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专题三 光现象综合复习 重难点突破经典例题1 如图5-2甲所示，S为点光源S在平面镜MN中的像，SA为光源S发出的一条光线，请画出平面镜MN，并完成光线SA的光路。 精析：本题关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS并作其中垂线就是平面镜的位置（如图5-2乙所示），其他问题则迎刃而解。答案如图5-2乙所示。经典例题2 一平面镜与水平桌面成45角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图5-3 所示），则小球在平面镜里的像（） A以1m/s的速度做竖直向上运动； B以1m/s的速度做竖直向下运动； C以2m/s的速度做竖直向上运动； D以2m/s的速度做竖直向下运动。 精析：解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的。如图5-3乙所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面镜成像特点，分别作出小球在平面镜中的像A和B，可以知道A和B位于竖直方向，且有ABAB。所以小球在镜中的像以1m/s的速度做竖直向下的运动，选项B正确。 重难点突破 二、平面镜成像的原理如图5-4所示，镜前烛焰上的点S射向平面镜的光线，经平面镜反射后进入眼睛，看起来就觉得这些光线好像是从它们在镜后延长线的交点S射出来的。人们会感觉像S出真有一个光源一样，如图5-4所示。S就是S在镜中的像，但是镜子后面实际上并没有这个发出光线的点，所以叫为虚像。物体上每个点在镜子里都有一个像点，所有像点就组成整个物体的虚像。 重难点突破 四。平面镜的应用 （1）利用平面镜可以改变光的传播方向，起到控制光路的作用。如制作潜望镜；在挖井、挖掘山洞时， 用平面镜将太阳光反射到作业区照明；修建体育场馆和高大建筑物时，利用平面镜把太阳光反射到室 内改善光照条件。（2）利用平面镜来成像：如制作各种镜子，商场和家庭装修时，利用平面镜成像增强宽敞明亮的空间效果。（3）利用平面镜反射光来使微小形变放大，以便观察。2. 作物体的像给出物体和平面镜，作出平面镜内物体的像。经典例题4如图5-9所示，物体AB上的B点在平面镜里所成的像在B点，在图中画出平面镜的位置和物体AB在平面镜中的像AB。解析：根据平面镜成像的规律，物体和平面镜内的像是关于镜面对称的。所以，平面镜所在的直线是物体和像的对应点连线的垂直平分线。连接BB，做出BB的垂直平分线就是平面镜所在的位置，再根据平面镜位置和成像特点确定点A的像，连接AB即为物体的像，结果如图5-10所示。3. 确定反射面或平面镜利用光的反射规律和光线关系确定反射面，以及平面镜成像的图例中，确定平面镜的位置。经典例题5小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井中，如图5-11所示。请在图上作出平面镜的位置，并标出镜面与水平面夹角的度数。解析：根据光的反射定律中反射角等于入射角可知，反射光线和入射光线的夹角是120，则反射角和入射角分别是60，由此可确定出法线，再作出法线的垂线，即平面镜所在的位置。具体做法如图5-12所示。4. 确定光源或物体位置平面镜成像的原理是光的反射，可以根据这个原理在平面镜和反射光路中确定光源或物体的位置。经典例题6有一光源S在平面镜前，经平面镜的两束反射光如图5-13所示，请你根据平面镜成像的特点确定光源位置，并完成光路图。解析：光源发出的光，被镜面反射后，我们可看成是由物体的像发出的，利用此特点可以很方便的找到光源。反向延长两条反射光线，其交点为光源的像，然后利用平面镜的成像特点，确定光源位置，完成反射光路，具体作法如图5-14所示。折射光线，入射光线和法线在同一平面内。折射光线和入射光线分居与法线两侧。 光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。 光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。 光从空气垂直射入（或其他介质射出），折射角=入射角= 0 度。3、在折射时光路是可逆的。4、应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置 高 练习：池水看起来比实际的 浅 是因为光从 水中斜射向 空气中时发生折射，折射角大于入射角。蓝天白云在湖中形成倒影，水中鱼儿在“云中”自由穿行。这里我们看到的水中的白云是由 光的反射 而形成的 虚像 ，看到的鱼儿是由是由光的折射而形成的 虚像 。第四节 光的折射一、光的折射光从一种介质斜射入另一种介质中时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。光的折射可分为两种情况：（1）光线斜射时，传播方向发生偏折；（2）光线垂直射向两种物质的界面时，传播方向不变，按原方向传播。二、光的折射规律1、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，这就是光的折射规律。在折射现象中，光路是可逆的。2、斜射（1）当光从空气斜射入玻璃、水等介质中时，折射光线向法线方向偏折。（2）光从水、玻璃等介质斜射入空气中时，折射光线向界面方向偏折。即斜射时，不论空气中的光线是入射光线还是折射光线，总是空气中的角度偏大。折射光线与法线的夹角叫做折射角。（3）垂直入射当光线垂直射向两个介质的分界面时，光线的传播方向不变，入射光线、折射光线均与法线重合。（4）光的折射规律与光的反射规律的区别：光的传播规律中，入射光线和反射光线在界面的同侧，光的传播速度不变；光的折射规律中，入射光线和反射光线分别在介质分界面得两侧，光的传播速度发生改变。（5）法线的重要地位：它具有双重身份，（1）它是两种介质分界面得垂线；（2）它是作图中画出反射光线和折射光线的参照标准。三、用光的折射规律解释光的折射现象课本中列举了四个光的折射现象的例子，现利用光的折射规律等光学知识逐一进行分析说明。（1）鱼儿在清澈的水里面游动，可以看得很清楚，然而，沿着你看见鱼的方向去叉它，却叉不到。有经验的渔民都知道，只有瞄准鱼的下方才能把鱼叉到。如图所示，根据光的折射规律，水中鱼漫反射出的两条光线斜射到介质分界面处发生偏折，折射光线偏向水和空气的分界面，人从折射光线传来的方向看，由于人眼习惯于光沿直线传播，从折射光线反向延长线上看到了鱼在水中的虚像，像在鱼的上方。所以有经验的渔民和学过光的折射规律的人，都知道只有瞄准鱼的下方，才能叉到鱼。（2）从上面看水、玻璃等透明介质中的物体，会感到物体的位置比实际位置要高一些。如图所示，根据光的折射规律，玻璃或水中的物体S发出或反射的光线，斜射到介质界面处时发生偏折，折射光线偏向玻璃或水与空气的界面，人眼逆着光传来的反向看去，却只看到了S的虚像S。S在S的上方，所以会感到物体的位置比实际位置高一些。（3）由于光的折射，池水看起来比实际的浅，所以当你站在岸边，看到清澈见底、深度不过齐腰的水时，千万不要贸然下水，以免因为对水深估计不足，惊慌失措，发生危险。所谓池水看起来不实际的浅，意思是说，看起来池底离池面偏近了。如图所示，在池底取一点S，S反射的光线斜射到水面，根据光的折射规律，该斜射光线在水面发生偏折，折向水面，人眼逆着折射光线，在其反向延长线交点处看到S的虚像S，S在S上方，离水面偏近了，所以池水看起来不实际要浅。SSOONN空气水NNOSS空气空气玻璃砖（1）、（2）、（3）都可用上左图（4）把一块厚玻璃放在钢笔的前面，笔杆看起来好像“错位”了，这种现象也是光的折射引起的。如上右图所示。为了说明这一现象，我们在玻璃砖下的钢笔上取一点S， 如图上右所示，根据光的折射规律，S反射的光斜射到空气和玻璃交界处发生偏折，偏向法线方向并继续在玻璃中传播，在玻璃和空气界面处再次发生的偏折，折射光线向界面方向，人眼逆着反射光线，在其延长线上只看到S的虚像S，S偏离开S一段距离，如果对比着玻璃砖下来被挡住的其他部分看，S的确发生了“错位”。透镜及其应用1. 凸透镜和凹透镜对光的作用凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。2. 凸透镜和凹透镜对三种特殊光线的作用（1）平行于主轴的光线经凸透镜折射后过凸透镜另一侧的焦点，如图1所示；平行于主轴的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线过凹透镜的焦点，如图2所示。（2）经过透镜光心的光线，传播方向不变。（3）经过凸透镜焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主轴射出，如图5所示；入射光线的延长线经过凹透镜焦点的光线，经凹透镜折射后平行于主轴射出，如图6所示。3. 凸透镜成像规律物体到凸透镜的距离叫物距，用字母u表示；像到凸透镜的距离叫像距，用字母v表示；凸透镜的焦距用字母f表示。透镜焦距（焦距f ）物体到凸透镜的距离（物距u）像到凸透镜的距离（像距v）像的性质 正立或倒立放大或缩小虚像或实像f=10cmu2ffv2f倒立缩小实像u=2fv=2f倒立等大实像fu2f倒立放大实像u=f不成像或者说像在无穷远处uu正立放大虚像说明：1.像是放大的实际上是说像和物体相比较而言像比物体大，是一个状态；像变大的实际上是说，物体开始成的像和后来成的像相比较而言，后来成的像比开始成的像大，此时像可能是放大的也可能是缩小的（即像可能比物体大也可能比物体小），只不过后来成的像比开始成的像大了而已，是一个过程。2.像距和物距是同时变化的。像的变化情况和像距的变化情况是相同的，即像变大时像距变大，像变小时像距变小。3.实像能呈现在光屏上或用眼睛看到、能使感光胶片曝光；虚像不能呈现在光屏上，但是透过凸透镜可以看到物体正立、放大的虚像。4.凸透镜成像规律是光学的重点知识之一，我们可以用以下方法归纳整理。 图解法 当u2f时，成倒立、缩小的实像 凸透镜成像的规律 当fu2f时，成倒立、放大的实像 当u2f时，光屏上得到一个清晰、倒立、缩小的 像（选填“虚”或“实”）；若想得到一个清晰放大的实像，蜡烛应向 凸透镜的方向移动，同时光屏应向 凸透镜的方向移动（两空都选填“远离”或“靠近”）；若无论怎样移动光屏都不能得到蜡烛的像，说明u f（选填“”、“=”或“”）。10.在“凸透镜成像规律”实验中，小华同学进行了如下两个探究：物距u/cm实验序号焦距fcm像距v/cm1518172103031260（1）为研究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸透镜进行实验，实验数据记录如右表分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则像距越 大 (选填：“大”或“小”)；(2)小华用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图17(甲)所示将发光物体、凸透镜和光屏依次组装到光具座上并调整好，在光屏上成的像如图17(乙)所示如果只将“E，换成“R”，并在同一位置观察，光屏上成的像应是图17(丙)中的 4 放大 (填数字序号)11在“凸透镜成像的规律”的实验探究中。 (1)让凸透镜正对着太阳，通过透镜的太阻光能聚集于一点，测得该点到凸透镜中心的距离是10 cm，则该凸透镜的焦距为_cm。 (2)如图8所示，把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在桌面上，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同_、同一直线上。 (3)某实验小组测得的数据如下表所示。由表中数据分析得知：当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、_的实像。该实像_(选填“能”或“不能”)直接用光屏承接。（2）小明同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律.由图13可知,凸透镜的焦距是_实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_如图14所示，若在光屏上（光屏未画出）能得到清晰放大的烛焰实像，则蜡烛可能置于透镜左边a、b、c、d四点中的_点上，此成像特点可应用在_机上 小明依次将蜡烛、凸透镜、光屏放置在光具座上，按的要求调整好三者中心的位置，但无论怎样移动光屏，在光屏上始终都没能看到烛焰所成的像原因可能是（写出一个原因即可）_ 12为了探究光反射