正:近视眼,晶状体太厚,折光能力太强,或眼球前后方向上太长,成像在视网膜的前方。矫正,利用凹透镜能使光发散的特点,配戴凹透镜制成的近视眼镜;远视眼,晶状体太薄,折光能力太弱强,或眼球前后方向上太短,成像在视网膜的后方。矫正,利用凸透镜能使光会聚的特点,配戴凸透镜制成的远视眼镜。
十一、眼镜的度数与保护眼睛
1.眼镜的规格
眼镜的规格通常不用焦距,而是用“度”表示,其数值等于焦距(以米作单位)倒数的100倍。
公式为:D=,即焦距越短,折射越明显,度数对应的数字越大。
2. 保护眼睛
我们应注意保护眼睛,采用正确的看书姿势,看书时间不要过长,注意让眼睛休息,认真规范做眼保健操。近视眼和远视眼患者应及时到医院就诊。
1、 光的直线传播(光在同种均匀介质中沿直线传播)
1.2024年4月8日,日全食再次来到地球。下列现象中与日全食形成原因相同的是( D )
A.波光粼粼 B.海市蜃楼 C.空中彩虹 D.手影游戏
【详解】日全食是月亮挡住太阳射向地球的光线形成的,是光的直线传播现象。
A.波光粼粼是阳光照在水面上,发生光的反射形成的,故A不符合题意;
B.海市蜃楼是光的折射形成的,故B不符合题意;
C.空中彩虹是光的色散形成的,其实质是光的折射现象,故C不符合题意;
D.影子的形成是由于光的直线传播,光被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故D符合题意。
故选D。
2、 光的反射作图(法线垂直界面,反射角等于入射角)
1.如图所示,一束光线AO射向镜面。请画出反射光线,并标出反射角的度数。
【答案】
【详解】由图可知,入射光线与镜面的夹角是30°,所以入射角为,根据反射定律可知,反射角也为60°,法线已经画出,在法线的右侧作出反射光线,使反射角等于60°,并在图中标明反射角为60°,如图所示:
3、 平面镜成像(像的大小等于物体大小与距离无关)
1.位于平顶山市的白龟湖国家湿地公园,自2016年以来,因其优良的生态环境,成为红嘴鸥在中原地区最大的越冬池。今年10月底,结群的红嘴鸥跋涉万里如约而至。在蜿蜒的湖畔浅滩,这些水上精灵时而展翅翱翔,时而飞吻湖面。如图是红嘴鸥在如镜的水面上飞行的情形。水中的“红嘴鸥”是由光的 反射形成的 虚 (选填“实”或“虚”)像。若水深3 m,当红嘴鸥距离水面4 m时,它的像距离水面 4 m。
【详解】[1][2]水中的“红嘴鸥”属于倒影,这是平面镜成像现象,是由光的反射形成的虚像。
[3]物体到平面镜的距离和像到平面镜的距离相等,当红嘴鸥距离水面4m时,它的像距离水面4m。
4、 光的折射(空气中角度最大)
1.一束光线从空气中斜射入某透明物质中,入射光线与法线的夹角是30°,那么反射角的大小是 30° 。当入射光线逐渐靠向法线时,折射光线将 靠向法线 。在光的反射和折射现象中,光路是 可逆 的。小刘在游泳时,他潜入水中看到岸边小李的身高将 变高 。
【详解】[1]根据光的反射定律,反射角等于入射角。入射角为30°,故反射角为30°。
[2]入射光线靠向法线时,入射角减小。光从空气斜射入透明物质,折射角小于入射角。入射角减小时,折射角随之减小,因此折射光线靠向法线。
[3]在光的反射和折射现象中,光路具有可逆性,即光线可沿原路径反向传播。
[4]小刘在水中观察空气中的小李,光从空气斜射入水时发生折射,折射角小于入射角,导致物体的虚像位置高于实际位置,因此看到的身高变高。
5、光的色散(红光的折射效果最小,紫光折射效果最好,五颜六色是折射形成的。)
1.唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”,从物理学的角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的,我们通过如图的简化示意图来研究彩虹的形成,关于彩虹的形成,下列说法不正确的是(B )
A.彩虹的形成是光的色散现象
B.太阳光发生色散时红光偏折最小,故a光线是红光
C.背对着太阳喷水,可以看到彩虹
D.不同颜色的光在雨滴背面发生反射时都遵循光的反射定律
【详解】A.彩虹是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,分解成各种单色光,这种现象叫做光的色散现象,故A正确,不符合题意;
B.不同颜色的光的折射程度是不同的,发生色散时,红光的偏折程度最小,故b光线代表的是红光;紫光的偏折程度最大,故a光线代表的是紫光,故B不正确,符合题意;
C.太阳光从观察者背后射到水滴上,经折射、反射后进入人眼,即人要背对太阳喷水能看到彩虹,故C正确,不符合题意;
D.不同颜色的光在发生反射现象时,都会遵循光的反射定律,故D正确,不符合题意。
故选B。
6、透镜的区分(从形状上凸透镜中间厚边缘薄,从对光的作用凸透镜对光有会聚作用凹透镜对光有发散作用。)
1.炎炎夏日,把装满水的矿泉水瓶留在露天停车场的车内易引起火灾,这是因为这瓶水相当于( A )
A.凸透镜 B.凹透镜 C.平面镜 D.三棱镜
【详解】装满水的矿泉水瓶,瓶身的形状中间厚、边缘薄,符合凸透镜的结构特点,凸透镜对光有会聚作用,夏日阳光通过矿泉水瓶后会会聚在一点,使该点的温度急剧升高,容易引燃停车场内的易燃物,从而引发火灾,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7、焦距的测量(平行光通过凸透镜后会聚最圆最亮的点为焦点,焦点到透镜光心的距离为焦距。)
1.小明同学想要测量某一凸透镜的焦距,若小明实验时入射光线如图(a)所示,则实验结果将会 A (选填“A.偏大”或“B.偏小”或“C.准确”),小明调整好实验装置后,实验现象如图(b)所示,该凸透镜的焦距为 24.5 。
【详解】[1]测量凸透镜焦距时,应让平行于主光轴的光线入射。图(a)中入射光线有发散趋势,经凸透镜折射后,会聚点会比平行光入射时的焦点更远离凸透镜,会导致测量的焦距值偏大,故选A。
[2]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一点,即焦点,焦点到凸透镜光心的距离为焦距。图(b)中,刻度尺的分度值为2cm,凸透镜在30.0cm刻度处,焦点在54.5cm刻度处,所以该凸透镜的焦距
8、透镜的三条特殊光线(过焦平主,平主过焦,过心不变。)
1.根据凸透镜和凹透镜的性质,请完成如图所示光路图。
【答案】
【详解】①过凹透镜的光心的光线,光的传播方向不改变;指向凹透镜另一侧焦点的光线,经凹透镜折射后平行于主光轴射出;②过凸透镜的光心的光线,光的传播方向不改变;过凸透镜焦点的光线,经凸透镜折射后平行于主光轴射出,如图所示:
9、凸透镜成像规律的探究( 烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度 ,这样做的目的是使像完整成在光屏中央,像与物移动方向相同。)
1.用焦距为10cm的凸透镜做探究“凸透镜成像的规律”的实验。
(1)点燃蜡烛,调整光具座上蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使 烛焰 、凸透镜和光屏三者的中心大致在 同一高度 ,这样做的目的是 使像完整成在光屏中央 。
(2)调整好器材后如图甲所示,此时烛焰在光屏上成倒立、 放大 的 实 像。生活中的 投影仪 (“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理制成的。
(3)一段时间后,小明发现烛焰的像上移,此时将蜡烛向 上 调节可以使烛焰的像移到光屏中央。
(4)将蜡烛换成“F”字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,如图乙所示,则从图示角度看到的像应是D (选填字母)。
【详解】(1)[1][2][3]在探究凸透镜成像规律的实验中,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是使像完整成在光屏中央,便于观察。
(2)[1][2][3]已知凸透镜焦距,由图甲可知,物距
物距u满足
根据凸透镜成像规律,当时,烛焰在光屏上成倒立、放大的实像。生活中的投影仪就是利用这个原理制成的。
(3)一段时间后,烛焰的像上移,根据通过光心的光线传播方向不变,此时将蜡烛向上调节,可使烛焰的像移到光屏中央。
(4)如图乙所示,物距u满足,光屏上成倒立、缩小的实像。实像与物体上下颠倒、左右相反,故“F”字光源经凸透镜成像后,从图示角度看到的像应是D。
10、眼睛与视力矫正(近视眼看近处清晰远处模糊,需要佩戴凹透镜;远视眼看远处清晰近处模糊,需要佩戴凸透镜。)
1.明代张宁在《方洲杂言》中记载:“老人目昏,不辨细字。”意思是上了年纪的人患上了远视眼,无法看清近处的小字,则他的晶状体成像的光路图应为 甲 (选填“甲”或“乙”)图,此时他应该戴由 凸 (选填“凸”或“凹”)透镜制成的眼镜进行矫正。若某青少年长时间近距离用眼,导致看不清远处的字,此时他应该戴对光有 发散 作用的眼镜。
【详解】[1][2]远视眼是由于晶状体变薄,即变得扁平一些,折射能力减弱,焦距变长,近处物体的像成在视网膜的后方,看不清近处的物体,所以远视眼的晶状体成像的光路图应为甲图;矫正方法是佩戴凸透镜,利用凸透镜的会聚作用使像成在视网膜上。
[3]长时间近距离用眼,导致看不清远处的字,这是近视眼的症状,是由于晶状体变厚,折射能力增强,焦距变短,远处物体的像成在视网膜的前方导致,可以佩戴对光有发散作用的眼镜(凹透镜)进行矫正,使像成在视网膜上。
真题感知
1.(25-26八年级上·吉林长春·期末)在“探究光的反射定律”时,小明进行了如下的实验:
(1)他将平面镜如图甲所示,平放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持 。白色的硬纸板表面应尽可能 (选填“光滑”或“粗糙”)些;移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为有何不妥 。
(2)让一束光EO贴着纸板射到平面镜上。在纸板上会看到反射光OF,然后将纸板NOF绕ON向后折,如图乙所示,在NOF面上不能看到反射光,反射光是 (选填“存在”或“不存在”)的;
(3)为了进一步确定此时反射光的位置,小明将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折。如图丙所示,发现在纸板右侧的 (选填“上部”或“下部”)会看到反射光。这说明光反射时,反射光线、入射光线和法线三者 ;
(4)在图甲中,如果让光束逆着OF的方向射向镜面,会看到反射光沿着OE方向射出,这表明光反射时,光路是 。
(5)请将丁图中的光的反射光路图补充完整,并标出反射角的大小。
2.(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。
3.(25-26八年级上·吉林长春·期末)小明同学在探究平面镜成像特点时,利用如图甲所示器材进行了以下操作:
(1)实验中小明用玻璃板代替平面镜的目的是 ;
(2)在探究像与物的大小关系时,应选择两支外形相同的蜡烛,将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,将 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这表明像与物大小 ;
(3)多次改变蜡烛A的位置,并移动另一支蜡烛,确定每次像的位置,将玻璃板及每次物和像的位置记录在玻璃板下面的白板上,连接物和对应的像点,测量数据如图乙,可得出的结论是:平面镜成像时,像与物到平面镜的距离 ;
(4)将蜡烛B移走,在原来蜡烛B所在位置放置一张白纸板,如图丙,眼睛应在 (选填“①”、“②”或“③”)位置,观察白纸上是否有蜡烛A的像,判断成像虚实;
(5)实验结束后,小明突发奇想将玻璃板沿中间竖直截成两部分,如图丁,并分别向两侧平移一小段距离,则蜡烛A通过左右两部分玻璃成像的情况是( )(填序号)。
A.都成完整的像,且两个像在同一位置
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
4.(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”)。
5.(24-25八年级上·重庆南川·期末)如图甲、乙所示,一只空碗内的碗底放有一枚硬币,其中图 是加水后看到的情形;这一现象可以用图丙中的光路图 来解释。
6.(24-25八年级上·重庆南川·期末)如图所示,一束光在空气与玻璃的分界面上发生了反射和折射,以下判断正确的是( )
A.PQ左边是空气 B.MN下方是空气 C.OA是反射光线 D.OC是折射光线
7.(25-26八年级上·吉林长春·期末)如图,让太阳光通过三棱镜,折射出的光射到竖直放置的白屏上。下列说法正确的是( )
A.最早通过实验研究光的色散现象的是英国物理学家伽利略
B.a位置是红外线,b位置是紫外线
C.彩色电视机画面上的丰富色彩是由红、黄、蓝三原色光混合而成的
D.光的色散说明太阳光由多种色光组成
8.(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。
9.(24-25八年级上·安徽亳州·期末)如图所示,请根据入射光线,画出相应的折射光线。
10.(25-26八年级上·湖南长沙·期末)在某次探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)小明想知道实验中某块透镜的焦距,他做了图甲所示的实验,镜面垂直于阳光,在透镜下面放上白纸(白纸与透镜平行),测出透镜与白纸间距与对应的白纸被烤焦的时间,绘出图乙所示的图像,可判断该透镜的焦距f为 ;
(2)如图丙所示,当把该凸透镜固定在刻度线位置,蜡烛固定在刻度线位置时,光屏应在 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的实像;
(3)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致烛焰的像不在光屏的中央,为了使像能成在光屏中央,在不更换实验器材的情况下,请写出一种可行的方法: 。
11.(24-25八年级上·河南南阳·期末)用焦距为10cm的凸透镜“探究凸透镜的成像规律”,实验装置如图所示。
(1)实验时应将烛焰和光屏的中心调节到凸透镜的 上;
(2)调节蜡烛和光屏到如图所示的位置时,光屏上出现了清晰的像,该像是烛焰的倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(3)若保持凸透镜的位置不变,将蜡烛移动至光具座的35cm刻线处,光屏应适当向 (选填“左移”或“右移”)才能重新得到清晰的像。此时与 (选填“照相机”或“投影仪”)的原理相同。
12.(24-25八年级上·江苏扬州·期末)如图甲所示是电影放映机、其成像原理如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.白色银幕是为了吸收所有颜色的光
B.放映时,胶片应放在镜头的二倍焦距以外
C.放映机利用了凸透镜成倒立放大实像的原理
D.放映电影时,如果一只小飞蛾停在放映机的镜头上电影画面将不完整
13.(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”)。
14.(24-25八年级上·四川达州·期末)如图所示,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜后,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏远离透镜移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。该眼镜镜片对光线有 作用。
15.(24-25八年级上·广东汕尾·期末)某实验小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成水透镜(凸起程度可以通过注射器对水透镜注水或吸水的多少来调节),探究近视眼的形成原因及矫正方法。
(1)如题图甲所示,正常人看远景或近景都能在视网膜上成清晰的像,这是通过改变 (选填“焦距”或“像距”)来实现的;人的眼球中的晶状体相当于 (选填“凸透镜”或“凹透镜”);若是近视眼,成像会聚在视网膜的 (选填“前”或“后”)方。
(2)如题图乙所示,当向水透镜里注水时,水透镜逐渐变凸,焦距将 (选填“变大”或“变小”)。若要模拟近视眼的成因,应向水透镜内 (选填“注入”或“吸取”)适量的水。
(3)如题图丙所示,光屏上恰好呈现烛焰清晰的像,若向水透镜内注入少量的水,在蜡烛和水透镜的位置都不变的情况下,应将光屏向 (选填“远离”或“靠近”)水透镜的方向移动,才能重新得到清晰的像;或者保持光屏位置不变,在水透镜的前方放置一个合适的 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),可再次成像到光屏上。
16.(2025八年级上·全国·专题练习)如图为道路上的视频监控摄像头,可用于监控路况和来往车辆的行驶情况。下列有关说法不正确的是( )
A.摄像头的镜头是凸透镜
B.摄像头所成的像是虚像
C.车辆距离摄像头越近,所成的像越大
D.摄像头成像原理与自制望远镜的物镜的成像原理相同
提升专练
1.如图为一款新型可视钓鱼设备,通过水下摄像头的实时摄像,使钓手可以在显示器上清楚地看到水下鱼群、水草等情况。下列有关说法正确的是( )
A.在平静的水面可以看到蓝天白云是由于光的直线传播形成的
B.钓鱼竿在水中的倒影是由于光的反射形成的
C.工作中的显示器不属于光源
D.有时看到钓鱼竿“发亮”,是因为光在钓鱼竿表面发生了漫反射
2.如图所示,一束入射光与水面的夹角保持40°不变,经水面反射后在光屏上形成亮点S1,下列说法正确的是( )
A.此时反射角为40°
B.保持入射光与水面的夹角不变,若亮点由S1向S2移动,表示水面正在上升
C.能从四面八方看到光屏上的亮点,是因为光屏上发生了镜面反射
D.若水面高度保持不变,亮点由S1向S2移动,说明入射光束逆时针转动
3.如图所示,将一条与镜面成30°角的光线照射到平面镜上。现将平面镜顺时针转动5°,则此时的反射角为 °。
9.一只小鸟在湖水深度约为5m的平静湖面上空飞过,当小鸟距水面8m时,其“倒影”距小鸟 m;若小鸟往高处飞,则“倒影”的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
4.小明通过平面镜发现衣领处有一点污渍,便走近镜子,镜中的像将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。由于光线较暗,为了看清衣领上的污渍,小明应将光照向 (选填“衣领”或“平面镜”)。
5.物理课本掉在了地上,两位同学在不同的方向都可以看见地上的课本,这是由于光在课本表面发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”);岸上的人看到湖水中的“鱼”,与鱼的实际位置相比较要 (选填“高”或“低”)一些。
6.在探究光的折射现象中,小明将做记号的直尺竖着插入容器的水中,在容器边观察(眼睛位置如图所示),记号实际在A点处,但小明却看见记号在B点处。通过该实验能解释下列现象的是( )
A.平静的湖面能看到蓝天白云
B.看起来齐腰深的水,贸然下去会造成溺水事故
C.太阳光透过树叶间的缝隙射到地面,形成圆形光斑
D.渔民用手电筒照水中的鱼,只有瞄准看到的鱼的下方照才能照到鱼
7.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的分界面上同时发生反射和折射,由图可知反射角等于 度,玻璃在BF的 侧(选填“左”或“右”)。
8.人眼看不到的光在生活中有许多应用。下列说法正确的是( )
A.“测温枪”可发出红外线来测量体温
B.验钞机利用了红外线使荧光物质发光的特性
C.遥控器控制电视机利用了可见光
D.医院常用紫外线灭菌灯消毒杀菌
9.杨老师在上物理课时,将发光的手机屏幕放到显微镜下给同学观察,发现手机屏幕的像素点是由红、 、蓝三种发光点构成的;同学们看到杨老师穿着一身蓝色西服,是因为蓝色西服 (选填“吸收”或“反射”)蓝色光。
10.最美春城四月天,每年四月走在西昌航天北路上,沉浸在蓝花楹的花海中,吃着蓝花楹文创雪糕,喝着蓝花楹文创牛奶是一件非常幸福的事情。我们能看见紫色的蓝花楹花朵是因为蓝花楹花朵能够 太阳光中的紫光。在阳光的照射下,蓝花楹树下有许多圆形的光斑,这些光斑是由 原理形成的。
11.某放大镜由A、B两个凸透镜组成,如图甲所示。A的直径为D,B的直径为d,将它正对太阳光,把一张白纸放在它的下方,在白纸上得到了如图乙所示的两个直径均为d的圆斑。下列说法正确的是( )
A.两个透镜的焦距可能相等
B.透镜B的焦距一定小于透镜A
C.透镜A对光的会聚能力一定比透镜B大
D.放大镜远离白纸时,两个光斑一定同时变大
12.如图所示,截面为长方形、中空部分为椭圆形的玻璃体可以看作 镜,平行光线经过该透镜后将会被 (填“发散”或“会聚”)。
13.小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时,图1两种操作中正确的是 (选填“A”或“B”);凸透镜对光线有 作用。正确操作时,把一张白纸放在它的下方,如图2所示,当在纸上呈现一个并非最小的光斑时,测得光斑到凸透镜的距离为,将凸透镜逐渐远离白纸,观察到白纸上的光斑先变小后变大,则凸透镜的焦距 (选填“”“”或“”)。
14.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如图甲所示,是小明测量焦距时所做的实验,则该凸透镜的焦距为 。
(2)如图乙所示,将凸透镜固定在光具座的50刻度线处,把点燃的蜡烛放置在光具座的15刻度线处时,移动光屏,能成倒立、 的实像,生活中的 就是利用这个原理制成的。
(3)某次实验时观察到光屏上清晰的像。若保持凸透镜位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换, (选填“不可以”或“可以”)在光屏上再次得到清晰的像。
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像向上移动,要使像能够成在光屏的中央,保持蜡烛和光屏不动,只需将凸透镜向 (选填“上”或“下”)调整。
(5)在成像清晰的情况下,用一张不透明纸把凸透镜上半部分遮挡住,看到的像会 (选填“完整”或“不完整”)。
15.当物体沿主光轴从离凸透镜2.5f处逐渐向凸透镜靠近时,所成像的大小变化是( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
16.如图所示,当鱼缸中的鱼在水中水平地游动时,人从鱼缸侧面看到的“鱼”的大小是变化的,这是光的 现象。
17.如图,保持凸透镜位置不变,先后把蜡烛放在a、b、c、d各点,并分别调整光屏的位置寻找清晰的像,则:蜡烛放在a点处时,光屏上呈倒立、 (放大/等大/缩小)的实像。蜡烛放在b点处时,光屏上呈倒立、 (放大/等大/缩小)的实像。
18.某款人形机器人参加半程马拉松比赛,安装在腹部的摄像头可以记录赛场周围的情况。下列关于摄像头及其所成的像的分析正确的是( )
A.镜头相当于凹透镜 B.像是正立放大的
C.像是倒立缩小的 D.所成的是虚像
19.小华在参观博物馆时,发现在较小文物上方放了一块 (选填“凸”或“凹”)透镜来方便游客观察,根据所学的物理知识,小华觉得该透镜到文物的距离应 (选填“大于”“小于”或“等于”)透镜的焦距,才能看清较小文物。
20.如图所示:这是一个简易天文望远镜的内部结构。远处的物体经过物镜成一个 、 的实像,这个实像到目镜的距离 (选填“大于”“小于”或“等于”)目镜的焦距。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 (填“近视”或“远视”)镜片来代替。
21.如图是同学们生物课观察洋葱表皮细胞时用的显微镜结构图,使用时物体距物镜距离略大于物镜的焦距,物镜所成像位于目镜焦点以内。利用相关的物理知识和生物课的实验操作来分析显微镜( )
A.目镜相当于一个放大镜
B.通过目镜看到的是一个被放大的虚像
C.物镜的焦距要大于目镜的焦距
D.反光镜是一个凹面镜对光线有会聚作用
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