光的反射和折射

1、光的反射和折射一、光的直線傳播：1、 光源：能自行發(fā)光的物體叫光源。特點：能量的轉(zhuǎn)化。（1）光源具有能量。 （ 2）光源本身進行著2、 光的直線傳播：光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光在真空中的傳播速度為c= 3.00108 m/s小孔成像和影的形成是光的直線傳播的有力證明。例 1、當太陽位于帳篷正上方，在篷頂有一個邊長約0.8mm的正方形小孔，太陽光通過小孔照在篷內(nèi)水平地面上形成的光斑形狀是（ C）(A) 正方形(B) 長方形(C)圓形(D) 橢圓形例 2、如圖所示 ,在距豎直墻 MN 左側(cè)一段距離的 A 點有一小球 ,在球的左邊、緊靠小球處有一固定的點光源 S.給小球一向右的水平初速度 ,

2、當小球在空中做拋運動時 ,在小于碰墻以前 ,它在墻上的影子由上而下的運動是 ( A )(A)勻速直線運動(B) 自由落體運動(C)變加速直線運動初速為零的勻加速直線運動 ,加速度 a 小于重力加速度 g例 3、某人以速度 在路燈下勻速前進，則該人頭部的影子在水平地面的運動情況是（ D ）(A) 勻加速直線運動；(B)加速度越來越大的加速運動；加速度越來越小的加速運動；(D) 勻速直線運動 .3、影：光線被不透明的物體擋住，在不透明的物體后面所形成的不透明區(qū)域叫影。影可分為本影和半影。在本影區(qū)內(nèi)完全看不到光源的光照射，在半影區(qū)內(nèi)只能看到部份光源發(fā)出的光。4、日食和月食：發(fā)生月食時，太陽、月球、地

3、球位于同一直線上，地球在中間，當月球全部進入地球的的本影區(qū)時形成月全食， 當月球有一部份進入地球的本影區(qū)時形成月偏食 （不可能出現(xiàn)月環(huán)食） 。發(fā)生日食時，太陽、地球、月球位于同一直線上，且月球在中間，當?shù)厍蛏咸幱谠虑虮居皡^(qū)里的人完全看不到太陽， 這里發(fā)生了日全食， 處于月球半影區(qū)的人看到的是日偏食，處于月球偽本影區(qū)的人能看到日環(huán)食。例 4、月球位于太陽和地球之間時，月球的影子如圖所示，下面說法正確的是（CD）（A ）位于區(qū)域a、 b 內(nèi)的人可看到月全蝕（B ）位于區(qū)域c、d 內(nèi)的人可看到日全蝕（C）位于區(qū)域b 內(nèi)的人可看到日環(huán)蝕（D ）位于區(qū)域c、 d 內(nèi)的人可看到日偏蝕二、光的反射：1、 光

4、的反射中光路是可逆的。例 1、如圖所示，是實際景物的俯視圖，平面鏡AB 寬 1 米，在鏡的右前方站著一個人甲，另一人乙沿著鏡面的中垂線走近平面鏡，若欲使甲乙能互相看到對方在鏡中的虛像，則乙與鏡面的最大距離是：0.5 米2、 平面鏡的作用：只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質(zhì)。3、 平面鏡的成像特點：等大正立的虛像，物像關于鏡面對稱，得左右倒置。4、 作平面鏡成像光路圖的技巧：先根據(jù)平面鏡成像有對稱性的特點，確定像點的位置， 再補畫入射光線與反射光線，還需要注意鏡后的反向延長線要畫虛線，且不加箭頭。5、 確定平面鏡成像可視范圍的方法：若要看到物體在平面鏡中的像，則需借助于邊界光線，邊界光線

5、的公共部分即為完整像的觀察范圍。例 2、如圖所示 ,在豎直平面和(-1,3) 之間 .今有一發(fā)光點P 點在下列哪個區(qū)間運動時(A) 0 -1 區(qū)間(B) -1(C) -3 -5 區(qū)間(D) -5xoy 上 ,人眼位于坐標點(3,0)上 ,一塊平面鏡水平放置P 從坐標原點沿x 軸負方向運動 ,此過程中,人眼可以從平南鏡中觀察到P 點的像 -3區(qū)間-區(qū)間（C）,介于坐標(0,3)6、 幾個結(jié)論：（ 1）在入射光線方向不變時，平面鏡旋轉(zhuǎn)角，反射光線將轉(zhuǎn)過例 3、如圖所示，從光源發(fā)出的光垂直射到平面鏡上，經(jīng)反射在正2角。對著平面鏡3 m 處的墻上A 處有一光斑。若使光斑向上移動1m至 B 處，平面鏡應

6、以O 點為軸轉(zhuǎn)過的角度是（15）（ 2）有一條光線射入兩個互相垂直的平面鏡，則其射光線必與其入射光線平行。例 4、兩個平面鏡垂直相交于棱L.如圖所示為入射光線a 經(jīng)過 2 次反射的光路.反射光線依次是 b 和 c.以棱 L 為軸 ,使兩平面鏡都逆時針轉(zhuǎn)一個小角度.入射光線a 仍按原方向入射這時反射光線依次為b和 c ,則可知 ( BD ).(A)b 與 b 夾角為(B)b 與 b 夾角為 2(C)c 與 c 夾角為 2(D)c 與 c 平行,7、 平面鏡、物體間的相對運動：（1）若鏡不動，物體以v 的速度向垂直于鏡面方向運動，則像以v 的速度向鏡面運動（對鏡的速度） ，相對于物體以2v 的速度

7、運動。（2）若物體不動，鏡以垂直于鏡v 速度向物體運動，則像對鏡以v 的速度向鏡面運動，對物體以2v 的速度運動。例 5、站在豎直的平面鏡前4 m 處的人，沿著與平面鏡垂直的方向走向平面鏡，若此人行走的速率為0.5m/s 且保持勻速運動，則像向鏡面移動的速率以及經(jīng)過2s 鐘人與像間的距離分別為（C）（A ） 0.125m/s4m（ B ）0.25m/s6.5m（ C） 0.5m/s6m（ D） 1.0m/s5m（ 3）若鏡不動，物體以v 的速度與鏡面成運動，則像也以V 的速度運動，像的運動軌跡與物的運動軌跡關于鏡面對稱。例 6、一點光源S 放在平面鏡前，鏡不動，S 以速度 v 沿 OS 方向向

8、左平移，則光源S 在鏡中的像將： (如圖所示 )(D)(A) 以速率 2v 平行于 OS 向右運動；(B) 以速率 v 垂直于 OS 向下運動；以速率 v 沿與鏡垂直的方向向 S 運動； (D) 以速率 v 向 O 點運動。（ 4）若物不動，鏡面以v 速度與鏡面成運動，則像將以2vsin的速度向物像連線向物體運動。例 7、一個點光源S 通過平面鏡成像圖.設光源不動 ,平面鏡以速率v 沿鏡面與 OS 方向之間的夾角為30 ,則光源的像S (圖中未畫出 )(D )(A) 以速率 v 平行于 OS 向右運動(B) 以速率 v 垂直于 OS 向下運動OS 方向向光源平移,(C) 以速率3v 沿 SS連

9、線向S 運動(D) 以速率v 沿SS連線向S運動例 8、如圖所示， S 為靜止的點光源，M 為與水平成 角的平面鏡。若平面鏡沿水平方向作振幅為 A 的簡諧振動，則點光源S 在平面鏡中所成的虛像S的運動情況是（B ）在 SS連線上作振幅為 4Asin 的簡揩振動在 SS連線上作振幅為 2Asin 的簡揩振動在水平方向上作振幅為 4Asin 的簡揩振動在水平方向上作振幅為 2Asin 的簡揩振動例 9、如圖所示，在圓筒中心放一個平面鏡，光源S 向圓筒中心發(fā)射光束，經(jīng)平面鏡反射在筒壁上呈現(xiàn)光斑S. 如果圓筒的半徑是R，則當平面鏡繞中心軸線以角速度 勻速轉(zhuǎn)動時，光斑將（BD ）以角速度 繞中心軸線作圓

10、周運動；以角速度 2 繞中心軸線作圓周運動；以線速度 R 繞中心軸線作圓周運動；以周期 T 繞中心軸線作圓周運動 .例 10、一人正對豎直的平面鏡站立，人的身體寬為 a,兩眼相距為 b，若身高為 c，欲使自己看到自己的全身像，鏡子至少高 h/2 ，要使人能從鏡中看到自己的整個身體寬，鏡子的寬度至少為 （a-b）/2欲使自己無論閉上左眼或右眼都能用另一只眼睛從鏡子中看到自己的整個身體寬，鏡子的寬度至少應為（a+b ）/2。例 11、如圖所示 , 激光液面控制儀的原理是：一束激光以入射角I 照射液面的 PQ 處用光電管接收變成電訊號, 電訊號輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度在 PQ 處側(cè)移了 s 距離

11、 , 求液面上升的高度h.,.承接反射光斑如果發(fā)現(xiàn)光斑例 12、圖中AB 表示一直立的平面鏡，P1、 P2 是水平放置的米尺（有刻度的一面朝著平面鏡）， MN 是屏，三者互相平行，屏 MN 上的 ab 表示一條豎直的縫（即 a、 b 之間透光的），某人眼睛緊貼米尺上的小孔 S（其位置見圖） ，可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度，試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位，并在 P1P2 上把這部分涂以標志。例 13、圖是用來測量金屬桿受熱膨脹伸長量 l 的實驗裝置示圖 .M 是附在直角支架 Mab 的平面鏡，直角支架可以 a 點為軸轉(zhuǎn)動，當金屬桿伸長時， b 點就抬高，鏡面 M將向逆時針方向轉(zhuǎn)過

12、一個很小的角度， AB為直尺， C 處有望遠鏡， 金屬桿加熱前， 從望遠鏡中看到直尺上的 P 點，金屬桿加熱后，從望遠鏡中看到直尺上的 Q點，設 PQ相距為 d，直尺 AB與平面鏡的水平距離為D， ab 間距為 l ，求金屬桿受熱膨脹的伸長量l .三、光的折射：（一）光的折射：光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)并改變了傳播方向的現(xiàn)象。光的折射遵守折射（斯涅爾）定律，折射光線在入射光線和法線決定的平面內(nèi)，且分居在法線的兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。在折射現(xiàn)象中光路可逆。 (垂直入射叫折射嗎？ )（二）介質(zhì)的折射率： n= sin i=c =0 ，（ 1）任何介質(zhì)有折射率均大于1。sin rv（

13、 2）n 由介質(zhì)本身的特性及光的頻率決定。同種介質(zhì)對不同頻率的光，由于 v 不同， n 就不同，對白光， V 紅最大， n 紅最小，所以出現(xiàn)色散現(xiàn)象，當光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時f 不變， v、 改變。（三）折射不僅可能改變光束的傳播方向，而且還可能改變光束的性質(zhì)。（四）平行玻璃磚對光線的作用側(cè)移。側(cè)移的距離跟入射角 i、玻璃磚厚度d、折射率 n 有關。物體通過玻璃磚所成的像是等大的虛像。如：放在等厚的矩形玻璃磚和半圓形玻璃磚中心處的物體，在垂直往下看時哪個更高？例1、點光源 S 通過帶有圓孔的擋板N,照射到屏M 上 ,形成直徑為d的亮圓 .如果在擋板靠近光屏一側(cè)放上一塊厚玻璃時,如圖所示

14、,這時點光源通過圓孔和玻璃在屏上形成直徑為D 的亮圓 .直徑 D 和 d 的關系是 ( A)(A)dD(B) d=D(C) dBC.現(xiàn)有平行光線垂直入射到棱鏡的都不能忽略 ,求出射光線 , 要求：畫出所有典型光線從入射到射出的光路圖 ( 表示光線進行方向的箭頭只在棱鏡外面的光線上標出即可 ).(2)簡要說明所畫光路的根據(jù),并說明每條典型光線只可能從棱鏡表面的哪部分射出.學生練：一塊折射率為2 、邊長為L 的正立方體形玻璃磚，被平面CD截去一部分，成為ABCDE五棱柱，如圖所示，其中BC 1L,BCD1500.今有平行光束以4502入射角射到AB 面上（見圖），當它進入玻璃后，如果從玻璃向空氣第

15、一次透射出的光線能從 DE 面射出 , 試在 AB 面上確定這種光束的入射范圍, 并畫出典型光路.五、透鏡成像作圖法：1、 透鏡的分類：凸透鏡（中間比邊緣厚）、凹透鏡（中間比邊緣?。?。2、 透鏡的性質(zhì)：凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線具有發(fā)散作用。小表示透鏡的會聚（或發(fā)散）本領大。3、 實像和虛像：同一物點發(fā)出的光經(jīng)透鏡折射后直接會聚于一點，此會聚點就是物點的實像，如果折射光線發(fā)散，則它們的反向延長線交于一點，這個交點就是物點的虛像點。虛像不可以成在光屏上，但可以拍照。實像皆倒立，且與物異側(cè)。虛像皆正立，且與物同側(cè)。4、 三條特殊光線：平行于主軸的光線經(jīng)透鏡折射后通過焦點，通過光心的光線經(jīng)

16、透鏡折射后不改變方向，通過焦點的光線經(jīng)透鏡折射后平行于主軸。5、 規(guī)律：1） 線狀物體經(jīng)透鏡所成的像一定呈線狀。2） 物點、像點、光心三者的連線必在同一直線上。3） 同一物點發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后必交于同一像點。6、常用方法： （1）輔助物體法、輔助光點法（各舉一例）。（ 2）光路可逆法。例 1、圖所示 a、 b 兩束光線，平行主軸射入一凹透鏡，經(jīng)透鏡折射出的光線其反向延長線交于 P 點。由引可知 ( AC )(A)a 光束中的光子能量較大(B) 在同一玻璃中a 光傳播速率較大(C) 同一玻璃對 a 光折射率較大 (D) 由同一玻璃射入空氣時a 光臨界角較大例 2、如下圖所示，物點A 經(jīng)透鏡成

17、像在光屏P 上?，F(xiàn)撤去光屏，物點A 所發(fā)出的光線 a折射后，與透鏡主軸可能交于原光屏（A）（A ）左側(cè)（ B）右側(cè)（ C）不能相交（ D）反向延長線才能相交例 3、如圖所示， A 1B 1 是物體 AB 通過透鏡例 4、物體 AB 放在一薄凸透鏡的焦點與光所成的像，試用作圖法確定透鏡的位置，這心之間，如圖所示，試用作圖法畫出成像是凸透鏡還是凹透鏡？的光路圖，并且用斜影線標出能通過透鏡看到完整虛像的范圍。AB例 5、下圖中， MN 是薄透鏡的主軸， S 是發(fā)光點， S是它的像（1）用作圖法求出薄透鏡的位置，標在圖上（2）分別作光路圖求出兩個焦點的位置，標在圖上，再標明透鏡的類別例 5、如圖所示，

18、L 為凹透鏡MN為主光軸， F 為焦點，AB為刻度尺， E 為眼睛，作出眼睛通過透鏡看到刻度尺的范圍 .解：由光路可逆，若在E 點放一個點光源，則出的光通過透鏡能照亮米尺的區(qū)域即為看到尺的范圍?？山柚谳o助物體法先求E 的像 E1。E 發(fā)例 6、下圖是投影器的成像裝置原理圖，包括有一個凸透鏡L 和一塊跟透鏡主軸成45角的平面鏡M試用成像作圖法確定膠片上的景物AB 所成像A B的位置和大小六、透鏡成像規(guī)律和成像公式：1、凸透鏡成像規(guī)律：物：2ff光心像：f2f光心放大率：m1m1物像距離 :4f0物像移動速率 :V 物V 像V像V物V 像 V 物2、凹透鏡成像規(guī)律：物 :f光心像 :ff/2光心

19、放大率 :mV像說明： (1)2f點是放大像和縮小像的分界點，f 是實像和虛像的分界點。2）光路可逆的，凸透鏡成實像時，像與物體的位置可互換。3）無論凸透鏡還是凹透鏡， 物像的移動方向總是相同的， 但是否遠離透鏡或靠近透鏡要從實際來看，但移動速度不同，物大物快，像大像快。（ 4）對凸透鏡，成實像時物近像遠，成實像時物像間距的最小值為4f，物向焦點移，像逐漸變大（但不一定比物體大）。5）凸透鏡成實像時，當物體勻速靠近透鏡，像做加速運動，凸透鏡成虛像時，當物體勻速靠近透鏡，像做減速運動。6）不成像區(qū)域：凸透鏡與物的異側(cè)焦點內(nèi)不成像。凹透鏡與物異側(cè)主軸上。例 1、一焦距為f 的凸透鏡，主軸和水平的x

20、 軸重合， x 軸上有一光點位于透鏡的左側(cè)，光點到透鏡的距離大于f 而小于 2f，若將此透鏡沿x 軸向右平移2f 的距離，則在此過程中，光點經(jīng)透鏡所成的像將（）(A) 一直向右移動(B)一直向左移動先向左移動，接著向右移動(D)先向右移動，接著向左移動例 2、如圖所示，一束光線經(jīng)過O 處的透鏡后會聚于主光軸上S 點，取掉透鏡后光線會聚于 S 點，以下說法中正確的是：（BC ）(A) 該透鏡為凹透鏡；(B) 該透鏡為凸透鏡；(C) 若在 S 處放一點光源，其經(jīng)透鏡在S 點成一虛像；(D) 若在 S 處放一點光源，其經(jīng)透鏡在S 點成一實像 .3、透鏡成像公式：111v像高uvf放大率： m=u物高

21、符號法則：實像 v 取正，虛像 v 取負。凸透鏡f 取正，凹透鏡 f 取負例 3、拍攝人像照片，當拍全身照時，相機已調(diào)整好。如果改拍半身照，一般說來，下列調(diào)整中的哪幾種是合適的？（）（A ）增大照相機與被拍照對象間的距離（B ） 減小照相機鏡頭與被拍照對象間的距離（C）增大照相機鏡頭與底片間的距離（D ） 減小相機鏡頭與底片間的距離例 4、如圖所示，一點光源放在透鏡的主光軸上的A 點時，成像于 B 點；將點光源移至 B點時，成像于 C 點，且 AB BC，則（ ACD）（A ）此透鏡一定是凸透鏡（B ）此透鏡可能是凹透鏡（C）點光源經(jīng)透鏡成的兩次像都是虛像（D ）此透鏡一定位于 A 點的右側(cè)4

22、、透鏡的“遮” 、“旋”、“割”、“振”：1） 透鏡“遮”住一部份后所成的像仍為原來位置，大小不變，只是亮度變暗。2） 透鏡“旋” 一微小角度后， 主軸也轉(zhuǎn)過一微小角度， 物距變小但像仍在原主軸上。3） 透鏡“振” 。4） 透鏡“割”開后沿垂直于主軸方向分開，或中央切去一薄片后重新生粘合，由于每半個透鏡都有一根主軸、一個光心，實際上相當于兩個透鏡。例 5、如圖所示，在凸透鏡左側(cè)2 倍焦距處放置一個發(fā)光點S 。若使透鏡繞光心微小角度，則發(fā)光點S 的像的位置將（B）（A ）不變（ B）沿原來的主軸遠離光心O（C）沿原來的主軸向光心O 移動（ D）偏離原主軸向上移動O 旋轉(zhuǎn)一例 6、一凸透鏡的焦距

23、f=10cm，位于透鏡的主光軸上的點光源S 距透鏡 15cm，若使 S 沿垂直于主光軸的方向作振幅為5mm 的簡諧振動，求： （ 1）像點的振幅是多少？（ 2）若使透鏡沿垂直于主軸方向作振幅為5mm 的簡諧振動，則像點的振幅為多少？解：（ 1）物點沿垂直于主光軸方向作簡諧振動，由透鏡的成像規(guī)律得其實像點反方向作簡諧振動，其振幅與放大率有關。由成像公式得 v=30cm ，放大率 m=2，所以振幅 A 1=mA=10mm（ 2）透鏡沿垂直于主光軸方向作振動時，則其主光軸也作振幅為5mm 的簡諧運動，則像點與透鏡同步振動，振幅A 2=A+mA=15mm 。例 7、設想將一只直徑較大的凸透鏡沿截面直徑

24、對稱地切去一條后再拼接在一起，如下圖所示一物體 AB 原處于透鏡主軸上，其高度正好等于切去部分的寬度已知物體 AB 的物距在焦距和 2 倍焦距之間，試作出成像光路示意圖例 8、如圖所示，在凸透鏡的主軸上取一點光源S，發(fā)出的光線經(jīng)透鏡會聚于AO. 若在 A 點垂直于主軸放一平面鏡，那么光線經(jīng)平面鏡反射后( AD )A 點，且SO(A) 可在 S 處成像(B) 可在 OS 兩點間某處成像向左移動透鏡，可能在 S 處成像(D) 向右移動透鏡，可能在S 處成像例 9、如圖所示，凸透鏡L 的直徑為 30 厘米，焦距為40 厘米。在距透鏡 20厘米處垂直主軸放一把刻度尺，且零刻度恰好在主軸上。某人用單眼（

25、眼大小不計）在透鏡另一側(cè)20 厘米的主軸上看刻度尺， 他能從透鏡中和直接從鏡外看到一部分刻度。若不計邊界畸變， 他看不到的尺上的刻度范圍是什么？解：物距 u=20 厘米，焦距 f=40 厘米，由 111可得fuvv= 40 厘米。圖所示的為成像光路圖和人眼能看到的像的范圍PP。由相似三角形可得PP的長度為透鏡直徑的3 倍，即 PP =90 厘米，對應物長為 PP45 厘米，即人眼可從透鏡看到尺的刻度范圍在222.5 厘米之間。由圖還可知，人眼不通過透鏡可直接看到30 厘米以外的尺上的刻度。故人眼看不到的尺的刻度范圍為22.530 厘米和22.5 30 厘米之間的兩部分。5、凸透鏡焦距的測定：用共軛法測定凸透鏡焦距時，首先物與屏之間的距離L4f ，且保持不變，其間一個透鏡在相距為d 的兩個位置上，均可在屏上成物體的清晰的像。兩次成像的放大率分別是 m1和 m2 ，像長分別是 l1 和 l 2 ，則（ 1）該透鏡的焦距22f = ( L d ) / 4 L（2） m1 m2 =