光的反射 光的折射(漳州)

2005届初中物理总复习———基础及能力篇
五、光的反射 光的折射
【知识要求】
（1） 光的反射
1.知道光在同种均匀介质中没直线传播，光在真空中的传播速度，光在其他介质中的速度比在真空中小。
2.知道光的反射现象和光的反射定律,并会识别光的直线传播现象和光的反射现象。
3.知道平面镜成像的特点、平面镜的应用、镜面反射与漫反射。
4.了解球面镜,并知道球面镜的分类(凹镜和凸镜)以及凹镜和凸镜的作用与应用。
5.了解照度的有关知识.知道凸透镜对光有会聚作用和凹透镜对光有发散作用。
（2） 光的折射
1.知道光的折射现象和折射定律,并会识别一些日常生活中的光的折射现象。
2.知道透镜的主光轴、焦点和焦距。
3.知道凸透镜对光有会聚作用和凹透镜对光有发散作用。
4.理解凸透镜成放大、缩小的实像和虚像的条件。
5.知道照相机、幻灯机、放大镜和显微镜的原理。
6.了解颜色之谜的相关知识。
【知识结构】
【中考热点】
1. 光的直线传播。
2. 光的反射现象及规律。
3. 平面镜成像的特点。
4. 根据光的反射定律和平面镜成像特点，作光路图。
5. 光的折射现象及其规律。
6. 知道透镜对光线的作用。
7. 凸透镜成放大、缩小的实像和虚像的条件的理解及运用。
8. 照相机、幻灯机、放大镜、显微镜、眼睛的原理。
9. 光学作图。
【讲解重点难点】
10. 会识别光学现象。（光的直线传播、光的反射、光的折射）
11. 光的反射、光的折射规律的理解及运用。
12. 平面镜成像特点的理解及运用。
13. 凸透镜成放大、缩小的实像和虚像的条件的理解及运用。
14. 照相机、幻灯机、放大镜、显微镜、眼睛的原理。
15. 光学作图。（专题讲座，重点突破）
【知识概要】
（1） 光的反射
一、光的直线传播
1．光源：能自行发光的物体。例如太阳、恒星、点燃的蜡烛、开亮的电灯等。而像月亮、电影银幕、宝石、平面镜等此类物体，本身并不能发光，因而它们都不是不源。光源可以分为自然光源和人造光源两类。太阳就是人类最重要的自然光源。霓虹灯、日光灯等都属于人造光源，生活中，人造光源同样重要。
2．光的直线传播：
光沿直线传播是有条件的。光在同一种均匀透明介质中是沿直线传播的。例如影子的形成、小孔成像、日食、月食等。
（1）影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面便产生影；
（2）小孔成像：可成等大的倒立的实像；可成缩小的倒立的实像；可成放大的倒立的实像。如若不是小孔又会出现怎样的现象呢
（3）日食的成因:是由光的直线传播,也就是太阳被月亮遮蔽的现象. 日食形成的原因是由于光的直线传播，也就是太阳被月球遮蔽的现象．月球在绕地球运行过程中，有时会位于地球和太阳中间，这时月球的影子会落到地球表面，位于影子里的观察者便会看到太阳被月球遮住，这就是日食．由于月球绕地球的运行轨道和地球绕太阳运行的轨道都不是正圆，所以日、月、地间距离时近时远．这样月球在地球表面的不同区域形成的影子也不会不同，因而日食的种类会不同。如图所示：（太阳和地球位于两边，月球在中央，并且三球在同一直线上时）
日全食：若观测者处于月球的本影区(1区)内看到的是日全食．
日偏食：若观测者处于月球的半影区(2、3区)内，看到的是日偏食．
日环食：若观测者处于月球的伪本影区(4区)内，则太阳的中央被月球遮住，边缘露出一圈光环看到的就是日环食．
（4）月食的成因：是由光的直线传播,也就是月球进入地球的影区，当地球转到月球和太阳之间，并且在同一直线上时，地球挡住了射向月球的太阳光，由于光的直线传播，在阴影部分的月球则不能反射太阳光，所以月面变暗，这就形成了月食。如图所示：
月食的分类：
本影月全食：当月球整个进入地球本影区，如1位置，月球完全不能反射太阳光，叫月全食．当月球部分进入地球本影区，如2位置，月球部分不能反射太阳光．叫月偏食．月全食和月偏食均称本影月食．
半影月食：当月球在地球的半影区时，如3、4位置，部分太阳光照到该区，月球在这个区域时，地球上处于夜晚的观测者能看到整个月亮，只是亮度有所减弱，且减弱很少，所以不易区别．综上可知：当月球在地球的本影区内，太阳光完全被地球遮蔽，月球无法反射太阳光，形成月全食，但月全食是在夜晚观察的，地球的另一面是白天，自然看不到月亮．
3．光线：表示光的传播路线和方向的带箭头的直线。（讲清平行光、会聚光、发散光的表示方法）
4．光速：光1秒钟传播的距离叫光速，光在不同物质中传播的快慢是不同的，在真空中光传播得最快，速度为:c=3.O×105 km／s =3×108m／s。光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度,也可以视为3×108m／s,光在水中的速度约为真空中的3/4,在玻璃中的光速为真空中的2/3。由于光的速度比声的速度快得多，因此打雷下雨时，雷声和闪电是同时发生的，但是我们总是先看到闪电，后听到雷声。
5．光年：光在一年内通过的距离，是天文学中的长度单位。1光年=9.46×1012km。
6. 射影定律:光照角度一定时,长度不同物体的影长与物体的长度成正比.(见图)h1/h2=L1/L2
7. 举例说明利用光是沿直线传播的物理事实有(学生各抒已见)
二、光的反射
1．光的反射：光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。所有物体的表面都有反射光,我们能够看到不发光的物体,就是因为它们反射的光射入了眼睛.磨光的金属、油漆得很好的家具看上去光亮耀眼，砖瓦、石块看上去比较暗淡，这是由于不同的表面反射光的情况不同。
2．光的反射定律：
（1）弄清一些基本概念：一面、一点、二角、三线的涵义。
一面（反射面）：两种介质的交（分）界面，也叫反射面（MM’）。
一点（入射点）：入射光线在物体表面上的投射点，作图时可认为入射光线、反射光线和反射面（平面镜）中任意两个的交点(O)。
两角（入射角和反射角）：入射角是入射光线与法线的夹角(i)；反射角是反射光线与法线的夹角(r)。（强调不是与反射面—平面镜的夹角）
三线（入射光线、法线、和反射光线）：入射光线是射向物体表面上的光线AO（作图时画实线）；法线是从入射点引出的垂直于物体表面的直线NN’（作图时画虚线，因它不是实际光线）；反射光线是经物体表面反射后，射离物体的光线OB（作图时画实线）。
(2)光的反射定律内容:光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内（三线共面）；反射光线和入射光线分别位于法线两侧（法线居中）；反射角等于人射角（两角相等）。
(3) 光在发生反射时是有规律可遵循的，即光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线两侧；反射角等于入射角。在使用该定律分析问题和作图时，必须理解：
①入射光线、反射光线和平面镜相交于一点——入射点(D)；
②反射光线和入射光线在镜子的同侧；
③法线始终与镜面垂直，故平面镜旋转一角度时，法线会与之旋转相同的角度；
④法线是反射光线与入射光线夹角的角平分线。
⑤注意语言表述时要“入射…在前” “反射…在后”的因果关系。
⑥两角发生变化时是相应的，即当入射角变化时，反射确也随之变化，入射角增大时反射角增大，入射角减小时反射角也随这减小；平面镜旋转θ，法线也旋转θ，那么入射角和反射角增大或减小θ，入射光线与反射光线之间夹角就增大或减小2θ；入射角为0度时，反射角也是0度，即反射光线和入射光线重合，但方向相反。
⑦光路具有可逆性。
（4）利用光的反射定律作图：（举实例讲解）
①已知入射光线、界面，确定反射光线；
②已知反射光线、界面，确定入射光线；
③已知入射光线、反射光线，确定界面的位置。
3．反射的分类：镜面反射和漫反射。它们都遵守光的反射定律。镜面反射是射到物体表面上的平行光，发生反射后仍是平行的。如图所示，漫反射是射到物体表面上的平行光，发生反射后向着不同方向传播。如图所示，也就是说平行的光线入射到光滑物体表面时发生的反射都是镜面反射，入射到粗糙物体表面时发生的反射都是漫反射。在分析问题时，一般认为入射光线是
平行的，所以，我们可以直接抓住物体表面是否光滑来区分是镜面反射还是漫反射，从而掌握光的反射特点。（图见书上P68）
三、平面镜成像
1．平面镜成像的原理
平面镜成像的原理是光的反射定律，如图所示，物体上的点．S射向平面镜的发散光束，经平面镜反射后，反射的光束还是发散的，这些反射光线反向延长线交于点S’，反射光线进入人眼，人感觉光好像是从S’射来的，这点S’叫物体S的虚像．
2．平面镜成像特点：(为轴对称图形)
①像与物大小相等；
②像与物的对应点的连线跟镜面垂直；
③像与物到镜面的距离相等；
④像与物的左右相反；
⑤像是虚像。
2．平面镜的应用：一是能形成清晰的像，例如练功房里的平面镜；二是可以控制光路，改变光的传播方向，例如潜望镜等；三是用平面镜来装饰墙壁，从而使人有扩大视觉空间的感觉；四是小朋友玩的“万花筒”也是用多块平面镜制成的。
3．平面镜成像作图
平面镜成像作图有两种方法：第一种方法是根据反射定律；第二种方法是根据平面镜成像特点．此两种方法要注意区分，看明白题目要求．
光的反射定律作图步骤：
①从发光物体的任一发光点S引出两条光线，射到平面镜上．（画实线）
②过每一点作两条入射光线的法线．（画虚线）
③根据反射定律，反射角等于入射角，作反射光线．（画实线）
④作反射光线的反向沿长线，交点即为光点S的虚像点S’。物体的各发光点所成的各像点就构成了物体的像。（主要作构成物体形状的关键的几点的的虚像）
平面镜成像作图步骤：（几何对称法作图）
①过发光物体的发光点（作构成物体形状的关键的几点的对称点）作平面镜的垂线(像与物连线跟镜面垂直)。
②截取像点，让像点到镜面距离等于物点到镜面的距离(对应像的像与物点到镜面距离相等)。
③画出各像点，并按照物体的形状用虚线连接成物体的虚像(像与物大小相等)。
举例讲解,并强调尺规作图的规范性.
4.钟表等镜中时间问题:①反看法(翻转时，不能上下颠倒).②反读法（与平常读钟表的方向相反）.③差值法（T=t+t’=12:00）.④对称法.(对于电子手表上时间,主要采用反看法.)
5.可视范围的问题(举例讲解):这类问题是确定通过平面镜看到“物”或“像”的区域的题型，一般在分析解答时都要根据平面镜成像特点、平面镜成像原理和光路是可逆的相关知识，甚至还要考虑到平面镜、障碍物的大小和位置，进行综合分析，找出规律。
6. 光学“黑匣子”（光的反射部分）:
四、球面镜(见下表)
五、照度
1. 照度
照度就是表示物体被照射的明亮程度的物理量．照度的单位：勒克斯，(勒)符号是LX 例如：夏天阳光直射时照度为105 LX，冬天阳光直射时照度为104LX，普通教室的平均照度为150 Lx.
2．照度的影响因素:
①光源距离和照度
对同一光源来说，光源离光照面越远，光照面上的照度越小．光源离光照面越近，光照面上的照度越大．
②光照面的倾斜程度和照度．
光源与光照面距离一定的条件：垂直照射，照度大，斜射时，照度小．
六、光的折射
1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生改变的现象。当光从一种透明物质射入另一种透明物质时，在两种物质的分界面上，光线的传播方向要发生改变。其中一部分光线发生反射，同时又有一部分光进入另一种物质里而发生折射，即光线在分界面上传播方向发生改变，然后再沿直线传播（发生折射时，同时也一定发生反射）。折射的产生是光从一种透明物质射入另一种透明物质里时，在分界面处发生的。因为光是在两种物质里传播的，所以传播的速度各不相同。
2.光的折射规律:
(1)弄清一些基本概念: 一面、一点、二角、三线的涵义。
交界面:两种介质的分界面(MM’)
一点(入射点): 入射光线在物体表面上的投射点，作图时可认为入射光线、折射光线和交界面（折射面）中任意两个的交点(O)。
两角（入射角和折射角）：入射角是入射光线与法线的夹角(i)；折射角是折射光线与法线的夹角(r)。（强调不是与折射面—交界面的夹角）
三线（入射光线、法线、和折射光线）：入射光线是射向物体表面上的光线AO（作图时画实线）；法线是从入射点引出的垂直于物体表面的直线NN’（作图时画虚线，因它不是实际光线）；折射光线是经交界面折射后，射入到另一介质中的光线OB（作图时画实线）。
(2)折射规律:
①光折射时,折射光线、入射光线和法线在同一平面内（三线共面）；
②折射光线和入射光线分别位于法线两侧（法线居中）；
③光从空气斜射入到水或玻璃等其它透明介质时，折射光线向法线靠拢，折射角小于入射角。④光从水或玻璃等其它透明介质斜射入到空气中时，折射光线偏离法线，折射角大于入射角。⑤入射角改变时，折射角也随之发生变化，入射角增大，折射角也随之增大，入射角减小，折射角也随之减小。
⑥当光垂直射到水或玻璃等透明介质表面时，在水和玻璃等透明介质中的传播方向不变。
⑦在折射时，光路是可逆的。
(3)日常生活、生产中常见的折射现象有：
①插入水中的筷子，看上去好像变弯了或折断了；
②盛了水的碗，看上去像变浅了；池水看起来比实际浅；
③岸边上看水中的物体，看起来比实际的物体浅（有经验的渔民叉鱼，总是向所看到的鱼的下方叉去。）；
④海市蜃楼的现象（海边或茫茫沙漠）；
⑤放在杯中刚好看不见的硬币，在向杯中加水的过程中硬币的像慢慢地升高并逐渐能看见了。⑥星光闪烁眨眼；
⑦水里看岸边上的物体比实际高了；
⑧光在不均匀的介质中的路径是弯曲的（早晨看到地平线以下的太阳）；
⑨金鱼缸里的金鱼变得肥大了；
⑩插入水中的钢尺变宽变短了……。注意作图分析理解并说理解释。
3.透镜
(1)基本概念:
①透镜:由透明材料制成的两个折射面都是球面,或者一面是球面另一面是平面的透明体,叫透镜.能通常把中央比边缘厚的叫凸透镜,中央比边缘薄的叫凹透镜.如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫做薄透镜.中学阶段讨论的只限于薄透镜。（结合书上图6-7讲解）
②主光轴、光心：通过透镜两个球面球心的直线，或通过透镜一个球面球心并垂直于另外一平面的直线叫主光轴，主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫做透镜的光心（O点），可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。（结合书上图6-8讲解）
③焦点、焦距：平行于主光轴的近轴光线，通过透镜折射后会聚（或发散，其反向延长线会聚）于主光轴上的点，叫焦点（F点）。通常把凹透镜的焦点叫虚焦点。每个透镜都有分居在透镜两侧的两个焦点（根据光路的可逆性）。焦点F到光心O的距离叫焦距f。
④物距、像距：物体到透镜光心的距离。用“u”表示。物体通过镜成的像到透镜光心的距离。常用“v”表示。
(2)透镜的作用:
①凸透镜对光线有会聚作用. 凸透镜可以看成是由底面朝向透镜中央的许多棱镜组成的,由于这些棱镜都会使射向它的光线向底边(透镜中央)偏折,故凸透镜能起会聚光线的作用.
②凸透镜一侧平行于主光轴的近轴光线,经过凸透镜两个折射面后会聚到凸透镜另一侧的焦点处(见书上图6-10);由于光路可逆的,若把光源放在焦点上(凸透镜一侧的光线过焦点,则通过凸透镜两个折射面后就在另一侧平行于主光轴.),光源射向凸透镜的光,经凸透镜折射后将变为平行光,因此利用凸透镜可产生平行光(如书上图6-11).
③凸透镜对光线有会聚作用,并不一定会聚到一点,而是指光线通过凸透镜折射后,折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更靠近主光轴,使它光束变窄.(注意画图说明)
④凹透镜对光线有发散作用. 凹透镜可以看成是由底面朝向透镜边缘的许多棱镜组成的,由于这些棱镜都会使射向它的光线向底边(透镜边缘)偏折,故凹透镜能起发散光线的作用.
⑤凹透镜一侧平行于主光轴的近轴光线,经过凹透镜两个折射面后会发散,但发散光的反向延长线能会聚于凹透镜同一侧的焦点处. (见书上图6-12);由于光路可逆的,若把光源放在焦点上(凹透镜一侧的光线过焦点,则通过凹透镜两个折射面后就在另一侧平行于主光轴.),光源射向凹透镜的光,经凹透镜折射后将变为平行光,因此利用凹透镜可产生平行光(如书上图6-11).
⑥凹透镜对光线有发散作用,并不一定会聚到一点,而是指光线通过凹透镜折射后,折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更远离主光轴,使它光束变宽.(注意画图说明)
(3)凸透镜的成像规律图、表及应用
由图可发现规律：当u>f时,u逐渐减小,v逐渐增大,同时倒立实像也逐渐变大；当u>f时,u逐渐增大,v逐渐减小,同时倒立实像也逐渐变小。
当u还可借用凸透镜成像公式来进行分析：（注意凸透镜成虚像时，V为负值。）
由图可总结出凸透镜的成像规律：（见下表）此部分知识的理解要做到：实验-图-表-规律-应用的融合，来达到帮助记忆、帮助深化理解，最后才能灵活运用解决问题。
应用拓展：
①眼睛：人的眼睛是一个高精密度的光学器官，相当于一个可以自动调节的照相机．其中晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏．和照相机不同的是人眼是靠调节晶状体的平凸程度，来获得清晰的像的．近视眼的视网膜距晶状体过远，或者晶状体比正常眼睛凸一些，因此从无穷远处射来的平行光线不能会聚在视网膜上，而会聚在视网膜前，如图(a)所示．所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有限距离处．为了矫正近视眼，使它能像正常眼那样把无穷远处射来的平行光会聚到视网膜上，应该用适当的凹透镜做眼镜，如图(b)所示，使入射的平行
光经过凹透镜发散后再射入眼睛，会聚点就能够移到视网膜上．
远视眼的视网膜距晶状体过近，或者晶状体比正常眼的扁些，平行光的会聚点在视网膜后，见图(a)．矫正的办法是用适当的凸透镜做眼镜，使入射的平行光线经凸透镜折射后再射人眼睛，会聚点就能够移到视网膜上，见下图。
②显微镜
显微镜能将物体放大很多倍，以便观察细菌、动植物组织等细微物体的光学仪器．显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，物镜的焦距f物短，目镜的焦距f目较长。物体放在物镜焦点与两倍焦距之间、接近焦点，物镜所成的实像在目镜的焦平面上，目镜中看到的是虚像．
3．望远镜
望远镜是用以观察远方物体及天体的光学仪器．通常有折射式望远镜和反射式望远镜．折射式望远镜的物镜和目镜都是透镜．一种目镜和物镜都是凸透镜的叫做开普勒式望远镜；另一种物镜是凸透镜，目镜是凹透镜的称作伽利略式望远镜．反射式望远镜的物镜是凹面镜，目镜是凸透镜．
(4)凸透镜的三条特殊的光线（如图所示）
①跟主轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点；
②通过焦点的光线，经过凸透镜折射后平行于主轴；
③通过光心的光线，经过透镜后方向不变。
(5)凸透镜作图
①已知入射光线、凸透镜，确定折射光线；
②已知折射光线、凸透镜，确定入射光线；
③已知入射光线、折射光线，确定凸透镜的位置。（举例说明）
④会用光的三条特殊光线作图，也要会根据透镜对光的作用是会聚，还是发散来大致确定光线的方向。
⑤一般光线的折射光线可采用虚拟物点法和焦平面法。（举例）
⑥折射时光路是可逆的，作图时要会利用。
⑦光学“黑匣子”（光的折射部分）
七、物体的颜色 t
1.光的色散：太阳光(白光)通过棱镜后，分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象叫做光的色散．
2.不透明物体的颜色：不透明物体的颜色是由它反射的色光颜色所决定．
3.透明物体的颜色：透明物体颜色是由它能透过的色光的颜色
所决定的．
4.光的三基色是红、绿、蓝；颜料的三原色是红、黄、青．
θ
颜色之谜（常识性了解）
光学性质：
光的反射时光路是可逆的。
几个基本概念：一点、一面、二角、三线
面镜：
照度
结构特征
球面镜
光的反射定律：三线共面、法线居中、两角相等
原因
成像
条件：同一种均匀介质
速度：光在真空中速度是3х108m/s，空气中的光速十分接近它。
光在不同介质中的传播速度不同。
平面镜
光源：
光年：光在一年中通过的距离，光年是长度的单位。
光的直线传播
现象：影的形成、日月食的成因、小孔成像
光的折射
光的反射
光现象
透镜
θ
发散光
会聚光
折射现象
成像特点
反射定律
光线：表示光的传播路线和方向的带箭头的直线。
μ< v 成等大的倒立的实像
μ> v 成等大的倒立的实像
μ= v 成等大的倒立的实像
v
光的反射分类：镜面反射、漫反射
特点
μ
v
作图法
μ
v
μ
光学性质：使光线发散
结构特征
凹透镜
应用:照相机、幻灯机、放大镜、显微镜、眼睛
成像规律
光学性质：使光线会聚
结构特征
凸透镜
θ
r
i
N’
N
M’
M
水或玻璃等其它透明介质
空气
B
O
A
L2
L1
h2
h1
平行光
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