第04講光學現(xiàn)象（原卷版）

第04講光學現(xiàn)象認識光源和光的傳播途徑，光速和光的顏色。理解光的反射和平面鏡成像理清光的折射與成像問題一.光源1.光源：能發(fā)光并且正在發(fā)光的物體。2.光源的分類：（1）自然光源：太陽、螢火蟲、發(fā)光的水母等。（2）人造光源：電燈、蠟燭、篝火二.光的傳播1.光的傳播：光在同種均勻介質中沿直線傳播；2.光沿直線傳播的應用（1）打靶的三點一線（2）小孔成像原理：（3）日食與月食的形成（4）激光準直影子的形成管中窺豹、一葉障目、井底之蛙等詞匯描述的都是光的直線傳播3.光線：常用一條帶有箭頭的直線表示光的徑跡和方向；（是理想化物理模型，非真實存在）三.光速1.真空中光速是宇宙中最快的速度：c=3×108m/s=3×105m/s;2..光年：是光在一年中傳播的距離，光年是長度單位；聲音在固體中傳播得最快，液體中次之，氣體中最慢，真空中不傳播；光在真空中傳播的最快，空氣中次之，透明液體、固體中最慢（二者剛好相反）四.光的色散1.單色光與復色光(1)單色光:不能再分解的光。(2)復色光:由多種單色光混合而成的光。2.光的色散實驗（1）實驗內容：1666年，英國物理學家牛頓做了色散實驗，讓太陽光穿過一條狹縫，射到三棱鏡上，從棱鏡另一側的白紙屏上可以看到一條彩色的光帶，這就是光的色散現(xiàn)象。（2）偏折情況：紅光偏折角度最小，紫光偏折角度最大。各色光偏折的程度從小到大按照紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的順序排列五.物體的顏色1.看到物體的原因：眼睛接收到了物體反射出來的光。2.不同顏色物體反射不同光：白色物體反射所有照射到的光，黑色物體吸收了所有照到的光，不同顏色的物體反射該顏色的光，不同顏色的玻璃只能透過該顏色的光。3.光的三原色：人們發(fā)現(xiàn)，紅、綠、藍三種色光混合能夠產生各種色彩，因此把紅、綠、藍三種色光叫做光的三原色。彩色電視機畫面上豐富的色彩就是由光的三原色混合而成的。六．看不見的光1.紅外線（1）紅外線具有熱效應：太陽的熱主要是通過紅外線的形式傳到地球上的。自然界的所有物體都在不停的向外輻射紅外線，物體溫度越高，輻射的紅外線就越強。（2）紅外線的應用：紅外探測儀，紅外線照相機、紅外線夜視儀等。2.紫外線（1）紫外線能使熒光物質發(fā)光：用來鑒別紙幣的真?zhèn)?，紫外線驗鈔機就是利用紫外線工作。（2）紫外線能殺死微生物：常被人們用來消毒滅菌。（3）紫外線對人的影響：適量照射有助于健康，過量照射會使人皮膚變黑，誘發(fā)皮膚癌。（4）大氣中的臭氧層吸收了大部分來自太陽的紫外線，使地球上的生物免受大量紫外線的照射。七.光的反射1.光的反射：光射到物體表面上時，有一部分光會被物體表面反射回來，這種現(xiàn)象叫做光的反射。2.光路圖及概念：反射面：兩種介質的交界面（2）入射光線：照向反射面的光線。（3）反射光線：從反射面反射出的光線（4）法線：垂直于反射面的直線（5）入射角：入射光線與法線的夾角（6）反射角：反射光線與法線的夾角4.鏡面反射和漫反射：二者皆遵循反射定律（1）鏡面反射：平行光線入射到反射面上，反射光線還是平行射出。（2）漫反射：平行光線入射到粗糙的反射面上，反射光線射向四面八。八.平面鏡成像及規(guī)律1.實像和虛像：（1）實像：可以承接在光屏上的像。（2）虛像：視覺上感覺在什么位置發(fā)出的光，而實際上并沒有發(fā)出光。3.平面鏡成像規(guī)律：4.平面鏡中像的位置確定：（1）先做垂直，然后利用等距確定位置，再畫出像的大小及位置（2）已知兩條入射光線或反射光線也可確定像的位置5.凸面鏡與凹面鏡作用：6.凸面鏡的應用：后視鏡和廣角鏡7.凹透鏡的應用：太陽灶，手電筒的燈碗。九.光的折射1.光的折射：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般會發(fā)生變化。光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質的交界處，只是反射光返回原介質中，而折射光則進入到另一種介質中，注意：在兩種介質的交界處，既發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射2.光的折射規(guī)律：（1）三線一面（折射光線與入射光線、法線在同一平面上）（2）兩線分居（折射光線和入射光線分居法線兩側）（3）兩角關系分三種情況：（觀察角度與光梳光密介質）①入射光線垂直界面入射時，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質中時，折射角小于入射角；③光從水等介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。3.光的折射現(xiàn)象：叉魚的角度，彩虹，杯子里的筷子“折斷”、海市蜃樓等考點一：光和顏色【例1】1666年，牛頓將太陽光射到三棱鏡上，從棱鏡另一側的白紙屏上可以看到一條由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫組成的彩色光帶，下列說法不正確的是（

）A．①太陽光是復色光，②和③是單色光B．②→③順序依次是從紅光到紫光C．單色平行光照射同一個凸透鏡紅光焦距比紫光短D．這個現(xiàn)象產生的原理是光的色散【例2】紅五月朗誦比賽時，表演的同學身著白色上衣，藍色裙子（或褲子），當沒有其他光照的情況下，舞臺追光燈發(fā)出的黃光照到他們身上時，觀眾們將看到表演的同學（）A．上衣呈白色，裙子（或褲子）呈黑色 B．上衣呈黑色，裙子（或褲子）呈藍色C．上衣呈黃色，裙子（或褲子）呈藍色 D．上衣呈黃色，裙子（或褲子）呈黑色考點二：光的反射【例1】如圖甲是研究太陽光的色散實驗，在盛有水的臉盆里斜著放一面鏡子，當將鏡子調整到一定角度時，就可以在紙板上觀察到七色的光，產生該現(xiàn)象的光路圖如圖乙所示。不列有關分析錯誤的是（）A．①水面處發(fā)生了光的折射B．②鏡子處發(fā)生了光的反射C．紙板上能看到七色光由于鏡面反射D．通過該實驗說明太陽光是一種復色光【例2】測量視力時，人距視力表5m。利用平面鏡成像特點可以節(jié)省空間，如圖所示，小明面對鏡子背對視力表，檢查視力，下面說法正確的是（）A．視力表在平面鏡中的像距平面鏡6mB．小明在平面鏡中的像距視力表5mC．視力表在平面鏡中的像距小明4mD．視力表在平面鏡中的像距視力表3m考點三：光的折射【例1】如圖是一張西湖里拍攝的荷花“倒影”的照片，下列說法正確的是（）A．所有照到紅色荷花上的太陽光都能被反射B．荷花在水中有“倒影”是因為光的反射C．荷花在水中有“倒影”是因為光的折射D．荷花在水中的“倒影”是倒立等大的實像【例2】光的色散實驗不僅表明了太陽光是由各種色光混合而成，而且表明了不同色光通過棱鏡后偏折的程度不同。如圖所示，相距很近的兩束平行的紅光和紫光，間距為d，斜射到較厚的玻璃磚的上表面，并從玻璃磚的下表面射出，則下列現(xiàn)象可能的是（

）①兩條出射光線仍平行，但距離大于d；②兩條出射光線仍平行，但距離小于d；③兩條出射光線仍平行，但距離等于d；④兩條出射光線不再平行A．②③④ B．② C．③④ D．①②③1．如圖所示，甲、乙兩圖都是時鐘在平面鏡中成的像，圖甲所示是鏡子豎直放置時的像，圖乙所示是鏡子水平放置時的像，則甲的實際時間是（

），乙的實際時間是（

）A．3：40；15：51 B．3：40；12：21 C．8：40；15：51 D．8：40；12：212．如下圖所示，若要讓反射光線恰好照中目標，在激光筆不動的情況下，可將平面鏡（

）A．豎直向上移動 B．水平向左移動C．繞入射點O順時針轉動 D．繞入射點O逆時針轉動3．手電筒發(fā)出的光豎直向下照射到一個空燒杯底部，光線投射到燒杯底部形成一個圓形光斑（如圖中虛線所示），若再向燒杯中注水到一定高度時，燒杯底部的光圈會變?yōu)閳D中的（

）A． B． C． D．4．在玻璃板與蠟燭的像之間放上一塊不透明的木板（如圖），在玻璃前觀察蠟燭的成像情況，判斷正確的是（

）A．成虛像、像位于木板左側 B．成虛像、像位于木板右側C．成實像、像位于木板左側 D．成實像、像位于木板右側5．你在一張白紙上用紅色的筆寫下“科學”兩個字，再透過藍色的玻璃看這張紙，發(fā)現(xiàn)你看到的（

）A．紙是藍色的，字是紅色的B．紙是藍色的，字是黑色的C．紙是藍色的，字是藍色的D．紙是白色的，字是紅色的6．如圖所示，一塊平面鏡直立在水平地面上，小華沿與鏡面平行的直線從A走到D，從平面鏡底邊兩端點向AD直線所作垂線的交點分別為B、C，則下列說法正確的（）A．小華只有行走到BC段才能從平面鏡中觀察到自己的像B．小華在AB段或CD段行走時，平面鏡中無法形成自己的像C．小華在鏡中所成的像到平面鏡的距離先變小后變大D．此過程中，小華看到自己在鏡中的像先變大后變小7．平靜水面上有座石橋，橋孔看上去恰是圓形的，當水面下降時，看到橋孔形狀應該是（）A．B．C． D．8．如圖為玩具鳥在平面鏡中的成像示意圖。下列能改變像位置的是（）A．像與鏡間放一擋板B．豎直上移平面鏡C．人遠離平面鏡 D．豎直下移玩具鳥9．光在我們的生活中起到非常重要的作用，下列關于光的說法錯誤的是（

）A．銀行用驗鈔機識別偽鈔，利用了紫外線的熒光效應B．用太陽光來殺菌，利用了可見光具有較大的能量C．用紅外線燈治療關節(jié)炎，利用了紅外線的熱作用D．陽光主要由紅外線、可見光、紫外線所組成10．夏天的午后，灑水車在道路灑水時常常拖著“彩虹尾巴”，如圖所示。形成這個現(xiàn)象的主要原因是（

）A．光的漫反射B．光的色散C．光沿直線傳播 D．光的鏡面反射11．如圖所示，兩個完全相同的集氣瓶，瓶內都是空氣，導管中封有一段紅色的水柱，甲瓶涂黑，乙瓶不涂黑，都放陽光下，經過一段時間，觀察到（

）

A．甲瓶導管中的水柱向A移動得多

B．乙瓶導管中的水柱向A移動得多C．甲瓶導管中的水柱向B移動得多 D．乙瓶導管中的水柱向B移動得多12．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13．如圖所示，用釘子在易拉罐底部的中央鉆一個小孔，將易拉罐的另一端頂部剪去后，蒙上一層半透明薄膜，這樣就制成了一個小孔成像的實驗裝置。把點燃的蠟燭置于小孔前的適當位置，觀察并研究小孔成像的特點。（1）燭焰在塑料薄膜上所成的是______（選填“實像”或“虛像”）（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，則他在半透明塑料薄膜上看到的是()A．三角形光斑

B．圓形光斑

C．燭焰的正立像

D．燭焰的倒立像（3）當蠟燭靠近小孔時，燭焰在塑料薄膜上所成的像會______（選填“變大”、“不變”或“變小”）。14．在觀察小孔成像特點時，小波發(fā)現(xiàn)：光屏到小孔的距離越遠，所成的像越大，像的大小與該距離有什么定量關系？于是他在光線較暗的環(huán)境中進一步探究：（1）用發(fā)光二極管按“F”字樣拼裝在不透明的紙板上，如圖1甲所示（2）將“F”字樣紙板、帶小孔的不透明紙板、半透明塑料板（光屏）依次置于光具座的A、B、C位置，使“F”正立面對小孔，如圖1乙所示。請你回答下列問題：①給二極管通電，隨即在光屏上呈現(xiàn)出“F”的像，小波觀察到光屏上呈現(xiàn)的像是圖2中的______（填寫序號）。②由于小孔成像的原理是光的________。③保持“F”字樣紙板，小孔位置不變，只改變光屏到小孔的距離（像距），用刻度尺逐次測量像高，記錄數據如表所示：試驗次數1234像距v/cm12.016.020.024.0像高h/cm3.04.05.06.0根據表中的數據，請你用一個數學表達式來表示h與v的關系________。（3）于是小波得出結論：小孔成像時，同一物體像的大小與像距成正比，你認為這一結論需要補充的條件是________。15．如圖甲所示為“探究平面鏡成像特點”的實驗裝置。（1）在豎立的玻璃板前點燃蠟燭A，可以看到蠟燭A在玻璃板后面的像，取另一支外形相同但不點燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，直到跟蠟燭A的像完全重合，這種確定像與物大小關系的方法是______（選填“控制變量法”或“等效替代法”）；（2）移去蠟燭B，在其原來位置上放置一塊光屏，光屏上_____（選填“能”或“不能”）呈現(xiàn)蠟燭A的像，說明平面鏡所成的像是_____像；（3）如果玻璃板沒有垂直架在紙上，而是按如圖乙所示的方式傾斜放置，那么蠟燭A的像應是圖中的______（選填“A1”、“A2”或“A3”）。16．古詩中有“大漠孤煙直，長河落日圓”的壯美詩句，詩人看到的落日并非太陽的實際位置，而是光經過不均勻的大氣層時發(fā)生折射形成的像，太陽的實際位置在圖中的______（選填“甲”或“乙”）。若沒有大氣層，則日出時間將______（選填“提前”或“推遲”），日落時間將______（選填“提前”或“推遲”）。17．小華同學用激光筆照射水面，在水槽壁上出現(xiàn)兩個紅點A和B。（1）A是激光經水面______（選填“反射”或“折射”）后形成的像點；（2）若保持入射點O的位置不變，欲使A點下移至A，應使入射光線MO繞著點O沿______（選填“順時針”或“逆時針”）方向轉動；（3）若保持入射光線不變，欲使B點上移至B，應使水面______（選填“上升”或“下降”）。18．利用如圖所示的裝置做“探究光的反射規(guī)律”的實驗。（1）在實驗中白色硬紙板能顯示______，也能方便地測量______；（2）將一束光貼著紙板A沿EO射到O點，若將紙板B向前或向后折，此時在紙板B上看不到反射光，這樣做的目的是探究______，此時反射光的位置______（填“發(fā)生”或“不發(fā)生”）變化；（3）若將入射光線EO靠近法線，則反射光線OF將______（填“靠近”或“遠離”）法線；（4）將紙板A、B置于同一平面后，若將一束光貼著紙板B沿FO射到O點，反射光將沿圖中的OE方向射出，說明光在反射時，______。19．小靈利用如圖所示的實驗裝置探究光的折射。在玻璃水槽中豎直放置的光屏是由E和F兩個半圓形光屏組成的，NOM為兩個半圓形光屏的分界線，其中光屏F可繞直徑NOM前后折轉。實驗測量數據如表所示。入射角0°30°45°60°折射角0°22°32°41°（1）通過分析表格數據，你能得出什么結論：_____；（2）如圖所示，若小靈將光屏F繞直徑NOM前后折轉一定角度，在光屏F上______（選填“能”或“不能”）看到折射光線；（3）根據所學知識及表格數據，當光與水面成68°角從水斜射入空氣中時，折射角等于______度；（4）為了更好地顯示實驗時光在水中的傳播路徑，請你給小靈提供一個合理的措施______。20．小紅所在的科學興趣小組對“平面鏡成像特點”進行了實驗驗證：（1）在實驗時拉上窗簾，并將一張方格紙平鋪在實驗桌上，如圖甲所示。用半透明的玻璃板代替平面鏡，是利用玻璃半透明的特點；為了減小測量誤差，應該選擇______（選填“薄”或“厚”）玻璃板進行實驗；（2）在玻璃板前離玻璃板4格處放一支點燃的蠟燭A，可以看到垂直放置的玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像，小紅拿另一支大小相同的未點燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，最終在玻璃板后4格位置跟蠟燭A的像完全重合，由此次實驗操作可以驗證的內容有：______（選填以下序號）①平面鏡中所成的像是虛像②像的大小與物體大小相等③像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離相等（3）蠟燭A位置保持不變，如果將玻璃板向右移動一段距離后，則蠟燭A所成的像位置______（填“向左移動”、“向右移動”、“不移動”）；（4）改變蠟燭A的位置進行多次實驗。那么“多次改變蠟燭A的位置”進行實驗的目的是：____________。21．一束沿著BO入射的光線在兩種物質的界面發(fā)生了反射和折射，如圖所示，則反射光線是______，若將光線沿著CO射向界面，則折射角為______度，這是因為在光的折射現(xiàn)象中光路是______的。若兩種物質分別是空氣和水，則空氣在界面的______側。（填“左”或“右”）22．小濱同學看到爸爸晚上開車用導航時，會用到HUD（抬頭顯示）投影模式，將置于汽車前擋風玻璃下方，就可以將導航的信息通過前擋風玻璃投影到正前方，小濱根據所學知識，繪制如圖1所示的原理圖，回答下列問題：（假定前擋風玻璃是平面的）（1）HUD模式時通過前擋風玻璃所成的像是根據______原理形成的；（2）小濱發(fā)現(xiàn)通過前擋風玻璃所成的像有疊影（如圖2），分析其原因可能是______；（3）當水平放置時，通過前擋風玻璃所成的像剛好在正前方，則與前擋風玻璃所成的角約為______度（填角度大?。唬?）如果HUD模式時導航顯示左轉如圖3，那么在上顯示應該是下列______選項。23．圖甲是小寧探究光的反射規(guī)律的實驗裝置圖。（1）完成圖甲實驗后，小寧讓入射光線沿BO方向射入，則反射光線沿___________方向射出；（2）實驗結束后，小寧想繼續(xù)探究平面鏡成像的特點，裝置如圖乙。將蠟燭A放置在玻璃板前某處，發(fā)現(xiàn)玻璃板后蠟燭B可以與蠟燭A的像完全重合。之后將蠟燭A遠離玻璃板，移動蠟燭B，發(fā)現(xiàn)它始終可以與蠟燭A的像完全重合。實驗現(xiàn)象說明物體離平面鏡越遠，像的大小___________；（3）實驗結束時，小寧將一枚硬幣放在豎直的平面鏡前，硬幣的像在a處，如圖丙?，F(xiàn)將平面鏡移至圖丁位置，硬幣的成像情況是___________。（填字母）A．硬幣成像在a處

B．硬幣成像在b處C．硬幣成像在c處

D．硬幣無法通過平面鏡成像24．小金同學在做“探究平面鏡成像的特點”實驗。[實驗器材]：1mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板、兩根完全相同的蠟燭1和2、刻度尺、白紙、火柴等實驗器材可供選擇。[實驗操作]：將點燃蠟燭：1放在玻璃板前，再拿一支外形相同且點燃的蠟燭2.豎直在玻璃板后面移動，人眼一直在玻璃板的前側觀察，直至蠟燭2與蠟燭1的像完全重合。請根據要求，完成下列問題。（1）小金先選用2mm的玻璃板進行實驗，結果觀測到蠟燭1通過玻璃板在不同的位置成兩個清晰的像，產生這種現(xiàn)象的原因是：_