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專題04光現(xiàn)象一、思維導(dǎo)圖二、新課標(biāo)要求2.3.3探究并了解光的反射定律。通過實(shí)驗(yàn),了解光的折射現(xiàn)象及其特點(diǎn)。2.3.4探究并了解平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系。知道平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用。2.3.6通過實(shí)驗(yàn),了解白光的組成和不同色光混合的現(xiàn)象。三、知識(shí)梳理與典例一、光的直線傳播1.光源(1)能夠發(fā)光的物體叫做光源。(2)光源的分類①光源:自然界本身存在的光源。如太陽、螢火蟲、水母、燈籠魚等。②光源:人為制造的光源。如點(diǎn)燃的火把、點(diǎn)燃的油燈、發(fā)光的手電筒、發(fā)光的電燈、發(fā)光的無影燈等。(3)提示:光源是指自身能夠發(fā)光的物體。有些物體本身不發(fā)光,但由于它們能反射陽光或其它光源的光,好像它們也在發(fā)光,不要誤認(rèn)為是光源,如月亮、所有行星和反光的鏡子等。2.光的直線傳播(1)光的傳播介質(zhì):空氣、水、玻璃等透明物質(zhì)可以作為光傳播的介質(zhì)。(2)光在中沿直線傳播。在不同介質(zhì)或同種不均勻的介質(zhì)中,不沿直線傳播。3.光線(1)概念:通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和,這樣的直線叫做光線。(2)光線是一種物理模型法。實(shí)際上光線是不存在的,人們是為了方便研究光的傳播路徑而引入的一種物理模型。4.光的直線傳播的一些現(xiàn)象(1)影子:光在傳播過程中,遇到不透明的物體,在物體背面形成的叫做影子。(2)日食、月食的形成①原理:光的。②成因:日食是地球上的人看太陽,由于光是沿直線傳播的,太陽光被月球擋住了(圖甲)。月食是地球上的人看月球,由于光是沿直線傳播的,太陽光被地球擋住了(圖乙)。當(dāng)月球運(yùn)行到太陽和地球中間時(shí),太陽光被不透明的月球擋住,月球的黑影落在地球上,就形成了食。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到太陽和月球中間時(shí),太陽光被不透明的地球擋住,地球的影落在月球上,就形成了食。(3)小孔成像①小孔成像原理:光的。如圖所示,燭焰上部的光,由于光的直線傳播,通過小孔后,射到了下部;同理,燭焰下部的光通過小孔后,射到了上部。②成像性質(zhì):是立的實(shí)像,上下顛倒、左右相反。像的大小與距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。③像的形狀:與的形狀相同,與小孔的形狀無關(guān)。。5.光的直線傳播的應(yīng)用利用激光引導(dǎo)開鑿隧道;射擊瞄準(zhǔn)時(shí)的“三點(diǎn)一線”;站隊(duì)列時(shí),隊(duì)列是否整齊等。二.光的傳播速度1.光在真空中的傳播速度光在真空中的傳播速度(用c表示)最快,通常情況下,真空中光速取c=m/s。2.光在其他介質(zhì)中的速度(1)光在空氣中的傳播速度接近光在真空中的傳播速度,可以認(rèn)為等于c。(2)光在水中的傳播速度約為34c,在玻璃中的傳播速度約為3.光年:“光年”是的單位,它等于光在1年內(nèi)傳播的距離。1光年=3×108m/s×(365×24×3600)s=9.4608×1015m=9.4608×1012km【例題1】小明在學(xué)習(xí)“光的傳播”時(shí),看到實(shí)驗(yàn)過程如下:①用激光筆射向水中,觀察到光線是一條直線(如圖);②用漏斗從容器底向水中緩慢注入濃鹽水,觀察到光線發(fā)生了彎曲;③經(jīng)攪拌后,觀察到光線又變直。該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱说玫较铝心膫€(gè)結(jié)論()
A.光在水中沿直線傳播B.光在鹽水中沿直線傳播C.光在任何液體中都可以傳播D.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播【例題2】在體育50m跑步的測試中,起點(diǎn)發(fā)令的體育老師吹哨的同時(shí)將旗子向下?lián)],終點(diǎn)計(jì)時(shí)的體育老師以(選填“哨聲”或“旗子”)為準(zhǔn)開始計(jì)時(shí);若按另一種方式計(jì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員成績(選填“偏好”或“偏差”),這說明在空氣中光速比聲速(選填“大”或“小”)?!纠}3】在“制作小孔成像觀察儀”活動(dòng)中,需要在紙筒的A端蒙上用半透明薄紙做成的光屏,再將紙筒插入易拉罐中(易拉罐頂部已切去),如圖所示。
(1)小孔成像原理是;小孔觀察儀最好放在較(選填“亮”或“暗”)的環(huán)境中進(jìn)行觀察;(2)將點(diǎn)燃的蠟燭置于小孔前的適當(dāng)位置,能在光屏上看見(選填“正立”或“倒立”)的像,移動(dòng)紙筒位置,增大光屏與小孔之間距離,則光屏上像將(選填“變大”“變小”或“不變”)。三、光的反射定律1.光的反射光遇到桌面、水面以及其他許多物體的表面都會(huì)發(fā)生反射。我們能夠看見不發(fā)光的物體,是因?yàn)槲矬w反射的光進(jìn)入了我們的眼睛。2.描述光反射的有關(guān)概念(如圖所示)(1)入射點(diǎn):入射光在反射面上的投射點(diǎn)O;(2)法線:把經(jīng)過入射點(diǎn)O并垂直于反射面的直線ON叫做法線;(3)入射角:入射光線與之間的夾角i;(4)反射角:反射光線與之間的夾角r。(5)提示①反射角和入射角都是光線與法線的夾角,而不是光線與反射面的夾角。②反射光線與入射光線是是可以看見的,用帶箭頭的線表示;法線則是人們?yōu)檠芯糠瓷洮F(xiàn)象而引入的一條位置參考線,所以在畫光路圖時(shí),總是用線表示。3.光的反射定律(1)內(nèi)容在反射現(xiàn)象中,反射光線、入射光線和法線都在內(nèi);反射光線、入射光線分別位于兩側(cè);反射角入射角。簡記光的反射定律:三線共面、兩線分居、兩角相等。(2)對光的反射定律的理解①發(fā)生反射現(xiàn)象時(shí),是先有入射光線,后有反射光線。反射光線是隨著入射光線的改變而改變的,所以不能把“反射角等于入射角”說成“入射角等于反射角”。②光線垂直鏡面入射時(shí),入射角為,反射光線沿原路返回,反射角也為,光的傳播方向改變了,并不是沒有發(fā)生反射。4.光路的可逆性在反射現(xiàn)象中,光路是的。如果你在一塊平面鏡中看到了一位同學(xué)的眼睛,那么,這位同學(xué)也一定會(huì)通過這面鏡子看到你的眼睛。四、鏡面反射和漫反射1.鏡面反射(1)概念:一束平行光照射到鏡面上后,會(huì)被地反射,這種反射叫做鏡面反射。平靜的水面、拋光的金屬面、各種鏡面的反射都是鏡面反射。(2)現(xiàn)象:迎著太陽看平靜的水面,特別亮;背著太陽看平靜的水面,很暗;黑板“反光”會(huì)“晃眼”等。2.漫反射(1)概念:凹凸不平的表面會(huì)把平行的入射光向著反射,這種反射叫做漫反射。(2)現(xiàn)象:能從各個(gè)方向看到本身不發(fā)光的物體,是由于光照射到物體上發(fā)生了反射?!纠}4】小明用如圖所示的裝置探究光反射時(shí)的規(guī)律,將平面鏡放在水平桌面上,紙板ENF豎直地立在平面鏡上。下列說法正確的是(
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A.為了便于觀察,紙板ENF最好用光滑的白色紙板B.把紙板NOF向后折,在紙板上看不到反射光線,說明反射光線與入射光線不在法線兩側(cè)C.若紙板與平面鏡不垂直,則不能在紙板上同時(shí)看到入射光EO和反射光OFD.圖中所示的入射角為46°【例題5】如圖所示,小明想利用一塊平面鏡使此時(shí)的太陽光直射入枯井中。請你在圖中畫出平面鏡的位置,并標(biāo)出反射角的度數(shù)。如果入射光線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)10°,要想使反射光線依然直射入井中,平面鏡需要(選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)旋轉(zhuǎn)度。【例題6】鏡面反射和漫反射是光的反射兩種類型(如圖所示)。雨后的夜晚,迎著月光行走在有積水的路上時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)水坑處和干燥的地面亮度不一樣。結(jié)合光的反射知識(shí),下列說法正確的是()A.水面發(fā)生漫反射,遵循光的反射定律B.干燥的地面發(fā)生漫反射,不遵循光的反射定律C.干燥的地面比較暗,水坑處比較亮D.干的地面比較亮,水坑處比較暗五、平面鏡成像1.平面鏡成像的特點(diǎn)平面鏡所成的像的大小與物體的大小,像和物體到平面鏡的距離,像和物的連線與鏡面。利用數(shù)學(xué)對稱的知識(shí),平面鏡成像規(guī)律也可表述為:平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面。2.平面鏡成虛像(1)平面鏡成像的原理:光的反射。(2)平面鏡成虛像:如圖所示,從光源點(diǎn)S處射來的一部分光經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入眼睛,引起視覺,眼睛感到光好像是從S’點(diǎn)處射來的,我們就看到了物體在平面鏡中的像點(diǎn)S’。鏡子后面并沒有發(fā)光點(diǎn)S',故S’是虛像。虛像S'與物體S關(guān)于鏡面對稱。平面鏡成平面鏡成虛像原理小孔成實(shí)像原理3.實(shí)像和虛像(1)實(shí)像:由光線會(huì)聚而成的像叫實(shí)像。可用承接,也可以用眼睛直接觀察。例如小孔成的像就是實(shí)像。(2)虛像:不是實(shí)際光線會(huì)聚而成,是實(shí)際光線的線相交而成。虛像只能用眼睛觀察,不能用承接。例如平面鏡成的像就是虛像。4.平面鏡的應(yīng)用(1)利用平面鏡來。如在練功房內(nèi),利用平面鏡演員可以矯正自己的舞姿;家庭用的穿衣鏡;醫(yī)生用來檢查牙齒的小鏡子等。(2)利用平面鏡可以改變光的。如潛水艇用的潛望鏡、顯微鏡、投影儀中的平面鏡等,都利用到了平面鏡能改變光路的特點(diǎn)。(3)利用平面鏡來擴(kuò)大視覺空間。理論上,在一個(gè)房間內(nèi)安裝一個(gè)尺寸合適的平面鏡,能使人感覺到空間增大了一倍。5.平面鏡成像作圖的兩種方法(1)利用平面鏡的成像原理作圖。如圖甲所示,步驟如下:①從發(fā)光點(diǎn)S引出兩條光線,照射到平面鏡上;②作兩條入射光線的法線;③根據(jù)光的反射定律,作兩條入射光線的反射光線;④作反射光線的反向延長線,交點(diǎn)S'即為發(fā)光點(diǎn)S的像點(diǎn)。甲甲乙(2)用像與物關(guān)于鏡面對稱作圖。如圖乙所示,步驟如下:①過發(fā)光點(diǎn)S點(diǎn)作平面鏡的垂線(像與物的連線跟鏡面垂直),用虛線表示;②取S'點(diǎn),使S'到鏡面的距離等于S到鏡面的距離(像與物到鏡面的距離相等);③用虛線畫出像點(diǎn)S'(像與物大小相等)。六、凸面鏡和凹面鏡1.球面鏡如果鏡子的反射面是球面的一部分,這樣的鏡子叫做球面鏡。球面鏡分為凸面鏡和凹面鏡。2.凸面鏡(1)概念:反射面是凸面的鏡子叫凸面鏡。(2)作用:凸面鏡對光有作用,常用來擴(kuò)大視野。(3)應(yīng)用:汽車的后視鏡、街頭路口的反光鏡。凸面鏡對光的發(fā)散凸面鏡對光的發(fā)散凹面鏡對光的會(huì)聚3.凹面鏡(1)概念:反射面是凹面的鏡子叫凹面鏡。(2)作用:凹面鏡對光有作用。(3)應(yīng)用:太陽灶、手電筒反光鏡、醫(yī)生檢查耳朵用的醫(yī)用反光鏡。4.凸面鏡和凹面鏡都是利用光的反射成像的,都遵循光的反射定律且符合光路可逆性。【例題7】雨過天晴,地面上會(huì)出現(xiàn)建筑物的影子,影子是由于形成的。通過地面上一層薄薄的積水還可以看到建筑物的像,如圖所示,像的大小與建筑物的大小。一些建筑物外部采用了玻璃幕墻作為裝飾,強(qiáng)光照射到玻璃幕墻時(shí)會(huì)發(fā)生反射,造成“光污染”?!纠}8】水平過道上方有一盞燈(如圖)。小明站在1號地磚上時(shí),通過2號地磚看到燈的像;走到2號地磚上時(shí),通過3號地磚看到燈的像。則小明通過兩塊地磚所看到的像()A.大小相同、位置不同 B.大小相同、位置相同C.大小不同、位置相同 D.大小不同位置不同【例題9】小紅發(fā)現(xiàn)生活中用到很多特殊“反光鏡”,這些“反光鏡”引起小紅濃厚的興趣,她仔細(xì)觀察,并思考其中的物理原理。請你幫助小紅將以下內(nèi)容補(bǔ)充完整:(1)小紅看到“街頭路口的反光鏡”如圖所示,小紅發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)凸面鏡,凸面鏡能起到(選填“擴(kuò)大”或“縮小”)視野的作用。(2)小紅和爸爸、媽媽一起到西藏旅行時(shí),看到藏民用面積很大的凹面鏡制成的太陽灶燒水,如圖甲所示,小紅很好奇,于是她用不銹鋼湯勺的內(nèi)表面當(dāng)作凹面鏡,將平行光正對“凹面鏡”照射,依據(jù)反射和入射情況繪制出了如圖乙所示的光路圖,可見凹面鏡可以使光線(選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”)。使用太陽灶燒水時(shí),水壺應(yīng)放在圖乙中的(選填“a”、“b”或“c”)點(diǎn)。(3)小紅騎自行車放學(xué)時(shí),發(fā)現(xiàn)自行車尾燈的“反光鏡”利用了相互垂直的鏡面組合。它本身不發(fā)光,但在夜晚,當(dāng)有汽車燈光照射到自行車尾燈上時(shí),可以引起汽車司機(jī)的注意。尾燈的結(jié)構(gòu)如圖丙、丁所示。①請完成圖戊中的光路圖。②自行車尾燈采用相互垂直的鏡面組合,從光學(xué)角度分析,這樣做的突出優(yōu)點(diǎn)是。七、光的折射1.光的折射現(xiàn)象(1)光的折射:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向發(fā)生的現(xiàn)象叫光的折射。(2)發(fā)生折射的條件①光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)。若垂直入射,則傳播方向不發(fā)生改變。②光在同種不均勻介質(zhì)中傳播時(shí),也會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象。如太陽光穿過大氣層時(shí)傳播方向會(huì)發(fā)生改變。(3)光從一種透明介質(zhì)進(jìn)入另一種透明介質(zhì)時(shí),在兩種介質(zhì)的分界面上,一部分光發(fā)生折射,同時(shí)還有一部分光發(fā)生反射返回到原介質(zhì)中,即和現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生。(4)光發(fā)生折射的原因:光在不同種介質(zhì)中傳播的不同。2.光的折射規(guī)律(1)描述光的折射的概念①法線:過入射點(diǎn)O垂直與兩分界面的直線ON;②入射角:入射光線與法線之間的夾角i;③折射角:折射光線與法線之間的夾角r。(2)光的折射規(guī)律內(nèi)容①光從空氣斜射入水或其它介質(zhì)時(shí),折射光線向法線方向偏折,折射角入射角;當(dāng)入射角增大時(shí),折射角也增大;當(dāng)入射角減小時(shí),折射角也減小。②光從空氣垂直射入水(或其它介質(zhì))中時(shí),傳播方向。③折射時(shí)光路。(3)對光的折射規(guī)律的理解①折射光線、入射光線和法線在內(nèi);折射光線和入射光線分居法線的側(cè)。②折射角隨入射角的增大(減?。┒龃螅p小),敘述時(shí)應(yīng)先說折射角后說入射角。③無論光是從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中,還是光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中,在空氣中的角(入射角或折射角)總是大于在水中或其他介質(zhì)中的角(折射角或入射角)。八、生活中的折射現(xiàn)象1.“池水變淺”:從岸上看水中的物體(池底、魚等),會(huì)看到它們的位置“升高”。如圖甲所示,從魚身上A點(diǎn)反射出的光線經(jīng)折射后射入人眼,因?yàn)楣鈴乃行鄙淙肟諝庵?,折射角大于入射角,所以折射光線遠(yuǎn)離法線,人眼逆著折射光線看,感覺光好像是從S點(diǎn)發(fā)出的,S點(diǎn)就是人看到的魚的虛像,它比魚的實(shí)際位置偏。2.從水中看岸上的物體“變高”,例如水中的人看岸上的樹或建筑物“變高”。如圖乙所示,從昆蟲上點(diǎn)A射出的光線經(jīng)折射后射入魚眼,因?yàn)楣庥煽諝庵行鄙淙胨?,折射角小于入射角,所以折射光線靠攏法線,魚眼逆著折射光線看,感覺光好像是從A′點(diǎn)發(fā)出的,A′點(diǎn)就是魚看到的昆蟲的虛像,它比魚的實(shí)際位置偏。甲甲在岸邊看水里的物體乙在水中看岸上的物體3.海市蜃樓和沙漠蜃景多發(fā)生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空氣較熱,但是海水比較涼,海面附近空氣的溫度比較低。海面地表上方不同高度的空氣層相當(dāng)于一層層密度不同的透明介質(zhì)。遠(yuǎn)方景物射出的光在層與層之間連續(xù)發(fā)生。從整體來看,光逐漸向地面彎曲進(jìn)入觀察者的眼中。在觀察者看來,光好像是從海面上空的物體射出的。海市蜃樓的成因海市蜃樓的成因【例題10】“大漠孤煙直,長河落日圓”蘊(yùn)含了光的折射知識(shí),如圖所示屬于光的折射的是()ABCDABCDA.橋在水中的倒影 B.河底看起來變淺C.透過樹林的光束 D.長廊上的樹影【例題11】岸上的人看到水中小魚的光路圖是(
)A B C D【例題12】學(xué)校新建成一個(gè)噴水池,在池底中央安裝了一只射燈。射燈發(fā)出的一束光照在右邊的池壁上,當(dāng)池內(nèi)無水時(shí),站在池旁左邊的人,看到在S點(diǎn)形成一個(gè)亮斑,如圖所示。現(xiàn)往池內(nèi)灌水,水面升至a位置時(shí),人看到亮斑的位置在P點(diǎn);如果水面升至b位置時(shí),人看到亮斑的位置在Q點(diǎn),則()
A.P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方,Q點(diǎn)與S點(diǎn)重合B.P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方,Q點(diǎn)與S點(diǎn)重合C.P點(diǎn)在S點(diǎn)的上方,Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方D.P點(diǎn)在S點(diǎn)的下方,Q點(diǎn)在S點(diǎn)的上方九、光的色散1.光的色散概念太陽光(白光)經(jīng)過三棱鏡后,被分解成、、、、、、等七種顏色的光,這種現(xiàn)象叫光的色散。2.單色光與復(fù)色光(1)不能分解的光叫光,如紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。(2)由幾種單色光混合而成的光叫復(fù)色光,白光(太陽光)是光。3.光發(fā)生色散的實(shí)質(zhì)光發(fā)生色散的實(shí)質(zhì)是光的現(xiàn)象。不同顏色的光經(jīng)三棱鏡后,偏折(折射)程度不同,其中光偏折程度最小,光偏折程度最大;所以白光經(jīng)三棱鏡后,在光屏由上到下呈現(xiàn)為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色。4.生活中的色散現(xiàn)象彩虹是太陽光被空氣中水滴色散形成的;彩色的肥皂泡是太陽光經(jīng)氣泡發(fā)生色散形成的。十、色光的混合1.光的三原色把、、三種色光叫做色光的三原色。紅、綠、藍(lán)三種色光按不同的比例混合可以產(chǎn)生各種不同的色光;紅、綠、藍(lán)三種色光按等比例混合可以產(chǎn)生光。但是自然界中的紅、綠、藍(lán)三種顏色的光無法用其他顏色的光混合的。2.彩色電視機(jī)畫面上的豐富色彩就是由光混合而成的。十一、看不見的光可見光譜:把可見光按照紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的順序排列形成的光譜叫可見光譜。2.紅外線(1)在光譜中,把之外的輻射光叫做紅外線。(2)特點(diǎn)與應(yīng)用①一切物體都在不停地向外輻射,物體的溫度越高,輻射的紅外線越。根據(jù)這一特點(diǎn),可以用紅外膠片拍攝“熱譜圖”,此外,還制成了紅外線夜視儀、紅外線體溫計(jì)等。②紅外線。如電視機(jī)遙控器的發(fā)光二極管,可以發(fā)出紅外線對電視機(jī)遙控。③穿透云霧的能力比較強(qiáng)??梢赃M(jìn)行紅外線高空攝像機(jī)、紅外線遙感儀等。3.紫外線(1)在光譜的端以外,還有一種看不見的光,叫做紫外線。(2)特點(diǎn)與應(yīng)用①適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射對于骨骼的生長和身體健康的許多方面都有好處。②紫外線能殺死。在醫(yī)院的手術(shù)室、病房里,常用紫外線燈來滅菌。③紫外線能使熒光物質(zhì)。鈔票或商標(biāo)的某些位置用熒光物質(zhì)印上標(biāo)記,在紫外線下識(shí)別這些標(biāo)記,這是一種有效的防偽措施?!纠}13】2022年4月28日,君君中午一進(jìn)家門就激動(dòng)地喊道:“媽媽快看,太陽好漂亮!”媽媽到陽臺(tái)往天空一看,原來達(dá)州上空出現(xiàn)了漂亮的日暈。日暈,又叫圓虹,是一種大氣光學(xué)現(xiàn)象。它形成的原因是:在高空中有卷層云時(shí),高空中會(huì)飄浮著無數(shù)由水蒸氣(填物態(tài)變化)成的冰晶,當(dāng)光線射入卷層云中的冰晶后會(huì)發(fā)生反射和,太陽光被分解成紅、黃、綠、紫等多種色光,這樣太陽周圍就出現(xiàn)一個(gè)巨大的彩色光環(huán),稱為暈?!纠}14】如圖,是某興趣小組學(xué)完光現(xiàn)象后做的實(shí)驗(yàn)。(1)太陽的熱主要以(選填“紅外線”或“紫外線”)的形式傳送到地球上的。太陽光經(jīng)過三棱鏡后,被分解成各種色光,這是現(xiàn)象。將三種色光適當(dāng)混合能產(chǎn)生其它任何色光,這三種色光分別是紅光、和藍(lán)光;(2)如圖,讓一束太陽光照射三棱鏡,射出的光射到豎直放置的白屏上。如果我們把照相底片放在區(qū)域(選填“①”、“②”或“③”)發(fā)現(xiàn)底片感光了;(3)下列應(yīng)用中:①遙控器②驗(yàn)鈔機(jī)③激光準(zhǔn)直器④滅菌消毒,屬于①區(qū)域光線應(yīng)用的是(選填序號)。四、實(shí)驗(yàn)專題一、探究光的反射定律1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)器材:激光筆、鉛筆、量角器、平面鏡、可折轉(zhuǎn)的白色粗糙硬紙板等。①量角器:測量入射角和反射角的度數(shù)。②可折轉(zhuǎn)白色粗糙硬紙板的作用:一是顯示光的,對光線起漫反射作用;二是探究入射光線、法線和反射光線是否在內(nèi)。(2)實(shí)驗(yàn)與裝置把一個(gè)平面鏡放在水平桌面上,再把一張紙板ENF豎直地立在平面鏡上,紙板上的直線ON垂直于鏡面。用激光代替光線照射到鏡面上,為了能觀察到激光傳播的路徑,將激光筆貼著可以折的白紙板照射,并用筆記錄下激光傳播徑跡,觀察激光傳播徑跡并進(jìn)行比較,從而找到光反射時(shí)遵循的規(guī)律。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)如圖甲所示,把一個(gè)平面鏡放在水平桌面上,再把一張白色硬紙板豎直地立在平面鏡上(ON垂直于鏡面)。(2)讓激光束貼著硬紙板沿某一角度射到O點(diǎn),經(jīng)平面鏡反射,沿另一個(gè)方向射出,在硬紙板上用鉛筆描出入射光EO和反射光OF的徑跡。(3)改變?nèi)肷涔釫O跟法線之間的夾角,重做兩次實(shí)驗(yàn),均用鉛筆描出入射光和對應(yīng)的反射光的徑跡.(4)把右側(cè)紙板NOF向前或向后折轉(zhuǎn)某一角度(如圖乙所示),仍使激光束貼著硬紙板射到O點(diǎn),觀察是否還能在右側(cè)的紙板上看到反射光線。(5)如圖丙所示,讓激光筆發(fā)出的光逆著原來的反射光射向鏡面時(shí),這時(shí)的反射光將沿著什么方向射出?3.收集證據(jù)(1)記錄表一(2)入射光和對應(yīng)的反射光的徑跡次數(shù)次數(shù)∠i∠r130°30°245°45°335°35°(3)記錄表二紙板的位置紙板的位置是否看到反射光紙板NOF向前折看不見兩紙板在同一平面內(nèi)看見紙板NOF向后折看不見4.分析與論證(1)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①分析反射角和入射角的大小可得出:反射角入射角。②分析反射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系:可看到兩半塊紙板在一個(gè)平面內(nèi)時(shí)有反射光線,右半部分向前折或向后折,觀察不到反射光線。說明:反射光線、入射光線、和法線在內(nèi)。③改變?nèi)肷涔饩€的路徑,分別沿AO、BO、CO的方向射到平面鏡,記錄對應(yīng)反射光線的路徑分別為OA'、OB'、OC'。發(fā)現(xiàn):反射光線和入射光線總是分居法線的側(cè)(選填“同側(cè)”或“異側(cè)”)。④將光線逆著反射光線的方向射入,觀察到新的反射光的傳播路徑與原來的入射光線重合。表明光路。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論光的反射定律:在反射現(xiàn)象中,反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè);反射角等于入射角。在反射現(xiàn)象中,光路可逆。5.交流與評估(1)對應(yīng)關(guān)系:每一條反射光線對應(yīng)一條入射光線。(2)讓光線緊貼紙板(光屏)射向O點(diǎn)的目的:在硬紙板(光屏)上能顯示。(3)實(shí)驗(yàn)描繪光的傳播路徑的方法:在入射光線和反射光線上取一個(gè)點(diǎn),將該點(diǎn)與反射點(diǎn)連接。(4)區(qū)分每一組的對應(yīng)的入射光線和反射光線的方法:對每一組入射光線和反射光線分別用不同顏色的筆進(jìn)行描繪,或者對每一組入射光線和反射光線進(jìn)行編號。二、探究平面鏡成像的特點(diǎn)1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)器材:薄玻璃板、白紙、兩根相同的蠟燭、火柴、刻度尺、支架。(2)確定像的位置方法:把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板的前面,再拿另一支未點(diǎn)燃的蠟燭放在成像的位置,直到看上去與像完全,這個(gè)位置就是像的位置。(3)判斷平面鏡后面的蠟燭與像完全重合的方法:在玻璃板的前面,改變眼睛的位置,直到從不同位置看起來后面的蠟燭被點(diǎn)燃。(4)實(shí)驗(yàn)時(shí),用玻璃板代替平面鏡的目的:使用玻璃板,既可以成像,又可以看到后面的蠟燭是否與像完全重合,這是“法”。(5)準(zhǔn)備兩支完全一樣的蠟燭的目的:便于驗(yàn)證像與物體大小是否。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)如圖所示,在桌面上鋪一張白紙,沿著紙中間的直線上豎直放置一塊玻璃板作為平面鏡。(2)在玻璃板前放一支點(diǎn)燃的蠟燭,移動(dòng)玻璃板后的那支相同的未點(diǎn)燃的蠟燭,直到看上去好像被點(diǎn)燃一樣,此時(shí)玻璃板后蠟燭的位置就是像的位置,然后記下兩支蠟燭的位置。(3)移開玻璃板,用刻度尺畫直線把兩支蠟燭的位置連接起來,量出兩支蠟燭到玻璃板的距離,記錄下來,再觀察它們是否與鏡面垂直。把測量結(jié)果填在表格中。(4)改變點(diǎn)燃的蠟燭的位置,重做幾次實(shí)驗(yàn)。(5)在玻璃板的后面像的位置放一張白紙時(shí),觀察白紙上面有沒有燭焰的像。(6)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象:次數(shù)蠟燭到平面鏡的距離/cm次數(shù)蠟燭到平面鏡的距離/cm像到平面鏡距離/cm像與物的大小關(guān)系1233.分析論證(1)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象,可得:①因?yàn)閮芍灎T完全一樣,其像與物完全重合,表明平面鏡所成像的大小與物體的大小。②比較兩支蠟燭到玻璃板的距離,發(fā)現(xiàn)平面鏡所成的像和物體到平面鏡的距離相等。③平面鏡所成的像和物體的連線與鏡面。④把光屏放在像的位置觀察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)光屏上(選填“有”或“沒有”)出現(xiàn)蠟燭的像,實(shí)驗(yàn)說明:平面鏡所成的像是(虛/實(shí))像。(2)歸納結(jié)論平面鏡成像的特點(diǎn):平面鏡所成的像的大小與物體的大小相等,像和物體到平面鏡的距離相等,像和物的連線與鏡面垂直。利用數(shù)學(xué)對稱的知識(shí),平面鏡成像規(guī)律也可表述為:平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面。三、探究光折射時(shí)的特點(diǎn)1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)器材:激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度光盤(標(biāo)有角度),或光的折射演示器。(2)實(shí)驗(yàn)方案如圖所示,讓激光筆發(fā)出的一束光從空氣以不同的角度射入玻璃磚中,觀察光束在空氣和玻璃磚中的徑跡,并比較折射角和入射角的大小。讓激光筆發(fā)出的一束光從玻璃斜射入空氣中,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。讓激光筆發(fā)出的一束光從空氣垂直射入玻璃中(或從玻璃垂直射到空氣),觀察光的傳播路線。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)讓光從空氣斜射入玻璃中,觀察光的整個(gè)傳播路徑,比較折射角和入射角的大小且記錄在表格中。(2)改變?nèi)肷浣堑拇笮。^察并記錄折射角的變化情況。(3)讓光從玻璃斜射入空氣中,觀察光的整個(gè)傳播路徑,比較折射角和入射角的大小。(4)改變?nèi)肷浣堑拇笮?,觀察折射角的變化情況。(5)讓光垂直射入玻璃,觀察光的整個(gè)傳播路徑。(6)讓光從空氣斜射入玻璃,同時(shí)逆著折射光射入另一束光,觀察兩束光在空氣中的傳播途徑。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格:實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)介質(zhì)入射角折射角1光從空氣斜射入玻璃2光從空氣斜射入玻璃3光從空氣斜射入玻璃4光從空氣垂直入玻璃3.分析論證(1)當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時(shí),折射光線向法線偏折,折射角于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí),折射角也;當(dāng)入射角減小時(shí),折射角也。(2)當(dāng)光從空氣垂直射入玻璃中時(shí),傳播方向。(3)光從玻璃斜射入空氣中時(shí),可以看到,進(jìn)入空氣中的折射光線就逆著原來入射光線的方向射出,就是說,在折射中光路也是的,這時(shí)的折射角入射角。(4)綜合以上分析,歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論:光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí),折射光線向法線偏折,折射角小于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí),折射角也增大;當(dāng)入射角減小時(shí),折射角也減小。當(dāng)光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)中時(shí),傳播方向不變。在折射現(xiàn)象中,光路可逆?!纠}15】如圖甲所示,M是水平放置的小鏡子,上面豎直放置一塊的長方形硬紙板(用來顯示光的傳播路徑),紙板是由兩個(gè)大小相同的小紙板E、F連接而成的。E、F可繞接縫ON轉(zhuǎn)動(dòng),ON是鏡面的法線,AO表示入射光線,OB表示反射光線。利用上述器材和量角器、激光筆等探究“光的反射規(guī)律”。(1)實(shí)驗(yàn)小組的每一位同學(xué)從不同方向都能看到入射光AO在紙板E上的徑跡,這是因?yàn)楣庠诩埌迳习l(fā)生了(選填“鏡面”或“漫”)反射;(2)根據(jù)測量可以得出:BONAON(選填“等于”或“不等于”);(3)在其他條件不變的情況下,將紙板F繞ON向后折,此時(shí)在紙板F上看不到反射光,如圖乙所示。再多次改變?nèi)肷涔釧O與ON的夾角,在紙板F上均看不到反射光。此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步得出:光在發(fā)生反射時(shí),;(4)利用這些實(shí)驗(yàn)器材還可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究有:。【例題16】小紅為探究平面鏡成像的特點(diǎn),她在水平桌面上鋪上白紙,用支架將薄透明玻璃板立在白紙上,再取來兩支相同的蠟燭A和B,如圖所示。(1)實(shí)驗(yàn)中她把點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板的前面,將未點(diǎn)燃的蠟燭B放在玻璃板后面,借助蠟燭B探究蠟燭A所成像的情況,此操作中蠟燭B的作用是為了便于確定和比較;(2)實(shí)驗(yàn)中在尋找蠟燭A像的位置時(shí),眼睛應(yīng)該在蠟燭(選填“A”或“B”)這一側(cè)觀察,把光屏放在蠟燭A所成像的位置處,在光屏上并沒有看到蠟燭A的像,說明平面鏡所成的是(選填“虛”或“實(shí)”)像;(3)若實(shí)驗(yàn)過程中無論怎樣在水平桌面上調(diào)節(jié)蠟燭B的位置,發(fā)現(xiàn)都不能使之與蠟燭A的像完全重合,發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能是。【例題17】如圖所示,是小武
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