初中科学复习(15) 光(广东省深圳市)

初中科学复习(15) 光
【教学内容与目的要求】
1、知道白光的组成
2、知道色光混合与颜料混合的不同现象
3、知道光在同种均匀介质中沿直线传播，及光在真空中的传播速度
4、理解光的反射定律
5、知道平面镜成像特点
6、知道光的折射现象
7、知道凸透镜的焦点、焦距和光轴，知道凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用
8、知道凸透镜成放大、缩小的实像和虚像的条件
9、知道照相机、幻灯机、放大镜的原理
10、理解凸透镜能实像和虚像
【知识重点与学习难点】
1、 光的反射定律
2、 平面镜成像规律及特点
3、 光的折射现象
4、 凸透镜成像规律
【方法指导与教材延伸】
1、 光沿直线传播的条件是什么？光的传播速度是多少？
光在均匀介质中沿直线传播。介质是指光可以在其中通过的传播的透明物质，
均匀介质是指两点：一是同一种介质。二是这种介质的密度均匀，不含有杂质。光在真空中传播速度是3.0×m/s。光在空气中传播比在真空中传播稍慢一点，在水中每秒传播的距离约是真空中的3/4。总之，光在不同的介质中传播速度不一定相同。通常情况，光在空气中的传播速度也以3.0×m/s。
2、 正确理解光的反射定律
光的反射定律可包括两点：一、是反射光线跟入射光线、法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居在法线两侧。可记作：“三线共面，法（线）居中间。”
二、是反射角等于入射角。可见对于一条确定的入射光线、反射光线是唯一的。
在学习光的反射定律是要明确以下几点：
（1）、反射角、入射角都是指各自的光线与法线的夹角，切不可当作它们与镜面的夹角，当成入射角和反射角。
（2）、入射光线靠拢法线，入射角减小，根据光的反射定律反射角也减小，反射光线也靠近法线。当入射光线垂直射即平面镜上，法线与入射光线重合，这时入射角为0°，反射光线沿原路返回。
（3）、在光的反射中，光路是可逆的。这就是说，若沿原来的反射光线的方向入射到镜面上，反射光线将沿原来入射光线的方向射出。
三、平面镜成像的特点
平面镜成像的特点是：物体在平面镜中成的是虚像，像跟物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等。
什么是虚像呢？以发光点为例，它射出的光线经镜子反射（或折射）后，反射（或折射）光线进入人眼，人眼根据光沿直线传播的经验，以为光从镜后的某一点射出。这个实际上并不存在的点，叫做发光点的虚像。虚像不能用光屏承接，可用人眼观察到，它是“实际”光线反向延长线相交而得到的点。
站在平面镜前的人，向平面镜走近时，他的像会不会变化呢？
根据平面镜成像的特点：他的像始终与物体大小相等。是不会改变的。但人们往往以为
像“变大”了，这跟人看远处驶近的汽车感觉相似，这辆车的大小始终不变，但人以为汽车远小近大，驶近的汽车“变大”了。
4、 什么是光的折射现象
光从一种介质射入另一种介质时，它的传播方向发生改变的现象叫光的折射。
五、正确理解折射规律
1、 折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，折射光线的入射光线分居法线两侧。
2、 光从空气斜射入水或别的透明物质里时，折射角小于入射角；光从水或别的透
明物质斜射入空气里时，折射角大于入射角。
对上述规律有几点注意：
（1）、入射角是入射光线与法线的夹角，不是和界面的夹角。同样，折射角是折射光线与法线的夹角，也不是和界面的夹角。
（2）、光线射向两种透明物质分界面时，将同时发生光的反射和折射。反射光线遵循光的反射定律，折射光线遵循光的折射规律。
（3）、光垂直射向两种透明物质界面时，通过分界面后光的传播方向不变，这时光线的入射角、反射角、折射角均为零度。
（4）、光从空气射入透明物质时，如果增大或缩小入射角，折射角就随着增大或减小。光从透明物质射入空气时，如果增大或减小入射角，折射角也随着增大或减小；但如果增大到某一角度时，入射光线会发生全部反射现象，这时没有折射光线。
（5）、折射现象的光路是可逆的。
六、怎样记住凸透镜成像的初步规律：
有三种方法可供采用
1、凸透镜的应用加以记忆。照相机，幻灯机和放大镜都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理就记住了凸透镜成像的规律。
2、列表将物距、像的情况和应用填入表格内，见下表。
3、 口诀记忆：凸透镜成像规律可用简要归纳成下面三句话：一倍焦距内外分虚实
（即物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外为实像）；二倍焦距内外分大小（即物距小于二倍焦距，成放大的像，焦点除外；物距大于二倍焦距成缩小的像）；实像总是异侧倒立的，虚像总是同侧正立的。
物的位置 像的位置 像的性质 应用举例
凸透镜 U=∞（平行光） V=f 像与物异侧 成一点 测定焦距
U>2f 2f>V>f 缩小、倒立、实像 照相机，眼睛
U=2f V=2f 等大、倒立、实像
2f>U>f V>2f 放大、倒立、实像 幻灯，电影机
U=f V=∞ 同侧 不成像 探照灯的透镜
Uf 放大、正立、虚像 放大镜
凹透镜 物在镜前任意处 V正确区分实像和虚像
物体通过透镜可能成实像，也可能成虚像。而实像和虚像的区别是什么呢？（1）成像原理不同，物体发出的光线经光学器件会聚而成像为实像，经光学器件后光线发散，反向延长相交形成的像叫虚像。（2）成像性质上的区别，实像倒立的，虚像是正立的。（3）接收方法上的区别：实像既能被眼睛看到，又能被光屏接收到，虚像只能被眼睛看到，不能被光屏收到。
八、凸透镜对光起到会聚作用，是否经过凸透镜的光线一定要聚集一点，才可称会聚。
如图甲把点光源放在凸透镜的焦点上，它发出的光线经凸透镜后，折射光线平行于主轴，并没有相交成一点，这是否可认为凸透镜对光线有会聚作用呢。如图，我们将入射光线FA、FC延长，即图中的AA’和CC’与经凸透镜折射的光线AB、CD比较。显然折射光线是相互“靠近”而相会了。
在图乙中光线AB、CD入射到凹透镜上，折射光``将入射线AB、CD延长。如图中虚线BP和DP，折射线BE和DE与入射光线的方向BP、DP相比较，它们相应“远离”了，它表明凹透镜对光起了发散作用，
由此可见，透镜对光是会聚还是发散，不是看折射光线是否相交而是体现在它们使光线相互“靠近”了还是“远离”了。
【例题选讲】
例1、百米赛跑是计时员为什么一看到发令枪的“烟火”就按动秒表，而不是等听发令枪的枪声计时？
答：因为声音的传播速度是340m/s，当枪声从起点传到终点计时员耳朵里，时间差不多已过了0.3s，这样的计时，当然不正确，误差较大，而光的传播速度是
3×108m/s，火光传播到终点的时间只有3.3×10-7s，不会影响计时的正确性。
例2、一束光线斜射到一光滑平面上，入射角为25°，当入射角增大15°时，反射光线与入射光线之间的夹角是多大？
答：因为反射光线与入射光线之间的夹角就是入射角和反射角之和，根据光的反射定律可知：入射角增大多少，反射角也增大多少，因为入射角=25°+15°=40°，则反射角=40°，所以，入射光线与反射光线夹角为；
40°+40°=80°。
例3、如图甲所示，A、B两点在平面镜前，现在要使A点发出的光线经平面镜反射后通过B点，试用作图法求出光线射到平面镜上的入射点。
解：先根据平面镜成像的规律找出A点在镜中的像，如图乙所示，过A点作镜面的垂线，交镜面于M点，并延长至A＇使A＇M＝AM，则A＇点为A 的像，连接A＇B交平面镜反射面于O，则O点就是光线射到平面镜的入射点。
例4、如图所示MN是空气和玻璃的分界面，一束光线射到MN面O处时发生反射和折射现象，则入射角、折射角各是多少？MN的右方是什么物质？
解：过O点作MN的垂线EF即法线，根据光的反射定律可知：AO、OB和OC分别是入射光线、反射光线和折射光线，则入射角∠AOE=60°，折射角∠COF=30°。因为折射角小于入射角，所以光是从空气斜射入玻璃，故MN的右侧是空气。
例5、在杯子里放一枚分币，移动杯子，使眼睛刚好看不到分币为止，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢向杯里倒水，随着水面的升高将看到什么现象？为什么？
解：开始注水入杯时，将看不见硬币，当水面升高到一定高度时，分币又能够看见了。如图，当倒入水以后，分币上一点S发出的光线射向水面时，在水面升高到一定高度时，从S点发出的光线经水面折射后能够从杯的边缘射出，而且恰好又能射到人的眼里，这时人眼就可以看得见分币。人眼看到的S＇点比S点的位置高，所以人看到水中分币的像在分币的上方。
例6、幻灯的幻灯片和透镜的距离大约在15~30厘米之间变动，为了能在屏上得到放大的实像，现有焦距为fA=6厘米，fB=15厘米，fC=30厘米的三个透镜，选哪个透镜最合适？
答：根据凸透镜成像规律，当f例7、图中的两架敌机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，请用光路图作图确定哪架是实际飞机。
解析：空中飞机发出的光从空气射到水面处发生光的折射，折射光线射入水中并向该发现靠拢进入观察口，人眼逆着折射光线看去，好像是从A’飞机射出，A’飞机是A飞机的虚像，所以下面A飞机是实际飞机。
【同步练习】
一、选择题
1、 关于光的传播，下列说法是正确的（ ）
A、光只在空气中才沿直线传播 B、光在任何情况下都沿直线传播
C、光在玻璃中不是沿直线传播的 D、光在同种均匀介质中沿直线传播
2、 关于小孔成像的下列说法，正确的是（ ）
A、小孔成像是光的折射现象形成的
B、小孔成像相对于物来说不一定是倒立的
C、小孔成的像是虚像
D、当把小孔前后移动时，像的大小会改变
3、 人走近镜子时，人在镜中的像与原来相比（ ）
A、变大 B、变小 C、不变 D、都不对
4、 小轿车前的挡风玻璃不竖直安装的主要原因是（ ）
A、避免噪音 B、尽可能避免因平面镜成像造成不安全因素
C、为了造型美观 D、防止挡风玻璃震碎
5、 下图中是物体在平面镜中成像的情况，正确的是（ ）
6、人站在直立的平面镜前，要看到自己的全身像，镜长最少应是人身高的（ ）
A、 B、 C、 D、一样高
7、光线斜射到平面镜上，保持平面镜的位置不动，如果入光射线靠近法线，则反射光线（ ）
A、靠近法线 B、远离法线
C、方向不变 D、无法判断
8、图中，MM＇是平面镜，a、b、c、d是平面镜前放置的四个物体，人在镜前P点观看它们在平面镜中的像，其中不能看到的是放置在哪个点上的物体（ ）
A、a B、b C、c D、d
9、下列现象中属于光的折射的是（ ）
A、 演员通过平面镜看到自己的表演动作
B、 光射到不透明的物体上，在物体后面形成的影子
C、 潜水艇里的人通过潜望镜观看海面
D、插入水中的筷子，从水面上斜着看，筷子在水下的部分向上弯折了
10、一束光线斜射到两种介质的界面上，它与界面成20°角，反射光线跟折射光线的夹角恰好是90°，则入射角、折射角分别是（ ）
A、20°、70° B、20°、20° C、70°、20° D、70°、70°
11、光线射到平行的厚玻璃板上，在它的上、下表面发生折射，在图中正确的图是（ ）
A、甲 B、乙 C、丙 D、丁
12、潜水员从水中看岸边的路灯，所看到的灯的位置跟灯的实际位置比较（ ）
A、高一些 B、低一些 C、相同 D、无法判定
13、小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是（ ）
A、眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些
B、眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些
C、放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些
D、放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些
14、四块透镜分别放在蜡烛前20cm处，实验结果是：用透镜甲可成倒立缩小的像；用透镜乙可成正立放大的像；用透镜丙可成倒立放大的像；用透镜丁可成正立缩小的像，可以判定透镜焦距在10～20cm的凸透镜（ ）
A、甲 B、乙 C、丙 D、丁
15、某凸透镜焦距是10cm，将物体放在离焦点5cm的地方，所成的像（ ）
A、一定是实像 B、一定是虚像
C、一定是放大的像 D、一定是缩小的像
16、蜡烛从到凸透镜距离为3f的地方移到距离凸透镜为1.5f的地方，凸透镜所成的像（ ）
A、始终是放大的 B、始终是缩小的
C、逐渐变大 D、逐渐变小
17、下列关于凸透镜成像特点的说法中，错误的是（ ）
A、实像都是倒立的，虚像都是正立的
B、缩小的都是实像，放大的都是虚像
C、缩小的像都是倒立的、放大的像可能是正立的，也可能是倒立的
D、实像和物体分别在凸透镜的两侧，虚像和物体在凸透镜的同一侧
18、用不透光的纸遮住透镜的上半部分，则在光屏上出现的像与不用纸遮住透镜形成的像区别是（ ）
A、像的上半部分消失 B、像的下半部分消失
C、像全部消失 D、仍有原来大小的像，但亮度变暗
19、下列事例中观察到的是物体虚像的是（ ）
A、晴天在树林中的地面上看到光亮的圆斑
B、看电影，银幕上的画面 C、看物体的影子
D、看湖中小船的倒影
20、在离焦距为20cm的凸透镜正前方100cm处，有一物体以5cm/s的速度向凸透镜匀速靠拢，运动13s时，物体所成的像为（ ）
A、倒立放大的实像 B、倒立缩小的实像
C、正立放大的虚像 D、等大倒立的实像
二、填空
1、光的三原色是__________ 、__________ 、_________，这三种色光混合能产生各种色光
2、小孔成像是利用了光在均匀介质中沿 传播的道理，光在真空的速度是
m/s。太阳光从太阳传到地球上，大约要用8min20s，则太阳到地球的距离是___________m。
3、入射光线与平面镜的夹角是25°，则入射角是 度，反射角是 度。
4、平行光线射到 的表面，反射光线仍是平行的，这种反射叫 ，平行光线射到 的表面，反射光线不再平行，这种反射叫 。
5、平面镜所成像和物体到镜面的距离 ，像与物体的大小 ，所成的是 像。
6、蜡烛在平面镜前10cm，它的像到镜面的距离是 cm，若将平面镜往蜡烛的方向移近2cm，它的像到蜡烛的距离是 cm。
7、为了使和水平方向成50°角的阳光竖直射入井里，那么平面镜的反射面和水平面应成_______度角放置；如果太阳光与水平方向夹角增加20°角，仍使阳光竖直射入井里，则平面镜再转 度角。
8、一束光线从空气垂直水面射入时，则入射角为 ，反射角为 ，折射角 。
9、如图所示，光线斜射到两种透明物质的界面上发生的现象，那么图中界面是 ，法线 ，入射角是 ，反射角 ，折射角是 。
10、钓鱼时，看到水中的鱼比鱼的实际位置要 一些，这是因为水中鱼射出的光线在水面发生了 的缘故。
11、透镜是利用光的 现象制成的，凸透镜对光线有 作用，凹透镜对光线有 作用。
12、当凸透镜成实像时，若将物体逐渐向凸透镜移近，它的像到透镜的距离 。（填“变大”、“变小”或“不变）
13、某凸透镜焦距离为10cm，物体放在到凸透镜距离15cm处，凸透镜成的像是 、 的 像。如果将它移向离透镜30cm处，在此过程中，它的像 ，像到透镜的距离 ，（填“变大”、“变小”），在30cm处物体通过透镜成的是 _______、________、________像。
14、照相机镜头相当于一个 镜，被拍摄的物体应放在离镜头 位置上，底片上成 。
15、幻灯机镜头相当于一个 镜，要在银幕上得到幻灯片景物的 、 的
像，应使幻灯片到镜头距离在 的范围内。
16、放大镜是一个 镜，使用放大镜必须将物体放在到镜的距离是 的范围内，才能看到物体 的 像。
17、平面镜和凸透镜都能成虚像，但平面镜所成的虚像是由光的 现象形成的；凸透镜所成的虚像是由光的 现象形成的。
18、光线垂直射在平面镜上时，这时的入射角是 度；保持光线的入射角不变，将平面镜转过θ角，这时反射光线与入射光线的夹角是 度。
19、把一个玻璃球分成A、B、C、D、E五块，其截面如图所示，其中能使光线会聚的是 。
20、如图所示，平面镜前有一个发光点S沿着与镜面成30°角的方向以0.1m/s的速度向镜面运动，则S和它的像之间的接近速度是 m/s。
三、作图
1、 根据平面镜成像特点画出图甲中物体AB在镜中的像
2、要使光线AO的传播方向改变120°，试在图乙中画出反射光线和平面镜的位置
3、画出图中6个框中应放置的光学元件（入射光是单色光，框中只放一个元件）
4、在图中画出适当类型的透镜
5、这是某同学自制的一个潜望镜示意图，请画出从潜望镜中看到的物体AB的像
6、如图所示，在平面镜前有A、B两光点，人站在镜什么位置观察A、B两点恰好重叠。用作图方法，求出人眼所在位置。
7、在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图a所示。天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化。请在图b中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围。
四、计算
1、织女星与地球相距约2.6×1014km，则地球上看见织女星所发出的光实际上是多少年前发出的？
2、如图光源S发出一条光线经平面镜M反射后通过A点，S、A距平面镜分别为10cm和20cm，它们之间的水平距离为30cm。
求：⑴入射点的位置 ⑵入射角的大小
3、如图，光线从空气射入某液体中，入射角为45°，折射角为30°。光线射到液体底部水平放置的平面镜上又反射回来，最后光线又回到空气中，这时折射角是多大？
【提示与答案】
一、选择
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C B C B A D D C
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 C A B C C C B D D A
二、填空
1、 红、绿、蓝
2、 3×108 1.5×1011
3、65 65
4、平滑 镜面反射 粗糙不平 漫反射
5、相等 相等 虚
6、10 16
7、70° 10°
8、0° 0° 0°
9、M’N’ MN 60°　60°　30°
10、浅 折射
11、折射 会聚 发散
12、变大
13、倒立；放大；实；变小、变小、倒立、缩小、实
14、凸透；大于二倍焦距，倒立，缩小，实
15、凸透，倒立；放大；实；大于焦距小于二倍焦距
16、凸透，小于焦距，正立放大，虚像
17、反射 折射
18、0° 2θ
19、A、D、C、E
20、0.1m/s
三、作图
1、 2、
3、
4、
5、从潜望镜中可看到物体等大倒立的虚像，作图方如右所示甲按光的反射定律来画。乙按平面镜成像规律来作图
6、根据平面镜成像的特点，像与物关于镜对称在镜中作出A，B在镜中的像A＇Ｂ＇，从图中可知人眼只有沿A＇Ｂ＇的直线方向观察时才能看到两个虚像重叠，必须注意，镜后的虚象点应是两条反射线延长线的交点，图中画出的仅是A和B发出的某一条光线AO和BO的反射线，在OS方向上观察能与题设条件符合。
7、
四、计算
1、 光从织女传到地球的时间
t=
2、 反射至A的光线可看作是从S的像点S＇发出的，可先作出像点S＇，连结S＇A交镜面于O点。O即为入射点。作辅助线S＇C平行于镜面，AC垂直于镜面，则AC=AB+BC=30cm
S＇C=30cm，∠A S＇C=45°， 则∠AOB=45°
入射角的大小为：∠SON=NOA=90°－∠AOB=45°
入射点在距B点20厘米处。
3、解：作出光路示意图。光线入射到平面镜上时的反射角
∠2=∠1=30°
光从液体射向空气时的入射角为∠3=∠2=30°
　　　 根据光路的可逆性可知这时的折射角∠4=45°
A’
A