第十七讲 光现象-【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案(全国通用版)(解析版+原卷版)

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名称 第十七讲 光现象-【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案(全国通用版)(解析版+原卷版)
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2025-12-15 11:52:01

文档简介

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【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案(全国通用版)
第十七讲 光现象
讲义目录
考情分析..................................................................................................... ...1 思维导图.........................................................................................................2 夯实基础.........................................................................................................2 知识清单...........................................................................................................2 重要考点解题指南与例题解析及变式练......................................................12 考点1 光的直线传播...................................................................................12 考点2 光的反射............................................................................................14 考点3 平面镜成像特点................................................................................16 考点4 光的折射...........................................................................................18 考点5 光的色散...........................................................................................20 易错点警示与例题突破................................................................................21 真题在线.....................................................................................................25
课标要求
1. 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。 2.探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。 3.通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1. 光的直线传播 ★ 每年考查1~2道题,分值为3—6分。题型有选择、填空、实验和作图题,难度系数为0.7。2026年实验题主要围绕探究光的反射定律及平面镜成像特点两个实验命题,作图题重点应用反射定律、平面镜成像特点、光的折射规律为考查点,培养学生作图技能。本讲的实验与作图是属于年年考的内容。
考点2. 光的反射 ★★★
考点3. 平面镜成像特点 ★★
考点4. 光的折射 ★★
考点5. 光的色散 ★
★★★代表必考点,★★代表常考点,★星表示中频考点。
知识点一 光的直线传播
1.光源:能够自行发光的物体叫光源。
2. 光线的概念
在物理学中,通常用一条带箭头的直线表示光传播的径迹和方向,将这条带箭头的直线称为光线。光线实际并不存在,是人为建立的物理模型。实际存在的是光,而不是光线。所示描述光的传播用到了物理科学方法中的(理想)模型法。
3.光沿直线传播的条件:光在均匀介质中是沿直线传播的。
4.光速:光在真空中速度为 3×10m/s ;光在空气中传播速度约等于真空中的速度。
5.用光的直线传播可解释影子的形成、小孔成像、日食月食等。
加深理解:与光的直线传播有关的现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域,即物体的影子;如图甲。
(2)日食和月食
①月食:当地球处于月球和太阳之间时,地球挡住了射向月球的光,由于光沿直线传播,我们能看到月食。如图乙所示。
②日食:当月球运行到太阳和地球之间时,由于光沿直线传播,月球就挡住了太阳射向地球的光,我们看到了日食。如图乙所示。
(3)小孔成像:如图所示,用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间,光屏上就会形成烛焰倒立的像,我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板,光屏上的像的大小也会随之发生变化。
通过这个实验,我们能观察到小孔成像具有倒立、缩小的特点。这是因为光从光源发出到达屏幕上的每个点时,遵循直线传播,并在进入小孔后形成一个实像。
由于光沿直线传播,来自烛焰AB上方A的光通过小孔后就射到了光屏的下部A′、,来自烛焰下方B的光通过小孔后就射向了上部B′、。这样,光屏上就出现了烛焰倒立的像B′A′。
像的大小B′A′与物(蜡烛)的大小AB以及光屏所在位置有关。其大小关系可用数学知识得出:设物体蜡
烛AB到小孔O点的距离即物距为u,蜡烛的像B′A′与到小孔O的距离即像距为 v,
根据△B′OA′∽△BOA
所以B′A′/AB=v/u(相似三角形对应边的比等于对应高之比)
从而得出小孔成像的一些结论:
(1)物体AB一定,像距v不变时,物距u越大,成像B′A′越小;物距u越小,成像B′A′越大。
(2)物距u不变时,像距v越大,成像B′A′越大;像距v越小,成像B′A′越小。
知识点二 光的反射
1.光的反射: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做光的反射。
2. 光的反射现象中涉及的几个概念
(1)光的入射点: 用字母“O”表示;
(2)入射光线:入射到反射面上的光线,如图中的光线EO;
(3)法线:经过入射点O并垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线,如图中的NO;
(4)反射光线:入射光线射到反射面上后,被反射面反射的光线,如图中的光线OF;
(5)入射角:入射光线与法线的夹角,如图中的∠i;
(6)反射角:反射光线与法线的夹角,如图中的∠r.
3. 光的反射定律
共面:反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
异侧:反射光线和入射光线分别位于 法线 的两侧。
等角: 反射角 等于 入射角 。
(4)可逆性:在反射现象中,光路是可逆的。
4.光的反射类型
(1)镜面反射:射到物体表面上的平行光反射后 反射光线仍然是平行的 。
(2)漫反射:射到物体表面上的平行光反射后 反射光线不再平行,而是射向各个方向 。
(3)镜面反射和漫反射的异同点
分类 不同点 相同点
反射面特点 反射光方向 常见现象
镜面反射 光滑平面 反射光线仍然平行,只能在一个方向看到反射光 黑板反光,水面、玻璃面刺眼 严格遵守光 的反射规律
漫反射 凹凸不平 反射光向各个方向,各个方向都能看到 从各个方向都能看到黑板上的字
5. 实验探究-光的反射规律
【实验猜想】(1)光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等;(2)反射光线和入射光线关于法线是对称的。
【实验器材】平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片。
【进行实验与收集证据】(1)如图甲所示,把平面镜放在水平桌面上,再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转;
(2)先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹;
(3)改变光束的入射角度,进行多次实验(寻找普遍规律),换用不同颜色的笔记录每次光的径迹;
(4)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小,并将数据记录在表格中;
(5)如图乙所示,将纸板NOF向前或向后折转,在纸板上观察反射光的径迹。
实验次数 入射角 反射角
1 60° 60°
2 45° 45°
3 30° 30°

【分析论证】(1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能观察到反射光的径迹,且入射光、反射光分居发现两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变;
(2)分析表中的数据可知,反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小;
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
【实验结论】在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
【注意事项】
(1)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象;
(2)实验时,纸板必须与平面镜垂直,否则在纸板上看不到反射光;
(3)实验过程中严禁将激光对着人眼,以防灼伤眼睛;
(4)通过镜面对入射光的反射作用,可以看出镜子有改变光路的作用;
(5)本实验时一个归纳性实验,改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据,从而得出普遍规律,避免实验结论的偶然性。
知识点三 平面镜成像
1. 平面镜:平的、光滑的、能成像的反射面叫平面镜。
2.平面镜成像的特点
(1)虚实:成的像为虚像。
(2)大小:像和物的大小相等。
(3)距离:像和物到平面镜的距离相等。
(4)对称:像和物关于平面镜对称。
温馨提醒:平面镜成像的原理是光的反射。
3.实像和虚像的区别
(1)虚像:不是由实际光线的交点组成的像,而是由实际光线的反向延长线会聚而成的;能被人看见,但不能呈现在光屏上。平面镜成像、水中的倒影都是虚像。
(2)实像:由实际光线的交点组成的像,能呈现在光屏上。(小孔成的像是实像)
(3)光屏的作用:检验成像是实像还是虚像。
4. 平面镜的应用——成像、改变光路.
5. 凸面镜和凹面镜(拓展)
(1)用球面的外表面作反射面的镜子叫凸面镜。凸面镜对光线有发散作用。利用凸面镜可以观察到更大的范围(汽车后视镜、弯道观察镜)
(2)用球面的内表面作反射面的镜子叫凹面镜。凹面镜对光线有会聚作用.凹面镜可以把平行的光会聚在一点上;可以把焦点处发出的光变成平行光。
6. 实验探究-平面镜成像的特点
【提出问题】平面镜成像时,像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系。
【实验方法】等效替代法
【猜想与假设】平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等,像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等。
【实验器材】薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等。
【设计并进行实验】(1)在水平桌面上铺一张白纸,纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜,在纸上沿着玻璃板画一条直线,这条直线代表玻璃板的位置;
(2)如图所示,把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,透过玻璃板进行观察,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛(未点燃),竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置;
(3)在纸上记录下两支蜡烛的位置,并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同;
(4)移动点燃的蜡烛,重做实验;
(5)用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来,用量角器测量蜡烛和像连线与镜面的夹角;
(6)用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离,将测得的数据记录在表格中
【实验数据】薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等。
次数 蜡烛到平面镜的距离 蜡烛的像到平面镜的距离/cm 蜡烛的像与蜡烛的大小关系 蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系
1 10 10 等大 垂直
2 15 15 等大 垂直
3 20 20 等大 垂直
4 25 25 等大 垂直
【分析论证】(1)未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合,说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等;
(2)由实验数据可知,蜡烛和它的像的连线与镜面垂直,蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等。
【实验结论】平面镜成像的特点:平面镜所成像的大小与物体大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与平面镜垂直,即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。
【实验注意事项及主要考查点】
(1)为了使观察到的像更为清晰,实验最好在较暗的环境中进行;
(2)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于观察和确定像的位置,并比较物像的大小关系,原因是玻璃板既能反射光又能透过光,即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛,也能看到点燃的蜡烛所成的像;
(3)实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像,当玻璃板较厚时,两个像有较大的错位,难以确定像的位置;
(4)实验中,玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置,则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合;
(5)实验中,使用两支完全相同的蜡烛,目的是比较像与物体的大小关系;
(6)用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮,便于观察;
(7)白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置,刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离;
(8)改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验,是为了寻找普遍规律。
【温馨提醒】探究平面镜成像特点实验需要把握好下列问题
1.探究平面镜成像特点的实验选择玻璃板做为平面镜。
2.为什么选玻璃板而不选镜子是为了准确确定像的位置.
3.对实验中的两只蜡烛要求是完全相同.
4.选择两只完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小.
5.实验中玻璃板垂直于桌面.
6.玻璃板没与桌面垂直对实验产生的影响事不论怎样移动后面的蜡烛,都不会与前面蜡烛的像完全重合.
7.蜡烛的像不能用光屏接收到.
8.像不能用光屏接收到,说明平面镜成的像是虚像.
9.实验时用另一只等大的蜡烛与前面蜡烛的像完全重合,目的是比较像与物的大小;确定像的位置.
10.刻度尺在此实验中的作用是比较像与物到镜面距离的关系
11.一只蜡烛在玻璃板后面却成了两个像,原因是玻璃板有两个反射面.
12.怎样验证成两个像是玻璃板有两个反射面的原因是用一个薄玻璃板进行实验.
13.验证像与物到镜面距离关系时,要进行多次实验,目的是找到更普遍的规律.
14.多次实验要改变蜡烛的位置.
15.用跳棋子代替蜡烛进行实验时,缺点是像比较暗,看不清.
16.用跳棋子实验时,怎样看清像?用手电筒照亮玻璃板前面的跳棋子.
17.平面镜成像的原理是光的反射.
18.为便于观察,该实验最好在什么环境中进行?较暗处。
19.实验中用未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像重合,未点燃的蜡烛位置即是像的位置,这种研究物理的方法等效替代法。
20.如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板,应选择哪个玻璃板做实验效果好?2mm厚的两块玻璃板。因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面,会出现两个像,影响到实验效果,所以应选用薄玻璃板。
21.本实验还可能出现的考查点有哪些?说出一点即可。测量误差。
知识点四 光的折射
1. 光的折射概念。光由一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生改变,这种现象叫光的折射。
2. 光的折射现象中涉及的基本概念:“一点、一面、三线、两角”
(1)入射点:入射光与分界面的交点。
(2)分界面:两种介质的分界面。
(3)入射光线:入射到两种介质表面的光线。
(4)法线:过入射点且垂直于两种介质分界面的直线。
(5)折射光线:进入另一种介质的光线。
(6)入射角:入射光线与法线的夹角。
(7)折射角:折射光线与法线的夹角。
3. 光的折射规律
(1)折射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(2)折射光线与入射光线分居在法线的两侧。
(3)当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变。
(4)当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。当从其它透明介质中射入空气中时,折射光线远离法线方向偏折,折射角大于入射角。
(5)当入射角增大时,折射角也增大。
(6)在光的折射中,光路是可逆的。
【理解记忆方法总结】光的折射规律口诀
光线斜射交界面,发射折射同时现,
折射两角空中大,反射两角相等见,
都是三线共一面,都是法线居中间。
垂直反射原路返,垂直进入道不偏。
反射折射成虚像,眼睛不会急转弯。
还有一条别忘记,反射折射都可逆。
诠释:①光斜射到空气和其它透明介质的界面上,同时发生发射和折射现象。
②光在空气和其它透明物质的界面发生折射时,折射角和入射角比较,在空气中的那个角大;光的反射中,反射角和入射角相等。
③在反射现象中,法线在反射光线和入射光线之间。和折射现象中,法线是在折射光线和入射光线之间。
④光的反射中,垂直入射时,反射光线原路返回。光的折射中,入射光线垂直界面入射,传播方向不变。
⑤反射和折射成虚像,都是眼睛按照光沿直线传播的经验看到的。看到的虚像是反射光线或者折射光线的反向延长线会聚而成的。
⑥光的反射和折射现象中光路都是可逆的。
知识点五 光的色散 物体的颜色
1.光的色散:太阳光穿过三棱镜后,被分散成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光,这种现象叫做光的色散。
17世纪以前,人们一直认为白色是最单纯的颜色。直到1666年,英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散。彩虹是太阳光传播中被空气中的水珠反射、折射而产生的色散现象。不同颜色的光通过三棱镜时,折射角不同,从而偏折程度不同。红色偏折程度最小,紫色偏折程度最大。例如:彩虹——外侧是红色,内侧是紫色。
2. 色光的混合
色光的三原色:红光、绿光、蓝光等比例混合为白光。红光、绿光、蓝光按不同比例混合会得到其它色光,因此把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
3. 物体的颜色
物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
(1)透明物体的颜色。透明物体的颜色由该物体能透过的色光决定,例如,红色玻璃片呈红色,是因为它只能透过红色光,其它色光被吸收。无色透明体能够透过各种色光。
(2)不透明物体的颜色
①不透明物体的颜色由该物体能反射的色光决定。例如,红花呈红色,是因为它只反射红色光,而其它色光被吸收。
②黑色物体吸收各种色光,不反射任何色光。
③白色物体反射所有的色光,不吸收任何色光。
④灰色物体无差别地吸收并反射各种色光。如果反射的较多,则呈浅灰色;如果吸收的较多,则呈深灰色。
【概括总结】物体的颜色问题
一般来说,物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
(1)透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。例如,红色玻璃片呈现红色,是因为它只能透过红颜色的光,吸收其他颜色的光;
(2)不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。例如,绿纸呈现绿色,是因为它只反射绿光,吸收其他色光;黑色物体吸收各种色光,不反射任何颜色的光;白色物体反射所有色光,不吸收任何色光。
4. 看不见的光
(1)太阳光谱
把太阳光分解成七种不同的色光,按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来就是太阳的可见光谱。
(2)红外线。光谱上红光以外看不见的光叫做红外线。人眼虽看不到,但可以用灵敏温度计来检验它们的存在,属于不可见光。
红外线的特点:
①红外线具有热效应,能使被照射的物体发热;
②太阳的热主要就是通过红外线辐射的形式传送到地球的;
③物体能吸收红外线,也能向外辐射红外线。
红外线的应用:一个物体,当它的温度升高时,尽管看起来外表还跟原来表面一样,但它辐射的红外线却会增强。
(3)紫外线。光谱上紫光以外看不见的光叫做紫外线,属于不可见光。
紫外线的特点及应用:
紫外线最显著的特点就是它能使荧光物质发光。“紫外线验钞”、“紫外线消毒灭菌”、“紫外线促进人体维生素D的合成”、 “过量紫外线照射有害”。
【重要考点解题指南与例题解析及变式练】
考点1. 光的直线传播及应用
1.光只有在同种均匀透明介质中才会沿直线传播;在不同的介质中,光的传播速度一般不同;
2.光沿直线传播的应用:影子的形成、日食、月食、小孔成像、激光准直、瞄准射击;
3.小孔成像的特点:
(1)小孔成像所成的像是由实际光线会聚而成,因此是实像;
(2)像的大小取决于光屏到小孔的距离和物体到小孔的距离的关系;
(3)小孔成像所成的像与孔的形状无关,但与孔的大小有关。
【例题1】(2025·山东烟台)下列现象由光沿直线传播形成的是( )
A.水中“月” B.空中“桥” C.池中“鱼” D.墙上“兔”
【答案】D
【解析】A.水中的月是平面镜成像现象,是月亮的虚像,是光的反射形成的,故A不符合题意;
B.空中的“桥”,是彩虹,是由光的色散现象,是光的折射形成的,故B不符合题意;
C.鱼反射的光从水中斜射入空气中,人看到的是池中的鱼的虚像,是光的折射形成的,故C不符合题意;
D.墙上的“兔”,是手的影子,影子的形成属于光的直线传播现象,是由光的直线传播形成的,故D符合题意。故选D。
【变式练1】(2025吉林二模)下列现象中可以利用光的直线传播知识解释的是( )
A. 平面镜成像 B.海市蜃楼 C. 池水变浅 D.小孔成像
【变式练2】(2025武汉一模)如图所示,若用蜡烛作为光源,在木板上钻一个小孔,发现光线透过小孔在墙壁上形成像,下列说法正确的是( )
A.经过调节,像的大小可以等于物的大小;
B.木板上的小孔一定是圆形的;
C.保持蜡烛和墙位置不变,将木板向靠近墙的方向移动,蜡烛在墙上的像会变大;
D.蜡烛在墙上形成的像是虚像
【变式练3】(2025苏州一模)如图所示,画出两条光线,确定人眼在点S处通过门板狭缝MN能看到的室外范围(用阴影表示)。
考点2. 光的反射
1.光的反射定律
(1)三线共面:入射光线(AO)、反射光线(OB)、法线(NO)在同一平面内;
(2)两线分居:反射光线和入射光线分居在法线两侧;
(3)两角相等:反射角等于入射角.
【注意】入射光线AO不能写成OA,字母顺序应与光线的方向一致;同样反射光线的字母顺序只能是OB。
2.镜面发射和漫反射的区别及联系
(1)镜面反射的反射面是光滑的,而漫反射的反射面是粗糙的;
(2)镜面反射只能在某一个方向观察到,而漫反射可以在各个方向观察到;
(3)镜面反射和漫反射都属于光的反射,因此它们都遵守光的反射定律。
3. 规范作图要求:
(1)作图必须用直尺、圆规、铅笔;
(2)光线用实线,且要画箭头表示光的传播方向;法线画虚线;
(3)标出反射角r和入射角i;
(4)作光的反射光路图时,应先在入射点作出法线,然后根据反射角与入射角关系作出光线。
4.利用光的反射规律作图类型
(1)已知反射面和入射光线(反射光线)作反射光线(入射光线):入射角是入射光线与法线夹角,不是入射光线与镜面的夹角;反射角是反射光线与法线的夹角,不是反射光线与镜面的夹角。法线要画成虚线。(2)已知入射光线和反射光线确定平面镜的位置:法线位置时入射光线和反射光线夹角的角平分线位置,平面镜与法线垂直,故只要确定入射点法线位置即可确定平面镜的位置。
【例题2】(2025·云南)如图所示,倒影的形成原因是( )
A.光沿直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
【答案】B
【解析】平静的水面相当于平面镜,倒影是在水中形成的虚像,属于平面镜成像现象,是由于光的反射形成的,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
【变式练1】(2025四川绵阳一模)如图甲所示,塔式太阳能电站把地面上多个平面镜反射的太阳光汇聚到塔顶,从而利用太阳能发电。如图乙所示,某塔式太阳能电站的一块平面镜在塔的东边,下午某时刻,从西向东的太阳光以与水平方向成70°角射向这块平面镜,反射光线与水平方向成30°角,则反射角的度数是_________,平面镜与水平方向的夹角度数是_________。
【变式练2】(2025贵州二模)在“探究光的反射定律”实验中,器材有:激光笔、可折转光屏、平面镜和喷雾器。
(1)将平面镜置于水平桌面,如图甲所示。激光笔的光束射向平面镜上O点,在平面镜上方喷水雾,从前向后观察,可在镜面上方看到__________条光束。
(2)将折转光屏垂直于平面镜放置,让入射光沿左半屏射到O点,如图乙所示。要呈现反射光,需将右半屏向__________(选填“前”或“后”)折转。
(3)保持入射点不变,多次改变入射方向,在光屏上记录每次实验的光路aa′、bb′和cc′,如图丙所示。为了研究反射光线和入射光线的位置关系,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为_______。同时根据光屏上的倍息可得结论,反射角与入射角的大小__________。
【变式练3】(2025云南一模)小明同学想将一束与水平面成30°角的太阳光竖直射入深井内,如下图所示,请在图中画出平面镜的位置和反射光线,并标出反射角度数。
考点3. 平面镜成像
1.平面镜成像的特点:
像和物体的大小相等;像和物体的对应点连线跟平面镜垂直;像和物体到镜面的距离相等;像和物体的左右是相反的;像为虚像。
2. 探究平面镜成像特点实验中的注意事项:
(1)用玻璃板代替平面镜的目的是便于找到像的位置;
(2)在玻璃板的同一侧,该同学通过玻璃板看到了同一个蜡烛的两个像,产生这种现象的原因是玻璃板的两个表面同时反射,每个表面成一个像;
(3)用两个大小相同的蜡烛目的是便于比较像和物大小;
(4)使用刻度尺或坐标纸的目的是便于比较像距和物距.
3. 利用平面镜特点作图时要注意以下几点
(1)平面镜非反射面要画上短斜线;
(2)实际光线要画成实线,并用箭头表示光的传播方向,反向延长线要画成虚线;实物用实线表示,虚像用虚线表示;法线用虚线表示;
(3)实物和虚像要标注上对应的字母,并用上下标区分。
【例题3】(2025·江苏连云港)物体在平面镜中像的大小取决于(  )
A.平面镜的大小 B.平面镜的厚度
C.物体本身的大小 D.物体到平面镜的距离
【答案】C
【解析】平面镜成的像与物体等大,所以物体在平面镜中像的大小只取决于物体本身的大小,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
【变式练1】(2025牡丹江二模)小江为同学们表演魔术:如图甲所示,将一个正面开口的空箱面向同学,箱子的顶部中间有一个豁口。将一个棋子从顶部的豁口放入,从正面看去,棋子竟“不翼而飞”。小丹猜想箱中放置了一块平面镜,她找来薄玻璃板、方格纸、笔、刻度尺、两个完全相同的棋子A和B进行探究,如图乙所示。
(1)将一张方格纸放在水平桌面上,薄玻璃板___________放置在方格纸上;
(2)将棋子A放在薄玻璃板前,棋子B放在薄玻璃板后面移动,直到看上去它与棋子A的像完全重合,表明棋子像的大小与棋子的大小___________。在方格纸上记下棋子A和B的位置;
(3)移走棋子B,将光屏放到棋子B的位置,在光屏上___________(选填“能”或“不能”)直接观察到棋子A的像;
(4)改变棋子A的位置,重复步骤(2),发现棋子A的像与棋子A始终在方格纸的同一条直线上。用刻度尺分别测量它们到薄玻璃板的距离,记录在表格中。分析数据可知,棋子的像与棋子到薄玻璃板的距离___________;
实验次数 A棋子到薄玻璃板的距离/cm B棋子的像到薄玻璃板的距离/cm
1 5.00 5.00
2 6.50 6.50
3 10.00 10.00
(5)实验表明,棋子在平面镜中的像与棋子关于镜面___________;
(6)请在图丙中作出点A在平面镜中所成的像。___________
【变式练2】如图所示是某同学检查视力时的情境,下列说法正确的是(  )
A.平面镜中视力表的像是实像
B.如果将视力表向平面镜靠近0.5m,平面镜中视力表的像大小依然不变
C.平面镜中视力表的像是一个倒立的像
D.平面镜中视力表的像是光的直线传播形成的
【变式练3】(2025河南一模)如图所示,利用平面镜成像的特点做出物体AB在平面镜MN中成的像。
考点4. 光的折射
1.光现象辨析
2.光的折射规律
(1)三线共面:光折射时,折射光线、入射光线、法线在同一平面内.
(2)两线分居:折射光线和入射光线分别位于法线两侧.
(3)两角不等:光从空气斜射到玻璃、水或其他介质表面时,折射光线偏向法线,折射角小于入射角;光从其他介质斜射入空气中,折射角大于入射角.
(4)入射角增大,折射角也增大.
(5)光垂直射入介质时,传播方向不发生改变.
(6)在折射中光路是可逆的.
3. 能解释常见的折射现象:如水中的筷子变弯了、渔民叉鱼(水中鱼的实际位置比看上去要深)、池水变浅、海市蜃楼等。
4. 抓住光的折射规律作图
【例题4】(2025·江苏扬州)如图,铅笔斜插在水中,看见水中的铅笔向上弯折,解释这一现象的光路
是( )
A. B.C. D.
【答案】D
【解析】筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线向水面偏折,位置降低,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来筷子向上弯折。由光的折射规律可知,在空气中的光线与法线夹角大于在水中的光线与法线的夹角。故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
【变式练1】(2025四川广安一模)“以铜为镜,可以正衣冠”,我们的祖先很早就会利用磨光的铜镜来观察自己的像。下列现象与铜镜成像原理相同的是(  )
A. 水膜中的像 B. 水中的倒影 C. 手影游戏 D. 天空中的彩虹
【变式练2】(2025无锡一模)小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中,用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。
入射角/° 0 10 20 30 40 48.6 50
折射角/° 0 13.4 27.0 41.7 58.7 90
(1)当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向 ;
(2)分析实验数据可知:入射角增大时,折射角 (填“增大”或“减小”),且折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;
(3)当入射角为48.6°,折射角大小为90°,若再增大入射角,则折射光线消失,只发生反射,这种现象称为全反射,所以当入射角为50°时会发生 现象;
(4)若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为 ,这是因为在光的折射现象中,光路都具有 性。增大入射角,观察折射角的变化,我们发现 (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。
【变式练3】(2025江苏扬州一模)如图,向碗中加水至图示位置,请画出人眼刚好看到硬币上P点的光路图。
考点5. 光的色散
1. 光的色散现象:
白光是由七种色光混合而成的;不同的颜色的单色光通过三棱镜的偏折程度不同,红色光的偏折最小,紫色光的偏折最大;
2. 光的色散现象应用:三棱镜成像;雨后的彩虹(外侧是红色,内侧是紫色)。
【例题5】(2025·四川泸州)唐朝时成书的《玄贞子》记载了著名的人工彩虹实验:“背日喷乎水,成霓虹之状。”下列与人工彩虹实验原理相同的是(  )
A.小孔成像 B.日晷计时 C.水面倒影 D.海市蜃楼
【答案】D
【解析】人工彩虹实验 “背日喷乎水,成霓虹之状”,是由于光的折射形成的色散现象。光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
A.小孔成像基于光的直线传播,与彩虹原理不同,故A不符合题意;
B.日晷计时利用光的直线传播形成影子,与彩虹无关,故B不符合题意;
C.水面倒影是光的反射现象,未涉及折射和色散,故C不符合题意;
D.海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象,是由于空气不均匀,光线在传播过程中发生折射而形成的虚像,与人工彩虹实验原理相同,故D符合题意。故选D。
【变式练1】(2025海南一模)如图是小童用手机拍摄的瀑布下的彩虹。彩虹是光的________现象。手机屏幕上呈现出由红、绿、________三种色光混合而成的多彩画面。走在瀑布旁感到凉爽的原因是:瀑布溅起的水花在空气中汽化,吸收大量的热,且水的________(填水的特性)又很大,瀑布吸收热量后温度升高较小。
【变式练2】(2025云南二模)学校组织同学们利用投影仪观看“天宫课堂”第二课。投影仪的镜头相当于_______透镜,屏幕上的彩色画面是由红、绿、_______三种色光混合而成的;坐在各个位置的同学都能看到屏幕画面,是因为光在屏幕表面发生_______(选填“镜面”或“漫”)反射。
【变式练3】(2025四川广元二模)幸福小区电梯内壁是抛光的不锈钢板。电梯门打开时,小玉看到“自己”,这是由于光发生 _______而形成的 ________像;走进电梯,“像”会 _______(填“靠近”或“远离”)她。门上的传感器通过 _______(填“红外线”或“紫外线”)感知乘客,确定是否关门。
【易错点警示与例题突破】
【易错点1】认为影子和小孔成的像是一样的
影子是光照射不到的区域,影子的形成不一定和物体的形状相同,而且影子是黑暗的。通过小孔成的像是光实际照射到的区域,像的形状和物体的形状相同,而且像是亮的。它们的相同点就是都是光的直线传播现象。
【例1】(2025·四川自贡)下列现象与小孔成像原理相同的是(  )
A.日晷计时 B.雨后彩虹 C.湖面倒影 D.鱼翔“浅底”
【答案】A
【解析】小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。
A.日晷计时是通过观察太阳照射下晷针投射在晷面上的影子位置来确定时间,利用了光的直线传播,故A符合题意;
B.雨后彩虹是太阳光经过小水珠组成的三棱镜分解成七种颜色的光,是光的色散现象,故B不符合题意;
C.湖面倒影属于平面镜成像,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.鱼翔“浅底”是鱼和池底反射的光从水中斜射空气中发生折射形成的,故D不符合题意。故选A。
【易错点1的针对性训练】
1. (2025海南一模)在一个烈日炎炎的午后,王老师走在广州街头,看到地面上树荫里有许多圆形光斑,抬头看看树叶间刺眼的阳光,想到这树荫下藏着物理学的秘密,便拍下两张照片(如图)。经估测树荫下一个清晰光斑的直径约为7cm,这束阳光从约7m高处的树叶间照射下来。我们常说太阳光经过约8分钟来到地球(太阳和地球之间的距离按1.5×1011m计算),求太阳的直径大约是多少m?
2.(2025天津一模)中华优秀传统文化蕴含着丰富的物理知识。《墨经》中记载了世界上最早的“小孔成像”实验(如图所示),小孔成像是由于光的______形成的;唐代诗句“潭清疑水浅”描绘了潭水清澈,让人感觉水变浅了,这是由于光的______造成的。
【易错点2】认为镜面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守。
(1)我们能从不同方向看到书上的字,是因为光在纸面上发生了漫反射;
(2)物体发出或反射的光浸入人眼越多,人眼就会感觉该物体越亮。所以,当发生镜面反射时,如果反射光正好进入人眼,人就会感觉镜面特别亮;
(3)无论镜面反射还是漫反射,都遵循观点反射定律。
题型突破四:怎样解镜面反射和漫反射的识别问题
解答此类题目的关键:
(1)明确观察者的位置;
(2)理解发生镜面反射和漫反射的反射光线的特点,镜面反射将平行光向一个方向反射,只有在这个方向上人眼才能看到光且感到耀眼,而漫反射将光射向四面八方,人眼在各个方向上都能看到,但感觉光线很弱;
(3)观察者的位置改变,观察到的现象可能会改变。
【特别提示】只能在某些方位看到反射光,而其他方位在没有物体遮挡的情况下看不到反射光的反射是镜面反射。在不同方位都能看到反射光的反射是漫反射。
【例2】(2025·山东威海卷) 2025年1月15日清晨,刘公岛海面上空出现了“光瀑”奇观,无数条笔直光柱穿透云层倾泻而下,如图所示。下列说法错误的是(  )
A. 笔直光柱——光沿直线传播
B. 云层呈淡淡的橙色——阳光中含有橙色光
C. 部分水面波光粼粼十分耀眼——光发生了漫反射
D. 看到远处的山体较暗——人眼接收到山体反射的光较少
【答案】C
【解析】A.笔直光柱说明光在同种均匀介质中沿直线传播,故A正确,不符合题意;
B.太阳光是复色光,由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光混合而成,云层呈现橙色是因为阳光中含有橙色光,橙色光穿透力更强,故B正确,不符合题意;
C.部分水面波光粼粼是水面发生了镜面反射,反射光线集中在某一个方向,进入人的眼睛中,感觉到十分耀眼,故C错误,符合题意;
D.看到远处的山体较暗,是因为远处的山体反射的光进入人眼较少,故D正确,不符合题意。故选C。
【易错点2的针对性训练】
3.(2025成都一模)如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,在晚上开车时(  )
A.潮湿路面发生镜面反射
B.干燥的路面发生镜面反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更亮
D.照射到干燥路面上光不遵循光的反射定律
4. (2025河北省二模)雨过天晴,地面上会出现建筑物的影子,影子是由于_______形成的。通过地面上一层薄薄的积水还可以看到建筑物的像,如图所示,像的大小与建筑物的大小___________。一些建筑物外部采用了玻璃幕墙作为装饰,强光照射到玻璃幕墙时会发生________反射,造成“光污染”。
(2025江苏徐州一模)如图甲、乙、丙是光射到物体表面发生反射的情形,属于镜面反射的是 。当光射到物体表面发生漫反射时, (填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。当太阳光从空气斜射入水中时,折射角 入射角(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【易错点3】认为平面镜所成的像用实线画清楚,不必用虚线画
作图时要注意以下几点:
(1)平面镜非反射面要画上短斜线;
(2)实际光线要画成实线,并用箭头表示光的传播方向,反向延长线要画成虚线;实物用实线表示,虚像用虚线表示;法线用虚线表示;
(3)实物和虚像要标注上对应的字母,并用上下标区分。
【例3】(2025·四川自贡)图甲为车内后视镜,请在图乙中画出司机的眼睛C通过后视镜MN看见后排座椅上A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】平面镜成的像与物关于平面镜对称。过A点关于平面镜的对称点即为后排座椅上A点的像,连接与平面镜交于点O即为反射点,连接AO作出入射光线,连接OC作出反射光线。
【易错点3的针对性训练】
6.(2025四川广元一模) 如图所示。从S点向平面镜发出一条光线,经平面镜反射后,反射光线到达光屏上的P点。请你作出此过程的光路图(保留作图痕迹)。
一、光的直线传播
1.(2025·河北)图示的光现象中,由光的直线传播形成的是(  )
A.筷子“弯折” B.楼台倒影 C.萌娃变“蛙” D.雨后彩虹
2.(2025·黑龙江绥化卷) 下列光现象中与立竿见影的“影”成因相同的是(  )
A. 水中月影 B. 墙上手影 C. 镜中人影 D. 潭中鱼影
3.(2025·长沙卷)《墨经》中记载了小孔成像的实验。其成像原理如图所示,这是利用了光的(  )
A. 直线传播 B. 反射 C. 折射 D. 色散
4.(2025·陕西·B卷)古人发现,随着太阳的移动,物体的影子也会发生相应的变化。我国古代的计时仪器圭表就是根据此现象发明的。如图,是圭表计时的原理图。圭表计时用到了(  )
A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的直线传播 D. 光的色散
5.(2025·四川广安)对下列诗词中涉及的物理现象解释正确的是(  )
A.“起舞弄清影,何似在人间”中“影”的形成是光沿直线传播
B.“举头望明月,低头思故乡”中的“明月”是光源
C.“露从今夜白,月是故乡明”中“露”的形成是熔化现象
D.“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠”中“霜”的形成是凝固现象
6.(2025·四川乐山)每年5-6月,金口河大瓦山“转转花”竞相绽放,游客们纷纷用手机拍下这美丽的景象。关于此景象,下列说法正确的是(  )
A.游客能看到美丽的“转转花”,说明“转转花”是光源
B.“转转花”的影子,是由于光的直线传播形成的
C.用于拍摄“转转花”的手机镜头相当于凹透镜
D.在拍摄时,“转转花”需位于手机镜头的一倍焦距以内
二、光的反射
1.(2025·甘肃武威、嘉峪关、临夏)《木兰诗》展现了我国北方乐府民歌的卓越成就。下列四幅图与诗中“当窗理云鬓,对镜贴花黄”涉及的光现象原理相同的是( )
A.亭台倒影 B.日晷计时
C.水清疑浅 D.地面树影
2.(2025·湖南)如图,农户在果树下铺上银色地膜,使果实能接收到更多的光照,促进果实着色,提高品质。这主要利用了银色地膜对光的(  )
A.反射 B.折射 C.色散 D.直线传播
3.(2025·四川眉山)如图所示的光现象,说法正确的是(  )
A.图甲中,手影是光的反射形成的
B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体
C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的
D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围
4.(2025·深圳)春节申遗成功后,潮汕英歌舞登上春晚舞台,让世界看到中华文化“燃”到骨子里的生命力。如图所示,演员对着镜子画脸谱,镜子里面呈现出了演员的像,大圣同学和吴斌同学对此现象解释正确的是(  )
A. 光沿直线传播 B. 光的反射
C. 光的折射 D. 光的色散
5.(2025·天津)如图所示,一只白鹭正在七里海湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。图中能正确表示人看到白鹭倒影的光路是(  )
A. B.
C. D.
6.(2025·四川乐山)如图甲所示,塔式太阳能电站是把许多平面镜按照一定的规律排列起来,把太阳光反射后汇聚到同一位置。请根据图乙中的光路,画出平面镜的位置并标出入射角(平面镜用“”表示,入射角用“i”表示)。
7.(2025·四川宜宾卷)一束阳光斜射入房中,小明在A点用平面镜把该光竖直反射向房顶,请在图中画出平面镜的位置和反射光线。
8.(2025·湖北)如图甲为校园摄影展中小芳的作品,太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像,请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。(保留作图痕迹)
9.(2025·广西)我们应该警惕“光污染”。请在图中画出太阳光线A、B照射到玻璃幕墙后的反射光线。
10.(2025·贵州) 如图所示,一束阳光经窗玻璃反射进入眼睛,请画出图中反射光线对应的入射光线。
11.(2025·长沙卷)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
12.(2025·黑龙江卷)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序
1
2
3
… … …
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线______于镜面;
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量两侧的和,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角______(选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是______;
(3)纸板是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板向后折,在纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是______的;
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从点向左移动到点时,说明水面______(选填“上升”或“下降”)了。
13.(2025·黑龙江伊春市)如图所示,小张同学在进行“探究光反射时的规律”的实验时,他把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张带有量角器的纸板竖直立在平面镜上。
(1)他应选择______(填“光滑”或“粗糙”)的纸板,因为光在纸板上发生______反射,可以在不同方向都能看到光的径迹;
(2)如图,小张同学用一束光a贴着纸板E射向O点,经平面镜反射,在另一侧纸板F上出现反射光a′。改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射角______(填“大于”“小于”或“等于”)入射角。根据这个分析可知,如果一束光从d点射向O点,反射角的大小是______;
(3)他用一束光逆着b′方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出。由这个现象可以初步得出的结论是:______。要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是:______。
三、平面镜成像特点
1.(2025·四川成都)图甲是医生通过平面镜观察患者口腔的情景。图乙示意图中,EF为平面镜,B点为医生眼睛所在位置,A'表示医生通过平面镜看到患处A的像点,O点为入射点,OB为反射光线。请在图乙中完成作图∶①根据平面镜成像特点画出A的位置;②画出入射光线AO。(保留作图痕迹)
2.(2025·安徽)如图所示,为平面镜,为光源。请作出发出的光经平面镜反射后通过点的光路图(保留作图痕迹)。
3.(2025·陕西·B卷)如图,请根据平面镜成像特点,画出物体AB在平面镜中所成的像A'B′。
4.(2025·福建)探究平面镜成像的特点,实验装置如图甲。
(1)实验前,将白纸平铺在水平桌面上,玻璃板 架在纸上。
(2)在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动完全相同但未点燃的蜡烛B,直到B与A的像A′完全重合,说明像与物的 相等。在纸上描出蜡烛、玻璃板和像的位置,处理数据如图乙。
(3)得出结论:像与物关于平面镜对称。为使该结论具有普遍性,提出一条改进建议: 。
(4)利用茶色薄玻璃板制作如图丙的“临摹神器”,可在白纸上临摹手机画面。如图丁,当手机屏幕与白纸的夹角为80°,若要使手机画面通过玻璃板所成像的位置在白纸上,玻璃板与桌面的夹角θ应为 °,临摹时要在 (填“①”或“②”)位置观察。
5.(2025·四川广安)小明积极响应学校规范仪容仪表的号召。有一次当他面镜时,他发现自己的像“变大”了,于是他提出:像的大小与物体的大小有什么关系呢?他用图甲的实验装置来探究平面镜成像特点。根据所学知识回答下列问题。
(1)他把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,用一支外形与A完全相同但不点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到与A的像完全重合,说明像与物体的大小 ;
(2)实验中他测得蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为 cm;
(3)他做完平面镜成像实验后,找来白色硬纸板、量角器和激光笔等,用这个实验的玻璃板代替平面镜完成光的反射定律实验,装置如图乙所示。图丙是其实验过程中的一条入射光线,请你根据光的反射定律在图丙中做出反射光线 ;(保留作图痕迹)
(4)细心的小明发现用玻璃板做实验有一个不足:反射光的亮度明显比入射光暗了许多,这是因为光斜射到玻璃板上发生反射的同时也发生了 。
6.(2025·江苏苏州)小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的电子蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 放置在纸上;
(2)在玻璃板前放上电子蜡烛A,闭合开关使其发光,再将电子蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,下列测量方法中,正确的是 ;
(4)完成探究后,小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”,如图乙所示,两人都可以通过孔看到对方,但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则纸盒中玻璃板可沿 方向放置,且发光小灯应贴在纸盒内 处。(注意两空对应关系,同时答对得分,写出一种做法即可)
7.(2025·山东威海卷)用图所示装置探究平面镜成像特点。
(1)用玻璃板代替平面镜,目的是___________。
(2)将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板一侧,将一支未点燃的蜡烛放在玻璃板另一侧,在蜡烛A一侧透过玻璃板看到“未点燃的蜡烛”和“点燃的蜡烛”,这两个像________(选填“都是A实像”“都是虚像”“1个实像、1个虚像”)。
(3)将玻璃板绕支架向蜡烛A一侧倾斜15°,像的位置会______(选填“降低”“不变”“升高”)。
(4)根据平面镜成像的特点可知,暴雨过后池塘水量上涨,岸边树的倒影长度_______(选填“变长”“不变”“变短”)。
(5)将光屏放在像A'的位置,用凸透镜替换玻璃板,将蜡烛A向凸透镜方向移动至某一位置时,在光屏上看到蜡烛清晰的像,则这个像为倒立、_______的实像;写出此成像特点在生活中的1个应用:________。
8.(2025·陕西·A卷) 如图,是实验小组利用多枚相同的硬币“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)现在有透明和茶色两种薄玻璃板可供选择,应该选择________(选填“透明”或“茶色”)薄玻璃板。
(2)将五枚硬币叠成圆柱A放在薄玻璃板的一侧,移动玻璃板另一侧用五枚硬币叠成的圆柱B,恰好能与玻璃板后圆柱A的像重合,说明平面镜成像时像与物________________。
(3)多次改变圆柱A的位置重复上述操作,并记录每次圆柱A和圆柱B的位置如图所示,从图中可以得出的结论是:平面镜成像时,_____________________(写出一条即可)。
(4)小组的同学将圆柱B改成4枚硬币,发现在玻璃板后不管如何移动圆柱B,圆柱B都不能和圆柱A的像完全重合,根据这一现象________(选填“能”或“不能”)进一步验证(2)中得出的结论。
9.(2025·黑龙江绥化卷)如图所示,小刚同学用薄玻璃板、白板、刻度尺、光屏和两支完全相同的蜡烛A、B探究平面镜成像的特点。
(1)用薄玻璃板代替平面镜的目的是______。
(2)点燃蜡烛A,在薄玻璃板后面移动不点燃的蜡烛B,直到B与A的像完全重合,用刻度尺测量出蜡烛A到玻璃板的距离和蜡烛B到玻璃板的距离。移动点燃的蜡烛A,多次重复实验后,发现平面镜所成像的大小和物的大小______,像和物到平面镜的距离______。
(3)移去蜡烛B,在该位置放置的光屏上______(选填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像。
10.(2025·四川广安)小明积极响应学校规范仪容仪表的号召。有一次当他面镜时,他发现自己的像“变大”了,于是他提出:像的大小与物体的大小有什么关系呢?他用图甲的实验装置来探究平面镜成像特点。根据所学知识回答下列问题。
(1)他把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,用一支外形与A完全相同但不点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到与A的像完全重合,说明像与物体的大小 ;
(2)实验中他测得蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为 cm;
(3)他做完平面镜成像实验后,找来白色硬纸板、量角器和激光笔等,用这个实验的玻璃板代替平面镜完成光的反射定律实验,装置如图乙所示。图丙是其实验过程中的一条入射光线,请你根据光的反射定律在图丙中做出反射光线 ;(保留作图痕迹)
(4)细心的小明发现用玻璃板做实验有一个不足:反射光的亮度明显比入射光暗了许多,这是因为光斜射到玻璃板上发生反射的同时也发生了 。
四、光的折射
1.(2025·江苏苏州)如图所示是苏州园林中的景象,由光的折射形成的是(  )
A.亭台在水中的“倒影” B.碧水中变浅的“池底” C.漏窗在墙壁上的“影子” D.夕阳下水中的“太阳”
A.A B.B C.C D.D
2.(2025·四川达州)端午节阳光明媚、小红和爸爸在莲花湖湿地公园畅游。走在林荫道上,地面上到处是大小不同的圆形光斑;湖面如镜,鱼在云中游;微风拂过,湖面波光粼粼。对上述现象解释错误的是(  )
A.波光粼粼是由光的反射形成 B.固形光斑是由光的直线传播形成
C.他看到水里的鱼是光的折射形成 D.他看到水里的云是光的折射形成
3.(2025·四川眉山)如图所示的光现象,说法正确的是(  )
A.图甲中,手影是光的反射形成的
B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体
C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的
D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围
4.(2025·广西)唐朝诗人李白在《渡荆门送别》诗中有“云生结海楼”的写景名句,其中“海楼”指海市蜃楼,其产生的主要原因是(  )
A. 小孔成像 B. 光的折射 C. 平面镜成像 D. 凹面镜成像
5.(2025·四川宜宾卷)长江十年禁渔的政策实施以来,长江里的鱼儿越来越多。在一段清澈的江水中游来游去的鱼儿,看见岸上的“人”会比实际的人更___________(填“高大”或“矮小”),这是因为光发生了___________现象。
6.(2025·黑龙江绥化卷) 如图,小宇看到水中有一条鱼,A、B两点中有一点是鱼的实际位置,另一点是像的位置,请在图中画出他看到鱼的光路图(保留作图痕迹)。
7.(2025·四川德阳)如图所示一束光从空气斜射向透明玻璃,发生了折射和反射现象,请作出折射光线的大致位置和反射光线。
8.(2025·福建)在下图中,画出入射光线的反射光线和折射光线的大致位置。
五、光的色散
1.(2025·湖北)如图为三峡大坝泄洪的画面。上游洪水从泄洪口喷出,江面上激起大量水雾,阳光白云下出现绚丽的彩虹。下列说法正确的是(  )
A. 白云是由江水升华形成的 B. 彩虹是太阳光的色散现象
C. 水雾是分子热运动形成的 D. 上游水位越高喷水速度越小
2.(2025·四川南充)研学活动中,图1是某同学在参观博物馆时,通过玻璃橱窗看到自己的影子,这是由光的 形成的;图2是走出博物馆后,看到天空出现的彩虹,这是光的 现象。
3.(2025·上海)万里无云的晴天时,我们看到天空是蓝色的,现已知以下信息:
①光是一种电磁波,不同色光的频率如下表所示:
红色 橙色 黄色 绿色 青色 蓝色 紫色
384-482THz 482-503THz 503-520THz 520-610THz 620-659THz 610-659 THz 659-769 THz
②光的频率越高,经氮气、氧气分子散射的程度越大,向各个方向发散;
③太阳光在空气中主要通过氮气、氧气分子散射;
④“靛”是蓝紫或深蓝,晴天时,相较于紫色光,人眼更容易感受到蓝色光。
(1)频率为450THz的光 (选填“属于”、“不属于”)三原色光;
(2)结合以上信息,请解释“晴天时,人看天空为什么是蓝色的”。 。中小学教育资源及组卷应用平台
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第十七讲 光现象
讲义目录
考情分析..................................................................................................... ...1 思维导图.........................................................................................................2 夯实基础.........................................................................................................2 知识清单...........................................................................................................2 重要考点解题指南与例题解析及变式练......................................................12 考点1 光的直线传播...................................................................................12 考点2 光的反射............................................................................................14 考点3 平面镜成像特点................................................................................17 考点4 光的折射............................................................................................21 考点5 光的色散............................................................................................24 易错点警示与例题突破.................................................................................25 真题在线......................................................................................................30
课标要求
1. 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。 2.探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。 3.通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1. 光的直线传播 ★ 每年考查1~2道题,分值为3—6分。题型有选择、填空、实验和作图题,难度系数为0.7。2026年实验题主要围绕探究光的反射定律及平面镜成像特点两个实验命题,作图题重点应用反射定律、平面镜成像特点、光的折射规律为考查点,培养学生作图技能。本讲的实验与作图是属于年年考的内容。
考点2. 光的反射 ★★★
考点3. 平面镜成像特点 ★★
考点4. 光的折射 ★★
考点5. 光的色散 ★
★★★代表必考点,★★代表常考点,★星表示中频考点。
知识点一 光的直线传播
1.光源:能够自行发光的物体叫光源。
2. 光线的概念
在物理学中,通常用一条带箭头的直线表示光传播的径迹和方向,将这条带箭头的直线称为光线。光线实际并不存在,是人为建立的物理模型。实际存在的是光,而不是光线。所示描述光的传播用到了物理科学方法中的(理想)模型法。
3.光沿直线传播的条件:光在均匀介质中是沿直线传播的。
4.光速:光在真空中速度为 3×10m/s ;光在空气中传播速度约等于真空中的速度。
5.用光的直线传播可解释影子的形成、小孔成像、日食月食等。
加深理解:与光的直线传播有关的现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域,即物体的影子;如图甲。
(2)日食和月食
①月食:当地球处于月球和太阳之间时,地球挡住了射向月球的光,由于光沿直线传播,我们能看到月食。如图乙所示。
②日食:当月球运行到太阳和地球之间时,由于光沿直线传播,月球就挡住了太阳射向地球的光,我们看到了日食。如图乙所示。
(3)小孔成像:如图所示,用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间,光屏上就会形成烛焰倒立的像,我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板,光屏上的像的大小也会随之发生变化。
通过这个实验,我们能观察到小孔成像具有倒立、缩小的特点。这是因为光从光源发出到达屏幕上的每个点时,遵循直线传播,并在进入小孔后形成一个实像。
由于光沿直线传播,来自烛焰AB上方A的光通过小孔后就射到了光屏的下部A′、,来自烛焰下方B的光通过小孔后就射向了上部B′、。这样,光屏上就出现了烛焰倒立的像B′A′。
像的大小B′A′与物(蜡烛)的大小AB以及光屏所在位置有关。其大小关系可用数学知识得出:设物体蜡
烛AB到小孔O点的距离即物距为u,蜡烛的像B′A′与到小孔O的距离即像距为 v,
根据△B′OA′∽△BOA
所以B′A′/AB=v/u(相似三角形对应边的比等于对应高之比)
从而得出小孔成像的一些结论:
(1)物体AB一定,像距v不变时,物距u越大,成像B′A′越小;物距u越小,成像B′A′越大。
(2)物距u不变时,像距v越大,成像B′A′越大;像距v越小,成像B′A′越小。
知识点二 光的反射
1.光的反射: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做光的反射。
2. 光的反射现象中涉及的几个概念
(1)光的入射点: 用字母“O”表示;
(2)入射光线:入射到反射面上的光线,如图中的光线EO;
(3)法线:经过入射点O并垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线,如图中的NO;
(4)反射光线:入射光线射到反射面上后,被反射面反射的光线,如图中的光线OF;
(5)入射角:入射光线与法线的夹角,如图中的∠i;
(6)反射角:反射光线与法线的夹角,如图中的∠r.
3. 光的反射定律
共面:反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
异侧:反射光线和入射光线分别位于 法线 的两侧。
等角: 反射角 等于 入射角 。
(4)可逆性:在反射现象中,光路是可逆的。
4.光的反射类型
(1)镜面反射:射到物体表面上的平行光反射后 反射光线仍然是平行的 。
(2)漫反射:射到物体表面上的平行光反射后 反射光线不再平行,而是射向各个方向 。
(3)镜面反射和漫反射的异同点
分类 不同点 相同点
反射面特点 反射光方向 常见现象
镜面反射 光滑平面 反射光线仍然平行,只能在一个方向看到反射光 黑板反光,水面、玻璃面刺眼 严格遵守光 的反射规律
漫反射 凹凸不平 反射光向各个方向,各个方向都能看到 从各个方向都能看到黑板上的字
5. 实验探究-光的反射规律
【实验猜想】(1)光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等;(2)反射光线和入射光线关于法线是对称的。
【实验器材】平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片。
【进行实验与收集证据】(1)如图甲所示,把平面镜放在水平桌面上,再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转;
(2)先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹;
(3)改变光束的入射角度,进行多次实验(寻找普遍规律),换用不同颜色的笔记录每次光的径迹;
(4)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小,并将数据记录在表格中;
(5)如图乙所示,将纸板NOF向前或向后折转,在纸板上观察反射光的径迹。
实验次数 入射角 反射角
1 60° 60°
2 45° 45°
3 30° 30°

【分析论证】(1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能观察到反射光的径迹,且入射光、反射光分居发现两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变;
(2)分析表中的数据可知,反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小;
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
【实验结论】在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
【注意事项】
(1)应在光线较暗的室内进行实验,以便于观察实验现象;
(2)实验时,纸板必须与平面镜垂直,否则在纸板上看不到反射光;
(3)实验过程中严禁将激光对着人眼,以防灼伤眼睛;
(4)通过镜面对入射光的反射作用,可以看出镜子有改变光路的作用;
(5)本实验时一个归纳性实验,改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据,从而得出普遍规律,避免实验结论的偶然性。
知识点三 平面镜成像
1. 平面镜:平的、光滑的、能成像的反射面叫平面镜。
2.平面镜成像的特点
(1)虚实:成的像为虚像。
(2)大小:像和物的大小相等。
(3)距离:像和物到平面镜的距离相等。
(4)对称:像和物关于平面镜对称。
温馨提醒:平面镜成像的原理是光的反射。
3.实像和虚像的区别
(1)虚像:不是由实际光线的交点组成的像,而是由实际光线的反向延长线会聚而成的;能被人看见,但不能呈现在光屏上。平面镜成像、水中的倒影都是虚像。
(2)实像:由实际光线的交点组成的像,能呈现在光屏上。(小孔成的像是实像)
(3)光屏的作用:检验成像是实像还是虚像。
4. 平面镜的应用——成像、改变光路.
5. 凸面镜和凹面镜(拓展)
(1)用球面的外表面作反射面的镜子叫凸面镜。凸面镜对光线有发散作用。利用凸面镜可以观察到更大的范围(汽车后视镜、弯道观察镜)
(2)用球面的内表面作反射面的镜子叫凹面镜。凹面镜对光线有会聚作用.凹面镜可以把平行的光会聚在一点上;可以把焦点处发出的光变成平行光。
6. 实验探究-平面镜成像的特点
【提出问题】平面镜成像时,像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系。
【实验方法】等效替代法
【猜想与假设】平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等,像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等。
【实验器材】薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等。
【设计并进行实验】(1)在水平桌面上铺一张白纸,纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜,在纸上沿着玻璃板画一条直线,这条直线代表玻璃板的位置;
(2)如图所示,把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,透过玻璃板进行观察,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛(未点燃),竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置;
(3)在纸上记录下两支蜡烛的位置,并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同;
(4)移动点燃的蜡烛,重做实验;
(5)用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来,用量角器测量蜡烛和像连线与镜面的夹角;
(6)用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离,将测得的数据记录在表格中
【实验数据】薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等。
次数 蜡烛到平面镜的距离 蜡烛的像到平面镜的距离/cm 蜡烛的像与蜡烛的大小关系 蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系
1 10 10 等大 垂直
2 15 15 等大 垂直
3 20 20 等大 垂直
4 25 25 等大 垂直
【分析论证】(1)未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合,说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等;
(2)由实验数据可知,蜡烛和它的像的连线与镜面垂直,蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等。
【实验结论】平面镜成像的特点:平面镜所成像的大小与物体大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与平面镜垂直,即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。
【实验注意事项及主要考查点】
(1)为了使观察到的像更为清晰,实验最好在较暗的环境中进行;
(2)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于观察和确定像的位置,并比较物像的大小关系,原因是玻璃板既能反射光又能透过光,即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛,也能看到点燃的蜡烛所成的像;
(3)实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像,当玻璃板较厚时,两个像有较大的错位,难以确定像的位置;
(4)实验中,玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置,则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合;
(5)实验中,使用两支完全相同的蜡烛,目的是比较像与物体的大小关系;
(6)用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮,便于观察;
(7)白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置,刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离;
(8)改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验,是为了寻找普遍规律。
【温馨提醒】探究平面镜成像特点实验需要把握好下列问题
1.探究平面镜成像特点的实验选择玻璃板做为平面镜。
2.为什么选玻璃板而不选镜子是为了准确确定像的位置.
3.对实验中的两只蜡烛要求是完全相同.
4.选择两只完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小.
5.实验中玻璃板垂直于桌面.
6.玻璃板没与桌面垂直对实验产生的影响事不论怎样移动后面的蜡烛,都不会与前面蜡烛的像完全重合.
7.蜡烛的像不能用光屏接收到.
8.像不能用光屏接收到,说明平面镜成的像是虚像.
9.实验时用另一只等大的蜡烛与前面蜡烛的像完全重合,目的是比较像与物的大小;确定像的位置.
10.刻度尺在此实验中的作用是比较像与物到镜面距离的关系
11.一只蜡烛在玻璃板后面却成了两个像,原因是玻璃板有两个反射面.
12.怎样验证成两个像是玻璃板有两个反射面的原因是用一个薄玻璃板进行实验.
13.验证像与物到镜面距离关系时,要进行多次实验,目的是找到更普遍的规律.
14.多次实验要改变蜡烛的位置.
15.用跳棋子代替蜡烛进行实验时,缺点是像比较暗,看不清.
16.用跳棋子实验时,怎样看清像?用手电筒照亮玻璃板前面的跳棋子.
17.平面镜成像的原理是光的反射.
18.为便于观察,该实验最好在什么环境中进行?较暗处。
19.实验中用未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像重合,未点燃的蜡烛位置即是像的位置,这种研究物理的方法等效替代法。
20.如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板,应选择哪个玻璃板做实验效果好?2mm厚的两块玻璃板。因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面,会出现两个像,影响到实验效果,所以应选用薄玻璃板。
21.本实验还可能出现的考查点有哪些?说出一点即可。测量误差。
知识点四 光的折射
1. 光的折射概念。光由一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生改变,这种现象叫光的折射。
2. 光的折射现象中涉及的基本概念:“一点、一面、三线、两角”
(1)入射点:入射光与分界面的交点。
(2)分界面:两种介质的分界面。
(3)入射光线:入射到两种介质表面的光线。
(4)法线:过入射点且垂直于两种介质分界面的直线。
(5)折射光线:进入另一种介质的光线。
(6)入射角:入射光线与法线的夹角。
(7)折射角:折射光线与法线的夹角。
3. 光的折射规律
(1)折射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(2)折射光线与入射光线分居在法线的两侧。
(3)当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变。
(4)当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。当从其它透明介质中射入空气中时,折射光线远离法线方向偏折,折射角大于入射角。
(5)当入射角增大时,折射角也增大。
(6)在光的折射中,光路是可逆的。
【理解记忆方法总结】光的折射规律口诀
光线斜射交界面,发射折射同时现,
折射两角空中大,反射两角相等见,
都是三线共一面,都是法线居中间。
垂直反射原路返,垂直进入道不偏。
反射折射成虚像,眼睛不会急转弯。
还有一条别忘记,反射折射都可逆。
诠释:①光斜射到空气和其它透明介质的界面上,同时发生发射和折射现象。
②光在空气和其它透明物质的界面发生折射时,折射角和入射角比较,在空气中的那个角大;光的反射中,反射角和入射角相等。
③在反射现象中,法线在反射光线和入射光线之间。和折射现象中,法线是在折射光线和入射光线之间。
④光的反射中,垂直入射时,反射光线原路返回。光的折射中,入射光线垂直界面入射,传播方向不变。
⑤反射和折射成虚像,都是眼睛按照光沿直线传播的经验看到的。看到的虚像是反射光线或者折射光线的反向延长线会聚而成的。
⑥光的反射和折射现象中光路都是可逆的。
知识点五 光的色散 物体的颜色
1.光的色散:太阳光穿过三棱镜后,被分散成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光,这种现象叫做光的色散。
17世纪以前,人们一直认为白色是最单纯的颜色。直到1666年,英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散。彩虹是太阳光传播中被空气中的水珠反射、折射而产生的色散现象。不同颜色的光通过三棱镜时,折射角不同,从而偏折程度不同。红色偏折程度最小,紫色偏折程度最大。例如:彩虹——外侧是红色,内侧是紫色。
2. 色光的混合
色光的三原色:红光、绿光、蓝光等比例混合为白光。红光、绿光、蓝光按不同比例混合会得到其它色光,因此把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
3. 物体的颜色
物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
(1)透明物体的颜色。透明物体的颜色由该物体能透过的色光决定,例如,红色玻璃片呈红色,是因为它只能透过红色光,其它色光被吸收。无色透明体能够透过各种色光。
(2)不透明物体的颜色
①不透明物体的颜色由该物体能反射的色光决定。例如,红花呈红色,是因为它只反射红色光,而其它色光被吸收。
②黑色物体吸收各种色光,不反射任何色光。
③白色物体反射所有的色光,不吸收任何色光。
④灰色物体无差别地吸收并反射各种色光。如果反射的较多,则呈浅灰色;如果吸收的较多,则呈深灰色。
【概括总结】物体的颜色问题
一般来说,物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
(1)透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。例如,红色玻璃片呈现红色,是因为它只能透过红颜色的光,吸收其他颜色的光;
(2)不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。例如,绿纸呈现绿色,是因为它只反射绿光,吸收其他色光;黑色物体吸收各种色光,不反射任何颜色的光;白色物体反射所有色光,不吸收任何色光。
4. 看不见的光
(1)太阳光谱
把太阳光分解成七种不同的色光,按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来就是太阳的可见光谱。
(2)红外线。光谱上红光以外看不见的光叫做红外线。人眼虽看不到,但可以用灵敏温度计来检验它们的存在,属于不可见光。
红外线的特点:
①红外线具有热效应,能使被照射的物体发热;
②太阳的热主要就是通过红外线辐射的形式传送到地球的;
③物体能吸收红外线,也能向外辐射红外线。
红外线的应用:一个物体,当它的温度升高时,尽管看起来外表还跟原来表面一样,但它辐射的红外线却会增强。
(3)紫外线。光谱上紫光以外看不见的光叫做紫外线,属于不可见光。
紫外线的特点及应用:
紫外线最显著的特点就是它能使荧光物质发光。“紫外线验钞”、“紫外线消毒灭菌”、“紫外线促进人体维生素D的合成”、 “过量紫外线照射有害”。
【重要考点解题指南与例题解析及变式练】
考点1. 光的直线传播及应用
1.光只有在同种均匀透明介质中才会沿直线传播;在不同的介质中,光的传播速度一般不同;
2.光沿直线传播的应用:影子的形成、日食、月食、小孔成像、激光准直、瞄准射击;
3.小孔成像的特点:
(1)小孔成像所成的像是由实际光线会聚而成,因此是实像;
(2)像的大小取决于光屏到小孔的距离和物体到小孔的距离的关系;
(3)小孔成像所成的像与孔的形状无关,但与孔的大小有关。
【例题1】(2025·山东烟台)下列现象由光沿直线传播形成的是( )
A.水中“月” B.空中“桥” C.池中“鱼” D.墙上“兔”
【答案】D
【解析】A.水中的月是平面镜成像现象,是月亮的虚像,是光的反射形成的,故A不符合题意;
B.空中的“桥”,是彩虹,是由光的色散现象,是光的折射形成的,故B不符合题意;
C.鱼反射的光从水中斜射入空气中,人看到的是池中的鱼的虚像,是光的折射形成的,故C不符合题意;
D.墙上的“兔”,是手的影子,影子的形成属于光的直线传播现象,是由光的直线传播形成的,故D符合题意。故选D。
【变式练1】(2025吉林二模)下列现象中可以利用光的直线传播知识解释的是( )
A. 平面镜成像 B.海市蜃楼 C. 池水变浅 D.小孔成像
【答案】D
【解析】A.平面镜成像是光的反射现象,故A不符合题意;
B.海市蜃楼是地球上物体反射的光经密度不均匀的大气折射而形成的虚像,故B不符合题意;
C.池水变浅是光的折射现象,看到的是池底的虚像,故C不符合题意;
D.小孔成像,属于光的直线传播形成的,故D符合题意。故选D。
【变式练2】(2025武汉一模)如图所示,若用蜡烛作为光源,在木板上钻一个小孔,发现光线透过小孔在墙壁上形成像,下列说法正确的是( )
A.经过调节,像的大小可以等于物的大小;
B.木板上的小孔一定是圆形的;
C.保持蜡烛和墙位置不变,将木板向靠近墙的方向移动,蜡烛在墙上的像会变大;
D.蜡烛在墙上形成的像是虚像
【答案】A
【解析】A.当像距等于物距时,成像大小等于物体大小,故A正确;
B.小孔成像实验中,像的形状与小孔无关,小孔可以是任意形状,故B错误;
C.保持蜡烛与墙位置不变,将木板靠近墙的方向移动,物距变大,像距变小,会导致成像变小,故C错误;
D.蜡烛的光通过小孔所成的像是光实际会聚成的,可以被光屏(墙)所承接,因此是实像,故D错误。
【变式练3】(2025苏州一模)如图所示,画出两条光线,确定人眼在点S处通过门板狭缝MN能看到的室外范围(用阴影表示)。
【答案】见解析
【解析】人要看到物体,说明有光线进入人眼,由眼睛的位置点S和狭缝MN的上边缘可以确定看到的物体的最上面的部分,由点S和狭缝MN的下边缘可以确定看到的物体的最下面的部分,两者结合,即可得到人通过门板狭缝MN能看到的范围,如图所示:
考点2. 光的反射
1.光的反射定律
(1)三线共面:入射光线(AO)、反射光线(OB)、法线(NO)在同一平面内;
(2)两线分居:反射光线和入射光线分居在法线两侧;
(3)两角相等:反射角等于入射角.
【注意】入射光线AO不能写成OA,字母顺序应与光线的方向一致;同样反射光线的字母顺序只能是OB。
2.镜面发射和漫反射的区别及联系
(1)镜面反射的反射面是光滑的,而漫反射的反射面是粗糙的;
(2)镜面反射只能在某一个方向观察到,而漫反射可以在各个方向观察到;
(3)镜面反射和漫反射都属于光的反射,因此它们都遵守光的反射定律。
3. 规范作图要求:
(1)作图必须用直尺、圆规、铅笔;
(2)光线用实线,且要画箭头表示光的传播方向;法线画虚线;
(3)标出反射角r和入射角i;
(4)作光的反射光路图时,应先在入射点作出法线,然后根据反射角与入射角关系作出光线。
4.利用光的反射规律作图类型
(1)已知反射面和入射光线(反射光线)作反射光线(入射光线):入射角是入射光线与法线夹角,不是入射光线与镜面的夹角;反射角是反射光线与法线的夹角,不是反射光线与镜面的夹角。法线要画成虚线。(2)已知入射光线和反射光线确定平面镜的位置:法线位置时入射光线和反射光线夹角的角平分线位置,平面镜与法线垂直,故只要确定入射点法线位置即可确定平面镜的位置。
【例题2】(2025·云南)如图所示,倒影的形成原因是( )
A.光沿直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
【答案】B
【解析】平静的水面相当于平面镜,倒影是在水中形成的虚像,属于平面镜成像现象,是由于光的反射形成的,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
【变式练1】(2025四川绵阳一模)如图甲所示,塔式太阳能电站把地面上多个平面镜反射的太阳光汇聚到塔顶,从而利用太阳能发电。如图乙所示,某塔式太阳能电站的一块平面镜在塔的东边,下午某时刻,从西向东的太阳光以与水平方向成70°角射向这块平面镜,反射光线与水平方向成30°角,则反射角的度数是_________,平面镜与水平方向的夹角度数是_________。
【答案】 20° 40°
【解析】因为入射光线和反射光线的夹角为入射角和反射角之和,而反射角等于入射角,所以反射角的度数为
又因为入射光线和反射光线夹角的角平分线为法线,法线与平面镜垂直,所以由几何关系知,平面镜与水平方向的夹角度数为
【变式练2】(2025贵州二模)在“探究光的反射定律”实验中,器材有:激光笔、可折转光屏、平面镜和喷雾器。
(1)将平面镜置于水平桌面,如图甲所示。激光笔的光束射向平面镜上O点,在平面镜上方喷水雾,从前向后观察,可在镜面上方看到__________条光束。
(2)将折转光屏垂直于平面镜放置,让入射光沿左半屏射到O点,如图乙所示。要呈现反射光,需将右半屏向__________(选填“前”或“后”)折转。
(3)保持入射点不变,多次改变入射方向,在光屏上记录每次实验的光路aa′、bb′和cc′,如图丙所示。为了研究反射光线和入射光线的位置关系,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为_______。同时根据光屏上的倍息可得结论,反射角与入射角的大小__________。
【答案】(1)2;(2)前;(3) 法线; 相等。
【解析】(1)如图甲所示,激光笔的光束射向平面镜上O点,在平面镜上方喷水雾,这样能显示出反射光线和入射光线的传播路径。
(2)如图乙,光屏右半部分向后折了一个角度,由于反射光线、入射光线与法线在同一平面内,则需将右半屏向前折转。
(3)由光的反射定律可知,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射角等于入射角,即反射光线与入射光线关于法线对称,如图丙所示,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为法线所在位置。
根据光屏上的信息可得结论,反射角与入射角的大小相等。
【变式练3】(2025云南一模)小明同学想将一束与水平面成30°角的太阳光竖直射入深井内,如下图所示,请在图中画出平面镜的位置和反射光线,并标出反射角度数。
【答案】见解析
【解析】由于反射光线竖直射入井内,过入射点O竖直向下做出反射光线OB;因反射角等于入射角,然后作∠AOB的角平分线即为法线(ON),再垂直于法线作出平面镜即可,其中反射光线和入射光线的夹角为∠AOB=30°+90°=120°根据反射定律,反射角等于入射角,即如图所示:
考点3. 平面镜成像
1.平面镜成像的特点:
像和物体的大小相等;像和物体的对应点连线跟平面镜垂直;像和物体到镜面的距离相等;像和物体的左右是相反的;像为虚像。
2. 探究平面镜成像特点实验中的注意事项:
(1)用玻璃板代替平面镜的目的是便于找到像的位置;
(2)在玻璃板的同一侧,该同学通过玻璃板看到了同一个蜡烛的两个像,产生这种现象的原因是玻璃板的两个表面同时反射,每个表面成一个像;
(3)用两个大小相同的蜡烛目的是便于比较像和物大小;
(4)使用刻度尺或坐标纸的目的是便于比较像距和物距.
3. 利用平面镜特点作图时要注意以下几点
(1)平面镜非反射面要画上短斜线;
(2)实际光线要画成实线,并用箭头表示光的传播方向,反向延长线要画成虚线;实物用实线表示,虚像用虚线表示;法线用虚线表示;
(3)实物和虚像要标注上对应的字母,并用上下标区分。
【例题3】(2025·江苏连云港)物体在平面镜中像的大小取决于(  )
A.平面镜的大小 B.平面镜的厚度
C.物体本身的大小 D.物体到平面镜的距离
【答案】C
【解析】平面镜成的像与物体等大,所以物体在平面镜中像的大小只取决于物体本身的大小,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
【变式练1】(2025牡丹江二模)小江为同学们表演魔术:如图甲所示,将一个正面开口的空箱面向同学,箱子的顶部中间有一个豁口。将一个棋子从顶部的豁口放入,从正面看去,棋子竟“不翼而飞”。小丹猜想箱中放置了一块平面镜,她找来薄玻璃板、方格纸、笔、刻度尺、两个完全相同的棋子A和B进行探究,如图乙所示。
(1)将一张方格纸放在水平桌面上,薄玻璃板___________放置在方格纸上;
(2)将棋子A放在薄玻璃板前,棋子B放在薄玻璃板后面移动,直到看上去它与棋子A的像完全重合,表明棋子像的大小与棋子的大小___________。在方格纸上记下棋子A和B的位置;
(3)移走棋子B,将光屏放到棋子B的位置,在光屏上___________(选填“能”或“不能”)直接观察到棋子A的像;
(4)改变棋子A的位置,重复步骤(2),发现棋子A的像与棋子A始终在方格纸的同一条直线上。用刻度尺分别测量它们到薄玻璃板的距离,记录在表格中。分析数据可知,棋子的像与棋子到薄玻璃板的距离___________;
实验次数 A棋子到薄玻璃板的距离/cm B棋子的像到薄玻璃板的距离/cm
1 5.00 5.00
2 6.50 6.50
3 10.00 10.00
(5)实验表明,棋子在平面镜中的像与棋子关于镜面___________;
(6)请在图丙中作出点A在平面镜中所成的像。___________
【答案】 (1)竖直##垂直 (2) 相等 (3)不能 (4)相等 (5)对称
(6)
【解析】(1)薄玻璃板相当于平面镜,如果玻璃板与方格纸不垂直,则后面的棋子与前面棋子的像不在同一高度,怎么操作都不会重合,也无法比较像与物的大小,因此为完成实验,薄玻璃板应垂直(竖直)放置在方格纸上。
(2)将棋子A放在薄玻璃板前,棋子B放在薄玻璃板后面移动,直到看上去它与棋子A的像完全重合,表明棋子像的大小与棋子的大小相等,所以用两个完全相同的棋子A和B就是为了比较像与物大小关系用的。
(3)移去棋子B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上不能观察到棋子A的像,因为平面镜成的是虚像。
(4)分析表中三组数据可以看出每次实验A到玻璃板的距离都等于B到玻璃板的距离,故可得到结论:棋子的像与棋子到薄玻璃板的距离相等。
(5)实验表明,棋子在平面镜中的像与棋子分居平面镜两侧、大小相等、到平面镜的距离相等,故棋子在平面镜中的像与棋子关于镜面对称。
(6)过A作平面镜的垂线,在该垂线上找到平面镜另一侧到平面镜的距离与A到平面镜距离相等的点,即为点A在平面镜中所成的像,如下图
【变式练2】如图所示是某同学检查视力时的情境,下列说法正确的是(  )
A.平面镜中视力表的像是实像
B.如果将视力表向平面镜靠近0.5m,平面镜中视力表的像大小依然不变
C.平面镜中视力表的像是一个倒立的像
D.平面镜中视力表的像是光的直线传播形成的
【答案】B
【解析】AC.由平面镜成像的特点可知,平面镜中视力表的像是正立、等大的虚像,故AC错误;
B.平面镜成正立、等大的虚像,如果将视力表向平面镜靠近0.5m,视力表没有变化,则平面镜中视力表的像大小不变,故B正确;
D.平面镜成像是由于光的反射形成的,故D错误。故选B。
【变式练3】(2025河南一模)如图所示,利用平面镜成像的特点做出物体AB在平面镜MN中成的像。
【答案】如图所示
【解析】分别作物体AB端点A、B关于平面镜的对称点、,用虚线连接即为AB在平面镜中的像。
考点4. 光的折射
1.光现象辨析
2.光的折射规律
(1)三线共面:光折射时,折射光线、入射光线、法线在同一平面内.
(2)两线分居:折射光线和入射光线分别位于法线两侧.
(3)两角不等:光从空气斜射到玻璃、水或其他介质表面时,折射光线偏向法线,折射角小于入射角;光从其他介质斜射入空气中,折射角大于入射角.
(4)入射角增大,折射角也增大.
(5)光垂直射入介质时,传播方向不发生改变.
(6)在折射中光路是可逆的.
3. 能解释常见的折射现象:如水中的筷子变弯了、渔民叉鱼(水中鱼的实际位置比看上去要深)、池水变浅、海市蜃楼等。
4. 抓住光的折射规律作图
【例题4】(2025·江苏扬州)如图,铅笔斜插在水中,看见水中的铅笔向上弯折,解释这一现象的光路
是( )
A. B.C. D.
【答案】D
【解析】筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线向水面偏折,位置降低,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来筷子向上弯折。由光的折射规律可知,在空气中的光线与法线夹角大于在水中的光线与法线的夹角。故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
【变式练1】(2025四川广安一模)“以铜为镜,可以正衣冠”,我们的祖先很早就会利用磨光的铜镜来观察自己的像。下列现象与铜镜成像原理相同的是(  )
A. 水膜中的像 B. 水中的倒影 C. 手影游戏 D. 天空中的彩虹
【答案】B
【解析】铜镜成像原理是光的反射。
A.水膜中的像是倒立、缩小的实像,是光的折射现象,故A不符合题意;
B.水中的倒影,是平面镜成像现象,是光的反射现象,故B符合题意;
C.手影游戏,是光的直线传播现象,故C不符合题意;
D.天空中的彩虹是光的色散现象,是光的折射现象,故D不符合题意,故选B。
【变式练2】(2025无锡一模)小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中,用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。
入射角/° 0 10 20 30 40 48.6 50
折射角/° 0 13.4 27.0 41.7 58.7 90
(1)当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向 ;
(2)分析实验数据可知:入射角增大时,折射角 (填“增大”或“减小”),且折射角 (填“大于”、“小于”或“等于”)入射角;
(3)当入射角为48.6°,折射角大小为90°,若再增大入射角,则折射光线消失,只发生反射,这种现象称为全反射,所以当入射角为50°时会发生 现象;
(4)若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为 ,这是因为在光的折射现象中,光路都具有 性。增大入射角,观察折射角的变化,我们发现 (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。
【答案】(1)不改变(2)增大 大于(3)全反射;(3)40° 可逆 不会。
【解析】(1)由表格中数据得,当入射角为0°时,折射角大小为0°,说明当光从水中垂直射入空气中时,传播方向不改变。
(2)分析实验数据可知:折射角随入射角增大而增大,且折射角大于入射角。
(3)当入射角为50°大于48.6°,会发生全反射现象。
(4)由表格中数据得,光线从水中斜射入空气中时,入射角为40°时,折射角为58.7°,根据光路的可逆性可知,若光线从空气斜射入水中,入射角为58.7°,则折射角大小为40°。
此过程中,折射角小于入射角,增大入射角,观察折射角的变化,我们发现不会发生全反射现象。
【变式练3】(2025江苏扬州一模)如图,向碗中加水至图示位置,请画出人眼刚好看到硬币上P点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】眼睛在恰好能够看到硬币上P点,说明此时的折射光线会沿着碗的上沿进入人的眼睛,从而做出折射光线,根据折射点,做出入射光线,人眼逆着折射光线看去,认为硬币的P点在折射光线的反向延长线上。
考点5. 光的色散
1. 光的色散现象:
白光是由七种色光混合而成的;不同的颜色的单色光通过三棱镜的偏折程度不同,红色光的偏折最小,紫色光的偏折最大;
2. 光的色散现象应用:三棱镜成像;雨后的彩虹(外侧是红色,内侧是紫色)。
【例题5】(2025·四川泸州)唐朝时成书的《玄贞子》记载了著名的人工彩虹实验:“背日喷乎水,成霓虹之状。”下列与人工彩虹实验原理相同的是(  )
A.小孔成像 B.日晷计时 C.水面倒影 D.海市蜃楼
【答案】D
【解析】人工彩虹实验 “背日喷乎水,成霓虹之状”,是由于光的折射形成的色散现象。光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
A.小孔成像基于光的直线传播,与彩虹原理不同,故A不符合题意;
B.日晷计时利用光的直线传播形成影子,与彩虹无关,故B不符合题意;
C.水面倒影是光的反射现象,未涉及折射和色散,故C不符合题意;
D.海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象,是由于空气不均匀,光线在传播过程中发生折射而形成的虚像,与人工彩虹实验原理相同,故D符合题意。故选D。
【变式练1】(2025海南一模)如图是小童用手机拍摄的瀑布下的彩虹。彩虹是光的________现象。手机屏幕上呈现出由红、绿、________三种色光混合而成的多彩画面。走在瀑布旁感到凉爽的原因是:瀑布溅起的水花在空气中汽化,吸收大量的热,且水的________(填水的特性)又很大,瀑布吸收热量后温度升高较小。
【答案】色散;蓝;比热容。
【解析】彩虹是太阳光分解为七色光的过程,属于光的色散现象。
红、绿、蓝是光的三原色。手机屏幕上呈现出由红、绿、蓝三种色光混合而成的多彩画面。
走在瀑布旁感到凉爽是因为瀑布溅起的水花在空气中汽化,吸收大量的热,且水的比热容又很大,瀑布吸收热量后温度升高较小。
【变式练2】(2025云南二模)学校组织同学们利用投影仪观看“天宫课堂”第二课。投影仪的镜头相当于_______透镜,屏幕上的彩色画面是由红、绿、_______三种色光混合而成的;坐在各个位置的同学都能看到屏幕画面,是因为光在屏幕表面发生_______(选填“镜面”或“漫”)反射。
【答案】 凸 蓝 漫
【解析】投影仪的镜头相当于一个凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,投影仪是利用物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像的原理制成的。
红、绿、蓝三色光混合后能产生各种色彩,这三种色光叫做色光的三原色,所以根据色光的混合规律,在电视屏幕中只需要红、绿、蓝三种颜色即可配出各种绚丽的色彩来。
屏幕用表面粗糙的白布做成,能使射向屏幕的光发生漫反射,即使光线射向四面八方,能使各个方向的同学都能看到屏幕上的像。
【变式练3】(2025四川广元二模)幸福小区电梯内壁是抛光的不锈钢板。电梯门打开时,小玉看到“自己”,这是由于光发生 _______而形成的 ________像;走进电梯,“像”会 _______(填“靠近”或“远离”)她。门上的传感器通过 _______(填“红外线”或“紫外线”)感知乘客,确定是否关门。
【答案】反射; 虚; 靠近;红外线。
【解析】抛光的不锈钢板相当于平面镜,小玉看到“自己”,这是由于光的反射而形成的正立等大的虚像。
小玉走进电梯时,和不锈钢板的距离变小,根据平面镜成像特点可知,像到平面镜的距离也变小,因此“像”会靠近她。
物体温度越高辐射的红外线越强,人体温度比周围环境温度高,辐射的红外线强,门上的传感器探测到人体发出的红外线,就可以感知乘客是否已进入电梯,从而确定是否关门。
【易错点警示与例题突破】
【易错点1】认为影子和小孔成的像是一样的
影子是光照射不到的区域,影子的形成不一定和物体的形状相同,而且影子是黑暗的。通过小孔成的像是光实际照射到的区域,像的形状和物体的形状相同,而且像是亮的。它们的相同点就是都是光的直线传播现象。
【例1】(2025·四川自贡)下列现象与小孔成像原理相同的是(  )
A.日晷计时 B.雨后彩虹 C.湖面倒影 D.鱼翔“浅底”
【答案】A
【解析】小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。
A.日晷计时是通过观察太阳照射下晷针投射在晷面上的影子位置来确定时间,利用了光的直线传播,故A符合题意;
B.雨后彩虹是太阳光经过小水珠组成的三棱镜分解成七种颜色的光,是光的色散现象,故B不符合题意;
C.湖面倒影属于平面镜成像,是光的反射形成的,故C不符合题意;
D.鱼翔“浅底”是鱼和池底反射的光从水中斜射空气中发生折射形成的,故D不符合题意。故选A。
【易错点1的针对性训练】
1. (2025海南一模)在一个烈日炎炎的午后,王老师走在广州街头,看到地面上树荫里有许多圆形光斑,抬头看看树叶间刺眼的阳光,想到这树荫下藏着物理学的秘密,便拍下两张照片(如图)。经估测树荫下一个清晰光斑的直径约为7cm,这束阳光从约7m高处的树叶间照射下来。我们常说太阳光经过约8分钟来到地球(太阳和地球之间的距离按1.5×1011m计算),求太阳的直径大约是多少m?
【答案】 1.5×109m
【解析】因为光斑的直径和小孔的位置所构成的三角形,与太阳的直径和小孔的位置所构成的三角形,是相似三角形,相似三角形的对应边成正比例,设太阳直径为n米,光斑的直径为,则有
解得。
2.(2025天津一模)中华优秀传统文化蕴含着丰富的物理知识。《墨经》中记载了世界上最早的“小孔成像”实验(如图所示),小孔成像是由于光的______形成的;唐代诗句“潭清疑水浅”描绘了潭水清澈,让人感觉水变浅了,这是由于光的______造成的。
【答案】直线传播;折射。
【解析】 由于光沿直线传播,光穿过小孔时,能在光屏上成倒立的实像,小孔成像是由于光的直线传播形成的。
由于水底反射的光从水中斜射入空气中,发生了折射现象,折射角大于入射角,人逆着折射光线看去会感觉水变浅了。
【易错点2】认为镜面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守。
(1)我们能从不同方向看到书上的字,是因为光在纸面上发生了漫反射;
(2)物体发出或反射的光浸入人眼越多,人眼就会感觉该物体越亮。所以,当发生镜面反射时,如果反射光正好进入人眼,人就会感觉镜面特别亮;
(3)无论镜面反射还是漫反射,都遵循观点反射定律。
题型突破四:怎样解镜面反射和漫反射的识别问题
解答此类题目的关键:
(1)明确观察者的位置;
(2)理解发生镜面反射和漫反射的反射光线的特点,镜面反射将平行光向一个方向反射,只有在这个方向上人眼才能看到光且感到耀眼,而漫反射将光射向四面八方,人眼在各个方向上都能看到,但感觉光线很弱;
(3)观察者的位置改变,观察到的现象可能会改变。
【特别提示】只能在某些方位看到反射光,而其他方位在没有物体遮挡的情况下看不到反射光的反射是镜面反射。在不同方位都能看到反射光的反射是漫反射。
【例2】(2025·山东威海卷) 2025年1月15日清晨,刘公岛海面上空出现了“光瀑”奇观,无数条笔直光柱穿透云层倾泻而下,如图所示。下列说法错误的是(  )
A. 笔直光柱——光沿直线传播
B. 云层呈淡淡的橙色——阳光中含有橙色光
C. 部分水面波光粼粼十分耀眼——光发生了漫反射
D. 看到远处的山体较暗——人眼接收到山体反射的光较少
【答案】C
【解析】A.笔直光柱说明光在同种均匀介质中沿直线传播,故A正确,不符合题意;
B.太阳光是复色光,由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光混合而成,云层呈现橙色是因为阳光中含有橙色光,橙色光穿透力更强,故B正确,不符合题意;
C.部分水面波光粼粼是水面发生了镜面反射,反射光线集中在某一个方向,进入人的眼睛中,感觉到十分耀眼,故C错误,符合题意;
D.看到远处的山体较暗,是因为远处的山体反射的光进入人眼较少,故D正确,不符合题意。故选C。
【易错点2的针对性训练】
3.(2025成都一模)如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,在晚上开车时(  )
A.潮湿路面发生镜面反射
B.干燥的路面发生镜面反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更亮
D.照射到干燥路面上光不遵循光的反射定律
【答案】A
【解析】A.潮湿的路面比较光滑,光射到潮湿的沥青路上容易发生镜面反射,故A符合题意;
B.干燥的路面看起来凹凸不平,光射到干燥的沥青路上,反射光线射向四面八方,容易发生漫反射,故B不符合题意;
C.由于光射到潮湿的沥青路上容易发生镜面反射,反射光线是平行射出的,很少的反射光线进入驾驶员眼睛,所以,对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗,故C不符合题意;
D.照射到干燥路面上的光发生漫反射,漫反射也遵守光的反射定律,故D不符合题意。故选A。
4. (2025河北省二模)雨过天晴,地面上会出现建筑物的影子,影子是由于_______形成的。通过地面上一层薄薄的积水还可以看到建筑物的像,如图所示,像的大小与建筑物的大小___________。一些建筑物外部采用了玻璃幕墙作为装饰,强光照射到玻璃幕墙时会发生________反射,造成“光污染”。
【答案】 光在同种均匀介质中沿直线传播 相等 镜面
【解析】影子是由于光传播过程中遇到不透明障碍物,在光达不到的区域形成的阴影,是光的直线传播形成的。
地面上一层薄薄的积水可以看成平面镜,还可以看到建筑物的像,实际上是通过平面镜(水面)成的像,由平面镜成像特点可知,平面镜成的像与建筑物的大小始终相等。
一些建筑物外部采用了玻璃幕墙作为装饰,当强烈的太阳光照射到这些光滑的表面时,就会发生镜面反射,反射光线非常集中,炫目的光干扰人们的正常生活,造成光污染。
(2025江苏徐州一模)如图甲、乙、丙是光射到物体表面发生反射的情形,属于镜面反射的是 。当光射到物体表面发生漫反射时, (填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。当太阳光从空气斜射入水中时,折射角 入射角(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 甲、乙 遵循 小于
【解析】发生镜面反射的表面光滑平整,由图得,属于镜面反射的是甲乙。
漫反射也是反射的一种现象,遵循光的反射定律。
光的传播不需要介质,当太阳光从空气斜射入水中时,水中的折射角小于空气中的入射角。
【易错点3】认为平面镜所成的像用实线画清楚,不必用虚线画
作图时要注意以下几点:
(1)平面镜非反射面要画上短斜线;
(2)实际光线要画成实线,并用箭头表示光的传播方向,反向延长线要画成虚线;实物用实线表示,虚像用虚线表示;法线用虚线表示;
(3)实物和虚像要标注上对应的字母,并用上下标区分。
【例3】(2025·四川自贡)图甲为车内后视镜,请在图乙中画出司机的眼睛C通过后视镜MN看见后排座椅上A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】平面镜成的像与物关于平面镜对称。过A点关于平面镜的对称点即为后排座椅上A点的像,连接与平面镜交于点O即为反射点,连接AO作出入射光线,连接OC作出反射光线。
【易错点3的针对性训练】
6.(2025四川广元一模) 如图所示。从S点向平面镜发出一条光线,经平面镜反射后,反射光线到达光屏上的P点。请你作出此过程的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】如图所示.
【解析】作出发光点S关于平面镜的对称点,即为像点S′,连接S′P交平面镜于点O,则O为入射点,沿OP画出反射光线,连接SO画出入射光线,如图所示.
一、光的直线传播
1.(2025·河北)图示的光现象中,由光的直线传播形成的是(  )
A.筷子“弯折” B.楼台倒影 C.萌娃变“蛙” D.雨后彩虹
【答案】C
【解析】A.筷子“弯折”,是筷子反射的光由水中斜射入空气,在水面处发生折射,折射光线远离法线进入人眼中,人眼逆着折射光线看到筷子的虚像在筷子的上方,所以插入水中的筷子看起来会变“弯折”,故A不符合题意;
B.楼台倒影属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故B不符合题意;
C.萌娃变“蛙”是小孩的影子,是光的直线传播形成的,故C符合题意;
D.雨后彩虹是太阳光经过小水珠组成的三棱镜分解成七种颜色的光,属于光的色散现象,是光的折射形成的,故D不符合题意。故选C。
2.(2025·黑龙江绥化卷) 下列光现象中与立竿见影的“影”成因相同的是(  )
A. 水中月影 B. 墙上手影 C. 镜中人影 D. 潭中鱼影
【答案】B
【解析】立竿见影“影”是光沿直线传播被竿遮挡形成的黑影。
A.水中月影,是平面镜成像现象,是光的反射现象,故A不符合题意;
B.墙上手影,是光沿直线传播被手遮挡形成的黑影,故B符合题意;
C.镜中人影,是平面镜成像现象,是光的反射现象,故C不符合题意;
D.潭中鱼影,是光从水中斜射到空气中,发生光的折射,形成的虚像,故D不符合题意。故选B。
3.(2025·长沙卷)《墨经》中记载了小孔成像的实验。其成像原理如图所示,这是利用了光的(  )
A. 直线传播 B. 反射 C. 折射 D. 色散
【答案】A
【解析】A.小孔成像,其原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。当光线通过小孔时,物体上方的光线会沿直线传播到光屏下方,物体下方的光线会沿直线传播到光屏上方,从而在光屏上形成倒立的实像,故A符合题意;
B.反射是指光线遇到障碍物时改变传播方向返回原介质的现象,与小孔成像无关,故B不符合题意;
C.折射是指光线从一种介质进入另一种介质时传播方向发生偏折的现象,不符合小孔成像原理,故C不符合题意;
D.色散是指复色光分解为单色光的现象,与小孔成像无关,故D不符合题意。故选A。
4.(2025·陕西·B卷)古人发现,随着太阳的移动,物体的影子也会发生相应的变化。我国古代的计时仪器圭表就是根据此现象发明的。如图,是圭表计时的原理图。圭表计时用到了(  )
A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的直线传播 D. 光的色散
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知,圭表计时的原理是太阳照射在表上,然后在圭上留下一个影响,因此是由于光的直线传播形成的。故选C。
5.(2025·四川广安)对下列诗词中涉及的物理现象解释正确的是(  )
A.“起舞弄清影,何似在人间”中“影”的形成是光沿直线传播
B.“举头望明月,低头思故乡”中的“明月”是光源
C.“露从今夜白,月是故乡明”中“露”的形成是熔化现象
D.“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠”中“霜”的形成是凝固现象
【答案】A
【解析】A.“起舞弄清影”中的“影”指的是月光下词人自己的清朗身影 。光在均匀介质中沿直线传播,当光遇到不透明物体时,在物体的后方形成一个暗区,这就是影子,故A正确;
B.“明月”本身不会发光,它是反射的太阳的光,因此“明月”不是光源,故B错误;
C.“露”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴,故C错误;
D.“霜”是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶,故D错误。故选A。
6.(2025·四川乐山)每年5-6月,金口河大瓦山“转转花”竞相绽放,游客们纷纷用手机拍下这美丽的景象。关于此景象,下列说法正确的是(  )
A.游客能看到美丽的“转转花”,说明“转转花”是光源
B.“转转花”的影子,是由于光的直线传播形成的
C.用于拍摄“转转花”的手机镜头相当于凹透镜
D.在拍摄时,“转转花”需位于手机镜头的一倍焦距以内
【答案】B
【解析】A.太阳光照射到景物上后发生反射,反射光进入人眼被游客看到,“转转花”反射的是太阳的光,不是自行发光的物体,因此不是光源,故A错误;
B.“转转花”形成的影子是由于光照射到景物上后被阻挡形成的,利用了光沿直线传播的原理,故B正确;
C.手机镜头拍摄“转转花”时利用了凸透镜的成像规律,手机镜头相当于凸透镜,故C错误;
D.拍摄照相时,物距应大于手机镜头的二倍焦距,即“转转花”应该位于手机镜头的两倍焦距以外,故D错误。故选B。
二、光的反射
1.(2025·甘肃武威、嘉峪关、临夏)《木兰诗》展现了我国北方乐府民歌的卓越成就。下列四幅图与诗中“当窗理云鬓,对镜贴花黄”涉及的光现象原理相同的是( )
A.亭台倒影 B.日晷计时
C.水清疑浅 D.地面树影
【答案】A
【解析】“当窗理云鬓,对镜贴花黄”,人在镜中的像是平面镜成像,是由于光的反射形成的。
A.亭台在水中的倒影是平面镜成像,是由于光的反射形成的,故A符合题意;
B.日晷是利用光沿直线传播形成的影子来进行计时的,故B不符合题意;
C.潭清疑水浅,是池底的光从水中斜射入空气中时,发生折射形成的,故C不符合题意;
D.地面树影是由于光沿直线传播形成的影子,故D不符合题意。故选A。
2.(2025·湖南)如图,农户在果树下铺上银色地膜,使果实能接收到更多的光照,促进果实着色,提高品质。这主要利用了银色地膜对光的(  )
A.反射 B.折射 C.色散 D.直线传播
【答案】A
【解析】银色地膜可以反射各种颜色的光,太阳光属于复色光,银色地膜将阳光反射到果实背光面,增强光照,从而促进果实着色。A符合题意,BCD不符合题意。故选 A。
3.(2025·四川眉山)如图所示的光现象,说法正确的是(  )
A.图甲中,手影是光的反射形成的
B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体
C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的
D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围
【答案】C
【解析】A.手影是光沿直线传播被遮挡,形成的黑影,故A错误;
B. 潜望镜是利用平面镜成像现象,是利用光的反射观察物体,故B错误;
C.海市蜃楼是光在同种不均匀的空气中传播,是光的折射形成的,故C正确;
D. 汽车后视镜利用光的反射扩大观察范围,故D错误。故选C。
4.(2025·深圳)春节申遗成功后,潮汕英歌舞登上春晚舞台,让世界看到中华文化“燃”到骨子里的生命力。如图所示,演员对着镜子画脸谱,镜子里面呈现出了演员的像,大圣同学和吴斌同学对此现象解释正确的是(  )
A. 光沿直线传播 B. 光的反射
C. 光的折射 D. 光的色散
【答案】B
【解析】镜子中的像是平面镜所成的像,其原理是光的反射。物体射到平面镜的光线,被平面镜反射,反射光线进入人的眼睛,视觉会逆着反射光线反向延长线的方向看,反射光线的反向延长线的交点就是物体在平面镜中的像点。所以演员对着镜子画脸谱,镜子里呈现出演员的像,是光的反射现象,故B正确,ACD错误。故选B。
5.(2025·天津)如图所示,一只白鹭正在七里海湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。图中能正确表示人看到白鹭倒影的光路是(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB.白鹭反射光斜射到水面上发生反射,反射光线进入眼睛,反射光线的反向延长线会聚成像,故A符合题意,B不符合题意;
CD.人看到白鹭倒影是光的反射现象,不是光的折射现象,图中是光的折射光路图,故CD不符合题意。
故选A。
6.(2025·四川乐山)如图甲所示,塔式太阳能电站是把许多平面镜按照一定的规律排列起来,把太阳光反射后汇聚到同一位置。请根据图乙中的光路,画出平面镜的位置并标出入射角(平面镜用“”表示,入射角用“i”表示)。
【答案】如图所示
【解析】由光反射定律知,反射角等于入射角,所以先作出反射光线与入射光线的夹角的平分线,即为法线,然后再过入射点作这个角平分线的垂线即为平面镜的位置,入射角i是入射光线与法线的夹角
7.(2025·四川宜宾卷)一束阳光斜射入房中,小明在A点用平面镜把该光竖直反射向房顶,请在图中画出平面镜的位置和反射光线。
【答案】如图所示
【解析】反射光线竖直射向房顶,即确定入射光线与反射光线,可以画出法线,平面镜在A点与法线垂直,如图所示
8.(2025·湖北)如图甲为校园摄影展中小芳的作品,太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像,请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。(保留作图痕迹)
【答案】如图所示
【解析】太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中的A点,即太阳光经湖面反射后经过A点进入人眼。连接A点和人眼并反向延长至水面的交点为入射点O, 过入射点O作法线,根据反射角等于入射角作出对应的入射光线。如图所示:
9.(2025·广西)我们应该警惕“光污染”。请在图中画出太阳光线A、B照射到玻璃幕墙后的反射光线。
【答案】如图所示
【解析】光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。对于光线A,图中已标注法线(虚线),根据反射角等于入射角,在法线另一侧画出反射光线;对于光线B,用相同的方法,在法线另一侧按照反射角等于入射角画出反射光线,如图所示:
10.(2025·贵州) 如图所示,一束阳光经窗玻璃反射进入眼睛,请画出图中反射光线对应的入射光线。
【答案】如图所示
【解析】根据光的反射定律,反射角等于入射角,画出入射光线,故如图所示:
11.(2025·长沙卷)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】如图所示
【解析】用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),利用光的直线传播原理,连接AB两点,还可以利用光的反射原理,通过水面作出点B的对称点B′,连接AB′交水面于点O,连接AO、OB,AO为入射光线,OB为反射光线,如下图所示:
12.(2025·黑龙江卷)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序
1
2
3
… … …
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线______于镜面;
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量两侧的和,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角______(选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是______;
(3)纸板是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板向后折,在纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是______的;
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从点向左移动到点时,说明水面______(选填“上升”或“下降”)了。
【答案】(1)垂直 (2) 等于 寻找普遍规律,避免偶然性 (3) 不能 在 (4)可逆 (5)上升
【解析】(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线与镜面垂直,可以看作法线。
(2)分析表格数据可知,反射角随入射角增大而增大,且大小保持一致,可得:在反射现象中,反射角等于入射角;本实验是探究类实验,实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
(3)如图乙所示,把纸板向后折,左右两侧纸板不在同一平面,,在纸板上不能看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出,光的传播路径与之前完全相反。此现象表明:在反射现象中,光路是可逆的。
(5)水面变化时,入射角不变,则反射角不变。反射光的光斑从点向左移动到点,说明反射点左移,则说明水面上升了。
13.(2025·黑龙江伊春市)如图所示,小张同学在进行“探究光反射时的规律”的实验时,他把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张带有量角器的纸板竖直立在平面镜上。
(1)他应选择______(填“光滑”或“粗糙”)的纸板,因为光在纸板上发生______反射,可以在不同方向都能看到光的径迹;
(2)如图,小张同学用一束光a贴着纸板E射向O点,经平面镜反射,在另一侧纸板F上出现反射光a′。改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射角______(填“大于”“小于”或“等于”)入射角。根据这个分析可知,如果一束光从d点射向O点,反射角的大小是______;
(3)他用一束光逆着b′方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出。由这个现象可以初步得出的结论是:______。要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是:______。
【答案】(1) 粗糙 漫 (2) 等于 30°
(3) 反射现象中,光路是可逆的 用一束光逆着a′或c′的方向射向O点,观察反射光
【解析】(1)为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙,光线射在上面发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚;在不同方向都能看到光的传播路径,是由于光在纸板上发生了漫反射的缘故。
(2)改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射光线和入射光线关于法线对称,所以反射角等于入射角;如果一束光从d点射向O点,入射角为
则反射角也为。
(3)用一束光逆着b′的方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出,传播路径与之前完全相反,说明在反射现象中,光路是可逆的;要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是用一束光逆着a′或c′的方向射向O点,观察反射光。
三、平面镜成像特点
1.(2025·四川成都)图甲是医生通过平面镜观察患者口腔的情景。图乙示意图中,EF为平面镜,B点为医生眼睛所在位置,A'表示医生通过平面镜看到患处A的像点,O点为入射点,OB为反射光线。请在图乙中完成作图∶①根据平面镜成像特点画出A的位置;②画出入射光线AO。(保留作图痕迹)
【答案】如图所示
【解析】(1)平面镜成像物与像关于镜面对称,根据像的位置作出像关于平面镜的对称点即为物体的位置,连接物体与入射点之间的光线为入射光线
2.(2025·安徽)如图所示,为平面镜,为光源。请作出发出的光经平面镜反射后通过点的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】如图所示
【解析】先通过平面镜作出发光点S的对称点S′(即为像点),连接S′A与平面镜相交于点O,则OA为反射光线,连接SO,则SO为入射光线
3.(2025·陕西·B卷)如图,请根据平面镜成像特点,画出物体AB在平面镜中所成的像A'B′。
【答案】如图所示
【解析】平面镜所成的像与物关于镜面对称,平面镜所成的像为虚像,据此作图如下所示:
4.(2025·福建)探究平面镜成像的特点,实验装置如图甲。
(1)实验前,将白纸平铺在水平桌面上,玻璃板 架在纸上。
(2)在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动完全相同但未点燃的蜡烛B,直到B与A的像A′完全重合,说明像与物的 相等。在纸上描出蜡烛、玻璃板和像的位置,处理数据如图乙。
(3)得出结论:像与物关于平面镜对称。为使该结论具有普遍性,提出一条改进建议: 。
(4)利用茶色薄玻璃板制作如图丙的“临摹神器”,可在白纸上临摹手机画面。如图丁,当手机屏幕与白纸的夹角为80°,若要使手机画面通过玻璃板所成像的位置在白纸上,玻璃板与桌面的夹角θ应为 °,临摹时要在 (填“①”或“②”)位置观察。
【答案】(1)垂直 (2)大小 (3)改变蜡烛的位置,多次实验 (4)50 ①
【解析】(1)实验时玻璃板与纸面应垂直放置,这样所成的像在桌面上,方便找到像的位置。
(2)将两支相同的蜡烛A和B分别竖放在玻璃板前后,点燃蜡烛A,并移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像重合,蜡烛B能跟蜡烛A的像完全重合,说明像与物大小相等,用到了等效替代法。
(3)一次实验得出的结论不具有普遍性,本实验中应多次改变蜡烛A的位置,得到多组数据,其目的是避免实验的偶然性,得到普遍规律。
(4)平面镜成像物与像关于镜面对称,如图丁,当手机屏幕与白纸的夹角为80°,则手机右侧与白纸的夹角为,若要使手机画面通过玻璃板所成像的位置在白纸上,玻璃板与桌面的夹角θ应为
平面镜成的像是虚像,所以要透过玻璃板观察像,则临摹时要在①位置观察像。
5.(2025·四川广安)小明积极响应学校规范仪容仪表的号召。有一次当他面镜时,他发现自己的像“变大”了,于是他提出:像的大小与物体的大小有什么关系呢?他用图甲的实验装置来探究平面镜成像特点。根据所学知识回答下列问题。
(1)他把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,用一支外形与A完全相同但不点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到与A的像完全重合,说明像与物体的大小 ;
(2)实验中他测得蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为 cm;
(3)他做完平面镜成像实验后,找来白色硬纸板、量角器和激光笔等,用这个实验的玻璃板代替平面镜完成光的反射定律实验,装置如图乙所示。图丙是其实验过程中的一条入射光线,请你根据光的反射定律在图丙中做出反射光线 ;(保留作图痕迹)
(4)细心的小明发现用玻璃板做实验有一个不足:反射光的亮度明显比入射光暗了许多,这是因为光斜射到玻璃板上发生反射的同时也发生了 。
【答案】(1)相等 (2)12 (3) (4)折射
【解析】(1)实验中选取两支相同的蜡烛,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,人眼中玻璃板前面观察蜡烛A的像,不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,同时观察蜡烛B与A的像完全重合,说明物体在平面镜中所成的像与物体大小相等。
(2)平面镜成的像和物体到平面镜的距离相等,蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为12cm。
(3)过入射点作法线,根据反射角等于入射角在法线右侧画出反射光线
(4)当光线斜射到玻璃板上时,除了一部分光线发生反射外,还有一部分光线会进入玻璃板发生折射,导致反射光的光强减弱,因此看起来比入射光暗。
6.(2025·江苏苏州)小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的电子蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 放置在纸上;
(2)在玻璃板前放上电子蜡烛A,闭合开关使其发光,再将电子蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,下列测量方法中,正确的是 ;
(4)完成探究后,小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”,如图乙所示,两人都可以通过孔看到对方,但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则纸盒中玻璃板可沿 方向放置,且发光小灯应贴在纸盒内 处。(注意两空对应关系,同时答对得分,写出一种做法即可)
【答案】(1)竖直 (2)重合 (3)方法2 (4) N
【解析】(1)为使得像成在桌面上,将白纸平铺在水平桌面上后,应再将玻璃板竖直放置在纸上。
(2)为了探究物像的大小和位置关系,在玻璃板前放上电子蜡烛A,闭合开关使其发光,再将电子蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像重合,在纸上分别记录A、B的位置。
(3)为使得成像更清晰,应选择玻璃板靠近蜡烛A的一面作为反射面,同时选择蜡烛A和蜡烛B上关于镜面对称的点作为A、B的位置,所以在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,测量方法中正确的是方法2。
(4)平面镜成像是由于光的反射成像,且像与物关于平面镜对称,要使只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则当纸盒中玻璃板沿方向放置时,发光小灯应贴在纸盒内N处;当纸盒中玻璃板沿方向放置时,发光小灯应贴在纸盒内M处。
7.(2025·山东威海卷)用图所示装置探究平面镜成像特点。
(1)用玻璃板代替平面镜,目的是___________。
(2)将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板一侧,将一支未点燃的蜡烛放在玻璃板另一侧,在蜡烛A一侧透过玻璃板看到“未点燃的蜡烛”和“点燃的蜡烛”,这两个像________(选填“都是A实像”“都是虚像”“1个实像、1个虚像”)。
(3)将玻璃板绕支架向蜡烛A一侧倾斜15°,像的位置会______(选填“降低”“不变”“升高”)。
(4)根据平面镜成像的特点可知,暴雨过后池塘水量上涨,岸边树的倒影长度_______(选填“变长”“不变”“变短”)。
(5)将光屏放在像A'的位置,用凸透镜替换玻璃板,将蜡烛A向凸透镜方向移动至某一位置时,在光屏上看到蜡烛清晰的像,则这个像为倒立、_______的实像;写出此成像特点在生活中的1个应用:________。
【答案】(1)便于确定像的位置 (2)都是虚像 (3)升高 (4)不变 (5) 放大 投影仪
【解析】(1)实验器材选用玻璃板代替平面镜,目的是为了便于确定像的位置,因为玻璃板具有透光性,既能反射光,又能透过光,既能看到蜡烛A的像,又能看到另一侧的蜡烛B。
(2)在蜡烛A一侧透过玻璃板看到“未点燃的蜡烛”是光的折射形成的虚像,看到“点燃的蜡烛”是光的反射形成的虚像,所以两个像都是虚像。
(3)将玻璃板绕支架向蜡烛A一侧倾斜15°,根据平面镜成像物与像关于镜面对称的特点,可知像的位置会升高。
(4)根据平面镜成像的特点可知,物与像等大,树的倒影属于平面镜成像,则暴雨过后池塘水量上涨,岸边树的倒影长度不变。
(5)将光屏放在像A'的位置,凸透镜替换玻璃板,将蜡烛A向凸透镜方向移动至某一位置时,此时物距小于像距,根据凸透镜成像规律可知成倒立、放大的实像,生活中的投影仪是利用该原理制成的。
8.(2025·陕西·A卷) 如图,是实验小组利用多枚相同的硬币“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)现在有透明和茶色两种薄玻璃板可供选择,应该选择________(选填“透明”或“茶色”)薄玻璃板。
(2)将五枚硬币叠成圆柱A放在薄玻璃板的一侧,移动玻璃板另一侧用五枚硬币叠成的圆柱B,恰好能与玻璃板后圆柱A的像重合,说明平面镜成像时像与物________________。
(3)多次改变圆柱A的位置重复上述操作,并记录每次圆柱A和圆柱B的位置如图所示,从图中可以得出的结论是:平面镜成像时,_____________________(写出一条即可)。
(4)小组的同学将圆柱B改成4枚硬币,发现在玻璃板后不管如何移动圆柱B,圆柱B都不能和圆柱A的像完全重合,根据这一现象________(选填“能”或“不能”)进一步验证(2)中得出的结论。
【答案】(1)茶色 (2)大小相等 (3)像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离 (4)能
【解析】(1)无色透明玻璃杯透光性太强,容易受到玻璃另一侧物体的干扰,茶色玻璃板透光性较差,成像主观感觉比无色玻璃好得多,故应选择茶色薄玻璃板。
(2)圆柱A、B都是由五枚硬币叠成,而且分布在玻璃板两侧,移动玻璃板,都恰好能与玻璃板后圆柱A的像重合,说明平面镜成像时像与物的大小相等。
(3)由图可知A1到玻璃板的距离等于B1到玻璃板的距离,由此可以得出结论:平面镜成像时,像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离。
(4)圆柱B改成4枚硬币,此时圆柱A为五枚硬币,两者大小不一样,所以在玻璃板后不管如何移动圆柱B,圆柱B都不能和圆柱A的像完全重合,由此验证了平面镜成像时像与物大小相等。
9.(2025·黑龙江绥化卷)如图所示,小刚同学用薄玻璃板、白板、刻度尺、光屏和两支完全相同的蜡烛A、B探究平面镜成像的特点。
(1)用薄玻璃板代替平面镜的目的是______。
(2)点燃蜡烛A,在薄玻璃板后面移动不点燃的蜡烛B,直到B与A的像完全重合,用刻度尺测量出蜡烛A到玻璃板的距离和蜡烛B到玻璃板的距离。移动点燃的蜡烛A,多次重复实验后,发现平面镜所成像的大小和物的大小______,像和物到平面镜的距离______。
(3)移去蜡烛B,在该位置放置的光屏上______(选填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像。
【答案】(1)便于确定像的位置 (2) 相等 相等 (3)不能
【解析】(1)玻璃板既能反射光成像,又能透光看到后面的蜡烛,便于确定像的位置。
(2)蜡烛B与A的像完全重合,且蜡烛A、B完全相同,说明像与物大小相等。
多次测量蜡烛到玻璃板距离,可知像和物到平面镜的距离相等。
(3)平面镜成的是虚像,虚像不能呈现在光屏上,所以移去蜡烛B,在该位置光屏不能承接到蜡烛A的像。
10.(2025·四川广安)小明积极响应学校规范仪容仪表的号召。有一次当他面镜时,他发现自己的像“变大”了,于是他提出:像的大小与物体的大小有什么关系呢?他用图甲的实验装置来探究平面镜成像特点。根据所学知识回答下列问题。
(1)他把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,用一支外形与A完全相同但不点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到与A的像完全重合,说明像与物体的大小 ;
(2)实验中他测得蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为 cm;
(3)他做完平面镜成像实验后,找来白色硬纸板、量角器和激光笔等,用这个实验的玻璃板代替平面镜完成光的反射定律实验,装置如图乙所示。图丙是其实验过程中的一条入射光线,请你根据光的反射定律在图丙中做出反射光线 ;(保留作图痕迹)
(4)细心的小明发现用玻璃板做实验有一个不足:反射光的亮度明显比入射光暗了许多,这是因为光斜射到玻璃板上发生反射的同时也发生了 。
【答案】(1)相等 (2)12 (3) (4)折射
【解析】(1)实验中选取两支相同的蜡烛,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前,人眼中玻璃板前面观察蜡烛A的像,不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,同时观察蜡烛B与A的像完全重合,说明物体在平面镜中所成的像与物体大小相等。
(2)平面镜成的像和物体到平面镜的距离相等,蜡烛A到玻璃板的距离为12cm,则蜡烛A的像到玻璃板的距离为12cm。
(3)过入射点作法线,根据反射角等于入射角在法线右侧画出反射光线
(4)当光线斜射到玻璃板上时,除了一部分光线发生反射外,还有一部分光线会进入玻璃板发生折射,导致反射光的光强减弱,因此看起来比入射光暗。
四、光的折射
1.(2025·江苏苏州)如图所示是苏州园林中的景象,由光的折射形成的是(  )
A.亭台在水中的“倒影” B.碧水中变浅的“池底” C.漏窗在墙壁上的“影子” D.夕阳下水中的“太阳”
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.“倒影”是平面镜成像现象,是光的反射形成的虚像,故A不符合题意;
B.变浅的“池底”,是水池底部反射的光从水中进入人眼形成的虚像,是光的折射现象,故B符合题意;
C.“影子”是光的直线传播形成的,故C不符合题意;
D.水中的“太阳”是太阳在水面的倒影,是平面镜成像现象,是光的反射形成的虚像,故D不符合题意。
故选B。
2.(2025·四川达州)端午节阳光明媚、小红和爸爸在莲花湖湿地公园畅游。走在林荫道上,地面上到处是大小不同的圆形光斑;湖面如镜,鱼在云中游;微风拂过,湖面波光粼粼。对上述现象解释错误的是(  )
A.波光粼粼是由光的反射形成 B.固形光斑是由光的直线传播形成
C.他看到水里的鱼是光的折射形成 D.他看到水里的云是光的折射形成
【答案】D
【解析】A.波光粼粼是阳光在起伏不平的水面上发生反射形成的现象,属于光的反射现象,故A正确,不符合题意;
B.圆形光斑是阳光透过树叶间隙形成的小孔成像现象,其原理是光的直线传播,故B正确,不符合题意;
C.看到水里的鱼是由于光从水中斜射入空气时发生折射,使得鱼的实际位置比看到的要深,故C正确,不符合题意;
D.看到水里的云是平面镜成像现象,属于光的反射而非折射,故D错误,符合题意。
故选D。
3.(2025·四川眉山)如图所示的光现象,说法正确的是(  )
A.图甲中,手影是光的反射形成的
B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体
C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的
D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围
【答案】C
【解析】A.手影是光沿直线传播被遮挡,形成的黑影,故A错误;
B. 潜望镜是利用平面镜成像现象,是利用光的反射观察物体,故B错误;
C.海市蜃楼是光在同种不均匀的空气中传播,是光的折射形成的,故C正确;
D. 汽车后视镜利用光的反射扩大观察范围,故D错误。故选C。
4.(2025·广西)唐朝诗人李白在《渡荆门送别》诗中有“云生结海楼”的写景名句,其中“海楼”指海市蜃楼,其产生的主要原因是(  )
A. 小孔成像 B. 光的折射 C. 平面镜成像 D. 凹面镜成像
【答案】B
【解析】
【详解】B.海市蜃楼是光在不均匀介质中发生的折射现象,故B符合题意;
A.小孔成像是光的直线传播现象,故A不符合题意;
C.平面镜成像是光的反射现象,故C不符合题意;
D.凹面镜成像是光的反射现象,故D不符合题意。故选B。
5.(2025·四川宜宾卷)长江十年禁渔的政策实施以来,长江里的鱼儿越来越多。在一段清澈的江水中游来游去的鱼儿,看见岸上的“人”会比实际的人更___________(填“高大”或“矮小”),这是因为光发生了___________现象。
【答案】 高大 折射
【解析】岸上的“人”射出的光线,在水面处发生折射,折射光线远离法线,鱼儿的眼睛逆着光线看来,折射光线好像在A′点射出的,A′点就是A点的像,所以鱼儿看到岸上的人比实际的要高(如下图)。
6.(2025·黑龙江绥化卷) 如图,小宇看到水中有一条鱼,A、B两点中有一点是鱼的实际位置,另一点是像的位置,请在图中画出他看到鱼的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】如图所示
【解析】鱼的实际位置在B点(光从水中斜射入空气,折射角大于入射角,人看到的是鱼的虚像,虚像A在实际位置B上方)。连接眼睛与A点,与水面交点为入射点O;连接B与O为入射光线,O与眼睛连线为折射光线,标注箭头(入射光线箭头指向O,折射光线箭头指向眼睛)。如图所示:
7.(2025·四川德阳)如图所示一束光从空气斜射向透明玻璃,发生了折射和反射现象,请作出折射光线的大致位置和反射光线。
【答案】如图所示
【解析】首先过入射点垂直于界面做出法线,然后根据反射角等于入射角,在法线左侧的空气中作出反射光线;再根据光从空气斜射入透明玻璃中,折射角小于入射角,在法线左侧的玻璃中作出折射光线。
8.(2025·福建)在下图中,画出入射光线的反射光线和折射光线的大致位置。
【答案】如图所示
【解析】根据光的反射定律可知,在反射现象中反射角等于入射角,故先根据反射角等于入射角画出反射光线的大致位置;根据光的折射规律可知,当光从玻璃斜射向空气中时,光的传播方向发生偏折,折射角大于入射角,故再根据折射角大于入射角画出折射光线的大致位置
五、光的色散
1.(2025·湖北)如图为三峡大坝泄洪的画面。上游洪水从泄洪口喷出,江面上激起大量水雾,阳光白云下出现绚丽的彩虹。下列说法正确的是(  )
A. 白云是由江水升华形成的 B. 彩虹是太阳光的色散现象
C. 水雾是分子热运动形成的 D. 上游水位越高喷水速度越小
【答案】B
【解析】A.升华是指物质从固态直接变为气态的过程,而江水是液态。白云实际上是由江面上的水蒸气上升到高空后,遇冷液化成小水滴或凝华成小冰晶聚集而成的,故A错误;
B.当太阳光照射到空气中的水滴时,由于不同颜色的光在水滴中折射的角度不同,会被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光,这就是光的色散现象,彩虹正是由于阳光穿过水雾时发生色散而形成的,故B正确;
C.分子热运动是指分子的无规则运动,而水雾是肉眼可见的小水滴,是由水蒸气遇冷液化形成的宏观现象,并非单纯的分子热运动结果,故C错误;
D.根据重力势能的影响因素,上游水位越高,水的重力势能越大,转化为动能后,喷水速度会越大,故D错误。故选B。
2.(2025·四川南充)研学活动中,图1是某同学在参观博物馆时,通过玻璃橱窗看到自己的影子,这是由光的 形成的;图2是走出博物馆后,看到天空出现的彩虹,这是光的 现象。
【答案】反射 色散
【解析】通过玻璃橱窗看到自己的影子,这是平面镜成像,其原理是光的反射。
天空出现的彩虹是光照射到小水滴上被分解为绚丽的七色光,是光的色散现象,其原理是光的折射。
3.(2025·上海)万里无云的晴天时,我们看到天空是蓝色的,现已知以下信息:
①光是一种电磁波,不同色光的频率如下表所示:
红色 橙色 黄色 绿色 青色 蓝色 紫色
384-482THz 482-503THz 503-520THz 520-610THz 620-659THz 610-659 THz 659-769 THz
②光的频率越高,经氮气、氧气分子散射的程度越大,向各个方向发散;
③太阳光在空气中主要通过氮气、氧气分子散射;
④“靛”是蓝紫或深蓝,晴天时,相较于紫色光,人眼更容易感受到蓝色光。
(1)频率为450THz的光 (选填“属于”、“不属于”)三原色光;
(2)结合以上信息,请解释“晴天时,人看天空为什么是蓝色的”。

【答案】(1)属于 (2)见解析
【解析】(1)光的三原色是红、绿、蓝。由题中所给不同色光频率表可知,红色光频率范围是 384~ 482THz,绿色光频率范围是 520~610THz,蓝色光频率范围是 610~ 659THz,450THz 的光属于红色光,属于三原色光。
(2)太阳光在空气中主要通过氮气、氧气分子散射,光的频率越高,散射程度越大。蓝光和紫光频率高,易被散射。但相较于紫光,人眼更容易感受到蓝光,所以晴天时,散射的蓝光进入人眼,人看到天空是蓝色的。
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