第四章 光现象（讲义）物理新教材北师大版八年级上册

第四章 光现象 第四章 光现象 课标要点 1.物理观念：认识光的直线传播、光的反射定律、平面镜成像特点、光的折射规律和光的色散，能用其解释影子、倒影、“虚像”、池水变浅、物体颜色等生活现象。 2.科学思维：建构“光线”物理模型，理解像与物关于镜面对称的关系，会用比较、归纳、推理的方法得出光的传播规律。 3.科学探究：经历探究光的反射定律、平面镜成像特点等实验过程，会设计实验、收集证据、分析论证并交流评估。 4.科学态度与责任：了解墨子小孔成像、古代铜镜等我国古代光学成就，感受光学知识在舞台灯光设计等科技实践中的应用价值。 学习重难点 重点：光的直线传播、光的反射定律、平面镜成像的特点、光的折射规律和光的色散及物体颜色的判断。 难点：运用光的反射定律和折射规律解释生活现象，理解平面镜成像原理与虚像的概念。 知识点 光的传播 分知识点 1.1 光源 ①能够 叫作光源。太阳、建筑上的照明灯、霓虹灯、夏夜草丛中的萤火虫、深海中的烛光鱼等都是光源；月亮、镜子、白雪自身不发光，靠反射别的物体的光，不是光源。 ②光源可分为天然光源（如太阳、萤火虫、水母）和人造光源（如点燃的火把、发光的LED灯、打开的电灯）。 分知识点 1.2 光的直线传播 ①条件：光在 、 中沿直线传播。将激光射入浓度不均匀的糖水中，光的传播路径会发生弯曲，说明介质不均匀时光不沿直线传播。 ②光能在空气、水、玻璃等介质中传播，遇到 物体时，在物体后面会形成影子。 ③应用与现象：影子的形成、日食和月食、小孔成像、激光准直、排队看齐、坐井观天等。我国古代人民使用日晷判断时间，就是借助了晷针在太阳下的影子。 ④ ：约2400年前，墨子和他的学生做了世界上第一个小孔成像实验，《墨经》中记录了实验过程；小孔成的像是 ，像的形状与小孔的形状 ，由物体决定。 分知识点 1.3 光线与光的传播速度 ①光线：用一条 表示光的传播路径和方向。“光线”是为研究光的传播建构的物理模型，建构模型是物理学中常用的研究问题的方法。 ②光速：光在真空中的传播速度最大，用符号c表示，c = m/s；光在空气中的传播速度十分接近真空中的速度；光在水中的传播速度约是空气中的3/4，在玻璃中约是空气中的2/3。 ③太阳发出的光传到地球约需要8 min 20 s；今天看到的北极星的光，实际上是它400多年前发出来的。 ④光年：光在一年中传播的距离，是 单位，不是时间单位。 特别提醒 月亮不是光源；影子、日食和月食、小孔成像的本质都是光的直线传播；“光线”实际并不存在，是物理模型。 随学随练 1．下列物体中，属于光源的是（　　　） A．璀璨的钻石 B．皎洁的月亮 C．闪闪发光的萤火虫 D．明亮的镜子 2．下列现象中，能用光的直线传播解释的是（　　　） A．树荫下形成圆形光斑 B．水中的倒影 C．雨后的彩虹 D．池水看起来变浅 3．关于光的传播速度，下列说法正确的是（　　　） A．光只有在真空中才能传播 B．光在真空中的传播速度是3×10⁸ m/s C．光在水中的传播速度比在空气中快 D．太阳光传到地球不需要时间 知识点 光的反射 分知识点 2.1 光的反射与反射光路 ①反射：光从一种介质射到 后又返回原来介质中的现象。我们能够看到本身不发光的物体，就是因为这些物体 的光进入了我们的眼睛。 ②反射光路中的要素：入射点O；过入射点 于镜面的直线ON叫作法线；入射光线与 的夹角叫入射角，反射光线与 的夹角叫反射角。 分知识点 2.2 探究光的反射定律（学生实验） ①装置：水平放置的平面镜M、由两块扇形纸板E和F连接而成的屏（F可绕接缝ON转动）、激光笔、量角器。 ②实验操作：让一细束光沿平面E射到镜面O点，前后转动F，发现只有当E、F在同一平面内时才能在F上看到反射光；改变入射角多次实验，用区间角器测量并记录入射角和反射角。 ③反射定律：光在发生反射时，反射光线、入射光线与法线 ；反射光线和入射光线分别位于法线 ； 角等于 角。 ④光路可逆：让光逆着反射光线的方向射向镜面，它会逆着原入射光线的方向射出，说明在反射现象中 。 分知识点 2.3 镜面反射和漫反射 ①镜面反射：一束平行光射向 的平面，反射光也是平行的。 ②漫反射：平行光射向 的表面，反射光不再平行，而是杂乱无章地射向各个方向。 ③共同点：镜面反射和漫反射 。 ④应用：黑板“反光”是镜面反射；书本、文具、课桌表面粗糙，光发生漫反射，所以我们能从不同方向看到这些本身不发光的物体；电影银幕用粗糙的白布做成，也是利用漫反射。 易错提醒 入射角是入射光线与法线的夹角，不是与镜面的夹角；镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。 随学随练 4．一束光射向平面镜，入射光线与镜面的夹角为30°，则反射角为（　　　） A．0° B．30° C．60° D．90° 5．在探究光的反射定律的实验中，将纸板F向后折转，在纸板F上观察不到反射光线，这说明（　　　） A．反射光线不存在 B．光只在纸板E上传播 C．反射光线、入射光线和法线在同一平面内 D．光路是可逆的 6．下列关于镜面反射和漫反射的说法，正确的是（　　　） A．镜面反射遵循光的反射定律，漫反射不遵循 B．黑板“反光”是漫反射现象 C．我们能从不同方向看到不发光的物体，是因为物体发生了漫反射 D．电影银幕发生的是镜面反射 知识点 平面镜成像的特点 分知识点 3.1 探究平面镜成像的特点（学生实验） ①器材选择：用 代替平面镜，是因为玻璃板透光，既能看到像，又能透过玻璃板看到后面的蜡烛，便于 ；玻璃板太厚，前后两个面都会反射成像，出现重影。 ②选取两支 的蜡烛，是为了用未点燃的蜡烛B与点燃的蜡烛A的像比较，便于比较 ；用方格纸便于比较像与物到镜面的距离。 ③操作要点：玻璃板必须与纸面 放置，否则后面的蜡烛无法与A的像完全重合；观察重合时，玻璃板后面的蜡烛不点燃。 ④实验结论：物体通过平面镜所成的像是 像；像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离 ；像和物体的连线与平面镜 ；像和物体的大小 。 分知识点 3.2 成像特点与虚实像 ①平面镜成像特点可概括为：平面镜所成的 与物体 （正立、等大、等距、连线垂直于镜面）。 ②实像与虚像：能够呈现在光屏上的像叫作 ，实像也能用眼睛直接观察；只能用眼睛观察、 在光屏上呈现的像叫作 。 ③动态规律：物体到平面镜的距离变远，像到镜面的距离也变远，但像的大小始终不变，即“物远像远像不变”。人与像之间的距离变化是物距变化的2倍。 分知识点 3.3 成像原理与应用 ①成像原理：平面镜成像是由于光的 形成的；进入眼睛的光并非来自像点，像是反射光线 的交点，所以是虚像。 ②应用：测视力时利用平面镜成像规律节省房间空间（人距“视力表的像”5 m）；舞蹈练功房的大镜子便于观察动作；建筑物的玻璃幕墙。 ③球面镜：反射面是凹面的叫凹面镜，对光有 作用，太阳灶、大型反射式望远镜、医用反光镜、手电筒和汽车头灯、探照灯都利用了它；反射面是凸面的叫凸面镜，对光有 作用，汽车外后视镜、公路拐弯处的反光镜利用它扩大观察视野。 特别提醒 平面镜所成像的大小与物体到镜面的距离无关；人远离镜子时“看起来像变小”是观察视角变小，像的大小不变。 随学随练 7．小红站在竖直放置的平面镜前2 m处，当她向镜面前进0.5 m后，她与她的像之间的距离是（　　　） A．1 m B．1.5 m C．3 m D．4 m 8．在“探究平面镜成像的特点”实验中，用透明玻璃板代替平面镜，主要是为了（　　　） A．便于确定像的位置 B．看到更多的像 C．使像更亮 D．防止镜子破碎 9．测视力时，要求人眼距离视力表5 m，但房间可利用的最大距离只有3 m。若把视力表挂在人身后距平面镜3 m的墙上，利用平面镜成像规律，则人应坐在距平面镜（　　　） A．1 m处 B．2 m处 C．3 m处 D．5 m处 知识点 光的折射 分知识点 4.1 光的折射与折射规律 ①折射：光从一种介质 另一种介质时，传播方向通常会发生变化，这种现象叫作光的折射。类比反射，入射光线与法线的夹角叫入射角，折射光线与法线的夹角叫 。 ②实验探究：分别让光从空气斜射入水中、从水中斜射入空气中、把水换成玻璃砖重复实验，记录入射角和折射角的大小。 ③折射规律：光发生折射时，折射光线、入射光线与法线 ；折射光线和入射光线分别位于法线 ；光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角 入射角；从水或玻璃斜射入空气中时，折射角 入射角；入射角增大（或减小）时，折射角 。 ④两个特例：光 于介质表面入射时，传播方向 （入射角=折射角=0°）；在折射现象中，光路同样是 的。 ⑤口诀：“空气中角总是大”（无论光向哪个方向折射，空气中的角总是较 ）。 分知识点 4.2 生活中的折射现象 ①看到水中物体位置偏高：水下物体反射的光由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，观察者逆着折射光线看去，看到的物体位置比实际的 ，所以池水看起来变浅（“潭清疑水浅”），叉鱼时要瞄准看到的鱼的 。 ②筷子斜插入水中，水中的部分看起来向上弯折，也是同样的道理。 ③海市蜃楼：夏天海面上方空气疏密程度不同，光在疏密程度不同的空气中传播时方向发生 ，远方景物发出的光经多次折射后进入观察者眼中，看起来像是从空中“射来”的一样。 ④落日：大漠落日时，太阳光经不均匀的大气层发生折射，我们看到的太阳位置比它的实际位置 ，太阳实际可能在地平线以下。 易错提醒 折射现象中“空气中的角总是大”；光垂直射向介质表面时入射角为0°、传播方向不变，但界面上同时仍会发生反射。 随学随练 10．光从空气斜射入水中时，下列说法正确的是（　　　） A．折射角等于入射角 B．折射角大于入射角 C．折射角小于入射角 D．光的传播方向不发生改变 11．当光垂直射向水面时（　　　） A．只有反射，没有折射 B．只有折射，没有反射 C．入射角与折射角均为0°，传播方向不变 D．折射角大于入射角 12．下列现象中，由光的折射形成的是（　　　） A．岸边树的倒影 B．立竿见影的“影” C．水中白鹭的倒影 D．从岸上看池底变浅 知识点 跨学科实践：设计舞台灯光秀 分知识点 5.1 任务一 认识光的色散 ①色散：一束太阳光照射到三棱镜上，光通过三棱镜折射后形成一条由 等色光组成的彩色光带，这种现象叫作光的色散。 ②结论：白光（太阳光）是由 组成的，不是单色光；色散现象表明三棱镜对各种色光的偏折程度不同，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。 ③彩虹：雨过天晴后，太阳光照射到空中的小水滴上发生色散而形成的。 分知识点 5.2 任务二 研究不同色光的混合 ①色光三原色：红、绿、蓝。绝大多数彩色光都可以由这三种色光按不同比例混合而成。 ②混合规律：红光和蓝光混合→ ；绿光和蓝光混合→ ；红光和绿光混合→ ；红、绿、蓝三色光混合→ （灰白色）。 ③应用：彩色电视机屏幕上丰富多彩的画面，就是由三原色的光混合而成的。 分知识点 5.3 任务三 了解物体的颜色 ①透明物体：颜色是由 决定的；红玻璃片只让红光透过，几乎吸收其他颜色的光；允许所有颜色的光都透过的物体，看上去就是无色透明的。 ②不透明物体：颜色是由 决定的；“白色”物体能反射各种色光，“黑色”物体吸收各种色光；当只用红光照射白、红、蓝、黑四个物体时，“白色”“红色”物体反射红光呈红色，“蓝色”“黑色”物体吸收红光呈黑色。 分知识点 5.4 任务四 设计舞台灯光秀 ①色彩的象征：红色代表温暖、喜庆，绿色代表希望、生机，蓝色代表宁静、寒冷，黑色代表凝重、深沉；设计中可交替运用色彩的变化、灯光的明暗来表达情感。 ②获得不同颜色灯光的方法：在发白光的灯泡前加装 ，或使用不同颜色的 作为光源；把纸盒内部涂黑做成暗箱便于观察物体颜色随光的变化。 ③“隐身”设计：让演员换穿与背景颜色相同的服装（或用与背景相同的色光照射），使服装反射的色光与背景一致，从而产生 效果。 特别提醒 透明物体的颜色由“透过”的色光决定，不透明物体的颜色由“反射”的色光决定；不透明物体只反射与它颜色相同的色光，吸收其他色光，无光反射则呈黑色。 随学随练 13．太阳光通过三棱镜后，在白屏上形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的彩色光带，这说明（　　　） A．白光是由多种色光组成的 B．三棱镜把白光染成了彩色 C．彩色光带是光的反射形成的 D．紫光的偏折程度最小 14．彩色电视机屏幕上呈现出的丰富多彩的画面，是由下列哪三种色光混合而成的（　　　） A．红、黄、蓝 B．红、绿、蓝 C．红、绿、紫 D．黄、绿、蓝 15．舞台追光灯发出的红光照射到穿白上衣、蓝裙子的演员身上，在没有其他光照的情况下，观众看到她（　　　） A．全身呈红色 B．上衣呈红色，裙子呈黑色 C．上衣呈红色，裙子呈蓝色 D．全身呈黑色 题型 光的直线传播与光速辨析题 解题技巧 1.光源判断法：自身发光才是光源，靠反射光而亮的一律排除，月亮、镜子、钻石、白雪均不是光源； 2.现象归类法：影子、日食月食、小孔成像、激光准直、坐井观天对应直线传播；倒影、镜中像对应反射；筷子弯折、池水变浅、彩虹对应折射； 3.光速分层记忆：真空中＞空气中＞水中＞玻璃中，真空中c = 3×10⁸ m/s；光年是距离单位不是时间单位； 4.小孔成像两查：一查像的倒正（倒立实像），二查像的形状（与小孔形状无关、由物体决定，孔越大像越亮但越模糊）； 5.模型思想：“光线”是为描述光的传播建构的物理模型，实际并不存在，这是“系统与模型”研究方法的典型应用。 活学活用 16．下列各组物体中，都属于光源的是（　　　） A．太阳、月亮 B．点燃的火把、发光的水母 C．打开的电灯、镜子 D．宝石、萤火虫 17．排纵队时，如果你看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，就说明队伍排直了，这可以用光的 来解释；在小孔成像实验中，光屏上所成的像是 （选填“正立”或“倒立”）的 （选填“实”或“虚”）像。 18．关于光的传播速度，下列说法正确的是（　　　） A．光的传播速度总是3×10⁸ m/s B．光年是一个非常大的时间单位 C．光在真空中的传播速度最大 D．光在玻璃中的传播速度比在水中大 题型 光的反射定律与光路图题 解题技巧 1.角度换算法：题目给出“光线与镜面的夹角”时，先用90°减去它求出入射角，再由“反射角等于入射角”求解； 2.法线先画原则：作反射光路图必须先画法线（过入射点、垂直于镜面、画虚线），再画入射光线和反射光线，注意箭头方向：入射光指向镜面，反射光离开镜面； 3.折镜问题模板：入射光线方向不变、镜面旋转θ角时，入射角改变θ，反射角随之改变θ，反射光线转过2θ，反射光线与入射光线的夹角改变2θ； 4.实验现象答题语：纸板F向后折看不到反射光→三线共面；多次改变入射角实验→寻找普遍规律；光逆着反射光入射沿原路返回→光路可逆； 5.角平分线技巧：法线是入射光线与反射光线夹角的角平分线，反射光线与入射光线的夹角等于入射角的2倍。 活学活用 19．一束光射向平面镜，入射光线与镜面的夹角为30°，则反射角为 ；若入射角增大10°，则反射光线与入射光线的夹角为 。 20．在“探究光的反射定律”实验中，将纸板NOF向后折转，在纸板NOF上观察不到反射光线；让光逆着原反射光线的方向射向镜面，反射光将逆着原入射光线的方向射出。下列结论与对应现象相符的是（　　　） A．反射角随入射角的增大而减小 B．纸板向后折看不到反射光，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内 C．光路可逆与两次实验现象无关 D．该实验不需要进行多次测量 21．一束光垂直射向平面镜，现将平面镜绕入射点转过15°（入射光线方向不变），则（　　　） A．入射角为15°，反射光线与入射光线的夹角为15° B．入射角为15°，反射光线与入射光线的夹角为30° C．入射角为30°，反射光线与入射光线的夹角为30° D．入射角仍为0°，反射光线与入射光线的夹角不变 题型 平面镜成像特点与实验探究题 解题技巧 1.器材作用对应法：薄玻璃板→便于确定像的位置；厚玻璃板→前后两面各成一像出现重影；两支等大蜡烛→比较像与物的大小；方格纸→比较像与物到镜面的距离； 2.四特点答题模板：正立、等大的虚像；像与物到镜面的距离相等；像与物的连线与镜面垂直；像与物关于镜面对称； 3.动态分析法：物远像远像不变；人（物）与像之间的距离变化等于物距变化的2倍；像的大小只与物体大小有关，与物距无关； 4.虚实像判别法：能用光屏承接的是实像（如小孔成像），只能眼睛观察、光屏承接不到的是虚像（如平面镜成像）； 5.对称作图法：先由对称性确定像的位置，反射光线好像从像点发出，虚像及反向延长线要用虚线画。 活学活用 22．小丽站在竖直放置的平面镜前2 m处。当她向镜面前进1 m的过程中，她的像的大小和像到镜面的距离变化情况是（　　　） A．像变大，像到镜面的距离变小 B．像变大，像到镜面的距离变大 C．像不变，像到镜面的距离变小 D．像不变，像到镜面的距离变大 23．在“探究平面镜成像的特点”实验中，选用薄玻璃板而不用厚玻璃板，是因为厚玻璃板 ；实验中选择两支完全相同的蜡烛，是为了比较 关系。 24．身高1.7 m的同学站在平面镜前，他在镜中的像高是 m；他以0.5 m/s的速度走近平面镜，他在镜中的像以 m/s的速度走近平面镜，他以 m/s的速度靠近自己的像。 题型 光的折射规律与现象解释题 解题技巧 1.口诀定位法：“空气中角总是大”——先判断光从哪种介质斜射入哪种介质，再比较折射角与入射角的大小，光从空气进入水/玻璃，折射角小；反之折射角大； 2.光路图三步法：画界面和法线→画入射光线并标箭头→画折射光线：空气→水/玻璃时折射光线向法线偏折，水/玻璃→空气时远离法线偏折； 3.现象解释三步模板：点明发生的折射（光从什么介质斜射入什么介质）→说明折射角与入射角的大小关系→指出人眼逆着折射光线看去，看到的物体位置比实际偏高（偏浅）； 4.光路可逆双向理解：从岸上看水中物体位置偏高，从水中看岸上物体位置也偏高，两个方向都遵循“空气中角大”； 5.垂直入射特例：入射角为0°时折射角也为0°，传播方向不变，但不要误认为“没有发生折射”。 活学活用 25．光从空气斜射入水中，入射角为45°，则折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）45°；当入射角减小时，折射角 。 26．下列现象中，属于光的折射的是（　　　） A．水中的倒影 B．立竿见影的“影” C．用平面镜改变光的传播方向 D．池水看起来变浅 27．渔民在叉鱼时，为了能叉到鱼，应把鱼叉对准（　　　） A．看到的鱼 B．看到的鱼的上方 C．看到的鱼的下方 D．看到的鱼的前方 题型 光的色散、物体的颜色与跨学科综合题 解题技巧 1.七色排序法：白光经三棱镜分解出的光谱从上到下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大； 2.三原色混合速记：红+绿=黄，红+蓝=品红，绿+蓝=青，红+绿+蓝=白；色光三原色是红、绿、蓝，与颜料三原色不同； 3.颜色判断双路径：透明物体的颜色由“透过”的色光决定，不透明物体的颜色由“反射”的色光决定，判断前先分清物体是否透明； 4.无光即黑原则：不透明物体只反射与自身颜色相同的色光，其余色光被吸收；若照射光中不含它能反射的色光，则没有光进入人眼，物体呈黑色； 5.灯光秀设计思路：确定主题→选择色彩（红喜庆、绿生机、蓝宁静、黑凝重）→用滤色片或彩色LED获得色光→利用物体的反射与吸收实现色彩变换和“隐身”效果。 活学活用 28．让一束太阳光通过三棱镜射到白屏上，白屏上会出现（　　　） A．一条亮线 B．一个亮点 C．由红到紫按序排列的彩色光带 D．由紫到红按序排列的彩色光带 29．色光的三原色是 ；把绿光和蓝光按一定比例同时重叠地照在白墙上，可以看到 色光。 30．穿着白上衣、蓝裙子的演员站在舞台上，追光灯发出的绿光照向她（无其他光照），观众看到她的上衣呈 色，裙子呈 色。 基础通关 1．下列各组物体中，都属于光源的是（　　　） A．太阳、明月 B．点燃的火把、发光的水母 C．打开的电灯、月亮 D．镜子、萤火虫 2．下列现象中，由于光的直线传播形成的是（　　　） A．平面镜中的像 B．树荫下的圆形光斑 C．水中的筷子看起来变弯 D．雨后天空的彩虹 3．光在下列介质中传播速度最大的是（　　　） A．真空 B．空气 C．水 D．玻璃 4．一束光射到平面镜上，入射角是40°，则反射角是40°；若入射角增大10°，则反射光线与入射光线的夹角是（　　　） A．50° B．100° C．110° D．120° 5．课堂上，坐在教室各个方向的同学都能看到黑板上的字，这是因为光在黑板表面发生了（　　　） A．镜面反射 B．漫反射 C．折射 D．直线传播 6．小明向竖直放置的平面镜走近时（　　　） A．像变大，像到镜面的距离变小 B．像不变，像到镜面的距离变大 C．像不变，像到镜面的距离变小 D．像变小，像到镜面的距离变小 7．在“探究平面镜成像的特点”实验中，用玻璃板代替平面镜的目的是（　　　） A．使像更亮 B．便于确定像的位置 C．使像变大 D．使像更清晰 8．光从空气斜射入水中，入射角为30°，则折射角（　　　） A．等于30° B．大于30° C．小于30° D．等于0° 9．一束光垂直射向水面，它的入射角是 ，光的传播方向 （选填“改变”或“不改变”）。 10．下列关于色光的说法，正确的是（　　　） A．白光是最基本的色光，不能再分解 B．彩虹是太阳光被空气中的小水滴色散形成的 C．红、黄、蓝是色光的三原色 D．红光和绿光混合可以得到蓝光 素养提升 11．一束光射向平面镜，入射光线与镜面的夹角为20°。保持入射光线方向不变，将平面镜绕入射点转过10°，则反射光线与入射光线的夹角改变了（　　　） A．10° B．20° C．40° D．0° 12．挂钟的钟面正对平面镜，某一时刻从镜中看到钟面的指针位置与“3:00”时相同（时针指向3、分针指向12），则此时的实际时刻是（　　　） A．3:00 B．9:00 C．6:00 D．12:00 13．在“探究光的反射定律”实验中：（1）实验时纸板应 放置在平面镜上；（2）让光沿纸板E射向镜面，可在纸板F上观察到反射光线，由此说明 ；（3）改变入射角大小，进行多次实验的目的是 ；（4）让光逆着原反射光线的方向射向镜面，发现反射光逆着原入射光线的方向射出，说明 。 14．一束光从玻璃斜射入空气中，入射角为30°，则折射角可能是（　　　） A．25° B．30° C．45° D．15° 15．晚上在黑暗的房间里，用红光分别照射白纸、绿纸和红纸，则白纸呈 色，绿纸呈 色，红纸呈 色。 迁移创新 16．某同学用一个一端开口、一端封闭的硬纸筒做小孔成像实验：（1）小孔成像的原理是 ；（2）保持小孔到蜡烛的距离不变，将蜡烛向远离小孔的方向移动，像的大小将 ；（3）把圆形小孔改成方形小孔，像的形状 （选填“改变”或“不变”）；（4）盛夏树荫下的圆形光斑就是小孔成像的结果，光斑是 （选填“太阳”或“树叶缝隙”）的实像。 17．汽车在夜间行驶时，司机通常不开车内的灯。请运用平面镜成像的知识解释其中的道理。 18．学校元旦晚会要设计一场“蓝色海洋”主题的舞台灯光秀：（1）为营造宁静的海洋氛围，应主要选用 色的灯光；（2）舞台幕布为白色，被该色光照射时幕布呈 色；（3）一位演员穿着红色演出服，该色光照射时演出服呈 色；要让这位演员在蓝色背景前产生“隐身”效果，应让她换穿 色的演出服。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 光现象 第四章 光现象 课标要点 1.物理观念：认识光的直线传播、光的反射定律、平面镜成像特点、光的折射规律和光的色散，能用其解释影子、倒影、“虚像”、池水变浅、物体颜色等生活现象。 2.科学思维：建构“光线”物理模型，理解像与物关于镜面对称的关系，会用比较、归纳、推理的方法得出光的传播规律。 3.科学探究：经历探究光的反射定律、平面镜成像特点等实验过程，会设计实验、收集证据、分析论证并交流评估。 4.科学态度与责任：了解墨子小孔成像、古代铜镜等我国古代光学成就，感受光学知识在舞台灯光设计等科技实践中的应用价值。 学习重难点 重点：光的直线传播、光的反射定律、平面镜成像的特点、光的折射规律和光的色散及物体颜色的判断。 难点：运用光的反射定律和折射规律解释生活现象，理解平面镜成像原理与虚像的概念。 知识点 光的传播 分知识点 1.1 光源 ①能够发光的物体叫作光源。太阳、建筑上的照明灯、霓虹灯、夏夜草丛中的萤火虫、深海中的烛光鱼等都是光源；月亮、镜子、白雪自身不发光，靠反射别的物体的光，不是光源。 ②光源可分为天然光源（如太阳、萤火虫、水母）和人造光源（如点燃的火把、发光的LED灯、打开的电灯）。 分知识点 1.2 光的直线传播 ①条件：光在同种、均匀介质中沿直线传播。将激光射入浓度不均匀的糖水中，光的传播路径会发生弯曲，说明介质不均匀时光不沿直线传播。 ②光能在空气、水、玻璃等介质中传播，遇到不透明物体时，在物体后面会形成影子。 ③应用与现象：影子的形成、日食和月食、小孔成像、激光准直、排队看齐、坐井观天等。我国古代人民使用日晷判断时间，就是借助了晷针在太阳下的影子。 ④小孔成像：约2400年前，墨子和他的学生做了世界上第一个小孔成像实验，《墨经》中记录了实验过程；小孔成的像是倒立的实像，像的形状与小孔的形状无关，由物体决定。 分知识点 1.3 光线与光的传播速度 ①光线：用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向。“光线”是为研究光的传播建构的物理模型，建构模型是物理学中常用的研究问题的方法。 ②光速：光在真空中的传播速度最大，用符号c表示，c = 3×10⁸ m/s；光在空气中的传播速度十分接近真空中的速度；光在水中的传播速度约是空气中的3/4，在玻璃中约是空气中的2/3。 ③太阳发出的光传到地球约需要8 min 20 s；今天看到的北极星的光，实际上是它400多年前发出来的。 ④光年：光在一年中传播的距离，是距离（长度）单位，不是时间单位。 特别提醒 月亮不是光源；影子、日食和月食、小孔成像的本质都是光的直线传播；“光线”实际并不存在，是物理模型。 随学随练 1．下列物体中，属于光源的是（　　　） A．璀璨的钻石 B．皎洁的月亮 C．闪闪发光的萤火虫 D．明亮的镜子 【答案】C 【详解】能够自身发光的物体叫作光源。 A．钻石自身不发光，反射光而闪闪发光，不是光源，故A错误； B．月亮自身不发光，靠反射太阳光而明亮，不是光源，故B错误； C．萤火虫自身能够发光，是光源，故C正确； D．镜子自身不发光，靠反射光而明亮，不是光源，故D错误。故选C。 2．下列现象中，能用光的直线传播解释的是（　　　） A．树荫下形成圆形光斑 B．水中的倒影 C．雨后的彩虹 D．池水看起来变浅 【答案】A 【详解】A．树荫下的圆形光斑是太阳经树叶缝隙（小孔）所成的实像，由光的直线传播形成，故A正确； B．水中的倒影是平面镜成像，由光的反射形成，故B错误； C．雨后的彩虹是太阳光经小水滴折射发生色散形成的，故C错误； D．池水看起来变浅是池底反射的光由水进入空气发生折射形成的，故D错误。故选A。 3．关于光的传播速度，下列说法正确的是（　　　） A．光只有在真空中才能传播 B．光在真空中的传播速度是3×10⁸ m/s C．光在水中的传播速度比在空气中快 D．太阳光传到地球不需要时间 【答案】B 【详解】A．光能在空气、水、玻璃等介质中传播，不是只有在真空中才能传播，故A错误； B．光在真空中的传播速度最大，约为c = 3×10⁸ m/s，故B正确； C．光在水中的传播速度约是空气中的3/4，比在空气中慢，故C错误； D．太阳发出的光传到地球约需要8 min 20 s，光的传播需要时间，故D错误。故选B。 知识点 光的反射 分知识点 2.1 光的反射与反射光路 ①反射：光从一种介质射到另一种介质表面后又返回原来介质中的现象。我们能够看到本身不发光的物体，就是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛。 ②反射光路中的要素：入射点O；过入射点垂直于镜面的直线ON叫作法线；入射光线与法线的夹角叫入射角，反射光线与法线的夹角叫反射角。 分知识点 2.2 探究光的反射定律（学生实验） ①装置：水平放置的平面镜M、由两块扇形纸板E和F连接而成的屏（F可绕接缝ON转动）、激光笔、量角器。 ②实验操作：让一细束光沿平面E射到镜面O点，前后转动F，发现只有当E、F在同一平面内时才能在F上看到反射光；改变入射角多次实验，用区间角器测量并记录入射角和反射角。 ③反射定律：光在发生反射时，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。 ④光路可逆：让光逆着反射光线的方向射向镜面，它会逆着原入射光线的方向射出，说明在反射现象中光路是可逆的。 分知识点 2.3 镜面反射和漫反射 ①镜面反射：一束平行光射向光滑的平面，反射光也是平行的。 ②漫反射：平行光射向粗糙的表面，反射光不再平行，而是杂乱无章地射向各个方向。 ③共同点：镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。 ④应用：黑板“反光”是镜面反射；书本、文具、课桌表面粗糙，光发生漫反射，所以我们能从不同方向看到这些本身不发光的物体；电影银幕用粗糙的白布做成，也是利用漫反射。 易错提醒 入射角是入射光线与法线的夹角，不是与镜面的夹角；镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。 随学随练 4．一束光射向平面镜，入射光线与镜面的夹角为30°，则反射角为（　　　） A．0° B．30° C．60° D．90° 【答案】C 【详解】入射角是入射光线与法线的夹角。入射光线与镜面的夹角为30°，法线与镜面垂直，所以入射角为90°-30°=60°；由反射定律可知，反射角等于入射角，也为60°。故选C。 5．在探究光的反射定律的实验中，将纸板F向后折转，在纸板F上观察不到反射光线，这说明（　　　） A．反射光线不存在 B．光只在纸板E上传播 C．反射光线、入射光线和法线在同一平面内 D．光路是可逆的 【答案】C 【详解】反射光线实际是存在的。将纸板F向后折转后，F与纸板E不在同一平面内，此时在F上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。故选C。 6．下列关于镜面反射和漫反射的说法，正确的是（　　　） A．镜面反射遵循光的反射定律，漫反射不遵循 B．黑板“反光”是漫反射现象 C．我们能从不同方向看到不发光的物体，是因为物体发生了漫反射 D．电影银幕发生的是镜面反射 【答案】C 【详解】A．镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律，故A错误； B．黑板“反光”是因为黑板表面局部光滑发生镜面反射，故B错误； C．不发光物体表面粗糙，光在其表面发生漫反射，反射光射向各个方向，所以能从不同方向看到它，故C正确； D．电影银幕表面粗糙，发生的是漫反射，故D错误。故选C。 知识点 平面镜成像的特点 分知识点 3.1 探究平面镜成像的特点（学生实验） ①器材选择：用薄玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板透光，既能看到像，又能透过玻璃板看到后面的蜡烛，便于确定像的位置；玻璃板太厚，前后两个面都会反射成像，出现重影。 ②选取两支完全相同的蜡烛，是为了用未点燃的蜡烛B与点燃的蜡烛A的像比较，便于比较像与物的大小；用方格纸便于比较像与物到镜面的距离。 ③操作要点：玻璃板必须与纸面垂直放置，否则后面的蜡烛无法与A的像完全重合；观察重合时，玻璃板后面的蜡烛不点燃。 ④实验结论：物体通过平面镜所成的像是虚像；像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等；像和物体的连线与平面镜垂直；像和物体的大小相等。 分知识点 3.2 成像特点与虚实像 ①平面镜成像特点可概括为：平面镜所成的虚像与物体关于镜面对称（正立、等大、等距、连线垂直于镜面）。 ②实像与虚像：能够呈现在光屏上的像叫作实像，实像也能用眼睛直接观察；只能用眼睛观察、不能在光屏上呈现的像叫作虚像。 ③动态规律：物体到平面镜的距离变远，像到镜面的距离也变远，但像的大小始终不变，即“物远像远像不变”。人与像之间的距离变化是物距变化的2倍。 分知识点 3.3 成像原理与应用 ①成像原理：平面镜成像是由于光的反射形成的；进入眼睛的光并非来自像点，像是反射光线反向延长线的交点，所以是虚像。 ②应用：测视力时利用平面镜成像规律节省房间空间（人距“视力表的像”5 m）；舞蹈练功房的大镜子便于观察动作；建筑物的玻璃幕墙。 ③球面镜：反射面是凹面的叫凹面镜，对光有会聚作用，太阳灶、大型反射式望远镜、医用反光镜、手电筒和汽车头灯、探照灯都利用了它；反射面是凸面的叫凸面镜，对光有发散作用，汽车外后视镜、公路拐弯处的反光镜利用它扩大观察视野。 特别提醒 平面镜所成像的大小与物体到镜面的距离无关；人远离镜子时“看起来像变小”是观察视角变小，像的大小不变。 随学随练 7．小红站在竖直放置的平面镜前2 m处，当她向镜面前进0.5 m后，她与她的像之间的距离是（　　　） A．1 m B．1.5 m C．3 m D．4 m 【答案】C 【详解】平面镜成像时，像与物到镜面的距离相等。小红前进0.5 m后，她到镜面的距离为2 m-0.5 m=1.5 m，像到镜面的距离也为1.5 m，所以她与像之间的距离为1.5 m+1.5 m=3 m。故选C。 8．在“探究平面镜成像的特点”实验中，用透明玻璃板代替平面镜，主要是为了（　　　） A．便于确定像的位置 B．看到更多的像 C．使像更亮 D．防止镜子破碎 【答案】A 【详解】平面镜不透光，只能看到像，无法确定像的具体位置；透明玻璃板既能反射成像，又能透光看到玻璃板后面的蜡烛，当后面的蜡烛与像完全重合时，就可以确定像的位置，故A正确。故选A。 9．测视力时，要求人眼距离视力表5 m，但房间可利用的最大距离只有3 m。若把视力表挂在人身后距平面镜3 m的墙上，利用平面镜成像规律，则人应坐在距平面镜（　　　） A．1 m处 B．2 m处 C．3 m处 D．5 m处 【答案】B 【详解】视力表到平面镜的距离为3 m，由平面镜成像特点可知，视力表的像到镜面的距离也为3 m。要求人眼到“视力表的像”的距离为5 m，所以人到平面镜的距离应为5 m-3 m=2 m。故选B。 知识点 光的折射 分知识点 4.1 光的折射与折射规律 ①折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向通常会发生变化，这种现象叫作光的折射。类比反射，入射光线与法线的夹角叫入射角，折射光线与法线的夹角叫折射角。 ②实验探究：分别让光从空气斜射入水中、从水中斜射入空气中、把水换成玻璃砖重复实验，记录入射角和折射角的大小。 ③折射规律：光发生折射时，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两侧；光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角；入射角增大（或减小）时，折射角随之增大（或减小）。 ④两个特例：光垂直于介质表面入射时，传播方向不变（入射角=折射角=0°）；在折射现象中，光路同样是可逆的。 ⑤口诀：“空气中角总是大”（无论光向哪个方向折射，空气中的角总是较大）。 分知识点 4.2 生活中的折射现象 ①看到水中物体位置偏高：水下物体反射的光由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，观察者逆着折射光线看去，看到的物体位置比实际的偏高，所以池水看起来变浅（“潭清疑水浅”），叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方。 ②筷子斜插入水中，水中的部分看起来向上弯折，也是同样的道理。 ③海市蜃楼：夏天海面上方空气疏密程度不同，光在疏密程度不同的空气中传播时方向发生偏折，远方景物发出的光经多次折射后进入观察者眼中，看起来像是从空中“射来”的一样。 ④落日：大漠落日时，太阳光经不均匀的大气层发生折射，我们看到的太阳位置比它的实际位置偏高，太阳实际可能在地平线以下。 易错提醒 折射现象中“空气中的角总是大”；光垂直射向介质表面时入射角为0°、传播方向不变，但界面上同时仍会发生反射。 随学随练 10．光从空气斜射入水中时，下列说法正确的是（　　　） A．折射角等于入射角 B．折射角大于入射角 C．折射角小于入射角 D．光的传播方向不发生改变 【答案】C 【详解】光从空气斜射入水这种介质中时，发生折射，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，且光的传播方向发生改变，故C正确，A、B、D错误。故选C。 11．当光垂直射向水面时（　　　） A．只有反射，没有折射 B．只有折射，没有反射 C．入射角与折射角均为0°，传播方向不变 D．折射角大于入射角 【答案】C 【详解】光垂直射向水面时，入射光线、折射光线与法线重合，入射角为0°，折射角也为0°，光的传播方向不改变；同时在水面上也会发生反射，反射角同样为0°，光沿原路返回。故选C。 12．下列现象中，由光的折射形成的是（　　　） A．岸边树的倒影 B．立竿见影的“影” C．水中白鹭的倒影 D．从岸上看池底变浅 【答案】D 【详解】A、C．倒影是平面镜成像，由光的反射形成，故A、C错误； B．影子是光沿直线传播遇到不透明物体形成的，故B错误； D．池底反射的光由水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看去，看到的池底位置比实际偏高，所以感觉水变浅，属于光的折射现象，故D正确。故选D。 知识点 跨学科实践：设计舞台灯光秀 分知识点 5.1 任务一 认识光的色散 ①色散：一束太阳光照射到三棱镜上，光通过三棱镜折射后形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光组成的彩色光带，这种现象叫作光的色散。 ②结论：白光（太阳光）是由多种色光组成的，不是单色光；色散现象表明三棱镜对各种色光的偏折程度不同，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。 ③彩虹：雨过天晴后，太阳光照射到空中的小水滴上发生色散而形成的。 分知识点 5.2 任务二 研究不同色光的混合 ①色光三原色：红、绿、蓝。绝大多数彩色光都可以由这三种色光按不同比例混合而成。 ②混合规律：红光和蓝光混合→品红；绿光和蓝光混合→青；红光和绿光混合→黄；红、绿、蓝三色光混合→白色（灰白色）。 ③应用：彩色电视机屏幕上丰富多彩的画面，就是由三原色的光混合而成的。 分知识点 5.3 任务三 了解物体的颜色 ①透明物体：颜色是由透过它的色光决定的；红玻璃片只让红光透过，几乎吸收其他颜色的光；允许所有颜色的光都透过的物体，看上去就是无色透明的。 ②不透明物体：颜色是由它反射的色光决定的；“白色”物体能反射各种色光，“黑色”物体吸收各种色光；当只用红光照射白、红、蓝、黑四个物体时，“白色”“红色”物体反射红光呈红色，“蓝色”“黑色”物体吸收红光呈黑色。 分知识点 5.4 任务四 设计舞台灯光秀 ①色彩的象征：红色代表温暖、喜庆，绿色代表希望、生机，蓝色代表宁静、寒冷，黑色代表凝重、深沉；设计中可交替运用色彩的变化、灯光的明暗来表达情感。 ②获得不同颜色灯光的方法：在发白光的灯泡前加装滤色片，或使用不同颜色的发光二极管作为光源；把纸盒内部涂黑做成暗箱便于观察物体颜色随光的变化。 ③“隐身”设计：让演员换穿与背景颜色相同的服装（或用与背景相同的色光照射），使服装反射的色光与背景一致，从而产生隐身效果。 特别提醒 透明物体的颜色由“透过”的色光决定，不透明物体的颜色由“反射”的色光决定；不透明物体只反射与它颜色相同的色光，吸收其他色光，无光反射则呈黑色。 随学随练 13．太阳光通过三棱镜后，在白屏上形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的彩色光带，这说明（　　　） A．白光是由多种色光组成的 B．三棱镜把白光染成了彩色 C．彩色光带是光的反射形成的 D．紫光的偏折程度最小 【答案】A 【详解】太阳光（白光）经三棱镜折射后分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，这种现象叫光的色散，说明白光是由多种色光混合而成的，故A正确；三棱镜不能产生颜色，只是把白光中不同偏折程度的色光分开，故B错误；色散的实质是光的折射，故C错误；色散中红光偏折程度最小、紫光偏折程度最大，故D错误。故选A。 14．彩色电视机屏幕上呈现出的丰富多彩的画面，是由下列哪三种色光混合而成的（　　　） A．红、黄、蓝 B．红、绿、蓝 C．红、绿、紫 D．黄、绿、蓝 【答案】B 【详解】红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可以产生绝大多数彩色光，它们被称为色光的三原色，彩色电视机屏幕的画面就是由红、绿、蓝三种色光混合而成的。故选B。 15．舞台追光灯发出的红光照射到穿白上衣、蓝裙子的演员身上，在没有其他光照的情况下，观众看到她（　　　） A．全身呈红色 B．上衣呈红色，裙子呈黑色 C．上衣呈红色，裙子呈蓝色 D．全身呈黑色 【答案】B 【详解】不透明物体的颜色由它反射的色光决定。白上衣能反射各种色光，红光照射时反射红光，呈红色；蓝裙子只能反射蓝光，红光照射时红光被吸收，没有光反射进入人眼，呈黑色。故选B。 题型 光的直线传播与光速辨析题 解题技巧 1.光源判断法：自身发光才是光源，靠反射光而亮的一律排除，月亮、镜子、钻石、白雪均不是光源； 2.现象归类法：影子、日食月食、小孔成像、激光准直、坐井观天对应直线传播；倒影、镜中像对应反射；筷子弯折、池水变浅、彩虹对应折射； 3.光速分层记忆：真空中＞空气中＞水中＞玻璃中，真空中c = 3×10⁸ m/s；光年是距离单位不是时间单位； 4.小孔成像两查：一查像的倒正（倒立实像），二查像的形状（与小孔形状无关、由物体决定，孔越大像越亮但越模糊）； 5.模型思想：“光线”是为描述光的传播建构的物理模型，实际并不存在，这是“系统与模型”研究方法的典型应用。 活学活用 16．下列各组物体中，都属于光源的是（　　　） A．太阳、月亮 B．点燃的火把、发光的水母 C．打开的电灯、镜子 D．宝石、萤火虫 【答案】B 【详解】A．月亮自身不发光，不是光源，故A错误； B．点燃的火把、发光的水母都能自身发光，都是光源，故B正确； C．镜子自身不发光，不是光源，故C错误； D．宝石自身不发光，不是光源，故D错误。故选B。 17．排纵队时，如果你看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，就说明队伍排直了，这可以用光的 来解释；在小孔成像实验中，光屏上所成的像是 （选填“正立”或“倒立”）的 （选填“实”或“虚”）像。 【答案】直线传播 倒立 实 【详解】[1]队伍排直时，前面同学挡住后面所有人，利用的是光在同种均匀介质中沿直线传播的规律。 [2][3]小孔成像是由光的直线传播形成的，光屏上呈现的是蜡烛倒立的实像，实像可以用光屏承接。 18．关于光的传播速度，下列说法正确的是（　　　） A．光的传播速度总是3×10⁸ m/s B．光年是一个非常大的时间单位 C．光在真空中的传播速度最大 D．光在玻璃中的传播速度比在水中大 【答案】C 【详解】A．只有在真空中光的传播速度才是3×10⁸ m/s，在其他介质中传播速度都变小，故A错误； B．光年是光在一年中传播的距离，是长度（距离）单位，故B错误； C．光在真空中的传播速度最大，为c = 3×10⁸ m/s，故C正确； D．光在玻璃中的传播速度约是空气中的2/3，在水中约是空气中的3/4，所以光在玻璃中比在水中传播得慢，故D错误。故选C。 题型 光的反射定律与光路图题 解题技巧 1.角度换算法：题目给出“光线与镜面的夹角”时，先用90°减去它求出入射角，再由“反射角等于入射角”求解； 2.法线先画原则：作反射光路图必须先画法线（过入射点、垂直于镜面、画虚线），再画入射光线和反射光线，注意箭头方向：入射光指向镜面，反射光离开镜面； 3.折镜问题模板：入射光线方向不变、镜面旋转θ角时，入射角改变θ，反射角随之改变θ，反射光线转过2θ，反射光线与入射光线的夹角改变2θ； 4.实验现象答题语：纸板F向后折看不到反射光→三线共面；多次改变入射角实验→寻找普遍规律；光逆着反射光入射沿原路返回→光路可逆； 5.角平分线技巧：法线是入射光线与反射光线夹角的角平分线，反射光线与入射光线的夹角等于入射角的2倍。 活学活用 19．一束光射向平面镜，入射光线与镜面的夹角为30°，则反射角为 ；若入射角增大10°，则反射光线与入射光线的夹角为 。 【答案】60° 140° 【详解】[1]入射光线与镜面夹角为30°，入射角为90°-30°=60°，反射角等于入射角，为60°。 [2]入射角增大10°后变为70°，反射角也为70°，反射光线与入射光线的夹角为70°+70°=140°。 20．在“探究光的反射定律”实验中，将纸板NOF向后折转，在纸板NOF上观察不到反射光线；让光逆着原反射光线的方向射向镜面，反射光将逆着原入射光线的方向射出。下列结论与对应现象相符的是（　　　） A．反射角随入射角的增大而减小 B．纸板向后折看不到反射光，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内 C．光路可逆与两次实验现象无关 D．该实验不需要进行多次测量 【答案】B 【详解】A．反射角始终等于入射角，随入射角的增大而增大，故A错误； B．纸板折转后与另一侧纸板不在同一平面，看不到反射光，说明三线在同一平面内，故B正确； C．“反射光逆着原入射光线射出”正是光路可逆的直接体现，故C错误； D．只测一次数据具有偶然性，应改变入射角多次实验，寻找普遍规律，故D错误。故选B。 21．一束光垂直射向平面镜，现将平面镜绕入射点转过15°（入射光线方向不变），则（　　　） A．入射角为15°，反射光线与入射光线的夹角为15° B．入射角为15°，反射光线与入射光线的夹角为30° C．入射角为30°，反射光线与入射光线的夹角为30° D．入射角仍为0°，反射光线与入射光线的夹角不变 【答案】B 【详解】光垂直入射时入射角为0°。镜面转过15°后，法线随之转过15°，入射光线与法线的夹角（入射角）变为15°；反射角等于入射角也为15°，所以反射光线与入射光线的夹角为15°+15°=30°。故选B。 题型 平面镜成像特点与实验探究题 解题技巧 1.器材作用对应法：薄玻璃板→便于确定像的位置；厚玻璃板→前后两面各成一像出现重影；两支等大蜡烛→比较像与物的大小；方格纸→比较像与物到镜面的距离； 2.四特点答题模板：正立、等大的虚像；像与物到镜面的距离相等；像与物的连线与镜面垂直；像与物关于镜面对称； 3.动态分析法：物远像远像不变；人（物）与像之间的距离变化等于物距变化的2倍；像的大小只与物体大小有关，与物距无关； 4.虚实像判别法：能用光屏承接的是实像（如小孔成像），只能眼睛观察、光屏承接不到的是虚像（如平面镜成像）； 5.对称作图法：先由对称性确定像的位置，反射光线好像从像点发出，虚像及反向延长线要用虚线画。 活学活用 22．小丽站在竖直放置的平面镜前2 m处。当她向镜面前进1 m的过程中，她的像的大小和像到镜面的距离变化情况是（　　　） A．像变大，像到镜面的距离变小 B．像变大，像到镜面的距离变大 C．像不变，像到镜面的距离变小 D．像不变，像到镜面的距离变大 【答案】C 【详解】平面镜所成像的大小与物体大小相等，与物体到镜面的距离无关，所以人靠近镜子时像大小不变；人前进1 m，物距由2 m变为1 m，像距也随之变小为1 m。故选C。 23．在“探究平面镜成像的特点”实验中，选用薄玻璃板而不用厚玻璃板，是因为厚玻璃板 ；实验中选择两支完全相同的蜡烛，是为了比较 关系。 【答案】前后两个面都会反射成像，出现重影，影响实验 像与物的大小 【详解】[1]厚玻璃板的前、后两个表面都能反射光，各成一个像，观察者会看到两个错开的像（重影），难以确定像的位置，所以要选薄玻璃板。 [2]用两支完全相同的蜡烛，用未点燃的一支去与点燃蜡烛的像重合，从而比较像与物体的大小关系。 24．身高1.7 m的同学站在平面镜前，他在镜中的像高是 m；他以0.5 m/s的速度走近平面镜，他在镜中的像以 m/s的速度走近平面镜，他以 m/s的速度靠近自己的像。 【答案】1.7 0.5 1 【详解】[1]平面镜所成的像与物体大小相等，所以像高也是1.7 m。 [2]像与物关于镜面对称，人以0.5 m/s的速度走近平面镜，像也以0.5 m/s的速度走近平面镜。 [3]人与像相向运动，人靠近像的速度为0.5 m/s+0.5 m/s=1 m/s。 题型 光的折射规律与现象解释题 解题技巧 1.口诀定位法：“空气中角总是大”——先判断光从哪种介质斜射入哪种介质，再比较折射角与入射角的大小，光从空气进入水/玻璃，折射角小；反之折射角大； 2.光路图三步法：画界面和法线→画入射光线并标箭头→画折射光线：空气→水/玻璃时折射光线向法线偏折，水/玻璃→空气时远离法线偏折； 3.现象解释三步模板：点明发生的折射（光从什么介质斜射入什么介质）→说明折射角与入射角的大小关系→指出人眼逆着折射光线看去，看到的物体位置比实际偏高（偏浅）； 4.光路可逆双向理解：从岸上看水中物体位置偏高，从水中看岸上物体位置也偏高，两个方向都遵循“空气中角大”； 5.垂直入射特例：入射角为0°时折射角也为0°，传播方向不变，但不要误认为“没有发生折射”。 活学活用 25．光从空气斜射入水中，入射角为45°，则折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）45°；当入射角减小时，折射角 。 【答案】小于 减小 【详解】[1]光从空气斜射入水中，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，所以折射角小于45°。 [2]折射角随入射角的增大而增大、减小而减小，入射角减小时，折射角随之减小。 26．下列现象中，属于光的折射的是（　　　） A．水中的倒影 B．立竿见影的“影” C．用平面镜改变光的传播方向 D．池水看起来变浅 【答案】D 【详解】A．水中倒影是平面镜成像，属于光的反射，故A错误； B．影子的形成利用了光的直线传播，故B错误； C．平面镜改变光路属于光的反射，故C错误； D．池底的光由水斜射入空气发生折射，看到的池底位置偏高，所以池水看起来变浅，属于光的折射，故D正确。故选D。 27．渔民在叉鱼时，为了能叉到鱼，应把鱼叉对准（　　　） A．看到的鱼 B．看到的鱼的上方 C．看到的鱼的下方 D．看到的鱼的前方 【答案】C 【详解】鱼反射的光由水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看去，看到的是位置偏高的鱼的虚像，实际的鱼在看到的鱼的下方，所以要对准看到的鱼的下方叉去。故选C。 题型 光的色散、物体的颜色与跨学科综合题 解题技巧 1.七色排序法：白光经三棱镜分解出的光谱从上到下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大； 2.三原色混合速记：红+绿=黄，红+蓝=品红，绿+蓝=青，红+绿+蓝=白；色光三原色是红、绿、蓝，与颜料三原色不同； 3.颜色判断双路径：透明物体的颜色由“透过”的色光决定，不透明物体的颜色由“反射”的色光决定，判断前先分清物体是否透明； 4.无光即黑原则：不透明物体只反射与自身颜色相同的色光，其余色光被吸收；若照射光中不含它能反射的色光，则没有光进入人眼，物体呈黑色； 5.灯光秀设计思路：确定主题→选择色彩（红喜庆、绿生机、蓝宁静、黑凝重）→用滤色片或彩色LED获得色光→利用物体的反射与吸收实现色彩变换和“隐身”效果。 活学活用 28．让一束太阳光通过三棱镜射到白屏上，白屏上会出现（　　　） A．一条亮线 B．一个亮点 C．由红到紫按序排列的彩色光带 D．由紫到红按序排列的彩色光带 【答案】C 【详解】太阳光是白光，经三棱镜折射后发生色散，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，其中红光偏折程度最小，位于光带最上端，紫光偏折程度最大，位于最下端，所以在白屏上形成由红到紫按序排列的彩色光带。故选C。 29．色光的三原色是 ；把绿光和蓝光按一定比例同时重叠地照在白墙上，可以看到 色光。 【答案】红、绿、蓝 青 【详解】[1]红、绿、蓝三种色光按不同比例混合能产生各种彩色光，被称为色光的三原色。 [2]绿光和蓝光混合得到青色光；类似地，红光和蓝光混合得到品红色光，红光和绿光混合得到黄色光。 30．穿着白上衣、蓝裙子的演员站在舞台上，追光灯发出的绿光照向她（无其他光照），观众看到她的上衣呈 色，裙子呈 色。 【答案】绿 黑 【详解】[1]白上衣能反射各种色光，绿光照射时反射绿光，所以呈绿色。 [2]蓝裙子只能反射蓝光，绿光照射时绿光被吸收，没有光反射进入人眼，所以呈黑色。 基础通关 1．下列各组物体中，都属于光源的是（　　　） A．太阳、明月 B．点燃的火把、发光的水母 C．打开的电灯、月亮 D．镜子、萤火虫 【答案】B 【详解】A．明月自身不发光，不是光源，故A错误； B．点燃的火把、发光的水母都能自行发光，都是光源，故B正确； C．月亮自身不发光，不是光源，故C错误； D．镜子自身不发光，不是光源，故D错误。故选B。 2．下列现象中，由于光的直线传播形成的是（　　　） A．平面镜中的像 B．树荫下的圆形光斑 C．水中的筷子看起来变弯 D．雨后天空的彩虹 【答案】B 【详解】A．平面镜成像由光的反射形成，故A错误； B．树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶缝隙（小孔）所成的实像，由光的直线传播形成，故B正确； C．筷子在水中“变弯”是光由水进入空气发生折射形成的，故C错误； D．彩虹是光的色散现象，其实质是光的折射，故D错误。故选B。 3．光在下列介质中传播速度最大的是（　　　） A．真空 B．空气 C．水 D．玻璃 【答案】A 【详解】光在不同介质中的传播速度一般不同，在真空中传播速度最大，为c = 3×10⁸ m/s；在空气中的速度十分接近真空中；在水中的速度约为空气中的3/4；在玻璃中约为空气中的2/3。故选A。 4．一束光射到平面镜上，入射角是40°，则反射角是40°；若入射角增大10°，则反射光线与入射光线的夹角是（　　　） A．50° B．100° C．110° D．120° 【答案】B 【详解】反射角始终等于入射角。入射角增大10°后变为50°，反射角也为50°，反射光线与入射光线的夹角为50°+50°=100°。故选B。 5．课堂上，坐在教室各个方向的同学都能看到黑板上的字，这是因为光在黑板表面发生了（　　　） A．镜面反射 B．漫反射 C．折射 D．直线传播 【答案】B 【详解】黑板表面粗糙，光射到黑板上发生漫反射，反射光射向各个方向，所以各个方向的同学都能看到黑板上的字。漫反射同样遵循光的反射定律。故选B。 6．小明向竖直放置的平面镜走近时（　　　） A．像变大，像到镜面的距离变小 B．像不变，像到镜面的距离变大 C．像不变，像到镜面的距离变小 D．像变小，像到镜面的距离变小 【答案】C 【详解】平面镜所成的像与物体大小相等，与物距无关，所以走近时像的大小不变；物距减小，像距随之减小，像到镜面的距离变小。故选C。 7．在“探究平面镜成像的特点”实验中，用玻璃板代替平面镜的目的是（　　　） A．使像更亮 B．便于确定像的位置 C．使像变大 D．使像更清晰 【答案】B 【详解】平面镜不透光，只能观察到像，不能确定像的位置；透明玻璃板既能反射成像，又能透过它看到后面的蜡烛，当后面的蜡烛与像完全重合时即可确定像的位置，故B正确。故选B。 8．光从空气斜射入水中，入射角为30°，则折射角（　　　） A．等于30° B．大于30° C．小于30° D．等于0° 【答案】C 【详解】光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，所以折射角小于30°；同时折射角也不可能为0°（只有垂直入射时才为0°）。故选C。 9．一束光垂直射向水面，它的入射角是 ，光的传播方向 （选填“改变”或“不改变”）。 【答案】0° 不改变 【详解】光垂直射向介质表面时，入射光线、折射光线与法线重合，入射角为0°，折射角也为0°，光的传播方向不改变。 10．下列关于色光的说法，正确的是（　　　） A．白光是最基本的色光，不能再分解 B．彩虹是太阳光被空气中的小水滴色散形成的 C．红、黄、蓝是色光的三原色 D．红光和绿光混合可以得到蓝光 【答案】B 【详解】A．白光是由多种色光组成的，经三棱镜可以分解，故A错误； B．彩虹是太阳光照射到空中的小水滴上发生色散形成的，故B正确； C．色光的三原色是红、绿、蓝，红、黄、蓝是颜料的三原色，故C错误； D．红光和绿光混合得到黄光，故D错误。故选B。 素养提升 11．一束光射向平面镜，入射光线与镜面的夹角为20°。保持入射光线方向不变，将平面镜绕入射点转过10°，则反射光线与入射光线的夹角改变了（　　　） A．10° B．20° C．40° D．0° 【答案】B 【详解】原来入射角为90°-20°=70°。镜面转过10°后，法线随之转过10°，入射角变为70°+10°=80°（或60°），反射角也变为80°（或60°），反射光线与入射光线的夹角由140°变为160°（或120°），改变了20°。故选B。 12．挂钟的钟面正对平面镜，某一时刻从镜中看到钟面的指针位置与“3:00”时相同（时针指向3、分针指向12），则此时的实际时刻是（　　　） A．3:00 B．9:00 C．6:00 D．12:00 【答案】B 【详解】平面镜所成的像与物体左右相反（关于镜面对称）。镜中时针指向“3”（钟面右侧），实际时针指向钟面左侧的“9”；分针指向12，上下不变。所以实际时刻是9:00。故选B。 13．在“探究光的反射定律”实验中：（1）实验时纸板应 放置在平面镜上；（2）让光沿纸板E射向镜面，可在纸板F上观察到反射光线，由此说明 ；（3）改变入射角大小，进行多次实验的目的是 ；（4）让光逆着原反射光线的方向射向镜面，发现反射光逆着原入射光线的方向射出，说明 。 【答案】（1）垂直；（2）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（3）寻找普遍规律，避免实验结论的偶然性；（4）在反射现象中光路是可逆的 【详解】（1）纸板必须与平面镜垂直放置，法线才能贴在纸板上，反射光线才能呈现在纸板上。 （2）纸板E、F在同一平面时才能同时看到入射光线和反射光线，说明三线共面。 （3）一次实验具有偶然性，多次改变入射角进行实验，才能归纳出“反射角等于入射角”的普遍规律。 （4）光沿原路返回，说明在反射现象中光路是可逆的。 14．一束光从玻璃斜射入空气中，入射角为30°，则折射角可能是（　　　） A．25° B．30° C．45° D．15° 【答案】C 【详解】光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，即折射角大于30°，排除A、B、D；同时折射角小于90°，只有C选项45°符合条件。故选C。 15．晚上在黑暗的房间里，用红光分别照射白纸、绿纸和红纸，则白纸呈 色，绿纸呈 色，红纸呈 色。 【答案】红 黑 红 【详解】不透明物体的颜色由它反射的色光决定。白纸能反射各种色光，红光照射时反射红光，呈红色；绿纸只能反射绿光，红光被吸收，无光反射进入人眼，呈黑色；红纸反射红光，呈红色。 迁移创新 16．某同学用一个一端开口、一端封闭的硬纸筒做小孔成像实验：（1）小孔成像的原理是 ；（2）保持小孔到蜡烛的距离不变，将蜡烛向远离小孔的方向移动，像的大小将 ；（3）把圆形小孔改成方形小孔，像的形状 （选填“改变”或“不变”）；（4）盛夏树荫下的圆形光斑就是小孔成像的结果，光斑是 （选填“太阳”或“树叶缝隙”）的实像。 【答案】（1）光的直线传播；（2）变小；（3）不变；（4）太阳 【详解】（1）小孔成像是由光的直线传播形成的。 （2）小孔成像中，物体离小孔越远，所成的像越小；蜡烛远离小孔，像变小。 （3）像的形状由物体的形状决定，与小孔的形状无关，改为方形小孔后像的形状不变。 （4）树荫下的圆形光斑是太阳经树叶间缝隙（小孔）所成的倒立缩小的实像，所以光斑是太阳的像。 17．汽车在夜间行驶时，司机通常不开车内的灯。请运用平面镜成像的知识解释其中的道理。 【答案】见详解 【详解】夜间行车时若打开车内灯，车内的人和物体会通过挡风玻璃（相当于平面镜）成像，像与车内景物关于玻璃对称，出现在司机前方，与车外路面上的景象混在一起，干扰司机观察路况，容易引发交通事故；关闭车内灯，车内景物较暗，不能在挡风玻璃上形成明显的像，司机就能看清车前道路，保证行车安全。 18．学校元旦晚会要设计一场“蓝色海洋”主题的舞台灯光秀：（1）为营造宁静的海洋氛围，应主要选用 色的灯光；（2）舞台幕布为白色，被该色光照射时幕布呈 色；（3）一位演员穿着红色演出服，该色光照射时演出服呈 色；要让这位演员在蓝色背景前产生“隐身”效果，应让她换穿 色的演出服。 【答案】（1）蓝；（2）蓝；（3）黑；蓝 【详解】（1）蓝色代表宁静、寒冷，符合“蓝色海洋”主题的氛围要求。 （2）白色幕布能反射各种色光，蓝光照射时反射蓝光，呈蓝色。 （3）红色演出服只能反射红光，蓝光照射时蓝光被吸收，无光反射进入人眼，呈黑色；若换穿蓝色演出服，蓝色衣服反射蓝光，与背景反射的色光相同，演员就“融入”背景，产生“隐身”效果。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $