第5节 光的反射和折射
第2课时 平面镜成像
知识点 1 探究平面镜成像的特点
1.如图2-5-11甲所示是探究“平面镜成像特点”的情景:竖立的薄透明玻璃板下方放一张白纸,再准备A、B两支大小、外形完全一样的蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛B放在玻璃板后面,以A蜡烛为成像物体。
(1)该实验选择两个相同的蜡烛A和B,是为了比较像与物 的关系。
(2)该实验采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面镜,能在观察到蜡烛A像的同时,也观察到蜡烛B,从而确定 ,此时成像的清晰度比日常使用的平面镜 (填“好一些”或“差一些”)。
(3)实验中,撤去蜡烛B,并在原蜡烛B的位置放一与玻璃板平行的光屏,则光屏上 (填“能”或“不能”)显示蜡烛A的像,说明物体通过平面镜所成的像是 像。
(4)图乙是某实验小组的同学经过三次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置。他们接着连接像与物的对应点,判断连线与玻璃板是否 ,再分别测量 的距离,判断像与物是否关于平面镜对称。
知识点 2 平面镜的应用及成像作图
2.如图2-5-12所示,鞋店的地板上有一块靠墙的平面镜,店员为了顾客方便,通常不会把θ设为90°。下列说法正确的是 ( )
A.镜中所成的是正立、等大的实像
B.人远离平面镜时像变小,面镜时像变大
C.平面镜倾斜放置,便于从顾客脚部反射的光线,经平面镜反射后进入顾客眼睛
D.由于平面镜较小,故人在镜中不能成完整的像
3.(1)在图2-5-13甲中画出AB在平面镜中所成的像。
(2)如图乙所示,S是发光点,A是某条反射光线上的一点。请画出这条反射光线,并完成光路图。
甲 乙
知识点 3 凸面镜和凹面镜
4.光学器件在生活中有很多应用:如图2-5-14(a)所示,盘山公路拐弯处的反光镜使用的是 镜,它对光具有 (填“发散”或“会聚”)作用,因此能增大驾驶员的观察范围;如图(b)所示为采集奥运圣火的画面,圣火采集器是一个 镜,它对太阳光具有 作用,从而把火炬点燃。
5.如图2-5-15所示,能正确表示小丑在平面镜中成像的是 ( )
6.宠物狗正前方竖立着一面镜子,它正在欣赏镜中的自己(如图2-5-16所示),假设宠物狗不动,把平面镜沿MN截成两半,并分别向两侧平移一段距离(两块镜面仍然在原镜面平面内),则宠物狗的头部通过左、右两面镜子 ( )
A.都不能成像
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
C.都成完整的像,且两个像在不同位置
D.都成完整的像,且两个像在同一位置
7.如图2-5-17所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,下列说法中正确的是( )
A.铅笔水平向右移动时,它的像将变小
B.平面镜竖直向上移动时,铅笔的像也将向上移动
C.若改用一块较小的平面镜,铅笔的像将变小
D.若铅笔按图示箭头方向转过45°,铅笔将与它的像垂直
8.小明同学为了探究平面镜的成像特点,准备如下器材:各种长度的蜡烛若干、平面镜一块、玻璃板一块、白纸一张(如图2-5-18所示)。
(1)M所选的器材是 (填“平面镜”或“玻璃板”)。小明把蜡烛A点燃放在M前面,再把其他各支蜡烛依次放在M后面的适当位置处,当某支蜡烛放在后面时,从前面看那支蜡烛好像也被点燃了一样,此时,后面的那支蜡烛与蜡烛A的大小 (填“相等”或“不相等”)。小明测量两侧蜡烛到M的距离;再让蜡烛A远离M,则后面的蜡烛要 (填“远离”或“靠近”)M,才能再次看上去像被点燃了一样。
(2)多次观察及测量距离之后,小明同学得到的初步结论是:平面镜所成的像与物体关于平面镜 。
(3)如图2-5-19甲所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至如图乙所示的位置时,硬币的成像情况是 (填字母)。
A.硬币成像在a处
B.硬币成像在b处
C.硬币成像在c处
D.硬币无法通过平面镜成像
自|我|提|升
9.[例题] 如图2-5-20所示,光源S发出的光经墙上的平面镜反射后能照亮游泳池的水面,请在图中画出能照亮游泳池水面范围的光路图。
[提示] 首先延长墙上的平面镜,然后根据平面镜成像特点作出S的 ,利用像点和平面镜的边缘作出 ,然后再确定 。
[变式] 请根据平面镜成像知识,在图2-5-21中画出光源S发出的光通过平面镜的反射,能够照亮光屏的范围。
答案
第5节 光的反射和折射
第2课时 平面镜成像
1.(1)大小
(2)像的位置 差一些
(3)不能 虚
(4)垂直 对应的两点到玻璃板
2.C
3.(1)如图所示
(2)如图所示
4.凸面 发散 凹面 会聚
5.D
6.D 平面镜所成的像和物体的形状、大小相同,与平面镜的大小无关,半个平面镜仍能成完整的像;平面镜左右两部分都能成完整的像,像与宠物狗关于镜面对称,所以两个像在同一位置。
7.D 由平面镜成像的特点可知,改变铅笔与平面镜的距离,铅笔在镜中所成像的大小不变;平面镜竖直向上移动时,像的位置不变;像与物体大小相等,故若改用一块较小的平面镜,铅笔的像大小不变;铅笔与平面镜的夹角为45°,根据平面镜成像的特点,此时平面镜将铅笔与像的夹角平分,所以铅笔与它在平面镜中所成的像垂直。
8.(1)玻璃板 相等 远离
(2)对称 (3)A
(1)M应选用玻璃板,因为玻璃板是透明的,既可以反射成像,又能透过光线,便于确定像的位置;根据实验要求,M后面蜡烛和蜡烛A的像完全重合时,可以确定蜡烛A像的位置就是M后面蜡烛的位置,由此证明了像与物体的大小相等;物、像到平面镜的距离相等,蜡烛A远离M,像也远离M,故后面的蜡烛要远离M才能与像完全重合。(2)物体在平面镜中成虚像,物、像大小相等,物、像连线与镜面垂直,物、像到平面镜的距离相等,即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。(3)平面镜所成的像与物体关于平面镜对称,硬币位置不变,将平面镜平移,平面镜仍在原来像与成像物体的对称轴上,故像的位置不变。
9.[例题] 如图所示
(1)向上延长墙上的平面镜。
(2)根据平面镜成像的特点做出S的像点S':由S向平面镜做垂线并延长至S'点,S、S'点关于平面镜对称,如图所示。
(3)连接S'和平面镜上端并延长至水面确定反射光线,连接发光点S和平面镜上端确定入射光线。
(4)连接S'和平面镜下端并延长至水面确定反射光线,连接发光点S和平面镜下端确定入射光线。
则图中A、B间的区域为经墙上的平面镜反射后能照亮游泳池水面的范围。
[提示] 像点S' 反射光线 入射光线
[变式] 如图所示
过镜面作出点S的对称点S',S'为点光源S在平面镜中成的像,连接S'与不透明物体的右下端并延长,与光屏交于点A;连接S与不透明物体的左下端,与MN交于点O',再连接S'O'并延长交光屏于点B,则AB之间即为能够照亮光屏的范围。第5节 光的反射和折射
第1课时 光的反射
知识点 1 光的反射
1.如图2-5-1所示,我们能看见不发光的物体,是因为物体 的光进入了我们的眼睛。
2.如图2-5-2所示是光在物体表面发生反射的示意图,图中 是反射面, 是入射光线, 是入射点, 是反射光线, 是法线, 是入射角, 是反射角。
知识点 2 光的反射定律
3.利用如图2-5-3所示的装置做“探究光的反射规律”的实验。
(1)在实验中白色硬纸板能显示 ,也能方便地测量 。
(2)将一束光贴着纸板A沿EO射到O点,若将纸板B向前或向后折,此时在纸板B上看不到反射光,这样做的目的是探究 ,
此时反射光的位置 (填“发生”或“不发生”)变化。
(3)若将入射光线EO靠近法线,则反射光线OF将 (填“靠近”或“远离”)法线。
(4)将纸板A、B置于同一平面后,若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点,反射光将沿图中的OE方向射出,说明光在反射时, 。
4.按要求完成下列光路图。
(1)在图2-5-4甲中画出反射光线。
(2)在图乙中画出入射光线。
(3)在图丙中画出反射面。
知识点 3 光的反射类型
5.关于图2-5-5中的光现象,下列说法中错误的是 ( )
A.图甲是镜面反射,遵循光的反射定律
B.图乙是漫反射,不遵循光的反射定律
C.“光污染”是图甲的反射造成的
D.坐在不同位置都能看清黑板上的字与图乙的反射有关
6.我们在通常情况下,从各个方向都能看到黑板上的字,是因为光发生了 ;而黑板某一小部分“反光”是由于光射到这一小部分时发生了 。我们能从不同方向看到本身不发光的物体,是因为光在物体表面发生了 。
7.(2020衢州)如图2-5-6所示是小科探究光的反射规律和相关实验的过程。下列叙述正确的是 ( )
A.图甲中应选用光滑的硬纸板
B.图甲中∠EOM是入射角
C.图乙中反射光不存在
D.图甲、丙现象说明光路是可逆的
8.在学习科学后,刘亮开始注意观察生活中的一些现象,一天他用激光对着光滑的大理石地面照射,如图2-5-7所示,无意中发现对面粗糙的墙壁上出现了一个明亮的光斑,而光滑地面上的光斑很暗,对此现象解释较合理的是 ( )
A.地面吸收了所有的光
B.光在墙壁上发生漫反射
C.光在地面上发生漫反射
D.光在墙壁上发生镜面反射
9.关于光的反射,下列说法中正确的是 ( )
A.入射光线与反射面的夹角为15°时,反射角也为15°
B.入射角增大5°时,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
C.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
D.镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
10.小明想利用一块平面镜使方向已知的射向井口的太阳光竖直射入井中,如图2-5-8所示,图中的数字符号表示的是确定平面镜位置时作图的先后次序,其中作图过程正确的是 ( )
11.(2021安顺)在“探究光的反射规律”的实验中,为了确定反射光线和入射光线的位置关系,实验器材有:可旋转的光屏(如图2-5-9甲所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转)、平面镜和激光笔。如图乙所示,将光屏立放在水平放置的镜面上,让激光笔发出的光沿光屏A入射到O点。
(1)实验中,光屏A是用来呈现 光线的,为了观察到完整的光路,光屏B需旋转到图乙中的位置 (填序号)。
(2)旋转光屏A到位置1时,也同时需要旋转光屏B到位置3才能观察到完整光路,通过以上操作过程可知,要观察完整的光路,光屏A、B两部分旋转后要处于 。
(3)记录多次实验光路,进一步研究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称,这条过入射点并 于镜面的直线ON叫作 ,根据这条线便可以确定反射光线和入射光线的位置关系。
12.雨后天晴的夜晚,人在月光下行走,为了不踩到地上的积水,甲同学迎着月光走,应走 处;乙同学背着月光走,应走 (前两空均填“亮”或“暗”)处。因为若迎着月光走,月光射到水面上时,水面发生的是 (填“镜面反射”或“漫反射”),反射光几乎全部射入人的眼睛。
自|我|提|升
13.若要使图2-5-10中的反射光射中墙上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜 ( )
A.水平向左移动
B.水平向右移动
C.竖直向上移动
D.竖直向下移动
答案
第5节 光的反射和折射
第1课时 光的反射
1.反射
2.MM' BO O OA ON ∠3(或∠BON)
∠2(或∠NOA)
3.(1)反射光线和入射光线 反射角和入射角
(2)反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
不发生
(3)靠近
(4)光路是可逆的
4.(1)如图所示
(2)如图所示
(3)如图所示
5.B 根据图示可知,甲、乙的入射光线都平行,而甲的反射光线平行,乙的反射光线不平行,因此图甲发生了镜面反射,图乙发生了漫反射;不论是镜面反射还是漫反射都遵循光的反射定律;“光污染”是光照射到光滑表面上发生镜面反射导致的,即“光污染”是图甲的反射造成的;坐在不同位置都能看清黑板上的字是因为发生了漫反射,即与图乙的反射有关。
6.漫反射 镜面反射 漫反射
7.D 图甲中应选用粗糙的硬纸板,这样会发生光的漫反射,保证我们能够从纸板上看到光路;图甲中EO是入射光线,ON是法线,因此∠EON是入射角;图乙中反射光肯定存在,只是没有纸板的漫反射,我们无法看到它的存在;图丙、甲现象说明光路是可逆的。
8.B 用激光对着光滑的大理石地面照射时,由于大理石表面比较光滑,光会发生镜面反射将大部分的光射向墙面,从而在光滑的地面上形成一个很暗的光斑;当光束被反射到粗糙的墙壁上时,反射光会射向各个方向,从而形成一个明亮的光斑,这是墙壁对光发生了漫反射的缘故。
9.C 当入射光线与反射面的夹角为15°时,入射角为90°-15°=75°,反射角也为75°;入射角增大5°时,反射角也增大5°,反射光线与入射光线的夹角增大10°;镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
10.B 根据题意可知,使用平面镜是为了让太阳光竖直射入井中,即反射光线是竖直向下的,所以,作图过程中的第一个步骤应该是过入射点作竖直向下的反射光线;因为反射角等于入射角,法线正好是入射光线和反射光线夹角的平分线,所以第二步作出入射光线和反射光线夹角的平分线,即法线;由于法线垂直于镜面,所以第三步作出法线的垂线即平面镜的位置。
11.(1)入射 2
(2)同一平面
(3)垂直 法线
12.暗 亮 镜面反射
(1)当迎着月光走时,月光射到水面上,发生的是镜面反射,反射光几乎全部射入人的眼睛,而地面发生的是漫反射,只有很少的光进入人的眼睛,所以此时水面亮,人应走暗处。(2)当背着月光走时,虽然水面仍然发生镜面反射,但是此时的反射光全部射到人的后背,几乎没有光射入人的眼睛;而地面发生漫反射,反射光线射向不同的方向,有光线射入人的眼睛,故此时地面较亮,所以地上暗处是水,人应走亮处。
13.C 将平面镜水平向左移动一段距离,入射光不变,反射光也不会改变,不能射中目标;将平面镜水平向右移动一段距离,入射光不变,反射光也不会改变,不能射中目标;将平面镜竖直向上移动一段距离,入射光方向不变,入射点向右移动,则反射光也向右移动,光斑会向上移动,能射中目标;将平面镜竖直向下移动一段距离,入射光方向不变,入射点向左移动,则反射光也向左移动,光斑会向下移动,不能射中目标。第5节 光的反射和折射
第3课时 光的折射
知识点 1 光的折射规律
1.如图2-5-22所示是研究光的折射规律的装置,激光笔射出的光从空气中斜射入半圆形玻璃砖。图中折射角的大小是 ,当入射角增大时,折射角将 (填“增大”“减小”或“不变”)。在光屏上看到折射光的亮度 (填“大于”“等于”或“小于”)入射光的亮度,原因是 。
2.图2-5-23中能正确表示光从室外透过窗户玻璃进入室内的光路图的是 ( )
知识点 2 光的折射的应用
3.如图2-5-24所示,玫瑰花好像在水面处“折断”了,这种现象形成的原因是( )
A.光路的可逆性
B.光的折射
C.光的反射
D.光的直线传播
4.从岸边看水中的鱼,看到的“鱼”的位置与鱼的实际位置不同。图2-5-25所示的光路图中能解释此现象的是 ( )
5.在海上或沙漠中,有时会看到高楼大厦、热闹市场,实际大海、沙漠上并没有这些楼市,这种现象叫“海市蜃楼”,出现“海市蜃楼”的原因是 ( )
A.光在海面上或沙漠上发生反射
B.光在云层上发生反射
C.光沿直线传播
D.光在不均匀的大气层中发生折射
知识点 3 光的折射作图
6.如图2-5-26所示是一束从水中射向空气的光线,请画出这束光线在空气中的折射光线。
7.如图2-5-27所示,一束光从空气中垂直射向玻璃砖,请画出这束光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的大致光线(注意标出法线,不考虑光的反射)。
8.(2021金华)“鱼戏莲叶东,鱼戏莲叶西,鱼戏莲叶南,鱼戏莲叶北……”我们能看见水中的鱼,是因为 ( )
A.光的直线传播
B.光的反射
C.平面镜成像
D.光的折射
9.图2-5-28是光在空气和玻璃两种介质中传播的情景。下列说法中正确的是( )
A.入射角等于30°
B.折射角等于70°
C.NN'是界面
D.MM'的右侧是玻璃
10.(2019杭州)太阳光穿过地球大气层时会发生折射,如果没有这层大气,会出现 ( )
A.日出会提前,日落会延迟
B.日出和日落都会提前
C.日出会延迟,日落会提前
D.日出和日落都会延迟
11.(2020舟山)如图2-5-29所示,学校的录播教室被一种单向透视玻璃分隔成上课和观摩两个功能区,坐在观摩室的听课教师通过单向透视玻璃进行观摩。下列说法中错误的是 ( )
A.若上课区域的光照强一些,则观摩效果更好
B.从上课区域射向透视玻璃的光只发生折射
C.听课教师能看到上课的情景,是由于上课区域的光能透过透视玻璃
D.学生在透视玻璃中看到了自己的像,此时的透视玻璃相当于平面镜
12.如图2-5-30所示,有一注水的圆柱形敞口容器,用激光笔从其左侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O,下列操作能使光斑向左移动的是 ( )
A.保持水面高度不变,使激光笔向右平移
B.保持激光入射角度不变,使水面上升
C.保持激光入射角度不变,使水面下降
D.保持水面高度和入射点不变,使激光入射角增大
13.手电筒发出的光竖直向下照射到一个空烧杯底部,光线投射到烧杯底部形成一个圆形光斑(如图2-5-31中虚线所示),若再向烧杯中注水到一定高度时,烧杯底部的光圈会变为图2-5-32中的 ( )
14.小芸同学用一支新买的激光笔照射水平的水面,在竖直白墙上出现了两个红色光点A和B,如图2-5-33 所示。现保持入射点O的位置不变,欲使光点A下移至A'处,应使入射光线MO绕着O点沿 (填“顺时针”或“逆时针”)方向转动;现保持入射点O的位置不变,欲使光点B下移至B'处,应使入射光线MO绕着O点沿 (填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。
15.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”的实验中:
(1)如图2-5-34甲所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (填“向左移动”“向右移动”或“不动”),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (填“会”或“不会”)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些 。
(2)如图乙所示,小明继续探究“光从空气中射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙所示,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光逐步偏向法线,折射光线也逐步偏向法线,说明光从空气中斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (填“增大”“减小”或“不变”)。当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 度。
答案
第5节 光的反射和折射
第3课时 光的折射
1.30° 增大 小于 一部分光被反射出去
折射角是折射光线与法线的夹角,故折射角为30°;根据折射规律可知,当入射角增大时,折射角将增大。当光通过玻璃砖发生折射时,会有一部分光被反射,所以折射光要比入射光暗,在光屏上看到折射光的亮度小于入射光的亮度。
2.A
3.B 玫瑰花“折断”是因为光从水中斜射入空气中时,发生了折射。
4.D 光由水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,折射光线远离法线,人逆着折射光线看去,看到的“鱼”的位置比其实际位置要浅。
5.D
6.如图所示
图中已经画出法线,根据折射规律可知,折射光线、入射光线分别位于法线两侧,即在法线左侧的空气中画出折射光线,注意折射角大于入射角。
7.如图所示
光从空气垂直射入玻璃砖,其传播方向不变,然后光从玻璃砖斜射入空气中,先过入射点垂直于界面画出法线,然后根据折射光线和入射光线分别位于法线两侧、折射角大于入射角,画出折射光线。
8.D 9.D
10.C 由于大气层的存在,太阳光会发生折射,我们会看到地平线以下的太阳,则有大气层时,我们会提前看到日出,延迟看到日落;若没有这层大气,则会延迟看到日出,提前看到日落。
11.B 从上课区域射向透视玻璃的光既发生反射又发生折射。
12.B 保持水面高度不变,使激光笔向右平移,光斑右移;保持激光入射角度不变,水面下降、上升时,光折射的光路图如图所示:
比较可知,水面升高,光斑向左移动;保持水面高度和入射点不变,使激光入射角增大,折射角也会增大,光斑右移。
13.B 当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,下图为最左边和最右边折射光线的光路(注意外侧光线表示没有折射时的光线,内侧表示折射后的光线):
从图中可以看出,折射光线在原来光线的内侧,由此可以联想到周围光线都是如此,故B图为正确图形。
14.顺时针 逆时针
当光从空气斜射到水面时,会同时发生反射和折射现象,反射角等于入射角,折射角小于入射角。保持入射点O的位置不变,欲使光点A下移至A'处,根据反射角等于入射角,则应使入射光线MO绕着O点沿顺时针方向转动;保持入射点O的位置不变,欲使光点B下移至B'处,根据光的折射规律,应使入射光线MO绕着O点沿逆时针方向转动。
15.(1)向左移动 会 烟雾
(2)在同一平面内 减小 0
(1)①光从空气中斜射入水中或其他透明介质中时,折射角小于入射角;小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,光在水面处发生折射,水槽底部光斑的位置将向左移动,说明光从空气中斜射入水中时,传播方向会发生偏折。②实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他可以在水面上方喷一些烟雾。(2)①小明继续探究“光从空气中射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。②入射光线和法线的夹角是入射角,折射光线和法线的夹角是折射角,入射光线逐步偏向法线,说明入射角减小,折射光线也逐步偏向法线,说明折射角也减小。③当光沿着 NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时光线垂直入射不改变传播方向,则此时入射角和折射角都为0度。
