第四章 光现象(复习讲义)物理新教材人教版八年级上册
2026-08-18
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精品
摘要:
该初中物理单元复习讲义通过知识框架系统梳理了光现象的知识体系,将光源、光的直线传播、反射、折射、色散等要点按逻辑关系组织,并用表格归纳复习重难点,清晰呈现知识内在联系与核心内容。
讲义亮点在于“实验探究+难点突破”的设计,如平面镜成像实验强调薄玻璃板竖直放置,光路作图指导实线虚线规范,培养科学探究与科学思维素养。基础达标与能力进阶分层练习,助力学生自主复习,教师可实施精准教学。
内容正文:
第四章 光现象
复习
要点
1. 通过对生活中各种光现象的观察与分析,认识光源;能够说出光沿直线传播的条件;能够利用光的直线传播特点解释日常生活中的相关现象。
2. 通过实验,认识光的反射现象,能够说出光的反射定律;能够利用光的反射定律解释日常生活中的镜面反射和漫反射等相关现象。
3. 通过现象观察及实验探究,能够说出平面镜成像的特点,并能用平面镜成像的特点解释有关现象。
4. 通过实验,了解光的折射现象,会画折射现象的光路图,能说出光路图中的角和线的名称。通过实验,了解光的折射特点,能够用光的折射特点解释生活中的折射现象。
5. 通过实验,了解光的色散、太阳光的组成和不同色光混合的现象。了解可见光谱、红外线、紫外线及其应用。
复习
重难点
重点:
通过大量的实验观察,得出光在同种均匀介质中沿直线传播的规律,并建立光线模型;通过实验探究得出光的反射定律;通过实验探究的过程,知道平面镜成像的特点,并在实验的基础上,借助成像光路图了解平面镜成像的原理;通过实验研究了解光折射时的特点;通过实验研究了解光的色散现象;了解看不见的光及其应用。
难点:
用光的直线传播解释生活中的一些常见现象;设计实验探究光的反射定律;虚像的概念和平面镜成像原理;应用光的折射特点对生活中的折射现象进行解释;色散的原因。
要点 光的直线传播
一、光源
能够发光的物体叫作光源。光源有天然光源和人造光源两类。
二、光的直线传播
1. 光的直线传播:光在 中沿直线传播。
2. 光线
(1)概念:通常用一条带有箭头的直线表示一束光传播的 和 ,这样的直线叫作光线。
(2)研究方法:物理模型法。这种通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“模型法”。光线实际上是不存在的,人们是为了方便研究光的传播路径而引入的一种物理模型。
3. 光直线传播的一些现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体背面形成的阴暗区叫影子。
(2)日食、月食的形成
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)。
甲 乙
当月球运行到太阳和地球中间时,太阳光被月球挡住,月球的黑影落在地球上,就形成了 食。而当地球运行到太阳和月球中间时,太阳光被不透明的地球挡住,地球的影落在月球上,就形成了 食。
(3)小孔成像
①小孔成像原理:小孔成像的原理是光的 。如图所示,烛焰上部的光线,由于光的直线传播,通过小孔后,射到了 部;同理,烛焰下部的光线通过小孔后,射到了 部。
②小孔成像特点:小孔成倒立的大小不确定的实像,上下颠倒、左右相反。像的大小与 到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。像的形状与 的形状相同,与小孔的形状无关。
4. 光直线传播的应用
利用激光引导掘进方向;射击瞄准时的“三点一线”;站队列时,队列是否整齐的判断等。
三、光的传播速度
1. 光在真空中的传播速度
光在真空中的传播速度最快,通常情况下,真空中光速近似取c= 。
2. 光在其他介质中的速度
(1)光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度,可以认为等于c。
(2)光在水中的传播速度约为,在玻璃中的传播速度约为。
3. 光年
“光年”是 的单位,它等于光在1年内传播的距离。
1光年=3×108m/s(365×24×3600)s=9.4608×1015m=9.4608×1012km
1. 判断光源别踩坑:月亮、投影幕布靠反光发亮,不是光源,只有自身能发光的物体才算光源。
2. 光只有在同种均匀介质里才沿直线传播,画光路图时,别忘了给直线标上指向传播方向的箭头。
要点速测
1. 如图所示,小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰,他将烛焰、纸片A的小孔、纸片B的小孔和人眼调到同一直线上,这样操作的依据是__________。操作过程中他还在B纸片上看到了一个______(选填“烛焰”或“A纸片”)的像,这个像是______(选填“正立”或“倒立”)的。
2. 下列关于声和光的说法中,正确的是( )
A.光在真空中的传播速度是 B.光速和声速一样大
C.声和光传播都需要介质 D.月亮不是光源
要点 光的反射
一、光的反射
1. 光的反射现象:光从一种介质射到另一种介质的表面时,会有一部分光返回到原介质中,这种传播现象叫作光的反射。我们能够看见不发光的物体,就是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
2. 描述光反射的有关概念:一点、两角、三线
一点
入射点
入射点O,入射光在反射面上的投射点
三线
入射光线
入射光线AO,投射到反射面的光线
法线
法线ON,过入射点与反射面 的直线
反射光线
反射光线OB,经反射面反射出的光线
两角
入射角
入射光线与 之间的夹角
反射角
光线与法线之间的夹角
二、光的反射定律
1. 实验:探究光的反射定律
【进行实验】
(1)如图1所示,把一个平面镜放在水平桌面上, 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上(ON垂直于镜面)。
图1 图2 图3
(2)让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在硬纸板上用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变入射光EO跟法线之间的夹角,重做两次实验,均用铅笔描出入射光和对应的反射光的径迹。
(4)把右侧纸板NOF向前或向后折转某一角度(如图2所示),仍使激光束贴着硬纸板射到O点,观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
(5)如图3所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时,这时的反射光将沿着什么方向射出?
【收集证据】
(1)记录表一
次数
∠i
∠r
1
30°
30°
2
45°
45°
3
35°
35°
(2)入射光和对应的反射光的径迹
(3)记录表二
纸板的位置
是否看到反射光
纸板 NOF 向前折
看不见
两纸板在同一平面内
看见
纸板 NOF 向后折
看不见
【分析与论证】
①分析反射角和入射角的大小可得出:反射角 入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:反射光线、入射光线和法线在 内。
③多次改变入射光线的路径,分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜,记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现:反射光线和入射光线分别位于法线的 侧。
④将光线逆着反射光线的方向射入,观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。表明光路 。
【实验结论】在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内;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. 光的反射定律
(1)内容:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 内;反射光线、入射光线分别位于 两侧;反射角 入射角。
(2)对光的反射定律的理解:
①对应关系:每一条反射光线对应着一条入射光线。
②因果关系:反射现象发生时,先有入射光线,后有反射光线。反射光线是随着入射光线的改变而改变的,所以不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
③变化规律:反射光线随入射光线的改变而改变,入射光线“靠近”或“远离”法线,反射光线也相应地“靠近”或“远离”法线,即反射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小。
④特殊情况:光线垂直镜面入射时,入射角为 ,反射光线沿原路返回,反射角也为 ,光的传播方向改变了 ,并不是没有发生反射。
(3)在反射现象中,光路是 的。
三、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
(1)概念:一束平行光照射到镜面上后,会被 地反射,这种反射叫作镜面反射。平静的水面、抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
(2)现象:迎着太阳看平静的水面,特别亮;背着太阳看平静的水面,很暗;黑板“反光”会“晃眼”等。
2. 漫反射
凹凸不平的表面会把一束平行光向着 反射,这种反射叫作漫反射。我们能从各个方向看到本身不发光的物体,是由于光照射到物体上发生了 反射。
3. 生活中的反射现象
(1)漫反射现象:生活中,大部分物体表面发生的反射都是漫反射,因而才使我们能够从不同方向看清物体。例如,教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布,其表面发生的都是漫反射,从而使各个方向的人都能看清字迹或影像。
(2)镜面反射现象:例如,“水中倒影”、“猴子捞月”、“照镜子”等。
(3)“光污染”:当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时,这些光滑的表面就会发生镜面反射,炫目的反射光会干扰人们的正常生活,造成“光污染”。
1. 牢记“三线共面、两线分居、两角相等”,表述时一定要说“反射角等于入射角”。
2. 法线是辅助线,作图记得用虚线,别忘标垂直符号。
3. 漫反射让我们能从各个方向看清黑板,镜面反射容易造成反光刺眼。
要点速测
1. 如图所示,一束光照射到平面镜上,欲使反射光刚好照射到白纸板上的A点,下列操作可行的是( )
①适当减小入射角 ②将平面镜向上平移适当距离
③将平面镜向下平移适当距离 ④将平面镜顺时针转动适当角度
⑤将平面镜逆时针转动适当角度 ⑥将白纸板向右平移适当距离
⑦将白纸板向左平移适当距离
A.①②⑤⑥ B.①②④⑦ C.①③⑤⑥ D.③⑤⑦
2. 在教室中上课,有时黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛,看不清黑板上的粉笔字。下列说法不正确的是( )
A.黑板和字都反射光
B.两种反射现象都遵守光的反射定律
C.粉笔字发生漫反射,进入眼睛的光较强
D.黑板发生镜面反射,进入眼睛的光较强
要点 平面镜成像
一、平面镜成像的特点
平面镜所成的像为 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 。
根据数学对称知识,平面镜成像的规律也可表述为:平面镜所成的像为虚像,像与物体关于镜面 。
二、平面镜成虚像
1. 平面镜成虚像
如图所示,从光源点S处射来的光经平面镜反射后进入眼睛,引起视觉,由于有光沿直线传播的经验,人会感觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点S ′处发出的。镜子后面并没有发光点S',S ′就是S在平面镜中的虚像。虚像S'与物体S关于镜面对称。
2. 平面镜成像的原理:光的反射。
3. 实像和虚像
(1)实像:由 光线会聚而成的像叫实像。实像可用 承接,也可以用眼睛直接观察。例如小孔成的像。
(2)虚像:不是实际光线会聚而成,是实际光线的 线相交而成。虚像只能用眼睛观察,不能用 承接。例如平面镜成的像。
三、平面镜成像作图的两种方法
1. 利用平面镜的成像原理作图。如图所示,步骤如下:
①从发光点S引出两条光线,照射到平面镜上;
②作两条入射光线的法线;
③根据光的反射定律,作两条入射光线的反射光线;
④作反射光线的反向延长线,交点S'即为发光点S的像点。
利用平面镜的成像原理作图 用对称法作图
2. 用对称法作图。如图所示,步骤如下:
①过S点作平面镜的垂线(像与物的连线跟镜面垂直),用虚线;
②取S '点,让S '到镜面的距离等于S到镜面的距离(像到镜面的距离与物到镜面的距离相等);
③用虚线画出像点S '(像与物大小相等)。
四、平面镜的应用
1. 利用平面镜成像。如练功房内,演员利用平面镜可以矫正自己的舞姿;家庭用的穿衣镜;医生用来检查牙齿的小镜子等。
2. 利用平面镜改变光的传播方向
如潜水艇用的潜望镜、显微镜、投影仪中的平面镜等,都利用到了平面镜能改变光路的特点:修建体育馆和高大建筑物时,利用平面镜把太阳光反射到室内,改善光照条件等。
3. 利用平面镜来扩大视觉空间。理论上,在一个房间内安装一个尺寸合适的平面镜,能使人感觉到空间增大了一倍。
五、凸面镜和凹面镜
1. 凸面镜
反射面是凸面的镜子叫凸面镜。凸面镜对光有 作用,常用来扩大视野。例如,汽车的后视镜、街头路口的反光镜。
凸面镜对光的发散 凹面镜对光的会聚
2. 凹面镜
反射面是凹面的镜子叫凹面镜。凹面镜对光有 作用。例如,太阳灶、手电筒反光镜、医生检查耳朵用的医用反光镜都运用了凹面镜对光的会聚作用。
六、探究平面镜成像的特点
【实验思路】
用一块 作为平面镜,把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但未点燃的蜡烛,在玻璃板后面移动,直到看上去它的位置与像的位置 。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置。
确定了像的位置,再比较像跟物体的 和 的关系,这样就可以得到平面镜成像的特点了。
【实验过程】
(1)如图所示,在桌面上铺一张纸,纸上竖立一块玻璃板。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。将点燃的蜡烛放置在玻璃板前,通过移动未点燃的蜡烛,找到点燃蜡烛的像的位置,在纸上标记蜡烛和像的位置。测量蜡烛和像到平面镜的距离,记录在下表中。
(2)移动点燃的蜡烛,多做几次实验。实验时注意观察点燃蜡烛的像的大小是否随蜡烛位置的改变而变化。
(3)换用长度不同的蜡烛,再做几次实验。实验时注意观察蜡烛像的大小和蜡烛的大小是否相同。
实验数据记录表格:
次数
蜡烛到平面镜
的距离/cm
像到平面镜
的距离/cm
1
2
3
┈
【分析论证】
①A与B是完全相同的两根蜡烛,直到从玻璃板前面看到蜡烛B好像在点燃着一样,即B与A的像完全重合。分析像与物的大小关系,归纳结论:平面镜所成像的大小与物体的大小 。
②用铅笔在白纸上画出平面镜以及蜡烛A和蜡烛B的位置,用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接起来,量出两支蜡烛到玻璃板的距离。发现像和物体到平面镜的距离 。
③用量角器测量物与像的连线与镜面之间的夹角,发现像与物的连线与镜面 。
④移去镜后的蜡烛,在此位置放一张白卡片,发现白卡片上没有像,表明该像是 像。
【实验结论】平面镜成像的特点:平面镜所成的像为虚像,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。
根据数学对称知识,平面镜成像规律也可表述为:平面镜所成的像为虚像,像与物体关于镜面 。
做平面镜成像实验要选薄的茶色玻璃板,且务必竖直立在桌面,这样才能让后面的蜡烛和像完全重合。记得在较暗环境中操作,成像会更清晰,也别忘了用相同蜡烛来验证像与物大小相等。
要点速测
1. 如图为小美同学在医院检查视力的情景。视力表在小美头部的后上方,小美识别对面墙上镜子里视力表的像。下列有关分析正确的是( )
A.视力表在镜中的像是实像
B.视力表在镜中的像是由光的折射产生的
C.视力表某个符号在镜中的像比视力表上对应的符号小
D.视力表的像到小美的距离为5 m
2. 如图所示,小昕站在水平地面上,前方1.5 m处竖直放着一块平面镜。下列说法正确的是( )
A.若在平面镜后放置一块木板,将无法成像
B.若换用一块更小的平面镜,她的像将变小
C.将平面镜绕底部所在直线逆时针转至虚线位置的过程中,像的位置将不变
D.将平面镜绕底部所在直线逆时针转至虚线位置,脚与其像的距离小于3 m
要点 光的折射
一、光的折射概念
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生 的现象叫作光的折射。
二、光的折射规律
1. 描述光的折射中的基本概念
(1)入射光线:从光源射向两透明介质分界面的光线;
(2)折射光线:从入射点射向另一介质的光线;
(3)法线:过入射点垂直于两分界面的虚线;
(4)入射点:入射光线与两介质分界面的交点;
(5)入射角:入射光线与法线之间的夹角;
(6)折射角:折射光线与法线之间的夹角。
简称“一点”(入射点)、“一面”(分界面)、“二角”(入射角和折射角)、“三线”(入射光线、折射光线和法线)。
2. 光的折射特点
(1)折射光线、入射光线和法线在 内;
(2)折射光线和入射光线分居法线的 侧;
(3)光从空气斜射入水或其它介质时,折射角 入射角;当入射角增大时,折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时,折射角 入射角。
(4)光从空气垂直射入水(或其它介质)中时,传播方向 。
(5)折射时光路 。
三、生活中的折射现象
1. 从岸上看水中的物体,“池水变浅”;位置“变高”
如图甲所示,从池底A点反射出的光线经折射后射入人眼,因为光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,所以折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看,感觉光好像是从S点发出的,S点就是人看到的A的虚像,它比实际位置偏 。
甲 在岸边看水里的物体 乙 在水中看岸上的物体
2. 从水中看岸上的物体“变高”
例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。如图乙所示,从昆虫上点A射出的光线经折射后射入水中的人眼,因为光由空气中斜射入水中,折射角小于入射角,所以折射光线靠拢法线,人眼逆着折射光线看,感觉光好像是从A′点发出的,A′点就是人看到的昆虫的虚像,它比昆虫的实际位置偏 。
四、探究光折射时的特点
【实验过程】
(1)如图甲所示,让一束光从空气以不同的角度射入水中,观察光束在空气和水中的径迹,并比较折射角和入射角的大小。将数据记入表格中。
(2)让光逆着折射光的方向从水射入空气中,观察光束在空气中的径迹。
【收集证据】实验数据记录表格:
实验次数
入射角
折射角
1
0∘
0∘
2
20∘
15∘
3
40∘
29∘
4
60∘
40∘
【分析论证】
(1)一束光从空气以不同的角度射入水中,光束在空气和水中的径迹如图所示,其中1和1'、2和2'……4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可以得出:当入射角增大时,折射角也 ;且折射角 入射角。
(2)当光从空气垂直射入水中时,传播方向 。
(3)如果让光逆着折射光的方向从水或玻璃射入空气中,可以看到,进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。也就是说,在折射现象中,光路可逆。
【实验结论】经过精确的实验,得出光的折射特点:
光从空气斜射入水中或玻璃中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。当入射角增大时,折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或玻璃中时,传播方向不变。
在折射现象中,光路可逆。
斜射透明介质时传播方向才偏折,垂直入射方向不变。牢记“空气中角大”,折射光路可逆。池水变浅、筷子弯折都是折射虚像,位置比实物偏高,下水戏水要注意安全。
要点速测
1. 插入水中的筷子看起来好像向上弯折,下列能正确解释此现象的光路图是( )
A. B. C. D.
2. 2026年3月,河北秦皇岛阿那亚黄金海岸出现了罕见的带状海市蜃楼景观,如图所示。下列说法正确的是( )
A.海市蜃楼形成的是实像
B.海市蜃楼是由于光的折射形成的
C.沙滩上游客的影子是由于光的反射形成的
D.波光粼粼的海水是天然光源
要点 光的色散
一、光的色散
1. 光的色散概念:太阳光是白光,它射入、射出棱镜会发生折射,被分解成 等各种颜色的光,这种现象叫作光的色散。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. 单色光与复色光
(1)不能分解的光叫作 光,如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
(2)由几种单色光混合而成的光叫作 光,太阳光是 光,由七种颜色的光复合而成。
3. 光发生色散的实质
光发生色散的实质是光的 现象。不同颜色的光经三棱镜后,偏折(折射)程度不同,其中 光偏折程度最小, 光偏折程度最大;所以白光经三棱镜后,在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
二、色光的混合
1. 光的三原色
把 、 、 叫作色光的三原色。红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光,红、绿、蓝三种色光按等比例混合可以产生 光,但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光却无法用其他颜色的光混合。
2. 色光的混合
(1)色光的混合
红、绿、蓝三种色光中,只要适当调配红、绿、蓝三种色光的比例,就可以产生各种颜色的光。例如,红光+绿光→黄光;红光+蓝光→品红光;绿光+蓝光→青光;红光+绿光+蓝光→白光。
(2)我们看到的电视机、计算机显示器或手机屏幕上的丰富色彩就是由 光混合而成的。
三、看不见的光
1. 可见光谱:三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光,它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列,形成太阳的可见光谱。
2. 红外线
(1)在可见光谱的红端之外的辐射叫作 线。
(2)红外线的特性与应用
①一切物体都在不停地向外辐射 ;物体的温度越高,辐射的红外线越 ;物体在辐射红外线的同时也在吸收红外线。利用红外线拍摄“热谱图”;红外线夜视仪;红外线遥控等。
②红外线的主要特性是热作用强。在工业上,常利用红外线来加热和烘烤物品。
③红外线穿透云雾的能力比较强。可进行远距离或高空摄影;红外遥感技术等。
3. 紫外线
(1)在可见光谱的紫端以外,还有一种看不见的光,叫作 线。
(2)紫外线的特性与应用
①紫外线能杀死微生物。在医院的手术室、病房里,常用紫外线灯来灭菌。
②紫外线的荧光效应强。在紫外线照射下荧光物质会发出不同颜色的荧光,可用于鉴别古画或钞票的真伪。
③太阳光里有很多紫外线,人体接受适量的紫外线照射,能增进身体健康。但过多、过强的紫外线照射,会伤害人的眼睛和皮肤。
1. 白光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,彩虹就是自然界的色散现象。
2. 记住红光偏折程度最小,紫光偏折程度最大。
3. 实验时要注意调整狭缝宽度,才能看清清晰的彩色光带。
要点速测
1. 唐朝时成书的《玄贞子》记载了著名的人工彩虹实验:“背日喷乎水,成霓虹之状。”下列与人工彩虹实验原理相同的是( )
A.小孔成像 B.日晷计时 C.水面倒影 D.海市蜃楼
2. 一束太阳光通过三棱镜折射后被分解,在光屏上AB范围内形成一条彩色光带,如图所示,这种现象叫做光的_______;在AB彩色光带中,B为_____色光;A光外侧有一种看不见的光,它具有很强的______效应。电视机和计算机显示器能呈现彩色图像,是应用了红、_______、蓝三种色光混合的原理。
难点 光现象类型辨识
初中物理光现象辨识可抓三个核心维度快速区分:
一看传播介质。光始终在同种均匀介质中、传播方向不变,就是光的直线传播,比如影子、小孔成像、日食月食。
二看传播路径。光射到两种介质的分界面后,返回原介质改变方向,就是光的反射,比如水中倒影、平面镜成像、镜面反射。
三看介质切换。光从一种介质斜射入另一种介质,传播方向发生偏折,就是光的折射,比如筷子“弯折”、池水变浅、海市蜃楼。遇到带“影”的现象要额外区分:手影、立竿见影是直线传播,水中倒影则是反射形成的虚像。
▌例1 “像”是我们日常生活中常见的光现象的应用,为我们留下了很多美好的记忆,以下有关“像”与光学知识对应关系不正确的是( )
A.小孔成像——光的直线传播 B.平面镜成像——光的反射
C.平面镜成像——像和物是等大的 D.平面镜成像——光的直线传播
▌例2 战国时期的《墨经》对光现象就有了记载,下列光现象中属于折射的是( )
A.手影的形成 B.清晨看到地平线下的太阳
C.桥在水中的倒影 D.树荫下的光斑
难点 光路作图
初中物理光路作图要牢记核心规范:
1. 实际光线用实线,必须标注箭头表示传播方向;法线、虚像、光线反向延长线统一用虚线,法线与界面的垂直符号不能遗漏。
2. 光沿直线传播类,直接连接光源与遮挡物边缘,标出阴影区域即可。光的反射类先作法线当入射光线与反射光线的角平分线,再垂直法线画出镜面,保证入射角等于反射角。平面镜成像类按“物像关于镜面对称”找点,用虚线连出虚像。
▌例1 2025年10月2日,在甘肃酒泉瓜州,全球首个“双塔一机”光热储能电站成功进入全系统试运行,标志我国在该领域实现重大突破。如图甲所示,塔式太阳能电站把地面上多个平面镜反射的光汇聚到塔顶,从而利用太阳能发电。如图乙所示,某塔式太阳能电站的一块平面镜在塔的东边,下午某时刻,从西向东的太阳光射向这块平面镜,自动控制系统调整平面镜角度使反射光线汇聚到塔顶,请在图中画出平面镜的位置并标出反射角r。
▌例2 根据平面镜成像特点在图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像。
考点 光现象区分
▌例1 下列现象与海市蜃楼的形成原理相同的是( )
A.林中晨光 B.水中月亮
C.镜中转角 D.碗中折筷
▌迁移练1-1 图示的光现象中,由光的直线传播形成的是( )
A.筷子“弯折” B.楼台倒影
C.萌娃变“蛙” D.雨后彩虹
▌迁移练1-2 如图所示的光现象中说法正确的是( )
A.图甲:桥在水中的倒影是光的折射现象
B.图乙:彩虹是光的色散现象
C.图丙:墙上的手影是光的反射形成的
D.图丁:凸面镜能扩大视野是由于光的直线传播
考点 光的反射定律
▌例1 如图,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若要让反射光照在光屏的B处,则下列方法中( )
①只将光屏竖直向下移动一段距离
②只将平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度
③只将入射光线绕入射点顺时针转过一定角度
④只将光屏水平向左移动一段距离
A.只有①不可行 B.只有②可行
C.只有③和④可行 D.只有①和③不可行
▌迁移练1-1 下列光现象中,由光的反射形成的是( )
A.桥在水中的“倒影” B.日晷上针的影子
C.月食现象 D.手在墙上形成手影
▌迁移练1-2 在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,将白色硬纸板______放置在平面镜上。
(2)如图乙,将右边纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,此时,反射光______(填“存在”或“不存在”)。
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板沿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______(上部/下部)会看到反射光线,由此说明______。
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时,反射光线______(选填字母序号)。
A.被纸板挡住 B.仍在纸板上呈现 C.在纸板前方
(5)实验探究过程中对于法线的理解,下列说法正确的是( )
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
考点 平面镜成像
▌例1 小明身高为1.5m,站立在平面镜前2m处,他以0.1m/s的速度远离平面镜2s后,他的像到他的距离和像的大小变化描述正确的是( )
A.3.6m,像变小 B.3.6m,像的大小不变
C.4.4m,像变小 D.4.4m,像的大小不变
▌迁移练1-1 如图所示,湖面上的一群大雁被路边的孩童惊到,立刻扇动翅膀飞向天空,关于大雁经水面所成像的大小、像和大雁之间距离的判断正确的是( )
A.像变小,像和大雁之间的距离变小
B.像变小,像和大雁之间的距离变大
C.像大小不变,像和大雁之间的距离变小
D.像大小不变,像和大雁之间的距离变大
▌迁移练1-2 如图所示,是“探究平面镜成像的特点”实验。
(1)平面镜成像原理:____________;
(2)实验时,选用玻璃板而不用平面镜的目的是____________;
(3)实验时,只将玻璃板向右平移,则蜡烛像的位置____________(“向右移动”或“向左运动”或“不变”),若把蜡烛后移,则像的大小将____________(“变大”或“变小”或“不变”)。
基础达标
1.如图所示,AB为一物体,C是一个不透明的物体,若人眼在不同的区域1,2,3,4处观察物体AB,则人眼完全看不到物体AB的区域是( )
A.1处 B.2处 C.3处 D.4处
2.关于光的反射,下列说法不正确的是( )
A.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
B.当入射光线与反射面的夹角为20°时,反射角也为20°
C.入射角增大5°时,反射角也增大5°
D.法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线
3. 解锁城市灯火,感受巴蜀风情。今年“五一”假期,成都“锦江花月夜”主题活动中,7米高的巨型花灯“花花”浮在水面上,如图。下列说法正确的是( )
A.人们看到水面上的“花花”,是因为光发生了镜面反射
B.水中的鱼看到水面上的“花花”,是因为光沿直线传播
C.“花花”在水中的倒影,是光的反射形成的虚像
D.“花花”在水中倒影的高度大于7米
4.诗词是中国古代文化宝库中的一颗璀璨明珠,许多诗句中蕴含着丰富的物理知识。“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”中,“楼台倒影”蕴含着的光现象是( )
A.光的直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
5.如图所示,一只白鹭正在七里海湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。图中能正确表示人看到白鹭倒影的光路是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,是探究光反射规律的装置,其中纸板右侧能绕轴ON向前或向后折,下列有关说法正确的是( )
A.纸板与平面镜可以任意放置
B.当光沿着NO入射时,无反射光
C.纸板右侧部分向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
D.当入射光线远离ON时,反射光线会靠近ON
7.如图所示阳光斜照在清澈的猛洞河水面,会发生反射和折射。关于光的传播路径,下列说法正确的是( )
A.入射角大于折射角
B.折射角大于反射角
C.折射光线与反射光线位于法线两侧
D.反射角不等于入射角
8.如图所示,一束光与平面镜的夹角为,则反射角为__________。当入射光线绕点顺时针旋转后,反射光线与入射光线的夹角将变为__________。
9.用一块平面镜将室外的阳光照射到室内,这是光的______现象;如图所示,把一块平面镜斜插在水中,将装置放在从窗口射入的阳光下,让镜面对着阳光,在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑,说明白光是由______混合而成的。
10.如图,作出图中物体AB在平面镜中的像A′B′。
能力进阶
11.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,下列说法正确的是( )
A.入射角为60° B.EF为界面,上方为空气
C.MN为界面,左侧为空气 D.光线CO为入射光线
12. 一束激光斜射入容器,在容器底部产生一个光斑,如图,下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面下降
D.保持激光射入的角度不变,使水面上升
13.如图所示、两块垂直放置的平面镜前有个玩具狗,此时我们能看见其中一块平面镜中有它的两个像A、B,以图中左右为标准下列说法正确的是( )
A.像A的大小比玩具狗的大,像B的大小与玩具狗的相等
B.像A的大小比玩具狗的大,像B的大小比玩具狗的小
C.若玩具狗从左向右运动,则像A从左向右运动,像B从左向右运动
D.若玩具狗从左向右运动,则像A从右向左运动,像B从左向右运动
14.如图,若要让反射光线射中天花板上的新目标,下列方法可行的是( )
A.只将平面镜竖直向上平移一段距离
B.只将平面镜水平向右平移一段距离
C.只将平面镜绕O点逆时针转动一定角度
D.只将激光笔的入射光绕O点顺时针转过一定角度
15.在“探究光的反射规律”的实验中,如图所示,水平放置平面镜,白色纸板竖直立在平面镜上,纸板由E、F两部分组成,可以绕ON翻折。
(1)实验时,把纸板ENF垂直放在平面镜上,入射光线AO的法线是___________,光线AO的入射角大小是___________度;
(2)为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是___________;
A.改变纸板与平面镜之间的夹角 B.沿ON向后转动纸板E
C.沿ON向后转动纸板F D.改变入射角的大小
(3)将一束光贴着纸板E沿AO射到镜面上O点,纸板F上会显示出反射光束OB,接着将纸板F绕ON向后翻折,则纸板F上___________(选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线与法线在___________内(选填“同一平面”或“不同平面”)
(4)若让另一束光沿BO方向射向平面镜,反射光将沿OA方向射出。该实验现象说明___________。
A.反射角等于入射角 B.在光的反射现象中,光路可逆
16.某同学探究平面镜成像的特点。
(1)如图(a),在水平桌面上铺一张纸,纸上竖直放置一块手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜。沿着钢化膜在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。选取手机钢化膜作为平面镜,这样做便于______;
(2)为了便于观察实验现象,应选择在较______(填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(3)将一个蓝色长尾票夹(型号:5#)放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,人眼在钢化膜的______(填“前面”或“后面”)观察,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小______。在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是______像;
(4)如图(b),将蓝色票夹放在纸上,从蓝色票夹一侧观察钢化膜反射形成的像是图(c)中的______。
17. 小雨同学对光现象部分知识归纳总结如下:
(1)一束太阳光通过三棱镜后,被分解成多种颜色的光,在白色光屏上形成一条彩色光带,如图甲所示,这个现象叫___________,该现象说明了太阳光是___________(选填“单色光”或“复色光”)。如果使用的是一块蓝色透明的三棱镜,我们在光屏上将___________(选填“能”或“不能”)看到彩色光带。
(2)图乙中温度计放在红光外侧,示数会升高,说明红外线的___________比较显著;
(3)如图丙所示,将红、绿、___________三种色光以相同比例照在白纸上,中间相互重叠区域会出现白色。
(4)如图丁所示,把一根筷子插入水中,由于光的折射,在水的上方空气中看去,筷子在水中的部分看起来向___________(选填“上”或“下”)弯折。
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第四章 光现象
复习
要点
1. 通过对生活中各种光现象的观察与分析,认识光源;能够说出光沿直线传播的条件;能够利用光的直线传播特点解释日常生活中的相关现象。
2. 通过实验,认识光的反射现象,能够说出光的反射定律;能够利用光的反射定律解释日常生活中的镜面反射和漫反射等相关现象。
3. 通过现象观察及实验探究,能够说出平面镜成像的特点,并能用平面镜成像的特点解释有关现象。
4. 通过实验,了解光的折射现象,会画折射现象的光路图,能说出光路图中的角和线的名称。通过实验,了解光的折射特点,能够用光的折射特点解释生活中的折射现象。
5. 通过实验,了解光的色散、太阳光的组成和不同色光混合的现象。了解可见光谱、红外线、紫外线及其应用。
复习
重难点
重点:
通过大量的实验观察,得出光在同种均匀介质中沿直线传播的规律,并建立光线模型;通过实验探究得出光的反射定律;通过实验探究的过程,知道平面镜成像的特点,并在实验的基础上,借助成像光路图了解平面镜成像的原理;通过实验研究了解光折射时的特点;通过实验研究了解光的色散现象;了解看不见的光及其应用。
难点:
用光的直线传播解释生活中的一些常见现象;设计实验探究光的反射定律;虚像的概念和平面镜成像原理;应用光的折射特点对生活中的折射现象进行解释;色散的原因。
要点 光的直线传播
一、光源
能够发光的物体叫作光源。光源有天然光源和人造光源两类。
二、光的直线传播
1. 光的直线传播:光在同种均匀介质中沿直线传播。
2. 光线
(1)概念:通常用一条带有箭头的直线表示一束光传播的径迹和方向,这样的直线叫作光线。
(2)研究方法:物理模型法。这种通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“模型法”。光线实际上是不存在的,人们是为了方便研究光的传播路径而引入的一种物理模型。
3. 光直线传播的一些现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体背面形成的阴暗区叫影子。
(2)日食、月食的形成
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)。
甲 乙
当月球运行到太阳和地球中间时,太阳光被月球挡住,月球的黑影落在地球上,就形成了日食。而当地球运行到太阳和月球中间时,太阳光被不透明的地球挡住,地球的影落在月球上,就形成了月食。
(3)小孔成像
①小孔成像原理:小孔成像的原理是光的直线传播。如图所示,烛焰上部的光线,由于光的直线传播,通过小孔后,射到了下部;同理,烛焰下部的光线通过小孔后,射到了上部。
②小孔成像特点:小孔成倒立的大小不确定的实像,上下颠倒、左右相反。像的大小与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。像的形状与物体的形状相同,与小孔的形状无关。
4. 光直线传播的应用
利用激光引导掘进方向;射击瞄准时的“三点一线”;站队列时,队列是否整齐的判断等。
三、光的传播速度
1. 光在真空中的传播速度
光在真空中的传播速度最快,通常情况下,真空中光速近似取c=3.0×108m/s。
2. 光在其他介质中的速度
(1)光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度,可以认为等于c。
(2)光在水中的传播速度约为,在玻璃中的传播速度约为。
3. 光年
“光年”是长度的单位,它等于光在1年内传播的距离。
1光年=3×108m/s(365×24×3600)s=9.4608×1015m=9.4608×1012km
1. 判断光源别踩坑:月亮、投影幕布靠反光发亮,不是光源,只有自身能发光的物体才算光源。
2. 光只有在同种均匀介质里才沿直线传播,画光路图时,别忘了给直线标上指向传播方向的箭头。
要点速测
1. 如图所示,小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰,他将烛焰、纸片A的小孔、纸片B的小孔和人眼调到同一直线上,这样操作的依据是__________。操作过程中他还在B纸片上看到了一个______(选填“烛焰”或“A纸片”)的像,这个像是______(选填“正立”或“倒立”)的。
【答案】 光在同种均匀介质中沿直线传播 烛焰 倒立
【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播,只有将烛焰、两个小孔和人眼调到同一直线上,烛焰发出的光才能依次通过两个小孔进入人眼,从而看到烛焰。
蜡烛发出的光线通过A纸片上的小孔在B纸片上成像,这是小孔成像现象,小孔成像成的是物体的像,这里的物体是烛焰。 小孔成像所成的像是倒立的实像。
2. 下列关于声和光的说法中,正确的是( )
A.光在真空中的传播速度是 B.光速和声速一样大
C.声和光传播都需要介质 D.月亮不是光源
【答案】D
【详解】A.光在真空中的传播速度是,故A错误;
B.光和声音在不同介质中传播的速度一般不同,光在空气中传播的速度远大于声音在空气中传播的速度,故B错误;
C.声音的传播需要介质,真空不能传声;但光的传播不需要介质,可以在真空中传播,故C错误;
D.自身能够发光的物体叫光源,月亮自身不能发光,我们看到的月光是它反射的太阳光,因此月亮不是光源,故D正确。
故选D。
要点 光的反射
一、光的反射
1. 光的反射现象:光从一种介质射到另一种介质的表面时,会有一部分光返回到原介质中,这种传播现象叫作光的反射。我们能够看见不发光的物体,就是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
2. 描述光反射的有关概念:一点、两角、三线
一点
入射点
入射点O,入射光在反射面上的投射点
三线
入射光线
入射光线AO,投射到反射面的光线
法线
法线ON,过入射点与反射面垂直的直线
反射光线
反射光线OB,经反射面反射出的光线
两角
入射角
入射光线与法线之间的夹角
反射角
反射光线与法线之间的夹角
二、光的反射定律
1. 实验:探究光的反射定律
【进行实验】
(1)如图1所示,把一个平面镜放在水平桌面上, 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上(ON垂直于镜面)。
图1 图2 图3
(2)让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在硬纸板上用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
(3)改变入射光EO跟法线之间的夹角,重做两次实验,均用铅笔描出入射光和对应的反射光的径迹。
(4)把右侧纸板NOF向前或向后折转某一角度(如图2所示),仍使激光束贴着硬纸板射到O点,观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
(5)如图3所示,让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时,这时的反射光将沿着什么方向射出?
【收集证据】
(1)记录表一
次数
∠i
∠r
1
30°
30°
2
45°
45°
3
35°
35°
(2)入射光和对应的反射光的径迹
(3)记录表二
纸板的位置
是否看到反射光
纸板 NOF 向前折
看不见
两纸板在同一平面内
看见
纸板 NOF 向后折
看不见
【分析与论证】
①分析反射角和入射角的大小可得出:反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系:可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线,右半部分向前折或向后折,观察不到反射光线。说明:反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
③多次改变入射光线的路径,分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜,记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现:反射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
④将光线逆着反射光线的方向射入,观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。表明光路可逆。
【实验结论】在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内;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. 光的反射定律
(1)内容:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
(2)对光的反射定律的理解:
①对应关系:每一条反射光线对应着一条入射光线。
②因果关系:反射现象发生时,先有入射光线,后有反射光线。反射光线是随着入射光线的改变而改变的,所以不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
③变化规律:反射光线随入射光线的改变而改变,入射光线“靠近”或“远离”法线,反射光线也相应地“靠近”或“远离”法线,即反射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小。
④特殊情况:光线垂直镜面入射时,入射角为0°,反射光线沿原路返回,反射角也为0°,光的传播方向改变了180°,并不是没有发生反射。
(3)在反射现象中,光路是可逆的。
三、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
(1)概念:一束平行光照射到镜面上后,会被平行地反射,这种反射叫作镜面反射。平静的水面、抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
(2)现象:迎着太阳看平静的水面,特别亮;背着太阳看平静的水面,很暗;黑板“反光”会“晃眼”等。
2. 漫反射
凹凸不平的表面会把一束平行光向着四面八方反射,这种反射叫作漫反射。我们能从各个方向看到本身不发光的物体,是由于光照射到物体上发生了漫反射。
3. 生活中的反射现象
(1)漫反射现象:生活中,大部分物体表面发生的反射都是漫反射,因而才使我们能够从不同方向看清物体。例如,教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布,其表面发生的都是漫反射,从而使各个方向的人都能看清字迹或影像。
(2)镜面反射现象:例如,“水中倒影”、“猴子捞月”、“照镜子”等。
(3)“光污染”:当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时,这些光滑的表面就会发生镜面反射,炫目的反射光会干扰人们的正常生活,造成“光污染”。
1. 牢记“三线共面、两线分居、两角相等”,表述时一定要说“反射角等于入射角”。
2. 法线是辅助线,作图记得用虚线,别忘标垂直符号。
3. 漫反射让我们能从各个方向看清黑板,镜面反射容易造成反光刺眼。
要点速测
1. 如图所示,一束光照射到平面镜上,欲使反射光刚好照射到白纸板上的A点,下列操作可行的是( )
①适当减小入射角 ②将平面镜向上平移适当距离
③将平面镜向下平移适当距离 ④将平面镜顺时针转动适当角度
⑤将平面镜逆时针转动适当角度 ⑥将白纸板向右平移适当距离
⑦将白纸板向左平移适当距离
A.①②⑤⑥ B.①②④⑦ C.①③⑤⑥ D.③⑤⑦
【答案】A
【详解】①根据光的反射定律,反射角等于入射角,减小入射角会让反射角也同步减小,反射光线会更靠近法线,最终落点会比当前位置更高,可以到达A点,该操作可行;
②将平面镜向上平移适当距离,入射光线的入射点会向左移动,反射光线整体平行左移,落点会比当前位置更高,可以到达A点,该操作可行;
③将平面镜向下平移适当距离,入射光线的入射点会向右移动,反射光线整体平行右移,落点会比当前位置更低,无法到达A点,该操作不可行;
④将平面镜顺时针转动适当角度,法线也随平面镜顺时针转动,入射角变大,反射角同步变大,反射光线会向下偏转,落点更低,无法到达A点,该操作不可行;
⑤将平面镜逆时针转动适当角度,法线也随平面镜逆时针转动,入射角变小,反射角同步变小,反射光线向上偏转,落点向上移动,可以到达A点,该操作可行;
⑥由图可知,将白纸板向右平移适当距离,反射光线在纸板上的落点会向上移动,可以到达A点,该操作可行;
⑦由图可知,将白纸板向左平移适当距离,反射光线在纸板上的落点会向下移动,远离A点,该操作不可行。
综上可知,①②⑤⑥操作可行,故选A。
2. 在教室中上课,有时黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛,看不清黑板上的粉笔字。下列说法不正确的是( )
A.黑板和字都反射光
B.两种反射现象都遵守光的反射定律
C.粉笔字发生漫反射,进入眼睛的光较强
D.黑板发生镜面反射,进入眼睛的光较强
【答案】C
【详解】A.黑板和粉笔字都不是光源,我们能看到它们,是因为它们能反射光线,所以黑板和字都反射光,故A正确;
B.镜面反射和漫反射都属于光的反射现象,都遵守光的反射定律,故B正确;
C.粉笔字表面粗糙,光线在上面发生漫反射,反射光线会向各个方向散射,进入人眼的光比较分散,强度较弱,故C错误;
D.黑板表面比较光滑,光线在上面发生镜面反射,反射光线会朝同一方向射出,当反射光线刚好射入一些同学的眼睛时,进入眼睛的光较强,就会“晃”着一些同学的眼睛,故D正确。
故选C。
要点 平面镜成像
一、平面镜成像的特点
平面镜所成的像为虚像,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。
根据数学对称知识,平面镜成像的规律也可表述为:平面镜所成的像为虚像,像与物体关于镜面对称。
二、平面镜成虚像
1. 平面镜成虚像
如图所示,从光源点S处射来的光经平面镜反射后进入眼睛,引起视觉,由于有光沿直线传播的经验,人会感觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点S ′处发出的。镜子后面并没有发光点S',S ′就是S在平面镜中的虚像。虚像S'与物体S关于镜面对称。
2. 平面镜成像的原理:光的反射。
3. 实像和虚像
(1)实像:由实际光线会聚而成的像叫实像。实像可用光屏承接,也可以用眼睛直接观察。例如小孔成的像。
(2)虚像:不是实际光线会聚而成,是实际光线的反向延长线相交而成。虚像只能用眼睛观察,不能用光屏承接。例如平面镜成的像。
三、平面镜成像作图的两种方法
1. 利用平面镜的成像原理作图。如图所示,步骤如下:
①从发光点S引出两条光线,照射到平面镜上;
②作两条入射光线的法线;
③根据光的反射定律,作两条入射光线的反射光线;
④作反射光线的反向延长线,交点S'即为发光点S的像点。
利用平面镜的成像原理作图 用对称法作图
2. 用对称法作图。如图所示,步骤如下:
①过S点作平面镜的垂线(像与物的连线跟镜面垂直),用虚线;
②取S '点,让S '到镜面的距离等于S到镜面的距离(像到镜面的距离与物到镜面的距离相等);
③用虚线画出像点S '(像与物大小相等)。
四、平面镜的应用
1. 利用平面镜成像。如练功房内,演员利用平面镜可以矫正自己的舞姿;家庭用的穿衣镜;医生用来检查牙齿的小镜子等。
2. 利用平面镜改变光的传播方向
如潜水艇用的潜望镜、显微镜、投影仪中的平面镜等,都利用到了平面镜能改变光路的特点:修建体育馆和高大建筑物时,利用平面镜把太阳光反射到室内,改善光照条件等。
3. 利用平面镜来扩大视觉空间。理论上,在一个房间内安装一个尺寸合适的平面镜,能使人感觉到空间增大了一倍。
五、凸面镜和凹面镜
1. 凸面镜
反射面是凸面的镜子叫凸面镜。凸面镜对光有发散作用,常用来扩大视野。例如,汽车的后视镜、街头路口的反光镜。
凸面镜对光的发散 凹面镜对光的会聚
2. 凹面镜
反射面是凹面的镜子叫凹面镜。凹面镜对光有会聚作用。例如,太阳灶、手电筒反光镜、医生检查耳朵用的医用反光镜都运用了凹面镜对光的会聚作用。
六、探究平面镜成像的特点
【实验思路】
用一块玻璃板作为平面镜,把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但未点燃的蜡烛,在玻璃板后面移动,直到看上去它的位置与像的位置重合。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置。
确定了像的位置,再比较像跟物体的位置和大小的关系,这样就可以得到平面镜成像的特点了。
【实验过程】
(1)如图所示,在桌面上铺一张纸,纸上竖立一块玻璃板。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。将点燃的蜡烛放置在玻璃板前,通过移动未点燃的蜡烛,找到点燃蜡烛的像的位置,在纸上标记蜡烛和像的位置。测量蜡烛和像到平面镜的距离,记录在下表中。
(2)移动点燃的蜡烛,多做几次实验。实验时注意观察点燃蜡烛的像的大小是否随蜡烛位置的改变而变化。
(3)换用长度不同的蜡烛,再做几次实验。实验时注意观察蜡烛像的大小和蜡烛的大小是否相同。
实验数据记录表格:
次数
蜡烛到平面镜
的距离/cm
像到平面镜
的距离/cm
1
2
3
┈
【分析论证】
①A与B是完全相同的两根蜡烛,直到从玻璃板前面看到蜡烛B好像在点燃着一样,即B与A的像完全重合。分析像与物的大小关系,归纳结论:平面镜所成像的大小与物体的大小相等。
②用铅笔在白纸上画出平面镜以及蜡烛A和蜡烛B的位置,用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接起来,量出两支蜡烛到玻璃板的距离。发现像和物体到平面镜的距离相等。
③用量角器测量物与像的连线与镜面之间的夹角,发现像与物的连线与镜面垂直。
④移去镜后的蜡烛,在此位置放一张白卡片,发现白卡片上没有像,表明该像是虚像。
【实验结论】平面镜成像的特点:平面镜所成的像为虚像,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。
根据数学对称知识,平面镜成像规律也可表述为:平面镜所成的像为虚像,像与物体关于镜面对称。
做平面镜成像实验要选薄的茶色玻璃板,且务必竖直立在桌面,这样才能让后面的蜡烛和像完全重合。记得在较暗环境中操作,成像会更清晰,也别忘了用相同蜡烛来验证像与物大小相等。
要点速测
1. 如图为小美同学在医院检查视力的情景。视力表在小美头部的后上方,小美识别对面墙上镜子里视力表的像。下列有关分析正确的是( )
A.视力表在镜中的像是实像
B.视力表在镜中的像是由光的折射产生的
C.视力表某个符号在镜中的像比视力表上对应的符号小
D.视力表的像到小美的距离为5 m
【答案】D
【详解】A.由平面镜成像的特点可知,镜中视力表的像为虚像,故A错误;
B.由平面镜成像的原理可知,镜中视力表的像是由光的反射形成的,故B错误;
C.由平面镜成像的特点可知,视力表某个符号在镜中的像与视力表上对应的符号大小相等,故C错误;
D.由平面镜成像的特点可知,视力表到平面镜距离为,视力表的像到平面镜距离也为;则小美到平面镜的距离为,所以像到小美的距离为,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,小昕站在水平地面上,前方1.5 m处竖直放着一块平面镜。下列说法正确的是( )
A.若在平面镜后放置一块木板,将无法成像
B.若换用一块更小的平面镜,她的像将变小
C.将平面镜绕底部所在直线逆时针转至虚线位置的过程中,像的位置将不变
D.将平面镜绕底部所在直线逆时针转至虚线位置,脚与其像的距离小于3 m
【答案】D
【详解】A.平面镜成像原理是光的反射,成像和平面镜后方是否放物体无关,放木板不影响成像,故A错误;
B.平面镜成像的大小始终等于物体本身大小,和平面镜大小无关,故B错误;
C.平面镜转动后,镜面朝向改变,根据像与物关于镜面对称,此时像的位置在斜上方,故C错误;
D.原状态下脚到平面镜距离为,平面镜转动后,脚到镜面的垂直距离小于,根据物与像到镜面距离相等,像到镜面的垂直距离也小于,因此脚和像的距离小于,故D正确。
故选D。
要点 光的折射
一、光的折射概念
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象叫作光的折射。
二、光的折射规律
1. 描述光的折射中的基本概念
(1)入射光线:从光源射向两透明介质分界面的光线;
(2)折射光线:从入射点射向另一介质的光线;
(3)法线:过入射点垂直于两分界面的虚线;
(4)入射点:入射光线与两介质分界面的交点;
(5)入射角:入射光线与法线之间的夹角;
(6)折射角:折射光线与法线之间的夹角。
简称“一点”(入射点)、“一面”(分界面)、“二角”(入射角和折射角)、“三线”(入射光线、折射光线和法线)。
2. 光的折射特点
(1)折射光线、入射光线和法线在同一平面内;
(2)折射光线和入射光线分居法线的两侧;
(3)光从空气斜射入水或其它介质时,折射角小于入射角;当入射角增大时,折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
(4)光从空气垂直射入水(或其它介质)中时,传播方向不变。
(5)折射时光路可逆。
三、生活中的折射现象
1. 从岸上看水中的物体,“池水变浅”;位置“变高”
如图甲所示,从池底A点反射出的光线经折射后射入人眼,因为光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,所以折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看,感觉光好像是从S点发出的,S点就是人看到的A的虚像,它比实际位置偏高。
甲 在岸边看水里的物体 乙 在水中看岸上的物体
2. 从水中看岸上的物体“变高”
例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。如图乙所示,从昆虫上点A射出的光线经折射后射入水中的人眼,因为光由空气中斜射入水中,折射角小于入射角,所以折射光线靠拢法线,人眼逆着折射光线看,感觉光好像是从A′点发出的,A′点就是人看到的昆虫的虚像,它比昆虫的实际位置偏高。
四、探究光折射时的特点
【实验过程】
(1)如图甲所示,让一束光从空气以不同的角度射入水中,观察光束在空气和水中的径迹,并比较折射角和入射角的大小。将数据记入表格中。
(2)让光逆着折射光的方向从水射入空气中,观察光束在空气中的径迹。
【收集证据】实验数据记录表格:
实验次数
入射角
折射角
1
0∘
0∘
2
20∘
15∘
3
40∘
29∘
4
60∘
40∘
【分析论证】
(1)一束光从空气以不同的角度射入水中,光束在空气和水中的径迹如图所示,其中1和1'、2和2'……4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可以得出:当入射角增大时,折射角也增大;且折射角小于入射角。
(2)当光从空气垂直射入水中时,传播方向不变。
(3)如果让光逆着折射光的方向从水或玻璃射入空气中,可以看到,进入空气中的折射光逆着原来入射光的方向射出。也就是说,在折射现象中,光路可逆。
【实验结论】经过精确的实验,得出光的折射特点:
光从空气斜射入水中或玻璃中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。当入射角增大时,折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或玻璃中时,传播方向不变。
在折射现象中,光路可逆。
斜射透明介质时传播方向才偏折,垂直入射方向不变。牢记“空气中角大”,折射光路可逆。池水变浅、筷子弯折都是折射虚像,位置比实物偏高,下水戏水要注意安全。
要点速测
1. 插入水中的筷子看起来好像向上弯折,下列能正确解释此现象的光路图是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】水中筷子反射的光线从水中进入空气时发生折射,折射角大于入射角,即折射光线远离法线,因此人眼逆着折射光线的方向看到筷子的像向上弯折,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2. 2026年3月,河北秦皇岛阿那亚黄金海岸出现了罕见的带状海市蜃楼景观,如图所示。下列说法正确的是( )
A.海市蜃楼形成的是实像
B.海市蜃楼是由于光的折射形成的
C.沙滩上游客的影子是由于光的反射形成的
D.波光粼粼的海水是天然光源
【答案】B
【详解】A.海市蜃楼是光经过不均匀大气层折射形成的虚像,不是实像,故A错误;
B.海市蜃楼的成因是海面上方空气密度不均匀,光在不均匀介质中传播时发生折射,故B正确;
C.沙滩上游客的影子是光沿直线传播,被不透明的人体挡住后,在后方形成暗区,是光的直线传播形成的,不是光的反射,故C错误;
D.只有自身能发光的物体才是光源,海水自身不能发光,只是反射太阳光,不属于光源,故D错误。
故选B。
要点 光的色散
一、光的色散
1. 光的色散概念
太阳光是白光,它射入、射出棱镜会发生折射,被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种颜色的光,这种现象叫作光的色散。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. 单色光与复色光
(1)不能分解的光叫作单色光,如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
(2)由几种单色光混合而成的光叫作复色光,太阳光是复色光,由七种颜色的光复合而成。
3. 光发生色散的实质
光发生色散的实质是光的折射现象。不同颜色的光经三棱镜后,偏折(折射)程度不同,其中红光偏折程度最小,紫光偏折程度最大;所以白光经三棱镜后,在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
二、色光的混合
1. 光的三原色
把红、绿、蓝叫作色光的三原色。红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光,红、绿、蓝三种色光按等比例混合可以产生白光,但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光却无法用其他颜色的光混合。
2. 色光的混合
(1)色光的混合
红、绿、蓝三种色光中,只要适当调配红、绿、蓝三种色光的比例,就可以产生各种颜色的光。例如,红光+绿光→黄光;红光+蓝光→品红光;绿光+蓝光→青光;红光+绿光+蓝光→白光。
(2)我们看到的电视机、计算机显示器或手机屏幕上的丰富色彩就是由三原色光混合而成的。
三、看不见的光
1. 可见光谱:三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光,它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列,形成太阳的可见光谱。
2. 红外线
(1)在可见光谱的红端之外的辐射叫作红外线。
(2)红外线的特性与应用
①一切物体都在不停地向外辐射红外线;物体的温度越高,辐射的红外线越强;物体在辐射红外线的同时也在吸收红外线。利用红外线拍摄“热谱图”;红外线夜视仪;红外线遥控等。
②红外线的主要特性是热作用强。在工业上,常利用红外线来加热和烘烤物品。
③红外线穿透云雾的能力比较强。可进行远距离或高空摄影;红外遥感技术等。
3. 紫外线
(1)在可见光谱的紫端以外,还有一种看不见的光,叫作紫外线。
(2)紫外线的特性与应用
①紫外线能杀死微生物。在医院的手术室、病房里,常用紫外线灯来灭菌。
②紫外线的荧光效应强。在紫外线照射下荧光物质会发出不同颜色的荧光,可用于鉴别古画或钞票的真伪。
③太阳光里有很多紫外线,人体接受适量的紫外线照射,能增进身体健康。但过多、过强的紫外线照射,会伤害人的眼睛和皮肤。
1. 白光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,彩虹就是自然界的色散现象。
2. 记住红光偏折程度最小,紫光偏折程度最大。
3. 实验时要注意调整狭缝宽度,才能看清清晰的彩色光带。
要点速测
1. 唐朝时成书的《玄贞子》记载了著名的人工彩虹实验:“背日喷乎水,成霓虹之状。”下列与人工彩虹实验原理相同的是( )
A.小孔成像 B.日晷计时 C.水面倒影 D.海市蜃楼
【答案】D
【详解】人工彩虹实验 “背日喷乎水,成霓虹之状”,是由于光的折射形成的色散现象。光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
A.小孔成像基于光的直线传播,与彩虹原理不同,故A不符合题意;
B.日晷计时利用光的直线传播形成影子,与彩虹无关,故B不符合题意;
C.水面倒影是光的反射现象,未涉及折射和色散,故C不符合题意;
D.海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象,是由于空气不均匀,光线在传播过程中发生折射而形成的虚像,与人工彩虹实验原理相同,故D符合题意。
故选D。
2. 一束太阳光通过三棱镜折射后被分解,在光屏上AB范围内形成一条彩色光带,如图所示,这种现象叫做光的_______;在AB彩色光带中,B为_____色光;A光外侧有一种看不见的光,它具有很强的______效应。电视机和计算机显示器能呈现彩色图像,是应用了红、_______、蓝三种色光混合的原理。
【答案】 色散 紫 热 绿
【详解】当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,这是光的色散现象。
三棱镜对红光的偏折能力最弱,对紫光的偏折能力最强,故在AB彩色光带中,A为红色光,B为紫色光。
A为红色光,在红光之外的辐射叫做红外线,红外线有很强的热效应。
光的三原色为红、绿、蓝,这三种色光能够合成出自然界绝大多数色光来。电视机和计算机显示器上出现的彩色画面,是由红、绿、蓝色光混合而成的。
难点 光现象类型辨识
初中物理光现象辨识可抓三个核心维度快速区分:
一看传播介质。光始终在同种均匀介质中、传播方向不变,就是光的直线传播,比如影子、小孔成像、日食月食。
二看传播路径。光射到两种介质的分界面后,返回原介质改变方向,就是光的反射,比如水中倒影、平面镜成像、镜面反射。
三看介质切换。光从一种介质斜射入另一种介质,传播方向发生偏折,就是光的折射,比如筷子“弯折”、池水变浅、海市蜃楼。遇到带“影”的现象要额外区分:手影、立竿见影是直线传播,水中倒影则是反射形成的虚像。
▌例1 “像”是我们日常生活中常见的光现象的应用,为我们留下了很多美好的记忆,以下有关“像”与光学知识对应关系不正确的是( )
A.小孔成像——光的直线传播 B.平面镜成像——光的反射
C.平面镜成像——像和物是等大的 D.平面镜成像——光的直线传播
【答案】D
【详解】A.小孔成像是光沿直线传播过程中,穿过小孔后在光屏上形成倒立实像,对应关系正确,故A不符合题意;
B.平面镜成像是光照射到镜面后发生反射,反射光线的反向延长线会聚形成虚像,属于光的反射现象,对应正确,故B不符合题意;
C.平面镜成像的核心特点之一就是像与物体大小完全相等,描述符合规律,故C不符合题意;
D.平面镜成像的原理是光的反射,不是光的直线传播,故D符合题意。
故选D。
▌例2 战国时期的《墨经》对光现象就有了记载,下列光现象中属于折射的是( )
A.手影的形成 B.清晨看到地平线下的太阳
C.桥在水中的倒影 D.树荫下的光斑
【答案】B
【详解】A.手影由光的直线传播形成,故A不符合题意;
B.清晨看到地平线下的太阳:太阳实际位置还在地平线以下,太阳光穿过密度不均匀的大气层时发生偏折,属于光的折射现象,故B符合题意;
C.桥在水中倒影是平面镜成像现象,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.树荫下的光斑是光的直线传播形成,故D不符合题意。
故选B。
难点 光路作图
初中物理光路作图要牢记核心规范:
1. 实际光线用实线,必须标注箭头表示传播方向;法线、虚像、光线反向延长线统一用虚线,法线与界面的垂直符号不能遗漏。
2. 光沿直线传播类,直接连接光源与遮挡物边缘,标出阴影区域即可。光的反射类先作法线当入射光线与反射光线的角平分线,再垂直法线画出镜面,保证入射角等于反射角。平面镜成像类按“物像关于镜面对称”找点,用虚线连出虚像。
▌例1 2025年10月2日,在甘肃酒泉瓜州,全球首个“双塔一机”光热储能电站成功进入全系统试运行,标志我国在该领域实现重大突破。如图甲所示,塔式太阳能电站把地面上多个平面镜反射的光汇聚到塔顶,从而利用太阳能发电。如图乙所示,某塔式太阳能电站的一块平面镜在塔的东边,下午某时刻,从西向东的太阳光射向这块平面镜,自动控制系统调整平面镜角度使反射光线汇聚到塔顶,请在图中画出平面镜的位置并标出反射角r。
【答案】见解析
【详解】光反射时,反射角等于入射角,法线是入射光线和反射光线的角平分线,且法线与平面镜垂直,据此即可确定平面镜位置如图所示,标注反射角r。
▌例2 根据平面镜成像特点在图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像。
【答案】见解析。
【详解】分别作出物体AB端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′即为AB在平面镜中的像。
考点 光现象区分
▌例1 下列现象与海市蜃楼的形成原理相同的是( )
A.林中晨光 B.水中月亮
C.镜中转角 D.碗中折筷
【答案】D
【详解】 海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射形成的。
A.林中晨光是光沿直线传播形成的,故A错误;
B.水中月亮属于平面镜成像,由光的反射形成,故B错误;
C.镜中转角利用凸面镜成像,由光的反射形成,故C错误;
D.碗中折筷是光从水中斜射入空气中发生折射形成的,与海市蜃楼原理相同,故D正确。
故选D。
▌迁移练1-1 图示的光现象中,由光的直线传播形成的是( )
A.筷子“弯折” B.楼台倒影
C.萌娃变“蛙” D.雨后彩虹
【答案】C
【详解】A.筷子“弯折”,是筷子反射的光由水中斜射入空气,在水面处发生折射,折射光线远离法线进入人眼中,人眼逆着折射光线看到筷子的虚像在筷子的上方,所以插入水中的筷子看起来会变“弯折”,故A不符合题意;
B.楼台倒影属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故B不符合题意;
C.萌娃变“蛙”是小孩的影子,是光的直线传播形成的,故C符合题意;
D.雨后彩虹是太阳光经过小水珠组成的三棱镜分解成七种颜色的光,属于光的色散现象,是光的折射形成的,故D不符合题意。
故选C。
▌迁移练1-2 如图所示的光现象中说法正确的是( )
A.图甲:桥在水中的倒影是光的折射现象
B.图乙:彩虹是光的色散现象
C.图丙:墙上的手影是光的反射形成的
D.图丁:凸面镜能扩大视野是由于光的直线传播
【答案】B
【详解】A.图甲中,桥在水中的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故A错误;
B.图乙中,太阳光射入雨后空气中的小水滴时,太阳光经过折射发生色散,从而形成彩虹,故B正确;
C.图丙中,手影中影子的形成说明光是沿直线传播的,故C错误;
D.图丁中,景物在凸面镜中成像扩大视野,是凸面镜成像,属于光的反射现象,故D错误。
故选B。
考点 光的反射定律
▌例1 如图,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若要让反射光照在光屏的B处,则下列方法中( )
①只将光屏竖直向下移动一段距离
②只将平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度
③只将入射光线绕入射点顺时针转过一定角度
④只将光屏水平向左移动一段距离
A.只有①不可行 B.只有②可行
C.只有③和④可行 D.只有①和③不可行
【答案】D
【详解】根据光的反射定律反射角等于入射角,逐个分析四种方法:
分析①:只将光屏竖直向下移动,入射光线、平面镜位置不变,因此反射光线方向不变。光屏向下移动后,光斑会落在A点左侧,无法到B,因此①不可行。
分析②:平面镜绕入射点O顺时针转一定角度,入射角增大,反射角也随之增大,反射光线向右偏移,光斑可以移动到B处,因此②可行。
分析③:入射光线绕O顺时针转一定角度,入射角减小,反射角也随之减小,反射光线向左偏移,光斑落在A点左侧,无法到B,因此③不可行。
分析④:只将光屏水平向左移动,反射光线方向不变,相对于左移的光屏,光斑向右移动,刚好可以落在B点,因此④可行。
综上,可行的是②④,不可行的是①和③,故选D。
▌迁移练1-1 下列光现象中,由光的反射形成的是( )
A.桥在水中的“倒影” B.日晷上针的影子
C.月食现象 D.手在墙上形成手影
【答案】A
【详解】A.桥在水中的“倒影”是平面镜成像现象,本质是光的反射形成,故A符合题意;
BCD.日晷针的影子、月食、手影,都是光在同种均匀介质中沿直线传播,遇到不透明物体后,在物体后方形成暗区,都属于光的直线传播现象,故BCD不符合题意。
故选A。
▌迁移练1-2 在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,将白色硬纸板______放置在平面镜上。
(2)如图乙,将右边纸板绕ON向后折,在NOF面上看不到反射光线,此时,反射光______(填“存在”或“不存在”)。
(3)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板沿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______(上部/下部)会看到反射光线,由此说明______。
(4)若将纸板整体向后倾斜(如图丁),此时,反射光线______(选填字母序号)。
A.被纸板挡住 B.仍在纸板上呈现 C.在纸板前方
(5)实验探究过程中对于法线的理解,下列说法正确的是( )
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
【答案】(1)竖直/垂直;(2)存在;(3) 下部;光的反射规律中,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内;(4)C;(5)B
【详解】(1)实验中白色硬纸板需要竖直(垂直)放置在平面镜上,才能让法线、入射光线同时呈现在纸板平面内,顺利显示光路。
(2)将右侧纸板向后折时,只是纸板所在平面离开了反射光线的传播平面,人眼无法在纸板上承接看到光路,但反射光线是实际存在的,反射光并没有消失。
(3)沿PQ剪开纸板后向后折上半部分,纸板右侧下部仍和入射光线、法线所在平面重合,因此下部能看到反射光线;该现象直接验证了光的反射规律中,反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内的结论。
(4)纸板整体向后倾斜时,法线始终垂直于平面镜,反射光线和入射光线、法线共面,这个平面是垂直于平面镜的,因此反射光线会在倾斜的纸板前方,不会被纸板承接显示,故选C。
(5)法线是经过入射点垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,不是真实存在的,有助于我们判断并测出入射角和反射角;反射光线与入射光线是两条相交射线,没有法线的话,反射光线与入射光线无论是什么角度,都一定在同一平面内;法线始终垂直于镜面,法线的作用是利用三线共面来确定反射光线所在的平面,故AC错误,B正确。
故选B。
考点 平面镜成像
▌例1 小明身高为1.5m,站立在平面镜前2m处,他以0.1m/s的速度远离平面镜2s后,他的像到他的距离和像的大小变化描述正确的是( )
A.3.6m,像变小 B.3.6m,像的大小不变
C.4.4m,像变小 D.4.4m,像的大小不变
【答案】D
【详解】因为平面镜所成的像和物体各对应点到平面镜间距离相等,所以由小明到平面镜的距离为,可得镜中所成的像与平面镜之间的距离为,由他以的速度远离平面镜运动,可得他远离平面镜的距离为
此时他与平面镜之间的距离为
所以他的像到平面镜的距离也为,则此时他的像到他的距离为
因为平面镜所成的像为等大的虚像,所以像的大小将不会改变,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
▌迁移练1-1 如图所示,湖面上的一群大雁被路边的孩童惊到,立刻扇动翅膀飞向天空,关于大雁经水面所成像的大小、像和大雁之间距离的判断正确的是( )
A.像变小,像和大雁之间的距离变小
B.像变小,像和大雁之间的距离变大
C.像大小不变,像和大雁之间的距离变小
D.像大小不变,像和大雁之间的距离变大
【答案】D
【详解】根据平面镜成像特点可知,平面镜所成像的大小与物体大小相等,因为大雁的大小不变,所以大雁所成像的大小不变,因平面镜所成像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等,所以大雁的像与大雁到水面的距离相等,当大雁飞向天空时,大雁与水面间距离变大,它的像到水面的距离也变大,所以像和大雁之间的距离变大。故D正确,ABC错误。
故选D。
▌迁移练1-2 如图所示,是“探究平面镜成像的特点”实验。
(1)平面镜成像原理:____________;
(2)实验时,选用玻璃板而不用平面镜的目的是____________;
(3)实验时,只将玻璃板向右平移,则蜡烛像的位置____________(“向右移动”或“向左运动”或“不变”),若把蜡烛后移,则像的大小将____________(“变大”或“变小”或“不变”)。
【答案】(1)光的反射;(2)便于确定像的位置;(3) 不变;不变
【详解】(1)物体发出的光照射到玻璃板(平面镜)表面发生反射,反射光线反向延长线相交形成虚像,本质是光的反射现象。
(2)玻璃板透明,既能反射成像,又能透过玻璃看到另一侧的蜡烛B,方便移动蜡烛B与蜡烛A的像重合,精准确定像的位置;平面镜不透明,无法直接找到像的位置。
(3)像与物关于镜面对称,物体A位置不动,物体到镜面的垂直距离不变,对称点(像)位置不变。
平面镜成像特点是像与物体大小始终相等,物体大小不变,无论物体离镜面远近,像的大小都和物体相同,视觉上变小是视角变化导致。
基础达标
1.如图所示,AB为一物体,C是一个不透明的物体,若人眼在不同的区域1,2,3,4处观察物体AB,则人眼完全看不到物体AB的区域是( )
A.1处 B.2处 C.3处 D.4处
【答案】C
【详解】1区只能看到物体的上端而看不到物体的下端,4区只能看到物体的下端而看不到物体的上端,2区只能看到物体的两端而看不到物体的中间,3区人眼完全看不到物体,故人眼完全看不到物体的区域是3,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.关于光的反射,下列说法不正确的是( )
A.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
B.当入射光线与反射面的夹角为20°时,反射角也为20°
C.入射角增大5°时,反射角也增大5°
D.法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线
【答案】B
【详解】A.根据光的反射定律,反射角等于入射角。当入射光线靠近法线时,入射角减小,那么反射角也随之减小,所以反射光线也会靠近法线,故A正确,不符合题意;
B.当入射光线与反射面的夹角为时,入射角应为
因为反射角等于入射角,所以反射角也为,而不是,故B错误,符合题意;
C.由于反射角始终等于入射角,所以当入射角增大时,反射角也会增大,故C正确,不符合题意;
D.法线是垂直于反射面的直线,在光的反射现象中,法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线,故D正确,不符合题意。
故选B。
3. 解锁城市灯火,感受巴蜀风情。今年“五一”假期,成都“锦江花月夜”主题活动中,7米高的巨型花灯“花花”浮在水面上,如图。下列说法正确的是( )
A.人们看到水面上的“花花”,是因为光发生了镜面反射
B.水中的鱼看到水面上的“花花”,是因为光沿直线传播
C.“花花”在水中的倒影,是光的反射形成的虚像
D.“花花”在水中倒影的高度大于7米
【答案】C
【详解】A.人们看到水面上的“花花”,是“花花”发出的光沿直线传播进入人眼,故 A错误;
B.水中的鱼看到水面上的“花花”,是光从空气中斜射入水中,光发生了折射,故B错误;
C.“花花”在水中的倒影,是平面镜成像现象,是光的反射形成的虚像,故 C正确;
D.“花花”在水中倒影,是平面镜成像现象,像与物的大小相等,所以倒影的高度等于7米,故D错误。
故选C。
4.诗词是中国古代文化宝库中的一颗璀璨明珠,许多诗句中蕴含着丰富的物理知识。“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”中,“楼台倒影”蕴含着的光现象是( )
A.光的直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
【答案】B
【详解】平静的水面相当于平面镜,“楼台倒影”是水面成的对称的像,而平面镜成像的原理是光的反射。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.如图所示,一只白鹭正在七里海湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。图中能正确表示人看到白鹭倒影的光路是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】AB.白鹭反射的光斜射到水面上发生反射,反射光线进入眼睛,反射光线的反向延长线会聚成像,故A符合题意,B不符合题意;
CD.人看到白鹭倒影是光的反射现象,不是光的折射现象,图中是光的折射光路图,故CD不符合题意。
故选A。
6.如图所示,是探究光反射规律的装置,其中纸板右侧能绕轴ON向前或向后折,下列有关说法正确的是( )
A.纸板与平面镜可以任意放置
B.当光沿着NO入射时,无反射光
C.纸板右侧部分向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
D.当入射光线远离ON时,反射光线会靠近ON
【答案】C
【详解】A.纸板必须与平面镜垂直放置,否则反射光线无法呈现在纸板上,故A错误;
B.光沿 入射时,入射角为 ,反射光线沿原路返回,并非无反射光,故B错误;
C.将纸板右侧向前或向后折,是为了验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,故C正确;
D.入射光线远离 时入射角增大,根据反射定律反射角也增大,反射光线应远离 ,故D错误。
故选C。
7.如图所示阳光斜照在清澈的猛洞河水面,会发生反射和折射。关于光的传播路径,下列说法正确的是( )
A.入射角大于折射角
B.折射角大于反射角
C.折射光线与反射光线位于法线两侧
D.反射角不等于入射角
【答案】A
【详解】A.根据光的折射规律,光从空气斜射入水中时,入射角大于折射角,故A正确;
BD.根据光的反射定律,反射角始终等于入射角,结合“折射角小于入射角”可得:折射角小于反射角,故BD错误;
C.图中入射光线在法线左侧,反射光线在法线右侧空气中,折射光线在法线右侧水中,折射光线和反射光线位于法线同侧,故C错误。
故选A。
8.如图所示,一束光与平面镜的夹角为,则反射角为__________。当入射光线绕点顺时针旋转后,反射光线与入射光线的夹角将变为__________。
【答案】 60 100
【详解】[1]入射光线AO与平面镜MM′夹角为,入射角是入射光线与法线ON的夹角:入射角为。根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射角为。
[2]入射光线AO绕O点顺时针旋转,入射光线靠近法线,新的入射角变为:,反射角也等于,反射光线与入射光线的夹角等于入射角与反射角的和,变为。
9.用一块平面镜将室外的阳光照射到室内,这是光的______现象;如图所示,把一块平面镜斜插在水中,将装置放在从窗口射入的阳光下,让镜面对着阳光,在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑,说明白光是由______混合而成的。
【答案】 反射 多种色光
【详解】[1]阳光照射到平面镜上,由于平面镜的反射,改变了传播方向而照射到室内。
[2]白色的阳光射向斜插在水中的平面镜然后射出,发生反射和折射,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光,说明白光是由这七种色光混合而成的。
10.如图,作出图中物体AB在平面镜中的像A′B′。
【答案】见右图
【详解】分别过端点A、B作平面镜MN的垂线,延长垂线到平面镜左侧;在垂线上截取对称点:让像点A′到镜面的距离等于A到镜面的距离,同理得到像点B′;用虚线连接A′、B′,A′B′就是AB在平面镜中的像。
能力进阶
11.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,下列说法正确的是( )
A.入射角为60° B.EF为界面,上方为空气
C.MN为界面,左侧为空气 D.光线CO为入射光线
【答案】C
【详解】ABD.由图可知,因为∠BON=60°,所以∠AOF=∠BOF=30°
在光的反射现象中,反射角等于入射角,则可知EF为法线,入射光线为AO,入射角为
∠AOF=30°
故ABD错误;
C.折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OC一定为折射光线,OB为反射光线,折射角为
∠COE=60°
此时的折射角大于入射角,所以MN的左侧为空气,故C正确。
故选C。
12. 一束激光斜射入容器,在容器底部产生一个光斑,如图,下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面下降
D.保持激光射入的角度不变,使水面上升
【答案】D
【详解】A.保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角增大,激光束远离法线时,此时折射光线远离法线,折射角变大,光斑会向右移动,故A不符合题意;
B.保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故B不符合题意;
CD.保持激光射入角度不变,使水面上升(由水平实线到水平虚线),如下图所示
入射点向左移动,则光斑向左移动;同理使水面下降,入射点向右移动,则光斑向右移动,故D符合题意,C不符合题意。
故选D。
13.如图所示、两块垂直放置的平面镜前有个玩具狗,此时我们能看见其中一块平面镜中有它的两个像A、B,以图中左右为标准下列说法正确的是( )
A.像A的大小比玩具狗的大,像B的大小与玩具狗的相等
B.像A的大小比玩具狗的大,像B的大小比玩具狗的小
C.若玩具狗从左向右运动,则像A从左向右运动,像B从左向右运动
D.若玩具狗从左向右运动,则像A从右向左运动,像B从左向右运动
【答案】D
【详解】AB.平面镜所成的像与物体的大小相同,所以像A和像B的大小与玩具狗一样大,故AB错误;
CD.像A是玩具狗在玩具狗左边镜子所成的像又在玩具狗前面镜子再次成像,所以像A的运动方向要根据玩具狗左边的镜子判断。平面镜所成的像与物体关于平面镜对称,物距等于像距,若玩具狗从左向右运动,根据平面镜与玩具狗的位置关系,像A远离平面镜从右向左运动,像B从左向右运动,故C错误,D正确。
故选D。
14.如图,若要让反射光线射中天花板上的新目标,下列方法可行的是( )
A.只将平面镜竖直向上平移一段距离
B.只将平面镜水平向右平移一段距离
C.只将平面镜绕O点逆时针转动一定角度
D.只将激光笔的入射光绕O点顺时针转过一定角度
【答案】A
【详解】A.将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,可以射中新目标,故A符合题意;
B.将平面镜水平向右移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,不能射中新目标,故B不符合题意;
C.只将平面镜绕O点逆时针转动一定角度,入射角变大,根据反射角等于入射角可知,反射角也随之变大,则反射光线向左转到,光斑会向下移动,不能射中新目标,故C不符合题意;
D.只将激光笔的入射光线绕O点顺时针转过一定角度,入射角变大,根据反射角等于入射角可知,反射角也随之变大,反射光线向左转动,光斑会向下移动,不能射中新目标,故D不符合题意。
故选A。
15.在“探究光的反射规律”的实验中,如图所示,水平放置平面镜,白色纸板竖直立在平面镜上,纸板由E、F两部分组成,可以绕ON翻折。
(1)实验时,把纸板ENF垂直放在平面镜上,入射光线AO的法线是___________,光线AO的入射角大小是___________度;
(2)为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是___________;
A.改变纸板与平面镜之间的夹角 B.沿ON向后转动纸板E
C.沿ON向后转动纸板F D.改变入射角的大小
(3)将一束光贴着纸板E沿AO射到镜面上O点,纸板F上会显示出反射光束OB,接着将纸板F绕ON向后翻折,则纸板F上___________(选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线与法线在___________内(选填“同一平面”或“不同平面”)
(4)若让另一束光沿BO方向射向平面镜,反射光将沿OA方向射出。该实验现象说明___________。
A.反射角等于入射角 B.在光的反射现象中,光路可逆
【答案】 ON 40 D 不能 同一平面 B
【详解】(1)纸板ENF垂直放在平面镜上,光线沿AO射入,经平面镜反射,沿OB射出。法线与入射光线AO和反射光线OB在同一平面内,且法线垂直于反射面,故入射光线AO的法线是ON。
入射角是入射光线与法线的夹角,由图可知,光线AO的入射角大小为
(2)为了探究反射角与入射角大小的关系,使实验结论更具普遍性,可多次改变入射角,记录每次反射角的变化,对比每次入射角和反射角的大小关系,得出实验结论,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(3)将纸板F绕ON向后翻折,反射光线的位置并不会随之发生改变,纸板F不能显示出反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)若让另一束光沿BO方向射向平面镜,反射光将沿OA方向射出,说明在光的反射现象中,光路是可逆的,并不能说明反射角等于入射角,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
16.某同学探究平面镜成像的特点。
(1)如图(a),在水平桌面上铺一张纸,纸上竖直放置一块手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜。沿着钢化膜在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。选取手机钢化膜作为平面镜,这样做便于______;
(2)为了便于观察实验现象,应选择在较______(填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(3)将一个蓝色长尾票夹(型号:5#)放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,人眼在钢化膜的______(填“前面”或“后面”)观察,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小______。在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是______像;
(4)如图(b),将蓝色票夹放在纸上,从蓝色票夹一侧观察钢化膜反射形成的像是图(c)中的______。
【答案】(1)确定像的位置;(2)暗;(3) 前面;相等;虚;(4)甲
【详解】(1)薄透明的钢化膜和普通平面镜不同,既能反射成像,又能透过它看到膜后方的物体,因此便于移动后方的票夹来确定像的位置。
(2)在较暗的环境中,周围干扰的光线少,票夹的像会更加清晰,更便于观察实验现象。
(3)平面镜成的像是光的反射形成的,因此人眼要在钢化膜的前面(物体所在的一侧)接收反射光线来观察像;当后方完全相同的粉色票夹和蓝色票夹的像完全重合时,说明像与物的大小相等;实像可以在光屏上呈现,光屏承接不到像,说明平面镜成的是虚像。
(4)平面镜成像的特点是像与物关于镜面对称,形成正立、等大的虚像,且是左右相反的镜像。因此,从蓝色票夹一侧观察钢化膜反射形成的像,应是如图甲所示的像。
17. 小雨同学对光现象部分知识归纳总结如下:
(1)一束太阳光通过三棱镜后,被分解成多种颜色的光,在白色光屏上形成一条彩色光带,如图甲所示,这个现象叫___________,该现象说明了太阳光是___________(选填“单色光”或“复色光”)。如果使用的是一块蓝色透明的三棱镜,我们在光屏上将___________(选填“能”或“不能”)看到彩色光带。
(2)图乙中温度计放在红光外侧,示数会升高,说明红外线的___________比较显著;
(3)如图丙所示,将红、绿、___________三种色光以相同比例照在白纸上,中间相互重叠区域会出现白色。
(4)如图丁所示,把一根筷子插入水中,由于光的折射,在水的上方空气中看去,筷子在水中的部分看起来向___________(选填“上”或“下”)弯折。
【答案】(1) 光的色散;复色光;不能;(2)热效应;(3)蓝;(4)上;
【详解】(1)一束太阳光通过三棱镜折射后,被分解成七种颜色的光,在白色光屏上形成一条七彩光带,这个现象叫光的色散,这表明太阳光是复色光。
如果使用的是一块蓝色透明的三棱镜,该棱镜只能透过蓝色光,吸收其他色光,所以光屏上看不到彩色光带。
(2)红外线具有热效应,它可以将物体的温度提升;乙图中的温度计放在红光外侧,示数会升高,说明红外线的热效应比较显著。
(3)光的三原色是红、绿、蓝,将红、绿、蓝三种色光以相同比例照在白纸上,中间相互重叠区域会出现白色。
(4)插入水中的筷子,由筷子反射的光从水中斜射入空气中时,传播方向发生了偏折,远离法线,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线的方向看去,看到筷子在水中的部分是向上弯折,此时看到的像是筷子的虚像。
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