光的反射和折射

1、光的反射和折射一、光的直线传播：1、 光源：能自行发光的物体叫光源。特点：能量的转化。（1）光源具有能量。 （ 2）光源本身进行着2、 光的直线传播：光在同一种均匀介质中沿直线传播。光在真空中的传播速度为c= 3.00108 m/s小孔成像和影的形成是光的直线传播的有力证明。例 1、当太阳位于帐篷正上方，在篷顶有一个边长约0.8mm的正方形小孔，太阳光通过小孔照在篷内水平地面上形成的光斑形状是（ C）(A) 正方形(B) 长方形(C)圆形(D) 椭圆形例 2、如图所示 ,在距竖直墙 MN 左侧一段距离的 A 点有一小球 ,在球的左边、紧靠小球处有一固定的点光源 S.给小球一向右的水平初速度 ,

2、当小球在空中做抛运动时 ,在小于碰墙以前 ,它在墙上的影子由上而下的运动是 ( A )(A)匀速直线运动(B) 自由落体运动(C)变加速直线运动初速为零的匀加速直线运动 ,加速度 a 小于重力加速度 g例 3、某人以速度 在路灯下匀速前进，则该人头部的影子在水平地面的运动情况是（ D ）(A) 匀加速直线运动；(B)加速度越来越大的加速运动；加速度越来越小的加速运动；(D) 匀速直线运动 .3、影：光线被不透明的物体挡住，在不透明的物体后面所形成的不透明区域叫影。影可分为本影和半影。在本影区内完全看不到光源的光照射，在半影区内只能看到部份光源发出的光。4、日食和月食：发生月食时，太阳、月球、地

3、球位于同一直线上，地球在中间，当月球全部进入地球的的本影区时形成月全食， 当月球有一部份进入地球的本影区时形成月偏食 （不可能出现月环食） 。发生日食时，太阳、地球、月球位于同一直线上，且月球在中间，当地球上处于月球本影区里的人完全看不到太阳， 这里发生了日全食， 处于月球半影区的人看到的是日偏食，处于月球伪本影区的人能看到日环食。例 4、月球位于太阳和地球之间时，月球的影子如图所示，下面说法正确的是（CD）（A ）位于区域a、 b 内的人可看到月全蚀（B ）位于区域c、d 内的人可看到日全蚀（C）位于区域b 内的人可看到日环蚀（D ）位于区域c、 d 内的人可看到日偏蚀二、光的反射：1、 光

4、的反射中光路是可逆的。例 1、如图所示，是实际景物的俯视图，平面镜AB 宽 1 米，在镜的右前方站着一个人甲，另一人乙沿着镜面的中垂线走近平面镜，若欲使甲乙能互相看到对方在镜中的虚像，则乙与镜面的最大距离是：0.5 米2、 平面镜的作用：只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性质。3、 平面镜的成像特点：等大正立的虚像，物像关于镜面对称，得左右倒置。4、 作平面镜成像光路图的技巧：先根据平面镜成像有对称性的特点，确定像点的位置， 再补画入射光线与反射光线，还需要注意镜后的反向延长线要画虚线，且不加箭头。5、 确定平面镜成像可视范围的方法：若要看到物体在平面镜中的像，则需借助于边界光线，边界光线

5、的公共部分即为完整像的观察范围。例 2、如图所示 ,在竖直平面和(-1,3) 之间 .今有一发光点P 点在下列哪个区间运动时(A) 0 -1 区间(B) -1(C) -3 -5 区间(D) -5xoy 上 ,人眼位于坐标点(3,0)上 ,一块平面镜水平放置P 从坐标原点沿x 轴负方向运动 ,此过程中,人眼可以从平南镜中观察到P 点的像 -3区间-区间（C）,介于坐标(0,3)6、 几个结论：（ 1）在入射光线方向不变时，平面镜旋转角，反射光线将转过例 3、如图所示，从光源发出的光垂直射到平面镜上，经反射在正2角。对着平面镜3 m 处的墙上A 处有一光斑。若使光斑向上移动1m至 B 处，平面镜应

6、以O 点为轴转过的角度是（15）（ 2）有一条光线射入两个互相垂直的平面镜，则其射光线必与其入射光线平行。例 4、两个平面镜垂直相交于棱L.如图所示为入射光线a 经过 2 次反射的光路.反射光线依次是 b 和 c.以棱 L 为轴 ,使两平面镜都逆时针转一个小角度.入射光线a 仍按原方向入射这时反射光线依次为b和 c ,则可知 ( BD ).(A)b 与 b 夹角为(B)b 与 b 夹角为 2(C)c 与 c 夹角为 2(D)c 与 c 平行,7、 平面镜、物体间的相对运动：（1）若镜不动，物体以v 的速度向垂直于镜面方向运动，则像以v 的速度向镜面运动（对镜的速度） ，相对于物体以2v 的速度

7、运动。（2）若物体不动，镜以垂直于镜v 速度向物体运动，则像对镜以v 的速度向镜面运动，对物体以2v 的速度运动。例 5、站在竖直的平面镜前4 m 处的人，沿着与平面镜垂直的方向走向平面镜，若此人行走的速率为0.5m/s 且保持匀速运动，则像向镜面移动的速率以及经过2s 钟人与像间的距离分别为（C）（A ） 0.125m/s4m（ B ）0.25m/s6.5m（ C） 0.5m/s6m（ D） 1.0m/s5m（ 3）若镜不动，物体以v 的速度与镜面成运动，则像也以V 的速度运动，像的运动轨迹与物的运动轨迹关于镜面对称。例 6、一点光源S 放在平面镜前，镜不动，S 以速度 v 沿 OS 方向向

8、左平移，则光源S 在镜中的像将： (如图所示 )(D)(A) 以速率 2v 平行于 OS 向右运动；(B) 以速率 v 垂直于 OS 向下运动；以速率 v 沿与镜垂直的方向向 S 运动； (D) 以速率 v 向 O 点运动。（ 4）若物不动，镜面以v 速度与镜面成运动，则像将以2vsin的速度向物像连线向物体运动。例 7、一个点光源S 通过平面镜成像图.设光源不动 ,平面镜以速率v 沿镜面与 OS 方向之间的夹角为30 ,则光源的像S (图中未画出 )(D )(A) 以速率 v 平行于 OS 向右运动(B) 以速率 v 垂直于 OS 向下运动OS 方向向光源平移,(C) 以速率3v 沿 SS连

9、线向S 运动(D) 以速率v 沿SS连线向S运动例 8、如图所示， S 为静止的点光源，M 为与水平成 角的平面镜。若平面镜沿水平方向作振幅为 A 的简谐振动，则点光源S 在平面镜中所成的虚像S的运动情况是（B ）在 SS连线上作振幅为 4Asin 的简揩振动在 SS连线上作振幅为 2Asin 的简揩振动在水平方向上作振幅为 4Asin 的简揩振动在水平方向上作振幅为 2Asin 的简揩振动例 9、如图所示，在圆筒中心放一个平面镜，光源S 向圆筒中心发射光束，经平面镜反射在筒壁上呈现光斑S. 如果圆筒的半径是R，则当平面镜绕中心轴线以角速度 匀速转动时，光斑将（BD ）以角速度 绕中心轴线作圆

10、周运动；以角速度 2 绕中心轴线作圆周运动；以线速度 R 绕中心轴线作圆周运动；以周期 T 绕中心轴线作圆周运动 .例 10、一人正对竖直的平面镜站立，人的身体宽为 a,两眼相距为 b，若身高为 c，欲使自己看到自己的全身像，镜子至少高 h/2 ，要使人能从镜中看到自己的整个身体宽，镜子的宽度至少为 （a-b）/2欲使自己无论闭上左眼或右眼都能用另一只眼睛从镜子中看到自己的整个身体宽，镜子的宽度至少应为（a+b ）/2。例 11、如图所示 , 激光液面控制仪的原理是：一束激光以入射角I 照射液面的 PQ 处用光电管接收变成电讯号, 电讯号输入控制系统用以控制液面高度在 PQ 处侧移了 s 距离

11、 , 求液面上升的高度h.,.承接反射光斑如果发现光斑例 12、图中AB 表示一直立的平面镜，P1、 P2 是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜）， MN 是屏，三者互相平行，屏 MN 上的 ab 表示一条竖直的缝（即 a、 b 之间透光的），某人眼睛紧贴米尺上的小孔 S（其位置见图） ，可通过平面镜看到米尺的一部分刻度，试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部位，并在 P1P2 上把这部分涂以标志。例 13、图是用来测量金属杆受热膨胀伸长量 l 的实验装置示图 .M 是附在直角支架 Mab 的平面镜，直角支架可以 a 点为轴转动，当金属杆伸长时， b 点就抬高，镜面 M将向逆时针方向转过

12、一个很小的角度， AB为直尺， C 处有望远镜， 金属杆加热前， 从望远镜中看到直尺上的 P 点，金属杆加热后，从望远镜中看到直尺上的 Q点，设 PQ相距为 d，直尺 AB与平面镜的水平距离为D， ab 间距为 l ，求金属杆受热膨胀的伸长量l .三、光的折射：（一）光的折射：光从一种介质进入另一种介质并改变了传播方向的现象。光的折射遵守折射（斯涅尔）定律，折射光线在入射光线和法线决定的平面内，且分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。在折射现象中光路可逆。 (垂直入射叫折射吗？ )（二）介质的折射率： n= sin i=c =0 ，（ 1）任何介质有折射率均大于1。sin rv（

13、 2）n 由介质本身的特性及光的频率决定。同种介质对不同频率的光，由于 v 不同， n 就不同，对白光， V 红最大， n 红最小，所以出现色散现象，当光从一种介质进入另一种介质时f 不变， v、 改变。（三）折射不仅可能改变光束的传播方向，而且还可能改变光束的性质。（四）平行玻璃砖对光线的作用侧移。侧移的距离跟入射角 i、玻璃砖厚度d、折射率 n 有关。物体通过玻璃砖所成的像是等大的虚像。如：放在等厚的矩形玻璃砖和半圆形玻璃砖中心处的物体，在垂直往下看时哪个更高？例1、点光源 S 通过带有圆孔的挡板N,照射到屏M 上 ,形成直径为d的亮圆 .如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚玻璃时,如图所示

14、,这时点光源通过圆孔和玻璃在屏上形成直径为D 的亮圆 .直径 D 和 d 的关系是 ( A)(A)dD(B) d=D(C) dBC.现有平行光线垂直入射到棱镜的都不能忽略 ,求出射光线 , 要求：画出所有典型光线从入射到射出的光路图 ( 表示光线进行方向的箭头只在棱镜外面的光线上标出即可 ).(2)简要说明所画光路的根据,并说明每条典型光线只可能从棱镜表面的哪部分射出.学生练：一块折射率为2 、边长为L 的正立方体形玻璃砖，被平面CD截去一部分，成为ABCDE五棱柱，如图所示，其中BC 1L,BCD1500.今有平行光束以4502入射角射到AB 面上（见图），当它进入玻璃后，如果从玻璃向空气第

15、一次透射出的光线能从 DE 面射出 , 试在 AB 面上确定这种光束的入射范围, 并画出典型光路.五、透镜成像作图法：1、 透镜的分类：凸透镜（中间比边缘厚）、凹透镜（中间比边缘薄）。2、 透镜的性质：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线具有发散作用。小表示透镜的会聚（或发散）本领大。3、 实像和虚像：同一物点发出的光经透镜折射后直接会聚于一点，此会聚点就是物点的实像，如果折射光线发散，则它们的反向延长线交于一点，这个交点就是物点的虚像点。虚像不可以成在光屏上，但可以拍照。实像皆倒立，且与物异侧。虚像皆正立，且与物同侧。4、 三条特殊光线：平行于主轴的光线经透镜折射后通过焦点，通过光心的光线经

16、透镜折射后不改变方向，通过焦点的光线经透镜折射后平行于主轴。5、 规律：1） 线状物体经透镜所成的像一定呈线状。2） 物点、像点、光心三者的连线必在同一直线上。3） 同一物点发出的光线经透镜折射后必交于同一像点。6、常用方法： （1）辅助物体法、辅助光点法（各举一例）。（ 2）光路可逆法。例 1、图所示 a、 b 两束光线，平行主轴射入一凹透镜，经透镜折射出的光线其反向延长线交于 P 点。由引可知 ( AC )(A)a 光束中的光子能量较大(B) 在同一玻璃中a 光传播速率较大(C) 同一玻璃对 a 光折射率较大 (D) 由同一玻璃射入空气时a 光临界角较大例 2、如下图所示，物点A 经透镜成

17、像在光屏P 上。现撤去光屏，物点A 所发出的光线 a折射后，与透镜主轴可能交于原光屏（A）（A ）左侧（ B）右侧（ C）不能相交（ D）反向延长线才能相交例 3、如图所示， A 1B 1 是物体 AB 通过透镜例 4、物体 AB 放在一薄凸透镜的焦点与光所成的像，试用作图法确定透镜的位置，这心之间，如图所示，试用作图法画出成像是凸透镜还是凹透镜？的光路图，并且用斜影线标出能通过透镜看到完整虚像的范围。AB例 5、下图中， MN 是薄透镜的主轴， S 是发光点， S是它的像（1）用作图法求出薄透镜的位置，标在图上（2）分别作光路图求出两个焦点的位置，标在图上，再标明透镜的类别例 5、如图所示，

18、L 为凹透镜MN为主光轴， F 为焦点，AB为刻度尺， E 为眼睛，作出眼睛通过透镜看到刻度尺的范围 .解：由光路可逆，若在E 点放一个点光源，则出的光通过透镜能照亮米尺的区域即为看到尺的范围。可借助于辅助物体法先求E 的像 E1。E 发例 6、下图是投影器的成像装置原理图，包括有一个凸透镜L 和一块跟透镜主轴成45角的平面镜M试用成像作图法确定胶片上的景物AB 所成像A B的位置和大小六、透镜成像规律和成像公式：1、凸透镜成像规律：物：2ff光心像：f2f光心放大率：m1m1物像距离 :4f0物像移动速率 :V 物V 像V像V物V 像 V 物2、凹透镜成像规律：物 :f光心像 :ff/2光心

19、放大率 :mV像说明： (1)2f点是放大像和缩小像的分界点，f 是实像和虚像的分界点。2）光路可逆的，凸透镜成实像时，像与物体的位置可互换。3）无论凸透镜还是凹透镜， 物像的移动方向总是相同的， 但是否远离透镜或靠近透镜要从实际来看，但移动速度不同，物大物快，像大像快。（ 4）对凸透镜，成实像时物近像远，成实像时物像间距的最小值为4f，物向焦点移，像逐渐变大（但不一定比物体大）。5）凸透镜成实像时，当物体匀速靠近透镜，像做加速运动，凸透镜成虚像时，当物体匀速靠近透镜，像做减速运动。6）不成像区域：凸透镜与物的异侧焦点内不成像。凹透镜与物异侧主轴上。例 1、一焦距为f 的凸透镜，主轴和水平的x

20、 轴重合， x 轴上有一光点位于透镜的左侧，光点到透镜的距离大于f 而小于 2f，若将此透镜沿x 轴向右平移2f 的距离，则在此过程中，光点经透镜所成的像将（）(A) 一直向右移动(B)一直向左移动先向左移动，接着向右移动(D)先向右移动，接着向左移动例 2、如图所示，一束光线经过O 处的透镜后会聚于主光轴上S 点，取掉透镜后光线会聚于 S 点，以下说法中正确的是：（BC ）(A) 该透镜为凹透镜；(B) 该透镜为凸透镜；(C) 若在 S 处放一点光源，其经透镜在S 点成一虚像；(D) 若在 S 处放一点光源，其经透镜在S 点成一实像 .3、透镜成像公式：111v像高uvf放大率： m=u物高

21、符号法则：实像 v 取正，虚像 v 取负。凸透镜f 取正，凹透镜 f 取负例 3、拍摄人像照片，当拍全身照时，相机已调整好。如果改拍半身照，一般说来，下列调整中的哪几种是合适的？（）（A ）增大照相机与被拍照对象间的距离（B ） 减小照相机镜头与被拍照对象间的距离（C）增大照相机镜头与底片间的距离（D ） 减小相机镜头与底片间的距离例 4、如图所示，一点光源放在透镜的主光轴上的A 点时，成像于 B 点；将点光源移至 B点时，成像于 C 点，且 AB BC，则（ ACD）（A ）此透镜一定是凸透镜（B ）此透镜可能是凹透镜（C）点光源经透镜成的两次像都是虚像（D ）此透镜一定位于 A 点的右侧4

22、、透镜的“遮” 、“旋”、“割”、“振”：1） 透镜“遮”住一部份后所成的像仍为原来位置，大小不变，只是亮度变暗。2） 透镜“旋” 一微小角度后， 主轴也转过一微小角度， 物距变小但像仍在原主轴上。3） 透镜“振” 。4） 透镜“割”开后沿垂直于主轴方向分开，或中央切去一薄片后重新生粘合，由于每半个透镜都有一根主轴、一个光心，实际上相当于两个透镜。例 5、如图所示，在凸透镜左侧2 倍焦距处放置一个发光点S 。若使透镜绕光心微小角度，则发光点S 的像的位置将（B）（A ）不变（ B）沿原来的主轴远离光心O（C）沿原来的主轴向光心O 移动（ D）偏离原主轴向上移动O 旋转一例 6、一凸透镜的焦距

23、f=10cm，位于透镜的主光轴上的点光源S 距透镜 15cm，若使 S 沿垂直于主光轴的方向作振幅为5mm 的简谐振动，求： （ 1）像点的振幅是多少？（ 2）若使透镜沿垂直于主轴方向作振幅为5mm 的简谐振动，则像点的振幅为多少？解：（ 1）物点沿垂直于主光轴方向作简谐振动，由透镜的成像规律得其实像点反方向作简谐振动，其振幅与放大率有关。由成像公式得 v=30cm ，放大率 m=2，所以振幅 A 1=mA=10mm（ 2）透镜沿垂直于主光轴方向作振动时，则其主光轴也作振幅为5mm 的简谐运动，则像点与透镜同步振动，振幅A 2=A+mA=15mm 。例 7、设想将一只直径较大的凸透镜沿截面直径

24、对称地切去一条后再拼接在一起，如下图所示一物体 AB 原处于透镜主轴上，其高度正好等于切去部分的宽度已知物体 AB 的物距在焦距和 2 倍焦距之间，试作出成像光路示意图例 8、如图所示，在凸透镜的主轴上取一点光源S，发出的光线经透镜会聚于AO. 若在 A 点垂直于主轴放一平面镜，那么光线经平面镜反射后( AD )A 点，且SO(A) 可在 S 处成像(B) 可在 OS 两点间某处成像向左移动透镜，可能在 S 处成像(D) 向右移动透镜，可能在S 处成像例 9、如图所示，凸透镜L 的直径为 30 厘米，焦距为40 厘米。在距透镜 20厘米处垂直主轴放一把刻度尺，且零刻度恰好在主轴上。某人用单眼（

25、眼大小不计）在透镜另一侧20 厘米的主轴上看刻度尺， 他能从透镜中和直接从镜外看到一部分刻度。若不计边界畸变， 他看不到的尺上的刻度范围是什么？解：物距 u=20 厘米，焦距 f=40 厘米，由 111可得fuvv= 40 厘米。图所示的为成像光路图和人眼能看到的像的范围PP。由相似三角形可得PP的长度为透镜直径的3 倍，即 PP =90 厘米，对应物长为 PP45 厘米，即人眼可从透镜看到尺的刻度范围在222.5 厘米之间。由图还可知，人眼不通过透镜可直接看到30 厘米以外的尺上的刻度。故人眼看不到的尺的刻度范围为22.530 厘米和22.5 30 厘米之间的两部分。5、凸透镜焦距的测定：用共轭法测定凸透镜焦距时，首先物与屏之间的距离L4f ，且保持不变，其间一个透镜在相距为d 的两个位置上，均可在屏上成物体的清晰的像。两次成像的放大率分别是 m1和 m2 ，像长分别是 l1 和 l 2 ，则（ 1）该透镜的焦距22f = ( L d ) / 4 L（2） m1 m2 =