专题02 光的三大现象重难点突破
目录
题型一 光的直线传播 1
类型1 小孔成像特点 2
类型2 日食月食的原理 3
类型3 影子的光路 5
题型二 光的反射 6
类型1 反射角与入射角的计算 6
类型2 镜面反射漫反射 7
类型3 平面镜成像特点 9
类型4 应用光反射作光路图 10
题型三 光的折射 11
类型1 光折射的光斑移动 11
类型2 光折射光路图解析叉鱼、筷子折断等原理 13
题型一 光的直线传播
【解题指导】
1、常见的四种光现象包括:光的直线传播现象、光的反射现象、光的折射现象和光的色散现象。
2、区分两种“影”:
（1）物体在地面上的“阴影”是光的直线传播现象。（阴影是光在直线传播的过程中遇到不过透明物质时，在其背面形成的阴暗区。同一物物体在不同条件下形成的影子大小不同）
（2）物体在水面上的“倒影”是光的反射现象。
3、区分与“水”有关的现象的方法：分析光的传播路径，结合定义进行判断。 若光在同种介质中传播，例如只是在水面上传播方向发生改变，则属于光的反射现象；若光在水和其他介质中传播，则属于光的折射现象。
4、解题时要注意光传播的条件，这是解题的关键。“同一均匀介质”是光沿直线传播的条件。仅是“同一介质”不能保证光沿直线传播。例如：地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光就会发生弯曲。早晨，当太阳还在地平线下时，我们就看见了它，是因为不均匀的大气使光线变弯了。
【必备知识与关键能力】
1、光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。早晨，看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高，该现象说明：光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
2、光直线传播的应用：①激光准直。②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。③日食月食的形成：当地球 在中间时可形成月食。④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。
类型1 小孔成像特点
1、小孔成像成的是倒立的实像，像的大小会随物体和光屏到小孔的距离的改变而改变。
2、孔的太小要适中:孔太小，成像很清晰，但很暗，我们看不到像;孔太大，不成像，但很亮，我们看到一个亮斑。
3、像的形状取决于物体的形状，和小孔的形状无关。
【例1】我国2000多年前的《墨经》就记载有小孔成像实验。如图所示，是同学们制作的小孔成像仪，下列说法正确的是（ ）
A．小孔成像像的形状与小孔的形状有关 B．小孔成像成的一定是倒立、缩小的虚像
C．影子的形成原理与小孔成像的原理相同 D．小孔成像仪离光源距离越近，像就越小
【变式演练1】沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，则下列说法错误的是（ ）
A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像
B．图甲和图乙的物理原理是相同的
C．图甲所成的“影”一定比图乙所成的“影”大
D．图乙所成的“影”，物左右移动时，其像的移动方向与其相反
【变式演练2】晴朗的夏天，小明在树荫下看到很多圆形的光斑如图，这些圆形光斑的形成可以用光的 来解释；仔细观察光斑，发现这些圆形光斑大小不一，这些圆形光斑的大小主要与 （选填“树叶间小孔的大小”、“树叶间小孔到地面的距离”或“太阳到树叶间小孔的距离”）有关。
【变式演练3】如图所示是自制针孔照相机示意图，请用光路图画出物体AB在屏上所成的像A'B'。
类型2 日食月食的原理
1、日食（如下图）：又作日蚀，在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时对地球上的部分地区来说，月球位于太阳前方，因此来自太阳的部分或全部光线被挡住，因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。
2、月食（如下图）：当月球运行至地球的阴影部分时，在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮闭，就看到月球缺了一块。此时的太阳、地球、月球恰好（或几乎）在同一条直线上。
3、要判断日食或月食的发生， 需要明确太阳、 地球、 月球之间的相对位置关系。 例如， 日食发生时， 月球必须位于太阳和地球之间； 而月食发生时， 地球必须位于太阳和月球之间。
【例2】如图所示，月球运行到地球和太阳之间时，太阳光被月球挡住，在地球上形成阴影区，处在阴影区的人看不到太阳或只能看到太阳的一部分，会出现日全食、日偏食等自然现象。北京时间4月9日凌晨上演2024年唯一一次日全食，日食带扫过北美洲，美国和加拿大等地的众多城市都能目睹这一观赏性较强的日全食。当地球上处在图中 （Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日全食，处在 （Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日偏食。
【变式演练1】如图所示的是一次罕见的日环食+日全食，又叫复合日食。下列关于日食的一些说法不正确的是（ ）
A．发生日环食时，透过茂密的树叶缝隙在树下地面上形成的亮斑仍是一个实心圆
B．日食发生时，由于地区的不同，观察到的现象也是不同的
C．日食和月食都是由光沿直线传播形成的
D．日食发生时，月球位于太阳和地球中间，挡住了太阳照向地球的光
【变式演练2】我们常能观测到奇妙的天文现象，对月球处于下列不同位置时说法正确的是（ ）
A．Ⅰ区月全食 B．Ⅱ区月偏食
C．Ⅲ区月全食 D．Ⅳ位置日偏食
【变式演练3】光在真空中的传播速度是 m/s，如图所示，在模拟日食、月食的实验中，若在地球上观察到月食，则这些人应该位于 （选填“甲”或“乙”）处，此时月亮在 （选填“A”“B”或“C”）处。
类型3 影子的光路
1、影子的形成：光从光源传播出来，照射在不透光的物体上，不透光的物体把沿直线传播的光挡住了，在不透光的物体后面受不到光照射的地方就形成了影子。
【例3】若小明夜晚沿如图所示的直线经过路灯，他头部的影子的运动轨迹会是图中的（ ）
A．轨迹1 B．轨迹2 C．轨迹3 D．以上都不对
【变式演练1】《考工记》著于春秋战国时期，是我国流传至今年代最早的关于手工业技术的文献。其中记载了一种通过太阳的影子辨别东西方位的方法，如图所示，在水平地面上的O点竖立一根木杆，从早晨到傍晚，木杆的影子从图中的OA处运动到OC处，则B点在O点的（ ）
A．南方 B．北方 C．东方 D．西方
【变式演练2】如图所示，小明下晚自习后在回家的路上，经过一盏路灯，灯光照射人所形成的影子，影子的成因是由于 ，从经过到离开路灯，影子长度的变化特点是： 。
【变式演练3】如图，路灯下站着小明和小华两人，地上留下了他们的影子。
题型二 光的反射
【解题指导】
1、由入射光线决定反射光线，叙述时要先叙述入射光线如何变化，再叙述反射光线如何变化。发生反射的条件：两种介质的交界处；发生处：入射点；结果：返回原介质中。
2、先有了入射光线，有了反射光线，先有了入射角才有了反射角。所以只能说反射角等于入射角，入射角增大，反射角跟着增大，入射角减小，反射角跟着减小。
【必备知识与关键能力】
1、光的反射定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律：三线共面,两线两侧,两角相等,光路可逆。即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。不发光物体把照在它上面的光反射进入我们的眼睛，所以我们能看见不发光的物体。
3、光的反射分类：镜面反射和漫反射。
类型1 反射角与入射角的计算
1、注意入射角和反射角的识别，入射角和反射角不是与反射面的夹角，是与法线的夹角，这一点在计算过程中容易出错。
2、反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当垂直入射时，入射角等于反射角，皆为0度。
【例1】一束光与水平面成角入射到水平放置的平面镜上，如图，下列说法正确的是（ ）
A．只将平面镜绕O顺时针转，反射角减小
B．只将入射光线绕顺时针转，反射光线与入射光线的夹角变化
C．入射光线不变，让反射光线与入射光线的夹角为，平面镜绕逆时针转
D．将入射光线绕顺时针转，接着平面镜沿逆时针转，反射光线旋转
【变式演练1】一条光线射到平面镜上，如果入射光线的方向保持不变，把平面镜的镜面转动10°，反射光线跟入射光线恰好成直角，则镜面转动前的入射角可能是（ ）
A．35° B．10° C．45° D．90°
【变式演练2】如图所示，一束光与液面的夹角为 ，则反射角的大小是 度；保持入射光方向不变，当液面上升时光电屏上的光斑S向 （选填“左”或“右”）移动。
【变式演练3】如图所示，反射光线与平面镜之间的角度为30°，则入射角等于 度；若要使入射光线与反射光线之间的夹角变为150°，则入射光线不动情况下，应调节平面镜绕O点 （选填“逆时针”或“顺时针”）转过 度。
类型2 镜面反射漫反射
1、镜面反射：一束平行光射到平面镜上，反射光是平行的，这种反射叫做镜面反射；镜面反射遵循光的反射定律，镜面反射所成像的性质是正立的，等大的，位于物体异侧的虚像。
2、漫反射，是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象；当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为“漫反射”或“漫射”；平行光束经漫反射后不再是平行光束，由漫反射形成的物体亮度，一般视光源强度和反射面性质而定。
3、无论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律！
【例2】雨后的夜晚，路上有些积水，甲、乙两同学在较暗的月光下相向而行．甲同学迎着月光走，乙同学背着月光走，甲看到积水的水面比路面 （选填“亮”或“暗”），乙看到路上较亮的地方是 （选填“水面”或“路面”）。
【变式演练1】为探究光的万射，小红在黑暗的房间里进行了如下实验：在一张表面粗糙的水平桌面上放一个平面镜，让手电筒的光从上往下正对着平面镜照射，如图所示。小红发现：当从上往下看时，平面镜比桌面亮；当从侧面看时，桌面比平面镜亮。下列说法正确的是（ ）
A．从上往下看，平面镜比桌面亮，是因为光在平面镜上发生了色散
B．光只有在垂直入射的时候才会发生镜面反射
C．光在桌面上发生了漫反射，所以从侧面看桌面更亮
D．漫反射不符合光的反射定律
【变式演练2】夜晚汽车在两种路面行驶时的光路图，不正确的是（ ）
A．干燥路面发生光的漫反射，驾驶员看路面更亮些
B．对面来车上的驾驶员看干燥路面能看清路况
C．干燥路面发生光的反射，潮湿路面不发生光的反射
D．照到干燥路面上的光仍然遵循光的反射定律
【变式演练3】观看电影《志愿军》时，投影银幕是用粗糙的白布做成的，主要是利用了粗糙银幕可以使光发生 反射，使反射光射向各个方向，使各个方向的观众都能看到画面，此时光反射 （选填“遵从”或“不遵从”）光的反射定律。
类型3 平面镜成像特点
1、 平面镜成像特点：像与物大小相等；像到镜的距离与物到镜的距离相等；像与物的对应点的连线与镜面垂直；像与物左右位置颠倒；平面镜所成的像是虚像。总结：等大、等距、垂直、对称、虚像。
2、平面镜成像原理
（1）平面镜成像原理：光的反射定理。
（2）平面镜成像作用：成像、 改变光路。
【例3】晚上小明在客厅的窗户玻璃上看到了客厅里灯的像，这是光的 现象。如图所示，水平向左缓慢推动玻璃窗，则小明通过玻璃窗看到自己的像 （选填“向左运动”、“向右运动”或“静止不动”）。
【变式演练1】如图所示，身高1.6m的小芳站在平面镜前0.5m处观察自己在镜中的像，下列说法错误的是
A．镜中的像与她相距1m
B．她向后退的过程中，镜中的像大小变小
C．她以1m/s的速度靠近镜子，镜子中的像以2m/s的速度靠近她
D．小芳在镜中所成的像是虚像
【变式演练2】用视力表检测视力时要求被测者指明图案“E”两缺口朝那个方向，如看到“Ш”图案则指向自己上方。小芳同学面对视力表时看到的图案为“E”，如图若小芳面对平面镜观察视力表在平面镜中该图案的像时，她应指向她自己的那个方向才是正确的方向？（ ）
A．上 B．下 C．左 D．右
【变式演练3】“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥”（[唐]张志和《渔歌子》）。如图是白鹭在如镜的水面上飞行的情形。白鹭向上飞行时，像的大小 ，像的位置 前两空均选填“不变”或“改变”）；若水深3m，当白鹭距离水面5m时，它的像距离水面 m。
类型4 应用光反射作光路图
根据光的反射规律作光路图的方法：
（1）由入射光线和反射面确定入射点，入射点一般用字母0表示。
（2）由入射点和反射面确定法线，法线用虚线画出。
（3）由入射光线和法线确定入射角，入射角一般用字母∠i、∠a或∠1表示。
（4）根据光的反射定律确定反射角，反射角一般用字母∠γ、∠β或∠2表示。
（5）由法线和反射角确定反射光线，光线用实线画出，注意入射光线和反射光线的箭头方向。
【例4】如图所示，入射光线与镜面的夹角为，根据光的反射定律，在图中画出反射光线并标出反射角的度数。
【变式演练1】如图所示，太阳光与水平面成60°角，小明利用一块平面镜将太阳光水平射入隧道内。请完成光路图，并画出平面镜的位置。
【变式演练2】如图是同一发光点S发出的两条光，经过平面镜发射后的光线。请找出发光点S，画出这两条光线。
【变式演练3】航天员在空间站进行出舱任务时都要穿着舱外航天服，由于存在视野盲区，需要借助手套上的平面镜来观察周围环境或设备来完成任务，请你在图中画出航天员通过平面镜看到设备A的光路图。
题型三 光的折射
【解题指导】
1、光的折射现象导致我们看到的水中物体的位置与实际位置存在差异， 物体的实际位置位于我们看到的虚像的下方。
2、有折射一定有反射 有反射不一定有折射 因为有可能是全反射。
3、不均匀介质中，光的传播路径不再是直线，是一条曲线。
4、光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，随着入射角增大，折射增大，根据折射角的变化分析。
【必备知识与关键能力】
1、光的折射现象 是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。这种现象发生在两种介质的交界处，其中折射光线进入到另一种介质中，而反射光线则返回原介质中。光的折射与光的反射不同，反射光的光速与入射光线相同，而折射光线的光速与入射光线不同。在两种介质的交界处，不仅会发生折射，同时也发生反射。这是因为光在不同物质中的传播速度不同，导致在两种介质的交界处传播方向发生变化。
类型1 光折射的光斑移动
当光线从空气斜射入水中时， 折射光线会向法线偏折， 导致折射角小于入射角。 这意味着， 当向容器中逐渐加水时， 光线会发生折射现象， 使得折射光线靠近法线， 即向下偏折。 因此， 光斑会向左移动。 当水加满后， 由于折射光路的变化， 光斑将停止移动。
【例1】某校新建成一个喷水池，在池底中央安装了一只射灯。射灯发出的一束光照在右边的池壁上，当池内无水时，站在池旁左边的人，看到在S点形成一个亮斑，如图所示。现往池内灌水，水面升至a位置时，人看到亮斑的位置在P点：如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点。则（ ）
A．P点在S点的上方，Q点在S点的下方 B．P点在S点的下方，Q点在S点的下方
C．P点在S点的上方，Q点在S点的上方 D．P点在S点的下方，Q点在S点的上方
【变式演练1】有一圆柱形敞口容器，装入适量的水，从其左侧某一高度处斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．保持入射点不变，使激光的入射角减小，光斑位置右移
B．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移，光斑位置左移
C．保持激光射入的角度不变，垫高容器右侧，入射角减小
D．保持激光射入的角度不变，使水面下降，光斑位置右移
【变式演练2】如图，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，形成一个光斑。现向水槽中匀速注入适量水后，则水槽底部光斑移到O点的 （选填“左”或“右”）侧；继续沿水槽壁匀速注水，则折射角将 。若水面上升速度为v水，光斑移动速度为v光斑，则两者的大小关系是v水 v光斑。
【变式演练3】小明同学在学了第四章《光的折射透镜》以后，找来了如下实验器材，进一步研究光的折射的问题，如图所示，将透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水平放置，固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小明通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。为使A处的光点移至B处，使水槽中的水量应 （增加/减少），此时折射角大小 （变大/变小/不变）；若水面高度的变化量Δh=2cm，则AB间距离 2cm（>/=/<）。
类型2 光折射光路图解析叉鱼、筷子折断等原理
1、渔民叉鱼：有经验的渔民都知道，只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到，因为我们看到的是鱼的虚像，真正的鱼在像的下方。
2、筷子折断原理
【例2】将筷子放入碗中，如图甲所示，我们可以看到水中的筷子好像向上弯折了。请在图乙中大致画出人眼看到筷子尖端A点的光路图。
【变式演练1】如图所示，斜插入水中的筷子看起来在水面处“折断”的原因是（ ）
A．光沿直线传播 B．光的反射
C．光的折射 D．光的色散
【变式演练2】唐朝诗人韩愈的《叉鱼招张功曹》中记载：“深窥沙可数，静接水无摇。刃下那能脱 波间或自跳。”当语文老师翻译到“鱼叉掷下，哪有逃脱得了的鱼？可它们却仍在波浪中跳跃”时，勤思好问的小晋同学想：人看到的鱼是光的 形成的 （选填“虚”或“实”）像，若要叉到鱼，人应该向看到的鱼的 （选填“上方”或“下方”）叉去。
【变式演练3】如图甲是李强和爷爷叉鱼的场景。李强看到水中的鱼刚好跟鱼叉在水中的像重合在一起，乙图中的A 点表示李强眼睛位置，B点表示李强手中鱼叉的位置，请在乙图中画出（1）李强看到鱼叉像的位置，（2）这条鱼在水中的大致位置C并完成看到鱼的光路图。
1．（2024·山东济南·二模）如图所示，“七桥风月”是济南大明湖扩建后的新八景之一，由鹊华、芙蓉、水西、湖西、北池、百花、秋柳七座景观桥构成。以下能正确反映人看见桥的倒影上M点的光路图是（ ）
A．B．C．D．
2．（2024·安徽合肥·二模）小明在探究“平面镜成像”实验中，分别把一个不透明且不光滑的挡板放置在如图甲、乙所示的位置，则小明在右侧观察时（ ）
A．甲图中能看到像 B．乙图中能看到像
C．甲、乙两图中均能看到像 D．甲、乙两图中均看不到像
3．（2024·河北石家庄·二模）下列关于光现象的说法正确的是（ ）
A．甲：人面镜时，镜中人的像变大
B．乙：鱼的实际位置在看到的“鱼”的上方
C．丙：把光屏靠近小孔，像变小
D．丁：赵州桥在水中的倒影是光的折射形成的
4．（2024·江苏泰州·一模）当月球运动到太阳和地球之间，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的影子正好落到地球上时，就会发生神奇的日食奇观。如图，在a、b、c、d位置此刻能看到日食现象的是
A．a、b两位置 B．b、c两位置 C．a、c两位置 D．a、d两位置
5．（2023·广东阳江·一模）一个蕴含光学知识的小魔术：从图甲的角度看，起初茶碗是空的，当慢慢加水时，发现碗中其实藏有一枚硬币，如图乙所示，下列解释正确的是（ ）
A．起初看不到硬币，原因是硬币发出的光发生了折射
B．加水后看到硬币，是因为硬币发出的光发生了反射
C．看见的硬币是硬币真实所在的位置
D．看见的硬币比硬币真实的位置要浅
6．（2024·山西阳泉·一模）水平过道上方有一盏灯（如图），小明站在1号地砖上时，通过2号地砖能看到灯的像；走到2号地砖上时，通过3号地砖能看到灯的像。则小明通过两块地砖所看到的像大小 （选填“变小”“变大”或“不变”），判断的依据是 。
7．（2024·河南南阳·一模）如图所示，一只白鹭在离水面2m高度正平行于水面飞行，水深6m；若以白鹭为参照物，它在水中的倒影是 （选填“运动”或“静止”）的，倒影距离水面 m，白鹭的倒影是由于 而形成的。
8．（2024·江苏苏州·一模）如图所示，一平面镜竖直放置，镜前A点到平面镜的距离为3m，一物点S以A点为圆心、0.4m为半径沿逆时针做圆周运动，则物点S的像沿时针旋转；在运动过程中像、物之间的最小距离为 m。身高1.7m的小杰站立在该平面镜前面，如果他看到自己的全身像高为 m。
9．（2024·安徽宿州·二模）中国文化源远流长，汉乐府《江南》一诗脍炙人口，其中的“鱼戏莲叶间”将景入画。莲叶浮出水面，又倒映在水中。关于人观察到水中的鱼和莲叶，其中是虚像的是 （单选，选填序号①水中的“小鱼”；②水中的“莲叶”；③两者都是；④两者都不是）。
10．（2024·江苏镇江·一模）如图所示，小明站在平面镜正前方的①位置，他在镜中成的是 （选填“实”或“虚”）像；小明垂直镜面移动 80cm到②位置，他与像的距离改变 cm；将一个点光源放置在②位置与放置在①位置比较，经平面镜反射的光覆盖的区域会 。
11．（2024·湖南长沙·模拟预测）光从玻璃斜射入到空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，反射光线OC如图所示，请在图中画出入射光线AO和折射光线OB的大致方向，并标出入射角的大小。
12．（2024·河南新乡·三模）每年11月至次年三月，天鹅湖国家城市湿地公园吸引数万只白天鹅来这里栖息过冬，三门峡市因此被誉为“天鹅之城”，若A点为人们看到的大天鹅的嘴在水中的倒影，请在图中画出光从大天鹅的嘴经水面反射进入人眼的光路图（保留作图痕迹）。
13．（2024·江苏连云港·三模）如图，一束光斜射入水中，请您画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。
14．（2024·吉林·模拟预测）如图所示，请根据平面镜成像的特点，作出眼睛通过水洼看到水中月亮上M点的反射光路。（用点代表月亮上M点的像）
15．在图中画出入射光线AO的反射光线OB，并标出反射角的大小。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题02 光的三大现象重难点突破
目录
题型一 光的直线传播 1
类型1 小孔成像特点 2
类型2 日食月食的原理 4
类型3 影子的光路 7
题型二 光的反射 9
类型1 反射角与入射角的计算 9
类型2 镜面反射漫反射 12
类型3 平面镜成像特点 14
类型4 应用光反射作光路图 16
题型三 光的折射 19
类型1 光折射的光斑移动 19
类型2 光折射光路图解析叉鱼、筷子折断等原理 22
题型一 光的直线传播
【解题指导】
1、常见的四种光现象包括:光的直线传播现象、光的反射现象、光的折射现象和光的色散现象。
2、区分两种“影”:
（1）物体在地面上的“阴影”是光的直线传播现象。（阴影是光在直线传播的过程中遇到不过透明物质时，在其背面形成的阴暗区。同一物物体在不同条件下形成的影子大小不同）
（2）物体在水面上的“倒影”是光的反射现象。
3、区分与“水”有关的现象的方法：分析光的传播路径，结合定义进行判断。 若光在同种介质中传播，例如只是在水面上传播方向发生改变，则属于光的反射现象；若光在水和其他介质中传播，则属于光的折射现象。
4、解题时要注意光传播的条件，这是解题的关键。“同一均匀介质”是光沿直线传播的条件。仅是“同一介质”不能保证光沿直线传播。例如：地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光就会发生弯曲。早晨，当太阳还在地平线下时，我们就看见了它，是因为不均匀的大气使光线变弯了。
【必备知识与关键能力】
1、光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。早晨，看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高，该现象说明：光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
2、光直线传播的应用：①激光准直。②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。③日食月食的形成：当地球 在中间时可形成月食。④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。
类型1 小孔成像特点
1、小孔成像成的是倒立的实像，像的大小会随物体和光屏到小孔的距离的改变而改变。
2、孔的太小要适中:孔太小，成像很清晰，但很暗，我们看不到像;孔太大，不成像，但很亮，我们看到一个亮斑。
3、像的形状取决于物体的形状，和小孔的形状无关。
【例1】我国2000多年前的《墨经》就记载有小孔成像实验。如图所示，是同学们制作的小孔成像仪，下列说法正确的是（ ）
A．小孔成像像的形状与小孔的形状有关 B．小孔成像成的一定是倒立、缩小的虚像
C．影子的形成原理与小孔成像的原理相同 D．小孔成像仪离光源距离越近，像就越小
【答案】C
【详解】A．小孔形状不同，但是所成像的形状相同，故小孔成像与小孔的形状无关，故A错误；
B．小孔成像的原理是光的直线传播。小孔成像成的一定是倒立的实像，故B错误；
C．影子和小孔成像都是光的直线传播形成的，故C正确；
D．其他条件相同时，小孔成像仪离光源距离越近，成像就越大，故D错误。
故选C。
【变式演练1】沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，则下列说法错误的是（ ）
A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像
B．图甲和图乙的物理原理是相同的
C．图甲所成的“影”一定比图乙所成的“影”大
D．图乙所成的“影”，物左右移动时，其像的移动方向与其相反
【答案】C
【详解】A．在纸窗上开一个小孔使莺的影子呈现在室内纸屏上，观察到“莺东则影西，莺西则影东”，即莺通过小孔在光屏上成了一个倒立的实像，描述的现象是小孔成像，故A正确，不符合题意；
B．图甲是影子的形成，图乙是小孔成像，光学原理都是光的直线传播，故B正确，不符合题意；
C．小孔成像所成像的大小与物体和像到孔的距离有关，是倒立的实像，有可能是放大的，也有可能是缩小的，故图甲所成的“影”不一定比图乙所成的“影”大，故C错误，符合题意；
D．利用光的直线传播可知，小孔成像所成的像是倒立的，物左右移动时，其像的移动方向与其相反，故D正确，不符合题意。
故选C。
【变式演练2】晴朗的夏天，小明在树荫下看到很多圆形的光斑如图，这些圆形光斑的形成可以用光的 来解释；仔细观察光斑，发现这些圆形光斑大小不一，这些圆形光斑的大小主要与 （选填“树叶间小孔的大小”、“树叶间小孔到地面的距离”或“太阳到树叶间小孔的距离”）有关。
【答案】 直线传播 树叶间小孔到地面的距离
【详解】[1]树荫下看到很多圆形的光斑，这些圆形光斑是光的直线传播形成的，属于小孔成像现象，光斑是太阳的像。
[2]由于太阳离地球很远，可以看成太阳到树叶间小孔的距离相等，小孔成像所成的像的形状与孔的形状无关，像的大小主要与树叶间小孔到地面的距离有关，树叶间小孔到地面的距离越大，成的像越大。
【变式演练3】如图所示是自制针孔照相机示意图，请用光路图画出物体AB在屏上所成的像A'B'。
【答案】
【详解】过A点和小孔画出一条光线交光屏于A′，再过B点和小孔画出一条光线交光屏于B′，即AB的像为A′B′，如下图所示：
类型2 日食月食的原理
1、日食（如下图）：又作日蚀，在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时对地球上的部分地区来说，月球位于太阳前方，因此来自太阳的部分或全部光线被挡住，因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。
2、月食（如下图）：当月球运行至地球的阴影部分时，在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮闭，就看到月球缺了一块。此时的太阳、地球、月球恰好（或几乎）在同一条直线上。
3、要判断日食或月食的发生， 需要明确太阳、 地球、 月球之间的相对位置关系。 例如， 日食发生时， 月球必须位于太阳和地球之间； 而月食发生时， 地球必须位于太阳和月球之间。
【例2】如图所示，月球运行到地球和太阳之间时，太阳光被月球挡住，在地球上形成阴影区，处在阴影区的人看不到太阳或只能看到太阳的一部分，会出现日全食、日偏食等自然现象。北京时间4月9日凌晨上演2024年唯一一次日全食，日食带扫过北美洲，美国和加拿大等地的众多城市都能目睹这一观赏性较强的日全食。当地球上处在图中 （Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日全食，处在 （Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日偏食。
【答案】 Ⅰ Ⅱ/Ⅳ
【详解】[1]Ⅰ区是太阳光完全照射不到的区域，因此在Ⅰ区域会看到日全食。
[2]太阳的部分区域发光能照射到Ⅱ、Ⅳ区域，因此在Ⅱ、Ⅳ区域的观察者会看到日偏食。
【变式演练1】如图所示的是一次罕见的日环食+日全食，又叫复合日食。下列关于日食的一些说法不正确的是（ ）
A．发生日环食时，透过茂密的树叶缝隙在树下地面上形成的亮斑仍是一个实心圆
B．日食发生时，由于地区的不同，观察到的现象也是不同的
C．日食和月食都是由光沿直线传播形成的
D．日食发生时，月球位于太阳和地球中间，挡住了太阳照向地球的光
【答案】A
【详解】A．透过茂密的树叶缝隙在树下成像，其原理为小孔成像，所成的像与孔的形状无关，只与物体形状有关，为日环食的形状，一个空心圆环，故A错误，符合题意；
B．日食的原理是月球运行到太阳与地球之间，挡住了太阳照射到地球的光线，不同地区被挡住的情况不同，观察到的现象也不同，故B正确，不符合题意；
C．日食的原理是月球运行到太阳与地球之间，挡住了太阳照射到地球的光线；月食的原理是地球刚好运行到太阳与月球之间，挡住了来自太阳的光线，故日食和月食都是由光沿直线传播形成的，故C正确，不符合题意；
D．日食的原理是月球运行到太阳与地球之间，挡住了太阳照射到地球的光线，故D正确，不符合题意。
故选A。
【变式演练2】我们常能观测到奇妙的天文现象，对月球处于下列不同位置时说法正确的是（ ）
A．Ⅰ区月全食 B．Ⅱ区月偏食
C．Ⅲ区月全食 D．Ⅳ位置日偏食
【答案】A
【详解】A．由图可知，在Ⅰ区月亮完全处于地球的本影中，所以会出现月全食，故A正确；
B．在Ⅱ区月亮处于半影区域，亮度变暗，但不会出现月偏食，故B错误；
C．Ⅲ区月亮不在本影和半影中，所以不会发生月食，故C错误；
D．Ⅳ位置月亮一部分在本影一部分在半影区，会出现月偏食，出现日食时，月球在地球和太阳之间，故D错误。
故选A。
【变式演练3】光在真空中的传播速度是 m/s，如图所示，在模拟日食、月食的实验中，若在地球上观察到月食，则这些人应该位于 （选填“甲”或“乙”）处，此时月亮在 （选填“A”“B”或“C”）处。
【答案】 3×108 甲 C
【详解】[1]光在真空中传播的速度是最快的为。
[2][3]月食是由于地球挡住了太阳照向月亮的光，所以我们看不见或只能看见部分月亮；如果地球上观察到月食，这些人应该是位于甲处，此时月亮在C处。
类型3 影子的光路
1、影子的形成：光从光源传播出来，照射在不透光的物体上，不透光的物体把沿直线传播的光挡住了，在不透光的物体后面受不到光照射的地方就形成了影子。
【例3】若小明夜晚沿如图所示的直线经过路灯，他头部的影子的运动轨迹会是图中的（ ）
A．轨迹1 B．轨迹2 C．轨迹3 D．以上都不对
【答案】C
【详解】若小明夜晚沿如图所示的直线经过路灯，他的影子先变短后变长，他头部的影子的运动轨迹会是图中的3，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【变式演练1】《考工记》著于春秋战国时期，是我国流传至今年代最早的关于手工业技术的文献。其中记载了一种通过太阳的影子辨别东西方位的方法，如图所示，在水平地面上的O点竖立一根木杆，从早晨到傍晚，木杆的影子从图中的OA处运动到OC处，则B点在O点的（ ）
A．南方 B．北方 C．东方 D．西方
【答案】A
【详解】如图所示，在水平地面上的O点竖立一根木杆，从早晨到傍晚，木杆的影子从图中的OA处运动到OC处。由于早晨，太阳从东方升起，所以A点为西，C点为东，则B点在O点的南方，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【变式演练2】如图所示，小明下晚自习后在回家的路上，经过一盏路灯，灯光照射人所形成的影子，影子的成因是由于 ，从经过到离开路灯，影子长度的变化特点是： 。
【答案】 光的直线传播 先变短后变长
【详解】[1]影子的成因是由于光的直线传播。当光线遇到不透明的物体（如人）时，它会在物体后面形成一个没有光线照射到的区域，这个区域就是影子。
[2]当小明从经过到离开路灯的过程中，他与路灯的距离在不断变化。根据光的直线传播和相似三角形的原理，我们可以知道：当小明走向路灯时，他与路灯的距离逐渐减小，此时影子的长度会逐渐变短，因为光线与地面的夹角在逐渐增大，使得影子的投射范围变小。当小明经过路灯并继续前行时，他与路灯的距离逐渐增大，此时影子的长度会逐渐变长，因为光线与地面的夹角在逐渐减小，使得影子的投射范围变大。
【变式演练3】如图，路灯下站着小明和小华两人，地上留下了他们的影子。
【答案】
【详解】光在空气中沿直线传播，将小明和小华的顶端和影子的顶端连接并延长可交于一点S，如图所示：
题型二 光的反射
【解题指导】
1、由入射光线决定反射光线，叙述时要先叙述入射光线如何变化，再叙述反射光线如何变化。发生反射的条件：两种介质的交界处；发生处：入射点；结果：返回原介质中。
2、先有了入射光线，有了反射光线，先有了入射角才有了反射角。所以只能说反射角等于入射角，入射角增大，反射角跟着增大，入射角减小，反射角跟着减小。
【必备知识与关键能力】
1、光的反射定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律：三线共面,两线两侧,两角相等,光路可逆。即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。不发光物体把照在它上面的光反射进入我们的眼睛，所以我们能看见不发光的物体。
3、光的反射分类：镜面反射和漫反射。
类型1 反射角与入射角的计算
1、注意入射角和反射角的识别，入射角和反射角不是与反射面的夹角，是与法线的夹角，这一点在计算过程中容易出错。
2、反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当垂直入射时，入射角等于反射角，皆为0度。
【例1】一束光与水平面成角入射到水平放置的平面镜上，如图，下列说法正确的是（ ）
A．只将平面镜绕O顺时针转，反射角减小
B．只将入射光线绕顺时针转，反射光线与入射光线的夹角变化
C．入射光线不变，让反射光线与入射光线的夹角为，平面镜绕逆时针转
D．将入射光线绕顺时针转，接着平面镜沿逆时针转，反射光线旋转
【答案】C
【详解】A．入射角为入射光线与法线之间的夹角，将平面镜顺时针旋转25°，此时入射光线与平面镜之间的夹角减小25°，入射角增大25°，即反射角也增大25°，故A错误；
B．将入射光线绕顺时针转25°，入射角减小25°，反射角同时也减小25°，则反射光线与入射光线的夹角变化50°，故B错误；
C． 反射光线与入射光线的夹角为80°，则反射角等于入射角等于40°，即入射光线与平面镜之间的夹角为90°-40°=50°，平面镜绕逆时针转10°即可，故C正确；
D． 将入射光线绕顺时针转25°，反射光线向左也转动25°，此时入射角为25°，然后将平面镜逆时针转动30°后，即法线逆时针转动30°，入射光线来到了法线的右侧，且新的入射角为30°-25°=5°，反射光线来到法线的左侧，且反射角等于入射角为5°，则反射光线转过的角度为
故D错误。
故选C。
【变式演练1】一条光线射到平面镜上，如果入射光线的方向保持不变，把平面镜的镜面转动10°，反射光线跟入射光线恰好成直角，则镜面转动前的入射角可能是（ ）
A．35° B．10° C．45° D．90°
【答案】A
【详解】由于反射角等于入射角，当反射光线跟入射光线恰成直角时，入射角和反射角都是45°，现在的入射角比原来改变了10°，故原来的入射角是35°或55°，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【变式演练2】如图所示，一束光与液面的夹角为 ，则反射角的大小是 度；保持入射光方向不变，当液面上升时光电屏上的光斑S向 （选填“左”或“右”）移动。
【答案】 50 左
【详解】[1]据图可知，入射角为
光的反射现象中，反射角等于入射角，已知入射角是50°，则反射角也为50°。
[2]保持入射光方向不变，当液面上升时反射位置会向左移动，根据光的反射定律，反射光线会向左移动，则打在电屏上的光斑S向左移动，如下图所示：
【变式演练3】如图所示，反射光线与平面镜之间的角度为30°，则入射角等于 度；若要使入射光线与反射光线之间的夹角变为150°，则入射光线不动情况下，应调节平面镜绕O点 （选填“逆时针”或“顺时针”）转过 度。
【答案】 60 顺时针 15
【详解】[1]如图，反射光线与平面镜之间的角度为30°，反射角的大小，在反射现象中，反射角等于入射角，则入射角等于60°。
[2][3]由上图可知，入射角为60°，入射光线与镜面的夹角为30°；若要使入射光线与反射光线之间的夹角变为150°，则入射角为；在入射光线不动情况下，入射光线与镜面的夹角为，应调节平面镜绕O点顺时针转过。
类型2 镜面反射漫反射
1、镜面反射：一束平行光射到平面镜上，反射光是平行的，这种反射叫做镜面反射；镜面反射遵循光的反射定律，镜面反射所成像的性质是正立的，等大的，位于物体异侧的虚像。
2、漫反射，是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象；当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为“漫反射”或“漫射”；平行光束经漫反射后不再是平行光束，由漫反射形成的物体亮度，一般视光源强度和反射面性质而定。
3、无论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律！
【例2】雨后的夜晚，路上有些积水，甲、乙两同学在较暗的月光下相向而行．甲同学迎着月光走，乙同学背着月光走，甲看到积水的水面比路面 （选填“亮”或“暗”），乙看到路上较亮的地方是 （选填“水面”或“路面”）。
【答案】 亮 路面
【详解】[1]甲同学迎着月光走：在这种情况下，月光直接照射到水面上，然后通过镜面反射进入甲同学的眼睛。因为镜面反射的光线是集中的，所以甲同学看到的水面会比路面亮。
[2]乙同学背着月光走：乙同学看到的是月光照射到路面后发生的漫反射，而照在水面上的光因为镜面反射，光线不会进入乙同学眼中，会比漫反射的路面更加暗，因此乙同学看到的路面会比水面亮。
【变式演练1】为探究光的万射，小红在黑暗的房间里进行了如下实验：在一张表面粗糙的水平桌面上放一个平面镜，让手电筒的光从上往下正对着平面镜照射，如图所示。小红发现：当从上往下看时，平面镜比桌面亮；当从侧面看时，桌面比平面镜亮。下列说法正确的是（ ）
A．从上往下看，平面镜比桌面亮，是因为光在平面镜上发生了色散
B．光只有在垂直入射的时候才会发生镜面反射
C．光在桌面上发生了漫反射，所以从侧面看桌面更亮
D．漫反射不符合光的反射定律
【答案】C
【详解】A．从上往下看，平面镜比桌面亮，是因为光在平面镜上发生了镜面反射，大量反射光线竖直反射了回来，故A错误；
B．光在光滑物体表面发生镜面反射，与入射角度无关，故B错误；
C．光在平面镜上发生镜面反射，反射光线竖直向上反射。光在桌面上发生了漫反射，反射光线射向各个方向，从侧面看时，有部分光线进入人眼，而平面镜几乎没有反射到侧面的光线，所以从侧面看桌面更亮，故C正确；
D．漫反射和镜面反射一样，都符合光的反射定律，故D错误。
故选C。
【变式演练2】夜晚汽车在两种路面行驶时的光路图，不正确的是（ ）
A．干燥路面发生光的漫反射，驾驶员看路面更亮些
B．对面来车上的驾驶员看干燥路面能看清路况
C．干燥路面发生光的反射，潮湿路面不发生光的反射
D．照到干燥路面上的光仍然遵循光的反射定律
【答案】C
【详解】A．由图可知，汽车的光射在干燥的沥青路上，发生漫反射，会有光线进入驾驶员的眼睛，驾驶员看路面更亮些，故A正确，不符合题意；
B．光射在潮湿的沥青路上，发生镜面反射，反射光线是平行射出，更多的反射光线进入对面来车上的驾驶员的眼睛，驾驶员会感觉地面很刺眼，看不清路况，所以对面来车上的驾驶员看干燥路面能看清路况，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，汽车的光射在干燥的沥青路上，发生漫反射，光射在潮湿的沥青路上，发生镜面反射，漫反射和镜面反射都属于光的反射，故C不正确，符合题意；
D．照到干燥路面上的光发生的是漫反射，漫反射也遵守光的反射定律，故D正确，不符合题意。
故选C。
【变式演练3】观看电影《志愿军》时，投影银幕是用粗糙的白布做成的，主要是利用了粗糙银幕可以使光发生 反射，使反射光射向各个方向，使各个方向的观众都能看到画面，此时光反射 （选填“遵从”或“不遵从”）光的反射定律。
【答案】 漫 遵从
【详解】[1][2]幕布是凹凸不平的，平行光线入射到粗糙的幕布上，反射光线射向四面八方，进入不同方向的人的眼睛，不同方向的人们都能看到，因此光在幕布上发生了漫反射；镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律，所以这种反射也遵循光的反射定律。
类型3 平面镜成像特点
1、 平面镜成像特点：像与物大小相等；像到镜的距离与物到镜的距离相等；像与物的对应点的连线与镜面垂直；像与物左右位置颠倒；平面镜所成的像是虚像。总结：等大、等距、垂直、对称、虚像。
2、平面镜成像原理
（1）平面镜成像原理：光的反射定理。
（2）平面镜成像作用：成像、 改变光路。
【例3】晚上小明在客厅的窗户玻璃上看到了客厅里灯的像，这是光的 现象。如图所示，水平向左缓慢推动玻璃窗，则小明通过玻璃窗看到自己的像 （选填“向左运动”、“向右运动”或“静止不动”）。
【答案】 反射 静止不动
【详解】[1]平面镜成像原理是光的反射，因此小明在客厅的窗户玻璃上看到了客厅里灯的像，这是光的反射现象。
[2]由于灯在平面镜中成像时，像与灯关于平面镜对称，水平向左缓缓推动玻璃窗，看到的像是静止不动的。
【变式演练1】如图所示，身高1.6m的小芳站在平面镜前0.5m处观察自己在镜中的像，下列说法错误的是
A．镜中的像与她相距1m
B．她向后退的过程中，镜中的像大小变小
C．她以1m/s的速度靠近镜子，镜子中的像以2m/s的速度靠近她
D．小芳在镜中所成的像是虚像
【答案】B
【详解】A．根据平面镜成像的特点，像与物到镜面的距离相等，小芳面向平面镜站在镜前0.5m处，则像离镜子也是0.5m远，镜中的像与她相距1m，故A正确，不符合题意；
B．平面镜成像特点是物与像大小相等，她向后退的过程中，镜中的像大小不变，故B错误，符合题意；
C．平面镜成的像与物关于平面镜对称，小芳以1m/s的速度靠近镜子，镜子中的像以1m/s的速度靠近镜子，则镜子中的像以2m/s的速度靠近小芳，故C正确，不符合题意；
D．根据平面镜成像特点可知，小芳在镜中所成的像是正立、等大的虚像，故D正确，不符合题意。
故选B。
【变式演练2】用视力表检测视力时要求被测者指明图案“E”两缺口朝那个方向，如看到“Ш”图案则指向自己上方。小芳同学面对视力表时看到的图案为“E”，如图若小芳面对平面镜观察视力表在平面镜中该图案的像时，她应指向她自己的那个方向才是正确的方向？（ ）
A．上 B．下 C．左 D．右
【答案】C
【详解】平面镜成的像，像和物体关于镜面对称，所以，小芳同学面对视力表时看到的图案为“E”，如图若小芳面对平面镜观察视力表在平面镜中该图案的像时，她应指向她自己的左方，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【变式演练3】“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥”（[唐]张志和《渔歌子》）。如图是白鹭在如镜的水面上飞行的情形。白鹭向上飞行时，像的大小 ，像的位置 前两空均选填“不变”或“改变”）；若水深3m，当白鹭距离水面5m时，它的像距离水面 m。
【答案】 不变 改变 5
【详解】[1]平静的水面相当于平面镜，白鹭在水中形成的“倒影”是白鹭在水中形成的虚像，属于光的反射现象。平面镜成像时，像和物大小相等，当白鹭它向天空飞去时，它在水中像的大小与物体大小相等，白鹭大小不变，它在水中像的大小也不变。
[2]当白鹭它向天空飞去时，白鹭位置发生改变，因此像的位置也发生改变。
[3]平面镜成像时，像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等，当白鹭距离水面5m时，它的像距离水面5m。
类型4 应用光反射作光路图
根据光的反射规律作光路图的方法：
（1）由入射光线和反射面确定入射点，入射点一般用字母0表示。
（2）由入射点和反射面确定法线，法线用虚线画出。
（3）由入射光线和法线确定入射角，入射角一般用字母∠i、∠a或∠1表示。
（4）根据光的反射定律确定反射角，反射角一般用字母∠γ、∠β或∠2表示。
（5）由法线和反射角确定反射光线，光线用实线画出，注意入射光线和反射光线的箭头方向。
【例4】如图所示，入射光线与镜面的夹角为，根据光的反射定律，在图中画出反射光线并标出反射角的度数。
【答案】
【详解】过入射点O用虚线作镜面的垂线为法线，根据光的反射定律，反射光线与入射光线分居法线的两侧，因为入射光线与镜面的夹角是55°，所以入射角为
反射角与入射角相等，作出反射光线，并标出反射角的度数，如图所示：
【变式演练1】如图所示，太阳光与水平面成60°角，小明利用一块平面镜将太阳光水平射入隧道内。请完成光路图，并画出平面镜的位置。
【答案】
【详解】由题意知，反射光线水平向左射出，根据在光的反射现象中，反射角等于入射角，作反射光线与入射光线的夹角的角平分线，即法线，与法线垂直的线所在的位置即平面镜MN的位置，如下图所示：
【变式演练2】如图是同一发光点S发出的两条光，经过平面镜发射后的光线。请找出发光点S，画出这两条光线。
【答案】
【详解】先将两条反射光线AB、CD反向延长交于一点S′，再通过平面镜作出S′的对称点S，即为发光点的位置，连接SA、SC可得入射光线，如图所示：
【变式演练3】航天员在空间站进行出舱任务时都要穿着舱外航天服，由于存在视野盲区，需要借助手套上的平面镜来观察周围环境或设备来完成任务，请你在图中画出航天员通过平面镜看到设备A的光路图。
【答案】
【详解】做A点关于镜面的对称点A′，连接A′与眼睛可得反射光线，反射光线与镜面的交点为入射点，连接入射点与A点可得入射点，如图所示：
题型三 光的折射
【解题指导】
1、光的折射现象导致我们看到的水中物体的位置与实际位置存在差异， 物体的实际位置位于我们看到的虚像的下方。
2、有折射一定有反射 有反射不一定有折射 因为有可能是全反射。
3、不均匀介质中，光的传播路径不再是直线，是一条曲线。
4、光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，随着入射角增大，折射增大，根据折射角的变化分析。
【必备知识与关键能力】
1、光的折射现象 是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。这种现象发生在两种介质的交界处，其中折射光线进入到另一种介质中，而反射光线则返回原介质中。光的折射与光的反射不同，反射光的光速与入射光线相同，而折射光线的光速与入射光线不同。在两种介质的交界处，不仅会发生折射，同时也发生反射。这是因为光在不同物质中的传播速度不同，导致在两种介质的交界处传播方向发生变化。
类型1 光折射的光斑移动
当光线从空气斜射入水中时， 折射光线会向法线偏折， 导致折射角小于入射角。 这意味着， 当向容器中逐渐加水时， 光线会发生折射现象， 使得折射光线靠近法线， 即向下偏折。 因此， 光斑会向左移动。 当水加满后， 由于折射光路的变化， 光斑将停止移动。
【例1】某校新建成一个喷水池，在池底中央安装了一只射灯。射灯发出的一束光照在右边的池壁上，当池内无水时，站在池旁左边的人，看到在S点形成一个亮斑，如图所示。现往池内灌水，水面升至a位置时，人看到亮斑的位置在P点：如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点。则（ ）
A．P点在S点的上方，Q点在S点的下方 B．P点在S点的下方，Q点在S点的下方
C．P点在S点的上方，Q点在S点的上方 D．P点在S点的下方，Q点在S点的上方
【答案】D
【详解】往池内注水，水面升至a位置时，发生折射，根据折射定律，P点如下图所示：
水面上升至b位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射定律和折射定律，Q点如下图所示：
通过画图可知：P点在S点的下方，Q点在S点的上方。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
【变式演练1】有一圆柱形敞口容器，装入适量的水，从其左侧某一高度处斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．保持入射点不变，使激光的入射角减小，光斑位置右移
B．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移，光斑位置左移
C．保持激光射入的角度不变，垫高容器右侧，入射角减小
D．保持激光射入的角度不变，使水面下降，光斑位置右移
【答案】D
【详解】A．保持入射点不变，使激光的入射角减小，折射角减小，光斑位置左移，故A错误；
B．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移，入射角不变，入射点右移，折射角不变，故光斑位置右移，故B错误；
C．保持激光射入的角度不变，垫高容器右侧，水面仍然水平，法线不变，入射光线不变，入射角不变，故C错误；
D．保持激光射入的角度不变，使水面下降，入射点右移，折射角不变，故光斑位置右移，故D正确。
故选D。
【变式演练2】如图，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，形成一个光斑。现向水槽中匀速注入适量水后，则水槽底部光斑移到O点的 （选填“左”或“右”）侧；继续沿水槽壁匀速注水，则折射角将 。若水面上升速度为v水，光斑移动速度为v光斑，则两者的大小关系是v水 v光斑。
【答案】 左 不变 >
【详解】[1]水槽未注水时，激光沿直线传播；注水后，激光从空气中斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，所以水槽底部光斑移到O点的左侧。
[2]继续沿水槽壁匀速注水，水面向上平移，入射角不变，则折射角不变，折射光线向左平移。
[3]如图，激光与水平方向成45°角，入射角为
90°-45°=45°
由于折射时折射光线靠近法线，所以在相同时间内光斑移动的距离小于水面上升的距离，即
OOˊ
根据公式可知，v水>v光斑。
【变式演练3】小明同学在学了第四章《光的折射透镜》以后，找来了如下实验器材，进一步研究光的折射的问题，如图所示，将透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水平放置，固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小明通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。为使A处的光点移至B处，使水槽中的水量应 （增加/减少），此时折射角大小 （变大/变小/不变）；若水面高度的变化量Δh=2cm，则AB间距离 2cm（>/=/<）。
【答案】 增加 不变 <
【详解】[1][2][3]要使A处的光点向上移到B处，由下图可知应使水槽中的水量增加。当水槽中的水量增加或减少时，入射光线不变，法线与水面始终垂直，则入射角和折射角都不变。若水面高度的变化量Δh为2cm，如下图所示，因两次折射光线是平行的，AB间距离小于2cm。
类型2 光折射光路图解析叉鱼、筷子折断等原理
1、渔民叉鱼：有经验的渔民都知道，只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到，因为我们看到的是鱼的虚像，真正的鱼在像的下方。
2、筷子折断原理
【例2】将筷子放入碗中，如图甲所示，我们可以看到水中的筷子好像向上弯折了。请在图乙中大致画出人眼看到筷子尖端A点的光路图。
【答案】
【详解】人看到的筷子在水中，光是从水中斜射入空气中进入了人的眼睛，折射角大于入射角，人感觉光是沿直线传播的，逆着光看去，好像是从光的反向延长线的交点处来的，比实际位置要浅，所以水中的筷子好像向上弯折了，筷子尖端A点的像，是A点的虚像，虚像在实际A点的上方，故直接连接眼睛与A上方一点B，与水面的交点即为入射点O，连接A和入射点O即为入射光线，如下图所示：
【变式演练1】如图所示，斜插入水中的筷子看起来在水面处“折断”的原因是（ ）
A．光沿直线传播 B．光的反射
C．光的折射 D．光的色散
【答案】C
【详解】斜插入水中的筷子，看起来弯折了是光的折射现象形成的，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【变式演练2】唐朝诗人韩愈的《叉鱼招张功曹》中记载：“深窥沙可数，静接水无摇。刃下那能脱 波间或自跳。”当语文老师翻译到“鱼叉掷下，哪有逃脱得了的鱼？可它们却仍在波浪中跳跃”时，勤思好问的小晋同学想：人看到的鱼是光的 形成的 （选填“虚”或“实”）像，若要叉到鱼，人应该向看到的鱼的 （选填“上方”或“下方”）叉去。
【答案】 折射 虚 下方
【详解】[1][2][3]根据光的折射定律可知，人看到水中的鱼，是由于鱼反射的光线到达水面时会发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线看到的是鱼的虚像，在鱼的实际位置的上方，所以应朝看到的鱼的下方叉去。
【变式演练3】如图甲是李强和爷爷叉鱼的场景。李强看到水中的鱼刚好跟鱼叉在水中的像重合在一起，乙图中的A 点表示李强眼睛位置，B点表示李强手中鱼叉的位置，请在乙图中画出（1）李强看到鱼叉像的位置，（2）这条鱼在水中的大致位置C并完成看到鱼的光路图。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）作B关于水面的对称点即为B点的像，如图所示：
（2）人之所以能看到水中的鱼，是由鱼反射的光线经水面折射后进入人眼，因此光的传播方向大致为C→眼睛；鱼的像是人眼逆着折射光线看到的，所以直接连接眼睛与B′，与水面的交点即为入射点；连接A和入射点即为入射光线，鱼在水中的大致位置C点在B′的正下方，如图所示：
1．（2024·山东济南·二模）如图所示，“七桥风月”是济南大明湖扩建后的新八景之一，由鹊华、芙蓉、水西、湖西、北池、百花、秋柳七座景观桥构成。以下能正确反映人看见桥的倒影上M点的光路图是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】桥的倒影是光线斜射到水面时发生反射，反射光射入眼睛，人逆着光线看到的是桥上M点在水中的虚像，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．（2024·安徽合肥·二模）小明在探究“平面镜成像”实验中，分别把一个不透明且不光滑的挡板放置在如图甲、乙所示的位置，则小明在右侧观察时（ ）
A．甲图中能看到像 B．乙图中能看到像
C．甲、乙两图中均能看到像 D．甲、乙两图中均看不到像
【答案】A
【详解】在图甲处木板放置在平面镜后面，由于平面镜所成的像是由于光的反射形成的，在图甲处放置木板对看到虚像不产生影响，所以能在甲处看到像，由图乙可知，木板放置在平面镜前面，挡住了反射光线，所以在图乙处放置木板不能看到像，故A正确，BCD错误。
故选A。
3．（2024·河北石家庄·二模）下列关于光现象的说法正确的是（ ）
A．甲：人面镜时，镜中人的像变大
B．乙：鱼的实际位置在看到的“鱼”的上方
C．丙：把光屏靠近小孔，像变小
D．丁：赵州桥在水中的倒影是光的折射形成的
【答案】C
【详解】A．平面镜所成的像与物体的大小相同，当人面镜时，镜中人的像大小不变，始终与人的大小相同，故A错误；
B．从上方看鱼，当鱼反射的光线从水中斜射入空气中时，发生折射，折射角大于入射角。所以逆着折射光线看上去，看到的鱼的位置稍高一点，即鱼的实际位置在看到的“鱼”的下方，故B错误；
C．小孔成像的原理是光的直线传播，成像的大小取决于像与物到小孔的距离，把光屏靠近小孔，像变小，故C正确；
D．赵州桥在水中的倒影是平面镜成像现象，是由光的反射形成的虚像，故D错误。
故选C。
4．（2024·江苏泰州·一模）当月球运动到太阳和地球之间，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的影子正好落到地球上时，就会发生神奇的日食奇观。如图，在a、b、c、d位置此刻能看到日食现象的是（ ）
A．a、b两位置 B．b、c两位置 C．a、c两位置 D．a、d两位置
【答案】B
【详解】据光的直线传播，由图示知，d点所在位置是黑夜，看不到日食，射向a点的太阳光不会被月球挡住，射向地球的b、c两点的太阳光会被月球挡住，看到日食现象，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
5．（2023·广东阳江·一模）一个蕴含光学知识的小魔术：从图甲的角度看，起初茶碗是空的，当慢慢加水时，发现碗中其实藏有一枚硬币，如图乙所示，下列解释正确的是（ ）
A．起初看不到硬币，原因是硬币发出的光发生了折射
B．加水后看到硬币，是因为硬币发出的光发生了反射
C．看见的硬币是硬币真实所在的位置
D．看见的硬币比硬币真实的位置要浅
【答案】D
【详解】A．光在同种均匀的介质中沿直线传播，故倒水前眼睛刚好能看不到硬币是因为硬币反射的光沿直线传播时被碗挡住进不了人的眼睛（光的直线传播），故A错误；
BCD．慢慢往碗内倒水时，保持眼睛和碗的位置不变，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线沿直线看去，看到的是变高的硬币的虚像，因此看到的硬币比硬币真实的位置要浅，故BC错误，D正确。
故选D。
6．（2024·山西阳泉·一模）水平过道上方有一盏灯（如图），小明站在1号地砖上时，通过2号地砖能看到灯的像；走到2号地砖上时，通过3号地砖能看到灯的像。则小明通过两块地砖所看到的像大小 （选填“变小”“变大”或“不变”），判断的依据是 。
【答案】 不变 平面镜成像中，像和物的大小相同
【详解】[1][2]由于平面镜成像中，像和物的大小相同，则通过不同地砖所成的像都有物体大小相同，则像的大小不变。
7．（2024·河南南阳·一模）如图所示，一只白鹭在离水面2m高度正平行于水面飞行，水深6m；若以白鹭为参照物，它在水中的倒影是 （选填“运动”或“静止”）的，倒影距离水面 m，白鹭的倒影是由于 而形成的。
【答案】 静止 2 反射
【详解】[1]由于平面镜成像时物与像关于平面镜对称，所以当白鹭正平行于水面飞行，若以白鹭为参照物，它在水中的倒影与白鹭的位置没有发生改变，所以它在水中的倒影是是静止的。
[2][3]已知白鹭离水面2m，白鹭的倒影属于平面镜成像，由光的反射形成的，由平面镜成像可知，白鹭到水面的距离等于倒影到水面的距离，即倒影距离水面也是2m。
8．（2024·江苏苏州·一模）如图所示，一平面镜竖直放置，镜前A点到平面镜的距离为3m，一物点S以A点为圆心、0.4m为半径沿逆时针做圆周运动，则物点S的像沿时针旋转；在运动过程中像、物之间的最小距离为 m。身高1.7m的小杰站立在该平面镜前面，如果他看到自己的全身像高为 m。
【答案】 5.2 1.7
【详解】[1]平面镜竖直放置，镜前A点到平面镜的距离为3m，一物点S以A点为圆心、0.4m为半径沿逆时针做圆周运动，根据平面镜成像时，像距等于物距，物像对称，像的旋转方向为顺时针。A点到平面镜距离为3m，0.4m长为半径，S点距离平面镜最近为
L=3m-0.4m=2.6m
像与物到平面镜的距离相等，因此像、物间的最小距离为5.2m。
[2]根据平面镜成像的特点，像与物的大小相等，因此身高1.7m的小杰站立在该平面镜前面，他看到自己的全身像高为1.7m。
9．（2024·安徽宿州·二模）中国文化源远流长，汉乐府《江南》一诗脍炙人口，其中的“鱼戏莲叶间”将景入画。莲叶浮出水面，又倒映在水中。关于人观察到水中的鱼和莲叶，其中是虚像的是 （单选，选填序号①水中的“小鱼”；②水中的“莲叶”；③两者都是；④两者都不是）。
【答案】③
【详解】因为鱼儿是在水中的实际物体，是由于光线从水中通过空气折射进入了人的眼睛，我们看到水中的鱼，是鱼的虚像，是由光的折射形成的；看到水中的莲叶，属于平面镜成像现象，故看到水中莲叶是由光的反射形成的与物体等大的虚像，故两者都是虚像，故选填③。
10．（2024·江苏镇江·一模）如图所示，小明站在平面镜正前方的①位置，他在镜中成的是 （选填“实”或“虚”）像；小明垂直镜面移动 80cm到②位置，他与像的距离改变 cm；将一个点光源放置在②位置与放置在①位置比较，经平面镜反射的光覆盖的区域会 。
【答案】 虚 160 变小
【详解】[1]根据平面镜成像可知，他在镜中成的是虚像。
[2]根据平面镜成像中，物距与像距相等可知，当小明垂直镜面移动 80cm，像也会移动 80cm，则他与像的距离改变了
[3]平面镜可以改变光的传播方向，将一个点光源放置在2位置与放置在1位置比较，经平面镜反射的光 覆盖的区域会变小。
11．（2024·湖南长沙·模拟预测）光从玻璃斜射入到空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，反射光线OC如图所示，请在图中画出入射光线AO和折射光线OB的大致方向，并标出入射角的大小。
【答案】
【详解】光从玻璃斜射入到空气中，在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射，过O点作分界面MN的垂线即法线，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，入射角为
入射光线和反射光线分别位于法线两侧，画出入射光线AO；由光的折射规律可知，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，折射角大于入射角，故折射光线应远离法线，据此画出折射光线OB，如图所示：
12．（2024·河南新乡·三模）每年11月至次年三月，天鹅湖国家城市湿地公园吸引数万只白天鹅来这里栖息过冬，三门峡市因此被誉为“天鹅之城”，若A点为人们看到的大天鹅的嘴在水中的倒影，请在图中画出光从大天鹅的嘴经水面反射进入人眼的光路图（保留作图痕迹）。
【答案】
【详解】由题可知，A的位置是白鹭的嘴通过水面所成的像，平面镜成像时，像与物体关于镜面对称，据此画出白鹭的嘴的位置A'，连接人的眼睛和A，则连线与水面的交点为反射点（入射点）O，连接A′O为入射光线、连接O和眼睛可得反射光线，如图所示：
13．（2024·江苏连云港·三模）如图，一束光斜射入水中，请您画出它的反射光线和折射光线并标出反射角的大小。
【答案】
【详解】图中已经过入射点作出了法线，已知入射角为，根据反射角等于入射角等于，在法线左侧作出反射光线；光从空气斜射入水中，所以折射角小于入射角，由此可以在水中法线的左侧画出对应的折射光线，如下图所示：
14．（2024·吉林·模拟预测）如图所示，请根据平面镜成像的特点，作出眼睛通过水洼看到水中月亮上M点的反射光路。（用点代表月亮上M点的像）
【答案】
【详解】过路面作点M的对称点M′，即为月亮在水中的像，连接像点M′与眼睛，交水面于一点O，即为入射点；再画出入射光线和反射光线，由此完成光路图，见下图：
【点睛】这是一道光学知识与实际生活紧密联系的题目，除了有清晰的物理知识外，还应有丰富的生活经验。因此，在日常的活动中注意观察是学好物理这门课的关键。
15．在图中画出入射光线AO的反射光线OB，并标出反射角的大小。
【答案】
【详解】先过入射点O用虚线作反射面的垂线为法线，根据光的反射定律，反射光线与入射光线分居法线的两侧，且在同种介质中，反射角等于入射角，入射角是入射光线与法线的夹角，则入射角为
反射角等于入射角为，作出对应的反射光线，如下图所示：
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