1、第 2 讲 光现象探究 考点自主梳理与热身反馈 考点 4 光现象的实验探究 1探究一：光的直线传播 (1)生活现象：汽车头灯射出的光束是直的；穿过森林的光束是直的。这些现象说明：光在同种均匀介质中沿 直线 传播。 (2)实际应用：激光准直、射击瞄准、站队看齐等。 (3)解释现象：影子的形成：光在传播过程中，遇到 不透明 的物体，在物体的后面形成的 黑暗区域 。平时所说的“立竿见影”“皮影戏”都是指影子。 日食和月食的形成：日食和月食都是由于 光 的直线传播 形成的。发生日食时，月球位于地球和太阳之间；发生月食时，地球位于月球和太阳之间。 小孔成像：如图 2 1 所示，沿直线传播的光经小孔后在光
2、屏上会聚成像。像的特点： 倒 立、大小可变的实像；所成的是物体的像而不是小孔的像，故像的形状与孔的形状 无关 (选填“有关”或“无关” )。 (4)补充说明：光在不同介质中传播的速度是 不同 的，光在 真空 中的速度最大， c 3 108 m/s。 2探究二：光的反射定律 (1)实验设计：纸板 ENF 是用两块纸板连接起来的，把纸板 NOF 向前折或向后折，观察能否在 NOF 上看到反射光线。多次改变入射角并测量相应的反射角，观察反射角与入射角存在什么关系。当将光线逆着反射光线入射到镜面时，观察反射光线如何射出。 (2)实验结论：在反射现象中，反射光线、入射光线、法线在 同一平面 内；反射光线
3、、入射光线分居 法线 两侧；反射角 等于 入射角。 (可记为：三线共面、两线分居、两角相等 )在反射现象中，光路是可逆的。 (3)评估交流：实验中纸板的作用是：显示光的传播路径；验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。 (4)补充说明：镜面反射与漫反射 项目 镜面反射 漫反射 不同点 反射面是光滑的，平行光束反射后仍为 平行光束 反射面粗糙不平，平行光束反射后射向各个方向 相同点 每条光线反射时，都遵循 光的反射 定律；光路都是 可逆 的 3.探究三：平面镜成像规律 (1)实验设计：如图 2 3 所示，实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于 确定像的位置 ；准备两支完全相同的蜡烛，目的是便
4、于 比较像与物 的大小 ；准备刻度尺的目的是便于 比较像与物到平面镜的距离 。 点燃玻璃板前面的蜡烛，移动玻璃板后面的蜡烛，观察玻璃板后面的蜡烛能否与前面蜡烛的像重合。移动前面的蜡烛使之到玻璃板的距离不同，重复上面的操作。 移走后面的蜡烛，并在其所在的位置上放一光屏，观察在光屏上能否接收到烛焰的像。 (2)实验结论：平面镜所成的像是 虚 (选填“实”或“虚” )像；像与物的大小 相等 (选填“相等”或“不等” )；像与物到平面镜的距离 相等 (选填“相等”或“不等” )；像与物间的连线与镜面 垂直 (选填“垂直”或“平行” )。 (可记为：虚像、等大、等距、像与物关于镜面对称 ) (3)评估交
5、流：实验中看到两个不重合像的原因可能是玻璃板有一定厚度，前后两个表面均反射成像。实验中无论怎样移动后面蜡烛都不能与像重合的原因可能是玻璃板与水平桌面 不垂直 。 (4)实际应用：一是 成像 ，如梳妆镜、墙壁安装平面镜增大空间效果等；二是改变 光的传播方向 ，如潜望镜等。 4探究四：光的折射规律 (1)实验设计：让一束光从空气斜射入水中，观察光束在空气中和水中的径迹。 (2)实验结论：在折射现象中，折射光线、入射 光线、法线在 同一平面 内；折射光线、入射光线分居 法线 两侧；光从空气斜射入水中或其他透明介质中时，折射角 小于 入射角；反之，折射角 大于 入射角；且入射角增大时，折射角也随之 增
6、大 ；当光 垂直 射向介质表面时，传播方向保持不变。在折射现象中，光路也是可逆的。 (可记为：三线共面、两线分居、气大他小 ) (3)补充说明：在两种介质分界面，发生光的折射的同时，也发生光的反射。白光是由各种色光混合而成的。色光的三原色是红、绿、蓝。光的色散实质是太阳光发生多次 折射 形成的。红外线的应用：诊断疾病、红外线 夜视仪、遥控；紫外线的应用：适当照射有助于骨骼生长和身体健康、杀死微生物、使荧光物质发光。 考点 5 影子、实像与虚像的区别 项目 影子 实像 虚像 成因 沿直线传播的光被不透明物体挡住，在其后形成的黑暗区域 由实际光线会聚而成 由实际光线 (反射光线或折射光线 )的反向
7、延长线相交而成 效果 黑暗，无色彩 光屏 能 (选填“能”或“不能” )呈现，人眼能看到，能使底片感光 光屏 不能 (选填“能”或“不能” )呈现，人眼能看到，不能使底片感光 正倒 倒 立 正 立 举例 日食、月食、立竿见“影” 小孔成像、照相机或幻灯机成像 平面镜成像、放大镜成像 1小明用如图 2 4 所示的实验装置探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，应进行的操作是 ( B ) A沿 ON 向后转动板 A B沿 ON 向后转动板 B C改变入射光线与 ON 的夹角 D改变反射光线与 ON 的夹角 2如图 2 5 所示，在“观察平面镜成像”的实验中，下列叙述错误的是 ( C ) A平面镜成
8、像遵循光的反射定律 B蜡烛烛焰在平面镜中成的像是虚像 C把蜡烛移近平面镜时，它的像会远离平面镜 D烛焰与像的连线与镜面垂直 3如图 2 6 所示，一根蜡烛放在画有方格的平板上，蜡烛成像的位置在 ( B ) A A 处 B B 处 C C 处 D D 处 4如图 2 7 所示，让一束太阳光照射三棱镜，射出的光射到竖直放置的白屏上。以下说法正确的是 ( A ) A如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃，则白屏上其他颜色的光消失，只留下红色 B如果在白屏与棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，则白屏上蓝色光消失，留下其他颜色的光 C如果把一张红纸贴在白屏上，则 在红纸上看到彩色光带 D如果把一张绿纸贴在白屏上
9、，则在绿纸上看到除绿光外的其他颜色的光 5某同学探究平面镜成像时，将一块玻璃板竖直架在一把直尺的上面，再取两段等长的蜡烛 A 和 B，一前一后竖放在直尺上，点燃玻璃板前的蜡烛 A，用眼睛进行观察。如图 2 8 所示，在此实验中： (1)直尺的作用是 比较像与物到平面镜的距离 。 (2)移去蜡烛 B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上 不能 (选填“能”或“不能” )接收到蜡烛 A 的烛焰的像。 6在探究“光的反射定律”时，进行如图 2 9 所示的实验操作。 (1)让光线贴着纸板沿 AO 方向射向镜面，反射光线沿 OB 方向射出，如图甲所示，反射角 等于 入射角。 (2)在实验过程中，若将纸板倾
10、斜，如图乙所示，让光线仍贴着纸板沿 AO 方向射向镜面，此时反射光线与入射光线 在 (选填“在”或“不在” )同一平面内，纸板上 不能 (选填“能”或“不能” )看到反射光线。 考向互动探究与方法归纳 例 1 早在战国时期，我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。如图 2 10 所示，他用蜡烛作为光源，在木板上钻一个小孔，发现光线通过小孔在墙壁上形成一个倒立的像，下列说法正确的是( A ) A小孔成像能说明光沿直线传播 B木板上的小孔一定是圆形的 C保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变大 D蜡烛在墙上形成的像是虚像 【解析】 小孔成像利用了光沿直线
11、传播的原理，是有力说明光沿直线传播的证据，故 A 正确；小孔成像中所成的像的形状与小孔的形状无关，因此小孔是任意形状的，不一定是圆形的，故 B 错误；保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠 近墙的方向移动，蜡烛在墙上的像会变小，故 C 错误；小孔成像是实际光线穿过小孔而成的像，是实像，可以在光屏上呈现，故 D 错误。 小孔成像的特点：像与物上下相反，且左右相反。像的大小决定于像距与物距的大小关系：像距大于物距，像大于物；像距等于物距，像与物等大；像距小于物距，像小于物；且遵循物近像远像变大的规律。小孔成像成的是实像，物体所成像的形状由物体本身的形状决定，与小孔形状无关。 例 2 生活中我们经常观察
12、到“实像”和“虚像”，请写出二者的一项区别： 实像可以呈现在光屏上而虚像不能 ；在我们学过的光学元 件中，能使物体成“虚像”的有： 平面镜 (写出一种即可 )。 实像是实际光线会聚而成的像，能在光屏上呈现，虚像是反射光线或折射光线的反向延长线相交形成的，不能在光屏上呈现，只能用眼睛观察。实像与虚像可用光屏能否承接判断。 例 3 生活中经常提到的“影”与我们所学的光学知识有关。在立竿见“影”和水中倒“影”中，前者是由光的 直线传播 形成的，后者是由光的 反射 形成的。 【解析】立竿见“影”是指光在照射过程中遇到竿这个不透明物体发出 (或反射 )后形成影子，水中倒“影”是指物体发出 (或反射 )的
13、光照射到水面上后发生反射形成虚像。 “影子”和“倒影”是两个完全不同的概念，影子是指光线在传播过程中遇到不透明的物体，在其后光线不能到达的区域形成的黑色暗影；而倒影是由于光的反射而形成的虚像。 例 4 图 2 11 是利用透明玻璃板探究平面镜成像特点的实验示意图，下列说法正确的是 ( B ) A该实验最好在明亮的环境中进行 B蜡烛远离玻璃板的过程中，蜡烛的像始终与蜡烛等大 C把光屏放在玻璃板后像所在的位置，像会成在光屏上 D玻璃板应选择较厚且涂有水银反光面的镜子 【解析】 当周围环境较暗时，蜡烛的光就相对较亮，便于观察像的情况，故 A 错误；平面镜成的虚像与物体等大，与物体距离平面镜的远近无关
14、，故 B 正确；虚像无法在光屏上呈现，故 C 错误；用水银镜做实验不能确定像的位置和大小，故 D 错误。 平面镜成的像与物体始终是等大的，与物体距离平面镜的远近无关。在生活中，物体离平面镜变远，感觉所成的像变小，这与“一个人远离你时，你会发现这个人看起来变小了”的道理相同，本质上是视角问题，物体越远，视角越小，感觉像越小。 例 5 (多选 )下列说法正确的是 ( AC ) A人在岸上看到水中飞鸟是由 于光的反射形成的 B人在岸上看到的水中鱼的位置比实际位置低 C光从水中射入空气后速度变大 D光在发生折射时，折射角一定小于入射角 【解析】人在岸上看到的水中飞鸟是由于光的反射形成的虚像，故 A 正
15、确；因为光线从水中折射进入空气中时，要远离法线而偏向水面，人眼逆着折射光线看去，感觉到水中物体上升了，所以人在岸上看到的水中鱼的位置比实际位置高，故 B 错误；光从水中射入空气后速度变大，故 C 正确；光在发生折射时，如果光从空气斜射入其他介质中，折射角小于入射角，如果光从其他介质斜射入空气中，折射角大于入射角，所以在光 的折射现象中，判断折射角与入射角的大小关系时，需要看从哪种介质斜射入哪种介质，故 D 错误。 不管从岸上看水中的物体还是从水中看岸上的物体，看到的虚像在实际位置的上方。 考题自主训练与名师预测 一、选择题 1生活中许多物体可以发光，下列物体不属于光源的是 ( C ) A水母
16、B萤火虫 C月亮 D霓虹灯 2 我 市夏季多雷雨天，打雷时，我们通常会先看见闪电，后听到雷声，这是因为 ( A ) A光的传播速度大于声音的传播速度 B光的传播速度小于声音的传播速度 C光的传播速度等于声音的传播速度 D先发生闪电，后发出雷声 3如图 2 12 所示的四种情景，属于光的反射现象的是 ( A ) 4如图 2 13 所示，若入射光线与平面镜成 30夹角，则 ( A ) A反射角是 60 B反射光线与镜面的夹角是 60 C入射角是 30 D入射角增大 5，反射角增大 10 5如图 2 14 所示，一束光垂直入射到平面镜，反射光线经过的点是 ( C ) A甲 B乙 C丙 D丁 6图 2
17、 15 甲是第 30 届潍坊国际风筝会吉祥物 “绿色花蛇”，它在竖直放置的平面镜中的像是图乙中的哪一个 ( C ) 7如果你在一平面镜中看到了另一个同学的眼睛，那么无论这平面镜多么小，该同学也一定会通过该平面镜看到你的眼睛，该是因为 ( C ) A光的漫反射 B光的镜面反射 C反射现象中光路可逆 D彼此处在眼睛的明视距离位置 8如图 2 16 所示光路图中，正确表示光从空气进入水中的是 ( A ) 9红外线和紫外线的应用非常广泛。下列仪器中，属于利用紫外线工作的是 ( C ) A电视遥控器 B医用“ B 超”机 C验钞机 D夜视仪 10广告公司在拍摄水果广告时，为了追求某种艺术效果，在暗室里用
18、红光照射装 在白色瓷盘中的红色苹果及黄色香蕉。站在旁边的摄影师将看到 ( D ) A苹果呈黑色，瓷盘呈白色，香蕉呈黑色 B苹果呈红色，瓷盘呈黑色，香蕉呈黑色 C苹果呈黑色，瓷盘呈红色，香蕉呈红色 D苹果呈红色，瓷盘呈红色，香蕉呈黑色 二、填空题 11课堂上，教室里各个位置的同学都能看到黑板上的字，这是光在黑板上发生 漫 (选填“漫”或“镜面” )反射的缘故；个别同学被前方高个子同学挡住，看不到黑板上的一些字，这是因为光 沿直线传播 的缘故。 12小涵站在平面镜前 0.5 m 处观察自己在镜中的像，像到平面镜的距离是 0.5 m；她向后退的过程中，像的大小 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”
19、 )。 13如图 2 17 所示，不透明的容器中有一个铁制玩具青蛙，人的眼睛在 S 位置刚好看不到青蛙，这是 光的直线传播 现象；向容器中注入适量的水，眼睛就能看到青蛙了，这是 光的折射 造成的。 14太阳光经过三棱镜后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，这种现象叫作 光的色散 ；适当的 紫外 线照射可促进人体骨骼生长。 三、实验探究题 15图 2 18 甲是小芳同学探究“平面镜成像的特点”的实验装置。 (1)在实验中用透明的玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃透明的特点，便于 确定像的位置 (或比较像和物的大小 )。 (2)在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛 M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的
20、像。小芳拿另一支大小相同的蜡烛 N 在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛 M 的像完全重合。由此可以得出的结论是 像和物大小相等 。 (3)实验时，小芳同学应在 M (选填“ M”或“ N” )侧观察蜡烛 M 经玻璃板所成的像。 (4)细心的小芳透过玻璃观察蜡烛 M 的像时，看到在像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是 玻璃板比较厚，蜡烛经过两个反射面都会形成像 。 (5)经过三次实验，记录蜡烛的像 A、 B、 C与物 A、 B、 C 对应的位置如图乙所示。为了得到更多的实验结论，接下来小芳应该进行的操作是： 连接对应的像点和物点，判断连线是否和镜面垂直；测出像点和物点到玻璃
21、板的距离进行比较 。 16某同学在做“探究光的折射特点”实验，图 2 19 是光从空气射入水中的光路。实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如下数据： 入射角 0 15 30 45 60 反射角 0 15 30 45 60 折射角 0 11.3 22.1 35.4 40.9 (1)分析表中数据，可得出结论： 当光从空气斜射到水面时，将同时发生 折射 和 反射 现象。 当光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是： 折射角随入射角的增大而增大 (或折射角随入射角的减小而减小 ) ，且折射角 小于 (选填“大于”“小于”或“等于
22、” )入射角；当光从空气垂直入射到水面时，折射角等于零。该同学根据上述实验中的发现和结论总结出了光的折射特点。 (2)请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价，是否存在不足？答： 是 (选填“是”或“否” )；请简要说明理由： 探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间 的折射实验 。 1在做“研究光的反射”实验时，如图 2 20 所示，将一束光线沿 MO 射向镜面，则观察到的反射光沿什么方向射出 ( B ) A OA B OB C OC D OD 2教室内用来放映投影片的银幕表面是白色且粗糙的， 其目的是 ( C ) A不反射光 B能折射光 C发生漫反射 D发生镜面反射
