2.5 光的反射和折射（解析版）

2.5光的反射和折射知識點一、光的反射光的反射現象一點：光的入射點，用字母“O”表示兩角入射角：入射光線與法線的夾角，如圖∠α反射角：反射光線與法線的夾角，如圖∠β三線入射光線：射到反射面的光線，如圖中的AO法線：經過入射點O垂直于反射面的直線，它是一條輔助線，通常用虛線表示，如圖中的ON反射光線：入射光線射到反射面上后，被反射面反射后的光線，如圖中的OB光的反射定律內容：在反射現象中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內；反射光線和入射光線分別位于法線兩側；反射角等于入射角【口訣】三線共面，法線居中，兩角相等。（光路可逆）對光的反射定律的理解注意定律中的因果關系：先有入射光線，后有反射光線反射光線是隨著入射光線的改變而改變的，所以敘述反射定律時不能把“反射角等于入射角”說成“入射角等于反射角”（例如，一般說兒子長的像父親）當光線垂直于鏡面入射時，入射角為0°，反射角也為0°，反射光線與入射光線在同一直線上，光的傳播方向相反，并不是沒有發(fā)生反射在反射現象中光路是可逆的，即“光沿著什么線路入射，也能沿著什么線路返回”鏡面反射和漫反射項目概念相同點不同點圖例實例鏡面反射一束平行光照射到鏡面上，會被平行地反射，這種反射叫鏡面反射遵循光的反射定律反射面平滑；平行光照射時，反射光仍平行黑板反光、平靜的水面反光等漫反射凹凸不平的表面會把平行的入射光線向著四面八方反射，這種反射叫漫反射遵循光的反射定律反射面凹凸不平；平行光照射時，反射光不平行各個方向都能看清黑板上的字、電影銀幕用粗布而不用玻璃等知識點二、平面鏡平面鏡成像特點“等大”：像、物大小相等（S與S’大小相等）“等距”：像、物到鏡面的距離相等，即s1=s2“垂直”：像、物對應點的連線與鏡面垂直，如AB⊥鏡面“虛像”：物體在平面鏡里所成的像是正立的虛像“左右相反”：像和物體的左右是相反的【口訣】大小相等，距離相等，線面垂直，左右相反，像為虛像。虛像的特點虛像是正立的虛像不是由實際光線會聚而成的，而是由實際光線的反向延長線會聚而成的虛像不能用光屏承接虛像同樣能夠被人觀察到或用照相機拍攝到平面鏡成像原理：光的反射定律附：平面鏡成像作圖思路SSS①隨意作出2條光線②分別根據反射定律作出反射光線③反射光線反向延長線的交點記為S’點

S

S’凸面鏡、凹面鏡和平面鏡面鏡概念作用圖示舉例共同點凸面鏡反射面是凸面的叫凸面鏡凸面鏡對光線有發(fā)散作用街頭拐彎處的反光鏡、汽車的后視鏡被凸面鏡、凹面鏡和平面鏡反射的所有光線都遵循光的反射定律凹面鏡反射面是凹面的叫凹面鏡凹面鏡對光線有會聚作用太陽灶、反射式望遠鏡、醫(yī)用頭燈、探照燈平面鏡反射面是平面的叫平面鏡平面鏡對光線既不會聚也不發(fā)散穿衣鏡、潛望鏡知識點三、光的折射折射現象：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發(fā)生偏折，這種現象叫光的折射光的折射現象中的基本概念入射光線：從一種介質射向另一種介質的光線（AO）折射光線：進入另一種介質的光線（OB）法線：過入射點與界面垂直的直線（NN’）入射角：入射光線與法線的夾角（∠AON，即∠θ1）折射角：折射光線與法線的夾角（∠N’OB，即∠θ2）光的折射定律折射光線、入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分別位于法線兩側；入射角增大（或減小）時，折射角也增大（或減小）；當光從空氣斜射入水或其他介質時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；當光從水或其他介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角【口訣】三線共面，法線居中，速大角大。（光路可逆）當光垂直界面入射時，傳播方向不變在折射現象中，光路可逆海市蜃樓的形成：海市蜃樓是一種由光的折射產生的現象，多發(fā)生在夏天的海面上。由于海面附近空氣的溫度比上層的低，所以上層的空氣比底層的空氣稀疏。有一些射向空中的光，由于不同高度空氣的疏密不同而發(fā)生彎曲，逐漸彎向地面，進入觀察者的眼睛（2023?寧波模擬）如圖所示是一束光由空氣進入某透明物質時，在界面上發(fā)生的反射和折射的光路，則下列判斷正確的是（）A．AO可能是入射光線 B．OB可能是折射光線 C．OC必定是反射光線 D．BO必定是入射光線【解答】解：（1）假設A0是入射光線，若OB為反射光線，OC為折射光線，折射光線與法線重合，不可能；若OC為反射光線，OB為折射光線，折射光線與入射光線在法線同側，不可能；（2）假設B0是入射光線，若OA為反射光線，OC為折射光線，折射光線與法線重合，不可能；若OC為反射光線，OA為折射光線，折射光線與入射光線在法線同側，不可能；（3）假設C0是入射光線，若OB為反射光線，OA為折射光線，折射角小于入射角，可能；若OA為反射光線，OB為折射光線，折射角小于入射角，可能；可見，CO一定是入射光線，OA、OB可能是反射光線也可能是折射光線。故ACD錯、B正確。故選：B。（2023春?西湖區(qū)校級期中）實驗室有一種毛玻璃片，一面平滑一面粗糙。小金發(fā)現透過毛玻璃片看不清后方的景物，當毛玻璃片沾上水以后，又可以看清后方的景物。下列說法有誤的是（）A．干燥的毛玻璃片表面凹凸不平，光線經過毛玻璃后向各個方向發(fā)散，不能成像 B．用激光筆照射表面，反射后可在光屏上成一個亮點的一面是平滑面 C．公共浴室常用單面毛玻璃隔斷，若將粗糙面朝向淋浴房內更能保護洗澡時的隱私 D．放在桌子上的毛玻璃比普通玻璃片更容易被發(fā)現，這是因為毛玻璃表面主要發(fā)生漫反射【解答】解：A、干燥的毛玻璃片表面凹凸不平，光線經過毛玻璃后向各個方向發(fā)散，發(fā)生了漫反射，不能成像，故A正確；B、用激光筆照射表面，反射后可在光屏上成一個亮點的一面是平滑面，故B正確；C、公共浴室常用單面毛玻璃隔斷，若將粗糙面朝向浴室內，當毛玻璃片沾上水以后，又可以看見后方的景物，不能保護洗澡時的隱私，故C錯誤；D、放在桌子上的毛玻璃比玻璃片更容易發(fā)現，這是因為毛玻璃表面發(fā)生了漫反射，反射光線射向四面八方，故D正確。故選：C。（2023春?長興縣期中）如圖，一束光線跟水平面成45°角，從空氣中斜射到水面時，發(fā)生了反射和折射，則反射光線和折射光線夾角的范圍是（）A．大于135°小于150° B．小于90° C．小于135°大于90° D．大于135°【解答】解：光在水的表面發(fā)生反射，反射角等于入射角；光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角，如圖所示；由圖知，折射光線與水平面的夾角大于45°，反射光線與折射光線的夾角應大于45°+45°＝90°，而小于45°+90°＝135°，C正確。故選：C。（2023春?鹿城區(qū)校級期中）非洲地區(qū)人民會用裝滿水的礦泉水瓶制作“光導照明燈”（如圖），其結構主要包括采光部、導光部及漫射部。為了將更多的太陽光“導”入屋內并照射向各個方向，以下方案中照明效果最好的是（）A． B． C． D．【解答】解：導光部分不透明且光滑可以較好的反射光線，漫射部分透明可以讓光線透過，粗糙有利于發(fā)生漫反射，將更多的太陽光“導入”屋內并照射各個方向，故ABD不符合題意，只有C符合題意。故選：C。（2023春?北侖區(qū)校級期中）如圖所示，兩平面鏡相交成30°角，一束光線垂直入射到平面鏡A，經過平面鏡A、B反射的反射角分別是（）A．0°、30° B．0°、60° C．90°、60° D．90°、30°【解答】解：光線垂直射到鏡面，反射光線沿原路返回，所以入射角等于0°，根據光的反射定律，反射角也為0°。如圖所示：兩平面鏡相交成30°角，則所以反射光線與界面的夾角為90°﹣30°＝60°，則入射角∠COE＝90°﹣60°＝30°，反射角也等于30°。故選：A。（2023春?鄞州區(qū)期末）在天宮課堂中，航天員王亞平將空氣注入水球，形成的氣泡球與水球的球心都在O點。一束光線從空氣射入水球的光路如圖所示，其中球心O與入射點O1的連線為法線。則進入氣泡球的折射光線可能為（）A．① B．② C．③ D．④【解答】解：光從水中斜射入空氣中，會發(fā)生折射，折射角大于入射角，對于球體而言，入射點與球心所在的直線即法線，入射光線和折射光線分別位于法線兩側，就圖而言，OO2所在的直線即法線，進入氣泡球的折射光線可能為①。故選：A。（2023春?西湖區(qū)校級期中）如圖所示，若要讓反射光線射中目標，在激光筆不動的情況下，可將平面鏡（）A．水平向右移動 B．水平向左移動 C．逆時針轉動一個角度 D．豎直向上移動【解答】解：A、將平面鏡水平向右移動一段距離，入射光線不變，則反射光線也不會改變，不能中目標，故A不符合題意；B、將平面鏡水平向左移動一段距離，入射光線不變，則反射光線也不會改變，不能中目標，故B不符合題意；C、在激光筆不動的情況下，入射點不變，將平面鏡逆時針轉一定的角度，則反射光線逆時針也轉過一定的角度，光斑會向下移動，能射中目標，故C正確；D、將平面鏡豎直向上移動一段距離，則入射光線方向不變，入射點向右移動，則反射光線也向右移動，光斑會向上移動，不能中目標，故D不符合題意；故選：C。（2023春?下城區(qū)校級期中）如圖所示，兩塊平面鏡相交成60°角，一束光AO射到平面鏡M1P上，光經兩平面鏡反射后與AO重合，但方向相反，則光AO與平面鏡M1P的夾角α是（）A．30° B．45° C．60° D．90°【解答】解：根據題意可知，反射光線與鏡面PN垂直，如圖所示：由圖知，兩塊平面鏡相交成60°角，則∠POB＝90°﹣60°＝30°，所以AO與平面鏡MP的夾角α＝∠POB＝30°。故選：A。（2023春?浦江縣校級月考）如圖所示，一平面鏡放在圓筒的中心處，平面鏡正對筒壁上一點光源S，點光源發(fā)出一細光束垂直射向平面鏡。平面鏡從圖示位置開始繞圓筒中心軸O勻速轉動，在轉動30°角時，點光源在鏡中所成的像是虛像（填“實像”或者“虛像”），照射到筒壁上的反射光斑轉過的角度θ2＝60°?！窘獯稹拷猓喝缬覉D所示，平面鏡旋轉30°，相當于入射角增大30°，因為原先入射角為0°，（如左圖）則入射角和反射角的夾角為60°，照射到筒壁上的反射光斑轉過的角度θ2即為60°（如右圖）由左右兩圖的“虛像”的位置可知：點光源在鏡中所成的像轉過的角度θ1為60°。故答案為：虛像；60°。（2023春?長興縣期中）下面兩圖都是光從空氣射向水中，依據光的反射和折射回答下列問題。（1）如圖甲所示，一只燒杯中裝有半杯水，放在水平木板AB上，一束光線豎直向下照在水面上。則折射光線與入射光線在（選填“在”或“不在”）同一直線上。現在A端下方墊一個小木塊C，則水面反射到天花板上的光斑將在P點（填“P點”“P點左邊”或“P點右邊”）。（2）如圖乙所示為水位測量儀的示意圖。A點與光屏PQ在同一水平面上，從A點發(fā)出的一束與水平面成角方向不變的激光，經水面反射后，在光屏上的B點處形成一個光斑，光斑位置隨水位變化而發(fā)生變化。若光斑B向右移動了，說明水位下降（選填“上升”或“下降”）了?！窘獯稹拷猓海?）如圖甲所示，一只燒杯中裝有半杯水，放在水平木板AB上，一束光線豎直向下照在水面上，垂直入射時，傳播方向不變，則折射光線與入射光線在同一直線上；現在A端下方墊一個小木塊C，則水面仍然是水平面的，則反射到天花板上的光斑將在保持不變，仍在P點；（2）如圖所示，以最初的水面MN為鏡面，畫出反射光線指向B點。若光斑B向右移動了，移動到E點，由于入射光的方向不變，則反射光的方向不變，與原來的反射光平行，畫出反射光，延長入射光與反射光的交點就是后來的入射點，在原來入射點的右下方，說明水位降低了。故答案為：（1）在；P點；（2）下降。（2023春?東陽市期中）如圖，是檢查視力時平面鏡、被測者和視力表的位置關系示意圖。若平面鏡距視力表3m遠，該視力表要求被測者在5m遠處，則人應坐在離視力表1m遠處測試，為了使被測者確能看清視力表的像，則應該將燈照向視力表（選填“視力表”或“平面鏡”）?！窘獯稹拷猓喝羝矫骁R距視力表3m遠，根據物像到平面鏡距離相等，所以視力表的像到平面鏡距離也是3m，所以視力表和視力表的像之間的距離是6m，人和視力表像之間的距離是5m，所以人和視力表之間的距離是6m﹣5m＝1m。光照射在平面鏡上會發(fā)生鏡面反射，為了使被測者確能看清視力表的像，應該將燈照向視力表，才會將更多的光反射到平面鏡上，最終使進入人眼的光更多，看得更清楚，所以應將光源照視力表。故答案是：1；視力表。（2023春?鎮(zhèn)海區(qū)校級期中）詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”給我們展現了一幅美麗的畫卷，其實詩人觀察到的落日并非太陽的實際位置（如圖所示），而是太陽光經過不均勻的大氣層發(fā)生了折射所成的像，太陽實際在圖中乙（選填“甲”或“乙”）的位置?！窘獯稹拷猓禾柭渖綍r，太陽的實際位置在地平線下面，但太陽光經過不均勻的大氣層時發(fā)生了折射，通過折射我們看見了太陽的虛像（即觀察到的落日），此時，太陽的實際位置在圖中的乙位置。故答案為：折射；乙。（2023春?西湖區(qū)月考）小應為了探究小孔成像的特點，在易拉罐的底部中心位置打了一個直徑約1mm的小孔，將罐的頂部有拉環(huán)的這一個圓面剪去，用硬紙板制作了一個直徑略小于易拉罐的圓筒，使易拉罐恰好能套在它的外面，在圓筒的一端包上如圖乙的半透明的方格紙（格子與LED發(fā)光單元等大）并插入易拉罐中，如圖甲所示。（1）小應應該將半透明的方格紙包在圓筒的A端（選填“A”或“B”），易拉罐采用了半透明并帶有方格的紙來做光屏的優(yōu)點是便于比較像的大小。（2）相比較于常用的燭焰，小應創(chuàng)新使用選用“F”形光源。下列說法合理的有AB。A.LED發(fā)光體的亮度更亮，成的像更明顯B.選用“F”形光源更便于研究像和光源的正倒關系C.選用“H”形光源也能達到同樣的實驗效果【解答】解：（1）實驗中，半透明薄紙相當于光屏，為了使成的像更清晰，便于觀察，半透明的薄紙應該放在圓筒的A端，B端周圍環(huán)境太亮，看不清像；光屏換成帶有方格光屏的優(yōu)點：便于比較像的大小；（2）A、蠟燭換成LED燈實驗現象更明顯、便于觀察，故A正確；B、選用“F”形光源更便于研究像和光源的正倒關系，故B正確；C、選用“H”形光源不便于研究像和光源的正倒關系，不能達到同樣的實驗效果，故C錯誤。故選：AB。故答案為：（1）A；便于比較像的大小；（2）AB。（2023春?金東區(qū)期末）《康熙幾暇格物編》中記載：“置錢碗底，遠視若無，及盛滿水時，則錢隨水光而顯見矣”，其中“錢隨水光而顯見”這種現象形成的原因是（）A．光的直線傳播 B．光的反射 C．平面鏡成像 D．光的折射【解答】解：錢反射出的光線被碗側壁擋住，人看不見錢了，倒入一些水后，錢反射的光線從水中斜射入空氣中時，在水面處發(fā)生折射，折射光線遠離法線方向，人眼逆著折射光線看去，看到的是變高的錢的像，是光的折射現象，故ABC錯誤，D正確。故選：D。（2023春?東陽市期末）下列詩詞中涉及到的光現象，解釋不正確的是（）A．峰多巧障日——山峰擋住太陽光是因為光沿直線傳播 B．潭清疑水淺——潭水看起來變淺是因為光發(fā)生了折射 C．明鏡可鑒形——鏡子可以成像是因為光發(fā)生了反射 D．江清月近人——看到江中的月亮，是月亮的實像【解答】解：A、“峰多巧障日”是因為光在同種均勻介質中沿直線傳播，故A正確；B、“潭清疑水淺”是因為光從水中斜射入空氣中時發(fā)生了折射現象，故B正確；C、鏡子可以成像屬于平面鏡成像，是光的反射形成的虛像，故C正確；D、江中看到的月亮屬于平面鏡成像，是光的反射形成的月亮的虛像，故D錯誤。故選：D。（2023春?諸暨市期中）下列關于光現象的說法中，正確的是（）A．光與鏡面成30°角射到平面鏡上時，其反射角為30° B．驗鈔機是利用紅外線使鈔票上的熒光物質發(fā)光從而辨別鈔票的真?zhèn)蔚?C．有些街頭的拐彎處安裝凹面鏡，是為了擴大視野 D．筷子斜插入裝滿水的碗中，我們可以觀察到筷子在水中的部分會發(fā)生偏折【解答】解：A、光與鏡面成30°角射到平面鏡上時，其反射角為60°，不是30°，故A錯誤；B、驗鈔機是利用紫外線使鈔票上的熒光物質發(fā)光從而辨別鈔票的真?zhèn)蔚?，不是利用紅外線，故B錯誤；C、街頭拐彎處安裝的是凸面鏡，起擴大視野的作用，故C錯誤；D、筷子斜插入裝滿水的碗中，我們可以觀察到筷子在水中的部分會向上偏折，故D正確。故選：D。（2023春?義烏市校級月考）一群小鳥在湖面上嬉戲，當它們掠過湖面時，驚訝地發(fā)現自己竟然在湖水中和魚嬉戲，以下關于湖水中鳥和魚的像，說法正確為是（）A．這是光的反射現象，“鳥”和“魚”都是虛像 B．這是光的折射現象，“鳥”是虛像，“魚”是實像 C．“鳥”是光的反射形成的虛像，而“魚”是光的折射形成的實像 D．“鳥”是光的反射形成的虛像，而“魚”是光的折射形成的虛像【解答】解：①因為魚兒是在水中的實際物體，是由于光線從水中通過空氣折射進入了人的眼睛，我們看到水中的魚，其實看到的是魚的虛像，是由光的折射形成的。②鳥在天上，所以“小鳥在水中和魚嬉戲”是在小鳥水中形成的像，即平面鏡成像，故看到小鳥看到自己在湖水中和魚嬉戲是由光的反射形成的與物體等大的虛像。故ABC錯誤，D正確。故選：D。（2023春?慈溪市期中）小華同學參觀鹽城海鹽博物館，看到一個放在玻璃罩中的展品A（可拍照），小華同學想用相機拍下來回家慢慢研究，展館中的燈光比較暗，下列哪種方式拍照最清晰（）A．從1處向下拍，且用閃光燈 B．從1處向下拍，不用閃光燈 C．從2處斜向下拍，且用閃光燈 D．從2處斜向下拍，不用閃光燈【解答】解：展館中的燈光比較暗，展品反射的光線很少，要想拍攝出清晰的展品圖片，需要用閃光燈；玻璃罩上表面很平，當從①位置用閃光燈拍攝時，光線因發(fā)生鏡面反射而沿垂直方向反射回去，照相機發(fā)生逆光無法得到清晰的圖片，所以只能從②處斜向下拍。故選：C。（2022春?武義縣期末）如圖所示，公路邊設有一個大平面鏡，我們從鏡中看到一輛汽車向東駛到十字路口向右拐彎，這輛車實際上的行駛方向為（）A．向東行駛，向右拐彎 B．向北行駛，向左拐彎 C．向南行駛，向左拐彎 D．向西行駛，向右拐彎【解答】解：根據平面鏡成像的特點，如圖所示，這輛車實際上是向北行駛左拐彎；故選：B。（2022春?鎮(zhèn)海區(qū)校級期中）如圖所示是藝術體操訓練房的俯視圖，訓練房的北墻有一大平面鏡，當老師從室外進入到圖示位置時，甲、乙、丙、丁四位同學能通過平面鏡觀察到老師的是（）A．甲同學 B．甲、乙同學 C．丙、丁同學 D．丁同學【解答】解：根據平面鏡成像的特點，作出老師在平面鏡中的像點S′和木質屏風在平面鏡中的像A′B′，如圖所示，像點S′和甲、乙連線都沒有被屏風擋住，因此甲、乙兩位同學都能通過平面鏡觀察到老師，但像點S′與丙、丁連線被屏風虛像擋住，所以丙、丁兩位同學不能通過平面鏡觀察到老師。故選：B。（2022春?上城區(qū)校級期中）如圖所示，兩塊平面鏡MP、PN相交，夾角為60°，一束光線AO斜射到平面鏡MP上，光線經兩平面鏡反射后與入射光線AO重合，但方向相反。則AO與平面鏡MP的夾角α是（）A．30° B．45° C．60° D．90°【解答】解：根據題意可知，反射光線與鏡面PN垂直，如圖所示：由圖知，兩塊平面鏡相交成60°角，則∠PBC＝90°﹣60°＝30°，所以AO與平面鏡MP的夾角α＝∠MBA＝30°。故選：A。（2023春?上城區(qū)校級期中）如圖甲所示，我們看見正在照鏡子的貓咪也剛好看向了你。請在圖乙中畫出我們通過鏡面看見貓咪的光路圖?！窘獯稹拷猓鹤鲐堖洌ˋ點）關于鏡面的對稱點A′，連接像點與眼睛B點與鏡面相交于一點O，即為入射點，連接AO、OB，則AO是入射光線，OB為反射光線，如下圖所示：（2023春?長興縣期中）如圖丙所示，a、b兩條光線是由平面鏡前某一發(fā)光點S射出的光線經過鏡面反射后的情況。請用平面鏡成像的對稱性作出發(fā)光點S?！窘獯稹拷猓合葘蓷l反射光線反向延長交于一點S′，再作出S′關于平面鏡的對稱點S，即為發(fā)光點S的位置，如下圖所示：（2023春?東陽市期中）∝S為點光源，請作出S點發(fā)出的經平面鏡反射后經過空間一點P的光線（保留作圖痕跡）。【解答】解：作出發(fā)光點S關于平面鏡的對稱點，即為像點S′，連接S′P交平面鏡于點O（入射點），沿OP畫出反射光線，連接SO畫出入射光線，如圖所示：（2023春?長興縣期中）“海市蜃樓”是一種與光學有關的自然現象，下圖是海面上形成“海市蜃樓”的圖解。資料1：光從一種物質斜射入另一物質時，傳播方向會發(fā)生改變，而人的視覺總是感到物像是來自直線的；資料2：一般情況，光從密度較大的介質斜射入密度較小的介質會改變傳播方向（如圖）。資料3：海面上的下層空氣溫度低，在一定的高度內，高度越高溫度越高，導致空氣的密度不同。由此可知，海市蜃樓形成的原因是：由于海面上的下層空氣溫度低，在一定的高度內