光学总复习[下学期]
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文档简介
总复习──光学
【教学结构】
本部分重点内容及对重点内容的理解：
1.镜面反射和漫反射：
镜面反射和漫反射都是反射现象，每一条光线反射时，都遵守光的反射定律。它们的不同点是镜面反射的反射面是表面光滑的平面，平行光束反射后仍为平行光束；而漫反射的反射面是粗糙不平的，平行光束反射后射向各个方向，利用镜面反射可以改变光路，例如用平面镜反射日光照亮地道；利用漫反射可以从不同方向看到本身不发光的物体，例如用粗糙的白布做幕布放映电影。
2.实像和虚像：
在光学中涉及到的像可分成实像和虚像。它们的共同点是都能被人眼观察到，即都有光线射入人眼。它们的不同点是：实像可以成在光屏上，如小孔成像，照像机成像、幻灯机成像均是实像；而平面镜成像，放大镜成像均是虚像。实像是光线的实际会聚而成，而虚像则是由发散的反射光线或折射光线的反向延长线会聚，形成虚像。
3.凸透镜成像规律应注意的几个问题：(1)焦点是实像和虚像的分界点，即当物距大于焦距，物体经过凸透镜成实像；物距小于焦距，物体经凸透镜成虚像；物距等于焦距，物体既无实像，也无虚像。(2)2倍焦距处是放大像和缩小像的分界点，即当物距大于二倍焦距，物体经凸透镜成缩小的像；物距小于二倍焦距大于一倍焦距，物体经凸透镜成放大的实像；物距等于二倍焦距，物体经凸透镜成等大的实像。(3)物体经凸透镜成像凡是实像均是倒立的，凡是虚像均是正立的。(4)物体距凸透镜距离变化时，会引起像离凸透镜距离的变化，同时引起像的大小的变化，即物近则像远，像远像则大。
4.画图中的实线和虚线：(1)实际光线用实线画，加箭头表示光线的行进方向。(2)反向延长线不是实际光线，所以用虚线画，不加箭头。(3)实像用实线画，虚像用虚线画，都要加箭头表示像的正倒。(4)法线等辅助线要用虚线画。
【解题点要】
例1.关于光的反射，下列说法正确的是( )
A.当入射光线与镜面的夹角为20°，反射角也为20°。
B.入射光线靠近法线时，反射光线也将靠近法线。
C.入射角增大5°时，反射光线与入射光线之间的夹角也增大5°
D.镜面反射遵守光的反射定律，漫反射不遵守光的反射定律。
【分析】：A选项中，当入射光线与镜面的夹角为20°时，因为入射角是入射光线跟法线的夹角，大小等于70°（90°－20°=70°），根据光的反射定律，反射角也应为70°，而不是20°。B选项中，当入射光线靠近法线时，入射角变小，反射角也跟着变小，即反射光线也将靠近法，故B选项是正确的。C选项中，入射角增大5°，反射角跟着增大5°，使反射光线与入射光线之间的夹角一共增大了10°，而不是5°。D选项中，无论发生镜面反射和漫反射，任何一条反射光线都必须遵守光的反射定律。故选项B正确。
例2.如图1所示，入射光线与平面镜成α，要使反射光线与入射光线的夹角增大20°，则平面镜应( )
A.沿顺时针方向转动10°
B.沿顺时针方向转动20°
C.沿逆时针方向转动10°
D.沿逆时针方向转动20°
【解析】：平面镜沿顺时针方向转动10°，法线也跟着顺时针方向转动10°，此时入射角就增加了10°，根据反射定律，反射角等于入射角，反射角也增大了10°，而反射光线与入射光线的夹角等于反射角和入射角之和，因此反射光线与入射光线的夹角增大10°+10°=20°。所以正确的答案是A。
例3.一个人站在平面镜前，当他面镜时，则：( )
A.他的像变大，像与他本人的距离减小 B.他的像变大，像与他本人的距离增大
C.他的像大小不变，像与他本人距离减小 D.他的像大小不变，像与他本人的距离增大
【分析】：根据平面镜成像的特点，像与物是等大的，人向平面走近的过程中，人的大小不变，所以他的像大小也不变。同时，由于像到镜面的距离与人到镜面的距离相等，当人向平面镜走近时，物距减小，像到镜面的距离（像距）也减小，所以像与他本人的距离减小故正确答案选C。
例4.下列说象中，属于光的反射现象的是( )
A.斜插入水中的筷子在水下的部分看起来的是向上弯折
B.人在河边看到岸边的树在水中的倒影
C.阳光下的树会出现影子
D.用放大镜看地图
【分析】：在光学的学习中要会识别简单的光现象。光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，光在传播过程中，照射到不透明物体，被不透明的物体挡住后，在它的后面形成影子，所以影子的形成，日食、月食等都是光沿直线传播的例证，阳光下的树会出现影子是光直线传播形成的。光从一种介质射到另一种介质表面，发生反射现象，并在界面另一侧形成虚像，人在河边看到岸边的树在水中的倒影是光的反射形成的。放大镜是凸透镜的一个应用，当物体放在凸透镜的焦点以内时，可成放大正立的虚像。所以用放大镜观察物体属于光的折射现象，光的折射是光射到界面后进入另一种物质，也就是观察者与物在界面的两侧，所以此题中插入水中的筷子看起来向上弯折也是属于光的折射现象。本题正确答B选项。
例5.一支蜡烛的烛焰与凸透镜的距离20厘米，在另一侧光屏上得到与烛焰等大的像，移动蜡烛与凸透镜的距离为u）则( )
A.当u=22厘米时，凸透镜成缩小实像 B.当u=11厘米时，凸透镜成放大虚像
C.当u=15厘米时，凸透镜成放大实像 D.当u=8厘米时，凸透镜成放大实像
【解析】：由于光屏上得到与烛焰等大的像，可知u=2f，即20厘米=2f，所以f=10厘米，当u=22厘米时，满足u＞2f，能成倒立缩小的实像；当u=11厘米和u=15厘米时，满足f＜u＜2f，能成倒正放大实像；当u=8厘米时，满足u＜f，能成正立放大虚像。所以正确答案为A、C。
【课余思考】
1.“倒影”和“影子”的形成有什么不同？
2.平面镜和凸透镜都能成虚像，它们的区别是什么？
【同步练习】
1.当入射角是 时，入射光线与反射光线的夹角是直角；当入射光线与镜面的夹角是30°，反射光线与镜面的夹角是 。
2.在平面镜前放一支铅笔，如果要铅笔的像跟铅笔垂直，则铅笔和平面镜间的夹角应为( )
A.0° B.45° C.90° D.180°
3.在湖边看静水中的鱼和云，看到的( )
A.鱼是光的反射形成的虚像，云是光的折射形成的虚像
B.鱼是光的反射形成的虚像，云是光的反射形成的虚像
C.鱼是光的折射形成的虚像，云是光的反射形成的虚像
D.鱼是光的折射形成的虚像，云是光的折射形成的虚像
4.在研究凸透镜成像的实验中，若在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，且量得光屏到透镜的距离为12厘米，则该凸透镜的焦距可能是( )
A.8厘米 B.6厘米 C.15厘米 D.4厘米
5.物体放在凸透镜主轴上，距凸透镜中心10倍焦距。当物体沿主轴逐渐往2倍焦距处移动时，则物体的像( )
A.一直是缩小的，且逐渐变小 B.一直是缩小的，先是实像后是虚像
C.先是实像后是虚像，先是缩小后是放大 D.一直是缩小的实像，但是逐渐变大
同步练习答案：1. 45°；30° 2. B 3. C 4. A 5. D
【单元点评】
复习光学这部分知识时要了解各种光现象的成因，对各种成像要了解它们的共同点和不同点，要熟练掌握凸透镜成像规律，并能灵活运用。
光的直线传播
光的反射
光的折射
光学
光在均匀介质中沿直线传播
验证实验：小孔成像，影子形成，日食及月食等
真空中光速C=3×108米/秒，其他介质中的光速小于真空中光速
光的反射定律内容，光路可逆
镜面反射和漫反射
平面镜
平面镜成像特点
平面镜改变光路
光的折射现象
光的折射规律，光路可逆
光的折射现象的实例
透镜
凸透镜对光线有会聚作用
凹透镜对光线有发散作用
凸透镜成像规律
照相机：u＞2f，f＜v＜2f，倒立缩小实像
幻灯机：f＜u＜2f，v＞2f，倒立放大实像
放大镜：u＜f，同侧，正立的放大虚像
【教学结构】
本部分重点内容及对重点内容的理解：
1.镜面反射和漫反射：
镜面反射和漫反射都是反射现象，每一条光线反射时，都遵守光的反射定律。它们的不同点是镜面反射的反射面是表面光滑的平面，平行光束反射后仍为平行光束；而漫反射的反射面是粗糙不平的，平行光束反射后射向各个方向，利用镜面反射可以改变光路，例如用平面镜反射日光照亮地道；利用漫反射可以从不同方向看到本身不发光的物体，例如用粗糙的白布做幕布放映电影。
2.实像和虚像：
在光学中涉及到的像可分成实像和虚像。它们的共同点是都能被人眼观察到，即都有光线射入人眼。它们的不同点是：实像可以成在光屏上，如小孔成像，照像机成像、幻灯机成像均是实像；而平面镜成像，放大镜成像均是虚像。实像是光线的实际会聚而成，而虚像则是由发散的反射光线或折射光线的反向延长线会聚，形成虚像。
3.凸透镜成像规律应注意的几个问题：(1)焦点是实像和虚像的分界点，即当物距大于焦距，物体经过凸透镜成实像；物距小于焦距，物体经凸透镜成虚像；物距等于焦距，物体既无实像，也无虚像。(2)2倍焦距处是放大像和缩小像的分界点，即当物距大于二倍焦距，物体经凸透镜成缩小的像；物距小于二倍焦距大于一倍焦距，物体经凸透镜成放大的实像；物距等于二倍焦距，物体经凸透镜成等大的实像。(3)物体经凸透镜成像凡是实像均是倒立的，凡是虚像均是正立的。(4)物体距凸透镜距离变化时，会引起像离凸透镜距离的变化，同时引起像的大小的变化，即物近则像远，像远像则大。
4.画图中的实线和虚线：(1)实际光线用实线画，加箭头表示光线的行进方向。(2)反向延长线不是实际光线，所以用虚线画，不加箭头。(3)实像用实线画，虚像用虚线画，都要加箭头表示像的正倒。(4)法线等辅助线要用虚线画。
【解题点要】
例1.关于光的反射，下列说法正确的是( )
A.当入射光线与镜面的夹角为20°，反射角也为20°。
B.入射光线靠近法线时，反射光线也将靠近法线。
C.入射角增大5°时，反射光线与入射光线之间的夹角也增大5°
D.镜面反射遵守光的反射定律，漫反射不遵守光的反射定律。
【分析】：A选项中，当入射光线与镜面的夹角为20°时，因为入射角是入射光线跟法线的夹角，大小等于70°（90°－20°=70°），根据光的反射定律，反射角也应为70°，而不是20°。B选项中，当入射光线靠近法线时，入射角变小，反射角也跟着变小，即反射光线也将靠近法，故B选项是正确的。C选项中，入射角增大5°，反射角跟着增大5°，使反射光线与入射光线之间的夹角一共增大了10°，而不是5°。D选项中，无论发生镜面反射和漫反射，任何一条反射光线都必须遵守光的反射定律。故选项B正确。
例2.如图1所示，入射光线与平面镜成α，要使反射光线与入射光线的夹角增大20°，则平面镜应( )
A.沿顺时针方向转动10°
B.沿顺时针方向转动20°
C.沿逆时针方向转动10°
D.沿逆时针方向转动20°
【解析】：平面镜沿顺时针方向转动10°，法线也跟着顺时针方向转动10°，此时入射角就增加了10°，根据反射定律，反射角等于入射角，反射角也增大了10°，而反射光线与入射光线的夹角等于反射角和入射角之和，因此反射光线与入射光线的夹角增大10°+10°=20°。所以正确的答案是A。
例3.一个人站在平面镜前，当他面镜时，则：( )
A.他的像变大，像与他本人的距离减小 B.他的像变大，像与他本人的距离增大
C.他的像大小不变，像与他本人距离减小 D.他的像大小不变，像与他本人的距离增大
【分析】：根据平面镜成像的特点，像与物是等大的，人向平面走近的过程中，人的大小不变，所以他的像大小也不变。同时，由于像到镜面的距离与人到镜面的距离相等，当人向平面镜走近时，物距减小，像到镜面的距离（像距）也减小，所以像与他本人的距离减小故正确答案选C。
例4.下列说象中，属于光的反射现象的是( )
A.斜插入水中的筷子在水下的部分看起来的是向上弯折
B.人在河边看到岸边的树在水中的倒影
C.阳光下的树会出现影子
D.用放大镜看地图
【分析】：在光学的学习中要会识别简单的光现象。光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，光在传播过程中，照射到不透明物体，被不透明的物体挡住后，在它的后面形成影子，所以影子的形成，日食、月食等都是光沿直线传播的例证，阳光下的树会出现影子是光直线传播形成的。光从一种介质射到另一种介质表面，发生反射现象，并在界面另一侧形成虚像，人在河边看到岸边的树在水中的倒影是光的反射形成的。放大镜是凸透镜的一个应用，当物体放在凸透镜的焦点以内时，可成放大正立的虚像。所以用放大镜观察物体属于光的折射现象，光的折射是光射到界面后进入另一种物质，也就是观察者与物在界面的两侧，所以此题中插入水中的筷子看起来向上弯折也是属于光的折射现象。本题正确答B选项。
例5.一支蜡烛的烛焰与凸透镜的距离20厘米，在另一侧光屏上得到与烛焰等大的像，移动蜡烛与凸透镜的距离为u）则( )
A.当u=22厘米时，凸透镜成缩小实像 B.当u=11厘米时，凸透镜成放大虚像
C.当u=15厘米时，凸透镜成放大实像 D.当u=8厘米时，凸透镜成放大实像
【解析】：由于光屏上得到与烛焰等大的像，可知u=2f，即20厘米=2f，所以f=10厘米，当u=22厘米时，满足u＞2f，能成倒立缩小的实像；当u=11厘米和u=15厘米时，满足f＜u＜2f，能成倒正放大实像；当u=8厘米时，满足u＜f，能成正立放大虚像。所以正确答案为A、C。
【课余思考】
1.“倒影”和“影子”的形成有什么不同？
2.平面镜和凸透镜都能成虚像，它们的区别是什么？
【同步练习】
1.当入射角是 时，入射光线与反射光线的夹角是直角；当入射光线与镜面的夹角是30°，反射光线与镜面的夹角是 。
2.在平面镜前放一支铅笔，如果要铅笔的像跟铅笔垂直，则铅笔和平面镜间的夹角应为( )
A.0° B.45° C.90° D.180°
3.在湖边看静水中的鱼和云，看到的( )
A.鱼是光的反射形成的虚像，云是光的折射形成的虚像
B.鱼是光的反射形成的虚像，云是光的反射形成的虚像
C.鱼是光的折射形成的虚像，云是光的反射形成的虚像
D.鱼是光的折射形成的虚像，云是光的折射形成的虚像
4.在研究凸透镜成像的实验中，若在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，且量得光屏到透镜的距离为12厘米，则该凸透镜的焦距可能是( )
A.8厘米 B.6厘米 C.15厘米 D.4厘米
5.物体放在凸透镜主轴上，距凸透镜中心10倍焦距。当物体沿主轴逐渐往2倍焦距处移动时，则物体的像( )
A.一直是缩小的，且逐渐变小 B.一直是缩小的，先是实像后是虚像
C.先是实像后是虚像，先是缩小后是放大 D.一直是缩小的实像，但是逐渐变大
同步练习答案：1. 45°；30° 2. B 3. C 4. A 5. D
【单元点评】
复习光学这部分知识时要了解各种光现象的成因，对各种成像要了解它们的共同点和不同点，要熟练掌握凸透镜成像规律，并能灵活运用。
光的直线传播
光的反射
光的折射
光学
光在均匀介质中沿直线传播
验证实验：小孔成像，影子形成，日食及月食等
真空中光速C=3×108米/秒，其他介质中的光速小于真空中光速
光的反射定律内容，光路可逆
镜面反射和漫反射
平面镜
平面镜成像特点
平面镜改变光路
光的折射现象
光的折射规律，光路可逆
光的折射现象的实例
透镜
凸透镜对光线有会聚作用
凹透镜对光线有发散作用
凸透镜成像规律
照相机：u＞2f，f＜v＜2f，倒立缩小实像
幻灯机：f＜u＜2f，v＞2f，倒立放大实像
放大镜：u＜f，同侧，正立的放大虚像