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文档简介
第4节光的反射和折射思维导图思维导图考点一、光的反射1.定义光射到物体表面上时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫作光的反射。常见的光的反射现象有平面镜成像、水中倒影、黑板反光等。2.基本概念(如右图所示)一点入射点入射光线与界面(物体表面)的交点,用字母“O”表示三线入射光线射到反射面的光线,如图中的AO法线经过入射点O并垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,常用虚线表示,如图中的ON反射光线入射光线射到反射面上后,被反射面反射后的光线,如图中的OB两角入射角入射光线与法线的夹角,如图中的∠a反射角反射光线与法线的夹角,如图中的∠β对法线的理解:(1)法线是为了研究问题方便而引入的虚线,实际并不存在。(2)法线过入射点,且与反射面垂直。(3)法线是反射光线和入射光线夹角的平分线。3.探索活动:光的反射规律【实验器材】激光笔,平面镜,可折转的白色硬纸板,不同颜色的笔,量角器,刻度尺等。【实验步骤】(1)把平面镜放在水平桌面上,再把一块可绕ON折转的白色硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板射向镜面的0点,经过平面镜的反射,沿着另一个方向射出,在纸板上用红色笔描出入射光和反射光的径迹(如右图所示)。(2)改变光束入射角度,多做几次。分别换用其他颜色的笔描出入射光和反射光的径迹。(3)将纸板F绕法线ON向前折转或向后折转,观察在纸板F上还有没有反射光。(4)取下硬纸板,用量角器量出入射角和反射角,记录在表中。实验次序第1次第2次第3次入射角30°45°60°反射角30°45°60°【实验结论】在反射现象中,反射光线和入射光线、法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。这就是光的反射定律。【实验解读】(1)实验中纸板的作用:显示光的传播路径,验证反射光线、入射光线和法线在同一平面内,显示反射角随入射角的变化情况。(2)多测几组入射角和反射角的目的:寻找实验的普遍规律,避免实验的偶然性。(3)将纸板F绕ON向前折转或向后折转,纸板上将看不到反射光线,这是因为两个面不在同一平面内,是为了探究反射光线和入射光线、法线是否在同一平面内。(4)将入射光逆着原反射光的方向射到平面镜上,反射光将逆着原入射光的方向射出,说明光路具有可逆性。注意(1)入射角是入射光线和法线的夹角,不是入射光线与界面的夹角。(2)入射角与反射角的因果关系不能颠倒,反射角由入射角决定,反射角随入射角的变化而变化,只能说反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角。(3)当光垂直入射时,入射角为0°,反射角也为0°,反射光线与入射光线、法线三线合一。巧记光的反射定律:三线共面,法线居中,两角相等。4.镜面反射和漫反射类型镜面反射漫反射不同点定义一束平行光照射到镜面上后,会被平行地反射,这种反射叫作镜面反射凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射,这种反射叫作漫反射图示反射面平整光滑凹凸不平反射光的特点平行光照射时,反射光仍平行,且向一个方向反射平行光照射时,反射光不平行,且向四面八方反射视觉情况只能在某个方向看到反射光,并且会感到刺眼,看不清物体能在各个方向看到反射光,不耀眼实例平滑的黑板反光、平静的水面反光等从各个方向都能看清黑板上的字、电影银幕用粗布而不用玻璃等相同点都遵循光的反射定律注意日常生活中见到的绝大部分反射面都会发生漫反射,这样才能够使我们从不同方向看到物体。教室里的黑板用毛玻璃,电影幕布用粗布,都是为了使各个方向的人都能看到。不要误认为镜面反射就一定亮,漫反射就一定暗,亮和暗是相对的,关键取决于进入眼睛的光的多少。射入眼睛的光多,物体亮;射入眼睛的光少,物体暗。如雨后晴朗的夜晚,水面发生镜面反射,而地面发生漫反射,当人迎着月光走时,水面能够使更多的光进入人的眼睛,所以水面看起来较亮,即“明水暗道”;当人背着月光走时,水面反射的光没有进入人的眼睛,所以水面看起来较暗,即“暗水明道”。5.光污染(1)种类①当强烈的太阳光照射城市里玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石面时,就会发生镜面反射,造成“白亮污染”。②亮度过大的夜景照明,使得夜晚如同白昼,形成“人工白昼”。③娱乐场所的旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成“彩光污染”。(2)光污染的危害①浪费能源,影响人们的工作和生活。②破坏生态环境,影响动物的自然生活规律,破坏植物的生长节律,影响植物休眠等。典例分析典例分析典例1:(2026八上·嵊州期末)为“探究光的反射定律”,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器,设计了如图所示的实验。(1)为了能从各个方向观察到反射光线,应该选择较(选填“粗糙”或“光滑”)的纸板。(2)将一束光紧贴纸板射向镜面上的O点,在纸板上描出入射光线EO和反射光线OF(图甲),并测出反射角和入射角,改变入射角大小做三次实验,并记录实验数据。该操作探究的问题是____。A.光能否发生反射 B.光是否沿直线传播C.光是否只能在镜面上反射 D.反射角与入射角的大小关系(3)同学们把纸板B沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折转一定的角度(图乙),发现在纸板的上半部分看不到反射光线。此现象说明反射光线、入射光线、法线(选填“在”或“不在”)同一平面内。举一反三举一反三变式1:(2026八上·嘉兴期末)小嘉在旅行时观察到的下列现象中是由于光的反射形成的是()A.水中的倒影B.瀑布水雾处彩虹C.阳光下的影子D.透过玻璃球观赏美变式2:(2026八上·路桥期末)如图“探究光的反射定律”的实验,对此下列说法正确的是()A.实验时选用粗糙纸板,是让光在其表面发生镜面反射而使光路更清晰B.将纸板右半部分向后翻折后不能看到反射光线,此时反射光消失了C.多次改变入射光线AO与法线NO的夹角,可得出反射角等于入射角D.当入射光线AO与法线NO重合时,反射现象消失了变式3:(2026八上·新昌期末)为避免司机由于低头观察汽车仪表,忽略路况而造成事故,厂商开发出抬头显示器。抬头显示器安装在驾驶台上,显示面水平朝上,司机向前平视,借助挡风玻璃可看到显示的像,如图甲所示。(1)抬头显示器在前挡风玻璃上所成的像是根据光的原理形成的。(2)如果成像位置太高,可将抬头显示器适当(选填“靠近”或“远离”)前挡风玻璃。(3)如图乙,司机通过挡风玻璃看到的“像”是图丙中的。(填字母)考点二、平面镜1.平面镜成像的原理:光的反射(1)在蜡烛上任选一点S,如图所示。(2)S点会发出很多光线,其中一部分会经过平面镜反射进入人眼,产生视觉。(3)因为人眼总是感觉光沿直线传播,所以人眼逆着反射光线看过去,就感觉光线是由反射光线的反向延长线在镜后的交点S”发出的。我们把S叫作S的虚像。(4)物体上的每个点在镜子里都有一个像点,所有的像点就组成整个物体的虚像。(5)平面镜所成的像是反射光线的反向延长线相交而成的,不是实际光线相交而成的,故为虚像。2.探究实践:探究平面镜成像特点【目标】用实验探究平面镜成像特点。【器材】玻璃板、刻度尺、蜡烛、火柴、白纸等。【过程】(1)实验设计和进行实验①在桌面上铺一张白纸,纸上竖立一块玻璃板,作为平面镜。在纸上记下玻璃板的位置。后面的蜡烛“不点燃”是防止光线科学思维——等效替代法探究平面镜成像特点的实验中应用了等效替代法:一是用玻璃板代替平面镜,能成像的同时便于找到像的位置;二是将另一支未点燃的蜡烛放到点燃的蜡烛所成像的位置,使之完全重合,确定像的位置,同时比较像与物的大小。②选取两支大小相同的蜡烛,把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像,如图甲所示。再拿一支没有点燃的蜡烛,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合,在纸上记下两支蜡烛的位置,如图乙所示。侧视图如图丙所示。实验时注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同。③移动点燃的蜡烛到另一个位置,重做上面的实验。用直线把每次实验中的蜡烛和它的像的位置连起来,用刻度尺测量它们到玻璃板的距离,并比较它们的大小和位置关系。(2)实验数据记录序号蜡烛到玻璃板的距离/cm蜡烛的像到玻璃板距离/cm蜡烛的像与蜡烛大小比较(放大、等大或缩小)11010等大21515等大32020等大(3)分析与论证:未点燃的蜡烛和点燃蜡烛的像完全重合,说明像与物体大小相等。经过测量可知,像与物体到平面镜的距离相等。3.平面镜成像特点平面镜成像特点可概括为“等大、垂直、等距、左右相反、正立虚像”。即平面镜所成的像与物体关于镜面对称。(1)等大:像与物体的大小相等。(2)垂直:像与物体的对应点连线跟镜面垂直。(3)等距:像到镜面的距离与物体到镜面的距离相等。(4)左右相反:像与物体左右是相反的。(5)正立虚像:物体在镜中所成的像是正立的虚像,只能用眼睛观察到,不能用光屏去承接。4.实像与虚像的区别项目概念能否用光屏承接举例实像实际光线相交形成的像能小孔成像虚像实际光线反向延长线相交形成的像不能平面镜成像说明1(1)玻璃板必须竖立放置在水平桌面上(这样避免像偏上或偏下,如图所示),便于使玻璃板后面的物体与前面物体的像重合,从而更好地确定像的位置。(2)实验中宜选择较薄的玻璃板(避免因前、后两个玻璃表面成的像不重合且有一定的错位),便于确定像的位置。(3)需要从点燃的蜡烛这侧向玻璃板看,这是因为平面镜成像原理是光的反射,反射光线进入眼睛,逆着反射光线才能看到像。(4)为了使观察到的像更清晰,本实验最好在较暗的环境中进行。注意2平面镜所成像的大小只与物体的大小有关,与物体到平面镜的距离无关。当人观察物体在镜中的像时,有“近大远小”的感觉,这是由于像离眼睛远近不同,在眼中所成的视角不同,实际上像的大小始终与物体等大。物体离得越远在眼中形成的视角越小,会感觉到物体越小,如图所示。拓展:凹面镜和凸面镜项目凹面镜凸面镜定义利用球面内表面作为反射面的镜子利用球面外表面作为反射面的镜子作用凹面镜对光有会聚作用,可以用来聚集能量或获得平行光凸面镜对光有发散作用,起到扩大视野的作用应用太阳灶(聚光)、探照灯(会聚作用)公路弯道和路口的反光镜、转弯镜、汽车的后视镜(扩大视野)(发散作用)常用考点:(1)薄玻璃板是透明的,观察到蜡烛A的像的同时,也能观察到蜡烛B;当蜡烛B和蜡烛A的像重合时,蜡烛B的位置便是蜡烛A的像的位置;透明的薄玻璃板只能反射蜡烛A的一部分光线,另一部分光线透过玻璃板,所以薄玻璃板成的像比平面镜成的像清晰度差一些。(2)无法让蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,可能是实验时玻璃板没有竖直放置,此时像与物体不在同一水平面上。(3)物与像到平面镜的距离相等,因此若将蜡烛A靠近玻璃板,则像将靠近玻璃板;平面镜中的像的大小跟物体大小有关,跟物体到平面镜的距离无关,所以像的大小不变(等于物体的大小)。(4)因为平面镜成虚像,光屏不能承接虚像。(5)连接像与物的对应点,可以判断物与像的连线是否和镜面垂直,再分别测量对应的两点到镜面的距离,判断物与像到镜面的距离是否相等。典例分析典例分析典例1:(2026八上·北仑期末)兴趣小组利用如图所示实验探究平面镜成像的特点,在实验中用透明玻璃代替平面镜的目的是为了便于确定像的,采用两枚相同的棋子是为了比较物和像的,实验过程中玻璃后的棋子始终无法与像重合,可能的原因是(写一条)。举一反三举一反三变式1:(2026八上·临海期末)电动车的反光镜是用来观察车后情况的。在某次行驶时,发现左侧反光镜中看到的是车后的树梢和天空,却看不到路面的情况。为确保看到路面,左侧反光镜的镜面应该()A.向外旋转 B.向内旋转C.向上旋转 D.向下旋转变式2:(2026八上·杭州期末)如图甲所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,两者的高度h1>h2,铅笔水平向右移动一段距离后,铅笔像的高度(填“>”“=”或“<”)h2。若在平面镜前紧贴一块与铅笔等高的木板,如图乙所示,则铅笔在平面镜中(填“能”或“不能”)成像。变式3:(2026八上·嵊州期末)关于平面镜成像的特点,小科利用玻璃板、蜡烛、刻度尺等器材,根据图甲所示装置进行了探究。(1)实验中刻度尺的作用是。(2)图甲实验中,只将玻璃板向右平移,蜡烛像的位置(选填“向右移动”“向左移动”或“不变”)。(3)为确定平面镜成像的虚实,可以在图乙实验的蜡烛B位置处放一个(不透光的)光屏,并在图中的(选填“C”“D”或“E”)处观察光屏上是否有像。(4)如果玻璃板倾斜放置(图丙),蜡烛A的像会成在图中A1处。小轿车倾斜的前挡风玻璃就是利用这个原理设计的,可以防止(选填“车内”或“车外”)物体成像在车的正前方,干扰司机视线。考点三、光的折射1.定义:光从一种介质斜射到另一种介质时,传播方向会发生偏折,这种现象叫作光的折射。2.基本概念一点入射点0三线法线(NN′):经过入射点0并垂直于介质分界面的直线入射光线:A0折射光线:OC两角入射角α:入射光线与法线的夹角折射角γ:折射光线与法线的夹角3.探索活动:光折射时的特点(1)如右图所示,让一束光从空气斜射入水中,观察光束在空气和水中的径迹。将光屏的右半部分向后折转,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。(2)改变入射角的大小,发现折射角的大小也随着改变。当入射角增大时,折射角也增大。(3)让一束光垂直空气与水的界面射入水中,发现光的传播方向不变(如右图所示)。
(4)让光束逆着原折射光的方向从水中斜射入空气中,发现射入空气中的折射光也逆着原入射光的方向射出。4.光的折射规律(1)光折射时,入射光线、折射光线、法线在同一平面内。(2)折射光线和入射光线分居法线两侧。(3)光从空气斜射入水或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。入射角增大时,折射角也增大。(4)光从空气垂直射入水或其他介质中时,折射光的方向不变。(5)光在折射时,光路具有可逆性。光的折射规律可简单归结为五句话:三线共面,法线居中,空气角大,变化一致,光路可逆。5.生活中光的折射现象折射现象池水变“浅”了鱼在哪里海市蜃楼从水中看岸上物体变“高”了释疑池底某点发出(或反射)的光从水中斜射向空气时会发生偏折,而人眼只能感受光的直线传播。因此,逆着折射光看去,看到的是这点升高的虚像叉鱼时,人眼看到的是鱼的虚像,并且在鱼的上方。因此,只有瞄准“鱼”的下方才能叉到鱼海市蜃楼是由于光在穿过密度不均匀的空气时传播路线发生偏折形成的来自岸上物体的光射入水中,折射光线靠近法线,人看到的像在折射光线的反向延长线的交点处,像在物体的上方6.探究实践:利用水流模拟演示光纤原理【目标】会利用水流模拟演示光在光纤中的传播。【器材】矿泉水瓶,吸管,激光笔等。【过程】(1)在矿泉水瓶侧壁打一小孔,插入一小段吸管,接口处用热熔胶或橡皮泥密封,然后,在瓶内装满水,盖上瓶盖,放置于浅水槽内,如图甲所示。(2)如图乙所示,在较暗的环境中,让激光笔照射到吸管对侧位置,使光恰能穿过吸管,在吸管一侧的光屏(手掌)处形成光斑。(3)如图丙所示,在较暗的环境中,打开矿泉水瓶的瓶盖,让水从吸管流出,水弯曲地流出,观察激光笔发出光的传播路径,以及红色光斑的位置变化。【现象】光沿着弯曲的水流路径传播,红色光斑向下移动到水流到地面的位置。【原理解释】全反射原理:光从水斜射入空气中时,发生折射和反射,折射角大于入射角,入射角增大,折射角也增大,当入射角增大到某一角度时,折射光消失,只剩下反射光,这种现象称为全反射,这个角度称为临界角。故光以适当角度射向水与空气的界面时,会发生全反射。在弯曲的水流中,尽管水流的路径发生了改变,但光在每一个水与空气的界面处,只要入射角大于临界角,全反射就会持续发生。这使得光能够沿着水流的弯曲路径传播,被限制在水流内部,而不会折射到周围的空气中,从而实现了光随弯曲水流而弯曲的现象。【交流】使实验现象更明显的方法(1)使用带有恒压装置的供水系统,使水流稳定且连续。(2)使用功率更大、波长更合适的激光笔,可以让光线在较远距离也能保持较高的亮度。典例分析典例分析典例1:如图是光在空气和玻璃界面RS上发生反射和折射的光路图,∠AOS=60°。图中的入射光线是;反射角大小是;折射光线在(填“玻璃”或“空气”)中。举一反三举一反三变式1:(2026八上·嵊州期末)如图所示,小科将一枚硬币放在不透明的杯子底部,然后向后退到恰好看不到硬币的位置;小林向杯中缓缓注水后,小科又能看到硬币了。下列光路图能解释此现象的是()A.B.C.D.变式2:(2026八上·仙居期末)暑假期间,小科前往仙居以水质消澈闻名的淡竹游玩,在体验过程中,他注意到以下几个有趣的现象,请回答下列问题。(1)他用水枪朝着阳光喷出水雾,空中出现了一道彩虹,这是光的现象。(2)当阳光斜射到平静水面并反射进入小科的眼睛时,他感到十分刺眼。这是因为光在水面发生反射。(3)当他低头试图用筷子夹起水中的鹅卵石时,看到水中的筷子像是折断了,光的传播路径正确的是。变式3:(2026八上·新昌期末)小新在利用光具盘探究光从玻璃(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时的光路,发现光具盘上能呈现入射光线、反射光线与折射光线。当光沿某个方向从半圆形玻璃砖射向空气时,折射光线消失而反射光线却变得更亮。老师告诉他这是光的“全反射”现象,即只有当光由光密介质斜射入光疏介质,且入射角大于或等于某一角度时才会发生全反射现象。小新查阅资料并在老师的指导下展开如图的探究实验,实验甲数据记录如表所示。玻璃中入射角α/°01020.7304041.241.842空气中折射角β/°015.2304574.68190/反射能量占入射能量的百分比/%5726437784100100(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的增大而。(2)用图乙实验来模拟演示光纤原理,小新应选择(选填“明亮”或“昏暗”)的实验环境。实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而(选填“变亮”或“变暗”)。(3)制成图丙所示的光纤,可以用光密介质做成(选填“内芯”或“外套”)。考点四、光的色散1.色散实验(1)实验过程及现象:如右图所示,一束太阳光通过三棱镜后在白屏上形成彩色光带,颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。(2)探究结论:①白光是由多种色光混合而成;②不同的色光通过三棱镜的偏折程度不同,红光的偏折程度最小,紫光的偏折程度最大。2.光的色散太阳光射入、射出三棱镜发生折射被分解成各种颜色的光的现象叫作光的色散。太阳光是白光。彩虹就是光的色散形成的。3.单色光与复色光(1)单色光:不能再分解的光,如光的色散实验中的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色光都是单色光。(2)复色光:由单色光混合而成的光,如白光(太阳光是其中的一种)。4.光的三原色红、绿、蓝三种色光叫作光的三原色。只要适当调配红、绿、蓝三种色光的比例,就可以产生各种颜色的光。色光混合规律是:红光+绿光→黄光;红光+蓝光→品红光;绿光+蓝光→青光;红光+绿光+蓝光→白光,如图所示。彩色电视机屏幕上呈现的五彩缤纷的画面,就是由光的三原色按不同比例混合而成的。5.物体的颜色(1)透明物体的颜色是由它透过的色光决定的,透明物体只能透过与自身颜色相同的光,其他色光被吸收。如图甲所示,红玻璃只能透过红光。(2)不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,不透明物体只能反射与自身颜色相同的光,其他色光被吸收。如图乙所示,绿纸只能反射绿光,太阳光经三棱镜后形成的彩色光带照在绿纸上,只有绿光照射的地方是绿色,其他地方则是黑色。(3)黑色物体吸收各种颜色的光;白色物体反射各种色光,即红光照射到白纸上呈红色,黄光照射到白纸上呈黄色。典例分析典例分析典例1:(2026八上·杭州期末)如图所示,将一束太阳光投射到三棱镜上,在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光,下列说法错误的是()A.将温度计放到A处外侧,温度计示数会上升B.B处外侧的射线能杀死微生物,也能使荧光物质发光C.太阳光能被三棱镜分解,是因为不同色光经三棱镜的折射能力不同D.A为红光,B为紫光,根据实验结果,红光的焦距比紫光的焦距小举一反三举一反三变式1:下列说法正确的是()A.单颜色的红光通过棱镜后也会发生色散现象B.光的色散是光通过介质后发生了偏折,其中紫光偏折最小C.白光色散后不可能再合成为白色光D.彩虹的形成是因为太阳光通过了充满水汽的大气变式2:一束太阳光通过三棱镜后,被分解成多种颜色的光,在白色光屏上形成一条彩色光带,如图所示,是紫光,如果将温度计放在外侧,一段时间后示数会明显上升。(均选填“A”或“B”)
变式3:课外兴趣小组的同学在太阳下进行如图所示的实验,让太阳光透过纸板的圆孔,照到白纸上。(1)先后将红色、蓝色两种透明的塑料薄膜依次蒙在纸板的圆孔上,你在白纸上会看到:红色的塑料薄膜通过的光呈色,说明只通过了光;蓝色的塑料薄膜通过的光呈色,说明只通过了光。这两个实验说明。(2)当把黑色透明的塑料薄膜蒙在纸板的圆孔上,你在白纸上会看到。
考点五、看不见的光1.红外线(1)概念:在可见光谱的红端以外部分存在着一种人眼看不见的光,叫红外线。(2)特点及应用①红外线具有热效应。各种物体吸收了红外线后温度升高,因此,人们利用红外线来加热物品。②自然界的所有物体都在不停地向外辐射红外线,物体温度越高,辐射的红外线越强。红外线探测器、红外线照相机、红外线夜视仪等都是利用红外线的强弱识别温度不同的物体。③红外线穿透云雾的能力强、定向性好,可用于红外遥控。家庭用的电视机和空调遥控器就是利用红外线来工作的。利用红外遥感技术可以对地球勘测、寻找水源、监视森林火灾、评估大面积农作物的长势等。2.紫外线(1)概念:在可见光谱的紫端以外部分存在着一种人眼看不见的光,叫紫外线。(2)特点及应用①紫外线具有荧光效应,能使荧光物质发光,用来鉴别纸币的真伪,紫外线验钞机就是利用紫外线工作的。②紫外线能杀死微生物,常被人们用来消毒灭菌。③适量的紫外线照射有助于人体合成维生素D,维生素D能促进身体对钙的吸收,对于骨骼的生长和人体健康都有好处。注意(1)紫外线是人眼看不见的,紫外线灯光看起来是淡蓝色的,是因为除了紫外线外,它还发出少量蓝光和紫光。(2)高温物体如太阳、弧光灯和其他炽热物体发出的光中都有紫外线。太阳光是天然紫外线的重要来源。如果太阳辐射的紫外线全部到达地面,地球上的生物都不可能生存。(3)大气层上部的臭氧层对紫外线有吸收作用。典例分析典例分析典例1:(2026八上·舟山期末)工程师研制出一种可用于地震废墟搜救的微型仿生机器人。它能根据幸存者的体温和环境温度的差异,确定幸存者的位置,从而及时救援。该机器人搭载的探测设备主要利用的是()A.人体辐射的红外线 B.人体发出的可见光C.人体反射的紫外线 D.人体发出的次声波举一反三举一反三变式1:(2026八上·杭州期末)如图所示把甲、乙两只相同烧瓶的一侧都涂成黑色,另一侧都涂成白色,瓶口都用单孔橡皮塞连接一段相同的有色液柱,两个装置气密性良好。同时将甲涂黑的一侧正对太阳,将乙白色的一侧正对太阳,几分钟后,记录有色液柱移动的距离,甲为L1,乙为L2;则()A.L1<L2 B.L1=L2C.L1>L2 D.以上都有可能变式2:冬天,在商店购买的红外线烤火炉,看起来它发出淡红色的光,这是因为()A.红外线本身就是一种淡红色的光B.烤火炉的电热丝的温度超过标准,因此在发出红外线的同时还发出少量红色的光,红外线本身是看不见的,看见的淡红色的光并不是红外线C.红外线中有一部分是看得见的,有一部分是看不见的,看得见的那部分是淡红色的D.以上说法都是错误的变式3:让一束太阳光通过三棱镜后被分解成各种颜色的光,如果用一个白屏来承接,会形成一条彩色光带,这种现象叫光的________,在彩色光带外侧有两种看不见的光,用其中一种光照射钞票,可以使钞票的荧光物质发光,这种光叫________(选填“红外线”或“紫外线”)。易错点与提高易错点与提高1.误认为物体离平面镜越远,成的像越小。物体在平面镜中成的是虚像,像和物体的大小相等,即像的大小是由物体的大小决定的,与物体到平面镜的远近和平面镜的大小等无关。2.误认为平面镜移动时像的位置也变化。平面镜成像,像与物关于镜面对称。物体不动,镜面不动,观察者运动,像的位置不变;物体运动,镜面不动,像的位置改变;物体不动,镜面在其所在平面内运动,像的位置不变;物体不动,镜面运动且不在原来所在的平面,像的位置改变。镜面破碎成两半,或重新组合,或在同一平面内移动,两块镜面都能在同一位置成完整的像,像的大小不变。3.误认为在折射现象中,折射角总是小于入射角。当光从空气斜射入水或玻璃等透明介质中时,折射角小于入射角;当光从水或玻璃等透明介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。即发生光的折射时,总是空气中的角大。
课后巩固课后巩固1.(2026·定海模拟)如图所示的光现象,说法正确的是()A.图甲中,手影是光的反射形成的B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围2.(2026八上·鄞州期末)如图所示,一束光在空气和玻璃的界面上同时发生反射和折射。下列说法正确的是()A.OF为折射光线 B.∠AOG为折射角,大小为45°C.CD为空气和玻璃的界面 D.这束光由玻璃斜射入空气中3.(2026八上·金东期末)玻璃翅蝶因其翅膀透明而得名,科学家发现其翅膀的外膜上,无论是透明还是不透明的区域都覆盖着鳞片,透明区的鳞片不仅稀疏而且凹凸不平,不透明区的鳞片细密又重叠,下列关于鳞片的说法正确的是()A.翅膀要达到透明要尽量减少光的反射B.透明区鳞片稀疏有利于光线的反射C.透明区鳞片凹凸不平有利于光发生镜面反射D.不透明区的鳞片细密又重叠有利于光的透过4.自然界中黑色的花很少,而红、黄色的花却很多,主要原因是因为()A.黑色花能吸收自然界的一切色光,包括黑色光,所以容易受到伤害,不易存活B.因红光外侧的红外线热效应较强,红色花将太阳光中的红光反射出去,从而使花免受伤害C.黄花能发出黄色的光,吸引昆虫传粉D.红花能吸收太阳光中的红色光,促进自身的光合作用5.广告公司在拍摄水果广告时,为了追求某种艺术效果,在暗室里用黄光照射装在白色瓷盘中的红色苹果及黄色香蕉。站在旁边的摄影师将看到()A.苹果呈黑色,瓷盘呈白色,香蕉呈黄色B.苹果呈红色,瓷盘呈黑色,香蕉呈黑色C.苹果呈黑色,瓷盘呈黄色,香蕉呈黄色D.苹果呈红色,瓷盘呈黄色,香蕉呈黑色6.若要使图中的反射光线射中墙上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜()A.水平向左移动 B.水平向右移动C.竖直向上移动 D.竖直向下移动7.(2026八上·路桥期末)小柯将一枚硬币放在碗底,然后后退至眼睛恰好看不到硬币的位置,如图甲所示。请另一位同学向碗中缓缓注水(硬币的位置未移动),当水面上升到一定高度时,小柯就能再次看到碗中的硬币,如图乙所示。图丙中能反映小柯的眼睛所在位置的范围是()A.范围①或范围⑦ B.范围②或范围⑥C.范围③或范围⑤ D.范围④8.如图所示是司机在倒车时通过右后视镜看到右后方行人A的情景,P点是司机的眼睛,请你画出司机看到行人A的光路图。9.(2026八上·杭州期末)如图实验,用力F按压平面镜之间的桌面时,经两平面镜反射后照到墙面上的光点位置将(选填“上升”、“不变”或“下降”);这个实验说明力能改变物体的。实验运用的科学方法是。10.雨后晴朗的夜晚,月光在平静的水面上发生反射,月光在地面上发生反射,迎着月光走,经水面反射进入人眼的光明显多于经地面反射进入人眼的光,所以迎着月光走,地上发亮的是水。同理,背着月光走,(填“地面”或“水面”)较亮,月光在地面上发生的反射(填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。11.如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面成40°角射向平静的液面,入射光线与反射光线的夹角为;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S'点,当液面下降时,光点S'将(填“向左”“向右”或“不会12.科学家费马在1662年最早提出:光传播时总是选择用时最少的路径,称为“最短时间原理”。即光从A点到达B点所经过的路径肯定比任何其它路径所用的时间短。(1)光在同种均匀物质中传播速度不变,两点之间线段最短,因此光在同种均匀物质中总是沿着传播的;(2)光在反射和折射时也遵循“最短时间原理”,利用此原理可以解决很多行程问题:①传说一位古罗马将军提出了一个有名的“将军饮马”问题:如图甲,将军从军营A出发先到河边饮马,再去同侧的B地开会,若途中速度不变,应该怎样走才能用时最短?请你根据光的反射原理画出将军的行走路线;②大自然的进化十分神奇,据说蚂蚁也掌握了最短时间原理;如图乙,在A处平地上的蚂蚁发现了B处沙地上的食物,它选择的路线恰好遵循光的折射定律(设蚂蚁在平地和沙地中均匀速且在平地上速度大),请你画出蚂蚁去搬运食物的大致路线。13.(2026八上·义乌期末)小湖对于光学实验非常感兴趣,做了以下实验。(1)如图甲所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,两者的高度h1>h2,铅笔水平向右移动一段距离后,铅笔像的高度h2(选填“>”“=”或“<”)。若在平面镜前紧贴一块与铅笔等高的木板,如图乙所示,铅笔在平面镜中(选填“能”或“不能”)成像。(2)如图丙所示,某房间水平地面上有一点光源S,距离点光源L的地面上,放有一边长为L且不透光的立方体物块,并且正好挡住了房间内某同学的视线。小湖只好通过安装在天花板上的平面镜来观察光源的像,则平面镜离地面的高度不得低于。14.(2026八上·余杭期末)图中白鹭在水中呈现“对影成三‘人’”的奇妙现象,结合光学知识回答下列问题:(1)图中白鹭的“黑影”是由光的原理形成的(2)S点为白鹭眼睛所在位置,请作出的眼睛的像点S'(3)下列现象中,与白鹭倒影形成原理相同的是()A.雨后彩虹 B.镜中花 C.立竿见影15.探究平而镜成像特点的实验如图甲所示(1)现有厚度分别为5mm和2mm的两块玻璃板,应选择mm厚的玻璃板做实验,目的是。(2)用玻璃板代替平面镜的原因是,便于研究平面镜的成像特点。(3)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的(填“前侧”或“后侧”)观察,直到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物大小关系的方法是(填“控制变量法”或“等效替代法”)。(4)用光屏在玻璃板后面无论怎样移动,在光屏上都(填“能”或“不能”)成像,说明平面镜所成的是像。(5)如图乙所示是从平面镜中看到墙上的时钟的像,请在图丙中画出时钟的实际时间。16.(2026八上·余姚期末)小余同学用图1所示装置探究平面镜成像的特点:(1)用透明玻璃板替代平面镜是为了便于。拿未点燃的蜡烛B(与蜡烛A大小相同)竖立在玻璃板后面移动,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,以此用这支蜡烛来代替点燃蜡烛A的像,进而确定像的位置和大小,这种科学实验方法是(填“分析法”、“类比法”或“等效替代法”)。(2)当蜡烛A远离玻璃板时,像的大小(填“变小”、“不变”或“变大”)。(3)如图2,移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,按照眼睛(填“②”或“③”)的方法观察光屏,光屏上没有出现蜡烛的像,说明物体通过平面镜所成的像是虚像。17.(2026八上·丽水期末)为积极配合“浙西南革命精神”主题活动,某项目化小组利用logo底片(直径2厘米)、凸透镜、手电筒,自制了一个logo投影装置,要求该logo图像直径为1米,始终正立,装置如图所示:(1)调试时发现,凸透镜投影的logo图像清晰时出现“上半部分缺失”的情况,应将logo底片向移动;(2)在调试位置的过程中,发现logo图像直径小于1米,则应将图中凸透镜往(选填“左”或“右”)移动;(3)投影仪调试成功,同学们在不同位置都能清楚看到白墙上的logo图像,这是因为白墙表面发生了(选填“漫”或“镜面”)反射。18.(2026八上·路桥期末)如图是老师在“平面镜”教学中表演的小魔术———“浇不灭的蜡烛”,以激发同学们的学习兴趣。向水平桌面上的玻璃杯中逐渐加水,透过玻璃板,会看到杯中“燃烧的蜡烛”并没有被水浇灭。(1)实验中使用玻璃板的目的是。(2)点燃的蜡烛和盛水的玻璃杯应放在玻璃板的(选填“同侧”或“异侧”),才能看到“浇不灭的蜡烛”现象。(3)若魔术表演前图中竖立的玻璃板水平向左移动了少许,为保证魔术顺利,图中玻璃杯应(选填“仍放在原位置”“向左移动少许”或“向右移动少许”)。19.(2026八上·仙居期末)小科学习光学知识后,决定利用家里的围棋棋盘、棋子(大小一样)、手机钢化膜(薄透明板)等器材探究平面镜成像的特点。(1)如图甲,将棋盘平放在水平桌面上,并将一块手机钢化膜放置在棋盘上作为平面镜,使钢化膜与棋盘上的某一条线重合。(2)如图乙,将6枚棋子随机放在钢化膜前棋盘的格点上,人眼在钢化膜的(选填“前面”或“后面”)观察,看到棋子所成的像恰好落在关于钢化膜对称的格点上。据此现象我们可以得出的结论是(写出一点即可)。(3)小科想探究家用小轿车的挡风玻璃为何倾斜安装,用钢化膜模拟实验(如图丙):将钢化膜倾斜放置,将棋子A放在膜前,棋子B放在膜后,移动B,发现B跟A的像无法重合。请你根据实验现象从安全角度考虑,说出小轿车的挡风玻璃倾斜安装的目的是。20.(2026八上·越城期末)小虞做了如图三个光学实验,请回答下列问题。(1)如图甲是“探究光的反射定律”的实验,小虞让光沿BO方向入射,反射光沿OA方向射出,这表明;(2)如图乙是“探究平面镜成像规律”的实验,小虞在图中“D”位置放上光屏,没有在光屏上看到像,说明平面镜所成的像是像(填“实”或“虚”);(3)如图丙是“探究光的折射规律”的实验,小虞发现折射光线OH的亮度比入射光线GO的亮度要暗一些,其主要原因是光从空气斜射入水中时不仅发生了折射现象,还发生了(填一种光学现象)现象;小虞同学先后沿GO入射红色、紫色光束进行实验,在容器底得到两个光斑(如图丁所示),请你结合光的色散实验(如图戊所示),判断红光的光斑应位于图丁中的点(填“K”或“J”)。21.(2026八上·舟山期末)在光学实验课上,小科对以下几个实验做了改进。(1)【光的反射定律实验】实验过程中为了便于读出反射角和入射角的度数,把硬纸板做成量角器的形状并标上刻度。以下四种标注方式,最合理的是()。A. B.C. D.(2)小科选用了白色且粗糙的硬纸板,可使实验现象更明显,因为它发生了(选填“漫反射”或“镜面反射”),让坐在不同方向的同学都能看到光的传播路径。(3)【平面镜成像实验】小科利用如图1所示的房间A、B,验证平面镜成像规律。两个房间被玻璃门隔开,其底部地砖的拼接纹路完全对应。房间A中标记物成的像,应在房间B的(选填“D”、“E”或“F”)点。
(4)【光的折射规律实验】如图2,利用激光笔在“探究光从空气斜射入水中的折射规律”时,为了便于观察光路和测量角度,下列方法中可行的是()A.用眼睛直接迎着折射光线的方向观察B.用烟雾发生器在空气中产生少量烟雾,显示入射光线C.在玻璃容器的侧壁贴上坐标纸,便于比较折射角和入射角的大小关系22.(2026八上·丽水期末)学习了“光的折射”的相关知识后,小科将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,小科想进一步探究光的“偏折比”的影响因素。他利用底部贴有白纸的透明水槽、激光笔、记号笔等器材按如图甲所示装置进行实验:实验一:在水槽顶部固定一激光笔,打开激光笔的红色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为A,接着向水槽中加入一定量的清水,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为B;实验二:将图甲中的水换成等体积的酒精。打开激光笔的红色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为C;实验三:将实验二中激光笔的红色光切换成蓝色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为D。(1)由实验一可知,光从空气斜射入水中,“偏折比”1(选填“大于”、“小于”或“等于”);(2)由实验二可知,当光从空气分别斜射入水和酒精两种介质时,“偏折比”较大的介质是;(3)由实验三可得出的结论是:;(4)通过实验,小科发现,在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变,即“偏折比”不变。请在图丙中画出:水面高度增加h后激光折射的光路图。第4节光的反射和折射考点一、光的反射典例分析典例分析典例1:(2026八上·嵊州期末)为“探究光的反射定律”,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器,设计了如图所示的实验。(1)为了能从各个方向观察到反射光线,应该选择较(选填“粗糙”或“光滑”)的纸板。(2)将一束光紧贴纸板射向镜面上的O点,在纸板上描出入射光线EO和反射光线OF(图甲),并测出反射角和入射角,改变入射角大小做三次实验,并记录实验数据。该操作探究的问题是____。A.光能否发生反射 B.光是否沿直线传播C.光是否只能在镜面上反射 D.反射角与入射角的大小关系(3)同学们把纸板B沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折转一定的角度(图乙),发现在纸板的上半部分看不到反射光线。此现象说明反射光线、入射光线、法线(选填“在”或“不在”)同一平面内。【答案】(1)粗糙(2)D(3)在【解析】(1)光在光滑表面发生镜面反射,反射光线朝同一方向,只能在特定方向看到反射光;光在粗糙表面发生漫反射,反射光线向各个方向,能从各个方向看到物体。实验中要从各个方向观察反射光线,需让纸板发生漫反射,因此选择粗糙纸板。
(2)光的反射定律内容为:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。实验中多次测量入射角和反射角,目的是探究反射角与入射角的大小关系,验证反射角等于入射角的规律。
(3)通过将纸板B向后折转,使纸板上半部分与入射光线、法线不在同一平面,观察不到反射光线,从而证明反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内。
【解答】(1)我们能从各个方向看到反射光线,是因为光在纸板表面发生了漫反射。光滑纸板会发生镜面反射,反射光线仅沿特定方向射出,无法从各个方向观察;而粗糙纸板表面凹凸不平,会将光线向各个方向反射(漫反射),因此应选择粗糙的纸板。
(2)实验中多次改变入射角大小,测量对应的反射角,目的是探究反射角与入射角的大小关系,验证“反射角等于入射角”这一规律。
A选项:光能否发生反射,只需一次实验观察到反射光线即可验证,无需多次测角,不符合题意;
B选项:光是否沿直线传播,与本实验测入射角、反射角的操作无关,不符合题意;
C选项:光是否只能在镜面上反射,与本实验探究内容无关,不符合题意;
D选项:反射角与入射角的大小关系,与实验操作目的一致,符合题意。
故答案为:D;
(3)将纸板B沿PQ剪开,把上半部分向后折转后,纸板上半部分与下半部分(入射光线、法线所在平面)不在同一平面,此时上半部分看不到反射光线,而下半部分仍能看到。这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,只有三者共面时,才能在纸板上观察到反射光线。
故答案为:(1)粗糙;(2)D;(3)在。举一反三举一反三变式1:(2026八上·嘉兴期末)小嘉在旅行时观察到的下列现象中是由于光的反射形成的是()A.水中的倒影B.瀑布水雾处彩虹C.阳光下的影子D.透过玻璃球观赏美【答案】A【解析】光照射在物体表面时发生反射,反射光线进入人的眼睛从而观察到物体。
【解答】A、水中的倒影相当于平面镜成像,原理是光的反射,故A正确;
B、彩虹形成的原理是光的折射,故B错误;
C、阳光下的影子的成因是光的直线传播,故C错误;
D、透过玻璃球进行观察,光线经过不同的介质,成像原理是光的折射,故D错误。
故答案为:A。变式2:(2026八上·路桥期末)如图“探究光的反射定律”的实验,对此下列说法正确的是()A.实验时选用粗糙纸板,是让光在其表面发生镜面反射而使光路更清晰B.将纸板右半部分向后翻折后不能看到反射光线,此时反射光消失了C.多次改变入射光线AO与法线NO的夹角,可得出反射角等于入射角D.当入射光线AO与法线NO重合时,反射现象消失了【答案】C【解析】A.光在粗糙不平的表面上发生漫反射;
B.看不到反射光线,不能说明反射光线不存在;
C.根据科学探究中多次测量的要求判断;
D.入射光线和反射光线重合时,二者无法区分。
【解答】A.实验中选用粗糙纸板的目的是让反射光线能从不同角度被观察到(即光路更清晰),但这是通过漫反射实现的,而非镜面反射,故A错误;
B.实验中纸板的右半部分向后翻折后,反射光线不再出现在纸板上,这是因为反射光线、入射光线和法线在同一平面内,而纸板被翻折后不再与入射光线和法线共面。反射光线并未消失,只是不在翻折后的纸板平面上,故B错误;
C.多次改变入射光线AO与法线NO的夹角,可得出反射角等于入射角。实验的科学性要求多次测量以避免偶然误差,从而得出普遍结论,故C正确;
D.当入射光线与法线重合时,入射角为0°,根据反射定律,反射角也为0°,即反射光线与法线重合(与入射光线重合),故D错误。故选C。变式3:(2026八上·新昌期末)为避免司机由于低头观察汽车仪表,忽略路况而造成事故,厂商开发出抬头显示器。抬头显示器安装在驾驶台上,显示面水平朝上,司机向前平视,借助挡风玻璃可看到显示的像,如图甲所示。(1)抬头显示器在前挡风玻璃上所成的像是根据光的原理形成的。(2)如果成像位置太高,可将抬头显示器适当(选填“靠近”或“远离”)前挡风玻璃。(3)如图乙,司机通过挡风玻璃看到的“像”是图丙中的。(填字母)【答案】(1)反射(2)靠近(3)A【解析】(1)根据平面镜成像的原理解答;
(2)根据平面镜成像“物像等距”分析解答;
(3)根据平面镜成像左右对称分析。
【解答】(1)挡风玻璃相当于一个平面镜,抬头显示器发出的光通过挡风玻璃反射进入司机的眼睛,形成虚像,这是光的反射现象。
(2)根据平面镜成像规律,像到镜面的距离等于物到镜面的距离。若像的位置太高(即像距过大),说明物距(显示器到玻璃的距离)过大,因此需要减小物距,即让显示器靠近挡风玻璃。
(3)挡风玻璃相当于平面镜,成像特点是左右对称(水平翻转)。图丙中,A是原图,B是左右对称的像,C是上下颠倒的像,D是旋转后的像。因此正确的像是B。考点二、平面镜典例分析典例分析典例1:(2026八上·北仑期末)兴趣小组利用如图所示实验探究平面镜成像的特点,在实验中用透明玻璃代替平面镜的目的是为了便于确定像的,采用两枚相同的棋子是为了比较物和像的,实验过程中玻璃后的棋子始终无法与像重合,可能的原因是(写一条)。【答案】位置;大小;玻璃板垂直放置【解析】根据平面镜成像特点进行分析:平面镜成像的特点:像与物等大,像距等于物距,像与物关于平面镜对称,像与物的连线与平面镜相垂直。
【解答】透明玻璃既能反射光线形成像,又能让光线透过,便于观察玻璃后的物体。这样可以方便地确定像的位置,因为可以直接看到像与玻璃后物体的位置关系。
使用相同的棋子是为了比较物体和像的大小关系,因为平面镜成像的特点是像与物大小相等,通过对比可以验证这一规律。
玻璃后的棋子无法与像重合的可能原因:玻璃板未与水平桌面垂直,导致像的位置偏移。举一反三举一反三变式1:(2026八上·临海期末)电动车的反光镜是用来观察车后情况的。在某次行驶时,发现左侧反光镜中看到的是车后的树梢和天空,却看不到路面的情况。为确保看到路面,左侧反光镜的镜面应该()A.向外旋转 B.向内旋转C.向上旋转 D.向下旋转【答案】D【解析】根据平面镜成像的对称性分析判断。
【解答】左侧反光镜中只能看到树梢和天空,看不到路面。这意味着镜面的角度过于向上,导致反射的光线主要来自上方的树梢和天空,而无法覆盖路面。根据平面镜成像的对称性可知,向下旋转会让镜面更向下倾斜,反射的光线更多来自下方(路面),从而解决“看不到路面”的问题。
故选D。变式2:(2026八上·杭州期末)如图甲所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,两者的高度h1>h2,铅笔水平向右移动一段距离后,铅笔像的高度(填“>”“=”或“<”)h2。若在平面镜前紧贴一块与铅笔等高的木板,如图乙所示,则铅笔在平面镜中(填“能”或“不能”)成像。【答案】=;能【解析】(1)根据平面镜成像“物像等大”的规律分析;
(2)平面镜成像的原理是光的反射,只要有光线射到镜面上发生反射,那么就能成像。
【解答】(1)无论铅笔如何移动(只要平面镜的尺寸足够大),根据平面镜成像“物像等大”的规律可知,像的高度始终等于铅笔的实际高度。
(2)平面镜成像的原理是光的反射。木板紧贴平面镜前,如果木板完全遮挡了铅笔的光线(即光线无法到达平面镜),则铅笔无法成像。题目中木板和铅笔等高,木板只是部分遮挡铅笔射向平面镜的光线,平面镜未被挡住的部分仍然可以反射铅笔的光线,因此铅笔可以在平面镜中成像。变式3:(2026八上·嵊州期末)关于平面镜成像的特点,小科利用玻璃板、蜡烛、刻度尺等器材,根据图甲所示装置进行了探究。(1)实验中刻度尺的作用是。(2)图甲实验中,只将玻璃板向右平移,蜡烛像的位置(选填“向右移动”“向左移动”或“不变”)。(3)为确定平面镜成像的虚实,可以在图乙实验的蜡烛B位置处放一个(不透光的)光屏,并在图中的(选填“C”“D”或“E”)处观察光屏上是否有像。(4)如果玻璃板倾斜放置(图丙),蜡烛A的像会成在图中A1处。小轿车倾斜的前挡风玻璃就是利用这个原理设计的,可以防止(选填“车内”或“车外”)物体成像在车的正前方,干扰司机视线。【答案】(1)测量物体和像到平面镜的距离(物像位置连线)(2)不变(3)D(4)车内【解析】(1)平面镜成像实验的器材作用:在探究平面镜成像特点的实验中,刻度尺的核心作用是测量物体(蜡烛A)和像(蜡烛B)到平面镜(玻璃板)的距离,用于比较物距和像距的大小关系,验证“像与物到平面镜的距离相等”这一特点;同时可用于辅助验证物像连线与镜面垂直。
(2)平面镜成像的特点:平面镜成像时,像与物体关于镜面对称,像的位置由物体的位置和镜面的位置共同决定;当仅平移镜面(不改变镜面与物体的相对距离、角度)时,物体的位置不变,因此像的位置也保持不变。
(3)实像与虚像的区别:实像是实际光线会聚而成的,可以呈现在光屏上;虚像是光线的反向延长线会聚而成的,无法呈现在光屏上。观察虚像时,需在物体一侧(镜面的同侧)透过镜面观察;验证虚像时,需在像的一侧(镜面的另一侧)直接观察光屏,不能透过镜面。
(4)平面镜成像的实际应用:汽车前挡风玻璃倾斜安装,利用了平面镜成像“像与物关于镜面对称”的特点,使车内物体的像成在司机视线的上方,避免像成在正前方干扰司机观察路况。
【解答】(1)实验中使用刻度尺,是为了测量物体(蜡烛A)和像(蜡烛B)到平面镜(玻璃板)的距离,通过比较物距和像距的大小,验证平面镜成像“像与物到镜面的距离相等”的特点,同时可辅助验证物像连线与镜面垂直。
(2)平面镜成像的本质是像与物关于镜面对称,当只将玻璃板向右平移时,蜡烛A的位置没有改变,蜡烛A到玻璃板的垂直距离也没有改变,因此蜡烛A的像的位置不变。
(3)平面镜成的是虚像,虚像不能呈现在光屏上。为了验证这一点,需在蜡烛B(像的位置)处放置光屏,然后在D处(光屏的右侧,不透过玻璃板直接观察光屏)观察光屏上是否有像:若光屏上没有像,说明是虚像;若有像,说明是实像。C、E处观察会透过玻璃板看到虚像,无法验证虚实。
故填:D;
(4)汽车倾斜的前挡风玻璃相当于倾斜的平面镜,根据平面镜成像的对称特点,车内物体的像会成在司机视线的斜上方,而不是正前方,因此可以防止车内物体成像在车的正前方,干扰司机视线。
故答案为:(1)测量物体和像到平面镜的距离(物像位置连线);(2)不变;(3)D;(4)车内。考点三、光的折射典例分析典例分析典例1:如图是光在空气和玻璃界面RS上发生反射和折射的光路图,∠AOS=60°。图中的入射光线是;反射角大小是;折射光线在(填“玻璃”或“空气”)中。【答案】AO;30o;空气【解析】光的反射定律:反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射光线、入射光线和法线三线共平面。
光的折射:折射光线与入射光线分居法线两侧,空气中的角角度更大,无论作为入射角还是反射角。【解答】由图可知∠AOS=60°所以∠AOP而∠COP与∠AOP时相等的,根据反射角等于入射角,所以PQ为法线,RS为界面,而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OB一定为折射光线,AO为入射光线,OC为反射光线。由图可知,折射角要大于入射角,因当光线从水中斜射入空气时,折射角大于入射角;所以这束光线是由玻璃进入空气,即分界面的右侧是空气。举一反三举一反三变式1:(2026八上·嵊州期末)如图所示,小科将一枚硬币放在不透明的杯子底部,然后向后退到恰好看不到硬币的位置;小林向杯中缓缓注水后,小科又能看到硬币了。下列光路图能解释此现象的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】(1)当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这就是光的折射。当光从水(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时,折射光线会远离法线,折射角大于入射角;人眼看到物体,是物体反射的光线进入人眼,因此光路的传播方向是从物体(水中)射向人眼(空气中)。
(2)光在同种均匀介质中沿直线传播,因此没注水时,硬币反射的光被杯子挡住,人眼看不到硬币;注水后,硬币反射的光在水面发生折射,折射光线偏离法线,进入人眼,人眼逆着折射光线看去,就看到了硬币的虚像。
【解答】当水倒到一定高度后,看到了硬币。产生这种现象的原因是由于从水下硬币反射的光经水面折射,折射光线远离法线向下偏折(折射角大于入射角),当光线射入人眼,人逆着折射光线,沿直线看到的是硬币的虚像。
A、图折射角小于入射角,故A错误;
B、图光由空气进入水中,传播方向错误,故B错误;
C、图光由空气进入水中,传播方向错误,故C错误。
D、图折射时,折射光线远离法线,故D正确;
故答案为:D。变式2:(2026八上·仙居期末)暑假期间,小科前往仙居以水质消澈闻名的淡竹游玩,在体验过程中,他注意到以下几个有趣的现象,请回答下列问题。(1)他用水枪朝着阳光喷出水雾,空中出现了一道彩虹,这是光的现象。(2)当阳光斜射到平静水面并反射进入小科的眼睛时,他感到十分刺眼。这是因为光在水面发生反射。(3)当他低头试图用筷子夹起水中的鹅卵石时,看到水中的筷子像是折断了,光的传播路径正确的是。【答案】(1)色散(2)镜面(3)B【解析】(1)光的色散:太阳光属于复色光,当它通过悬浮在空气中的小水滴时,会被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等单色光,这种现象叫做光的色散,彩虹就是典型的光的色散现象。
(2)镜面反射与漫反射:镜面反射是指平行光线入射到光滑表面时,反射光线也平行射出的现象;漫反射则是入射光线射到粗糙表面时,反射光线向各个方向射出的现象。平静的水面相当于光滑的镜面,会发生镜面反射,反射光强度大,因此会感到刺眼。
(3)光的折射规律:当光从水等透明介质斜射入空气中时,折射光线会远离法线,折射角大于入射角。人眼逆着折射光线看去,会觉得物体的位置比实际位置偏高,这就是水中筷子“折断”的原因。
【解答】(1)用水枪朝着阳光喷出水雾,空中出现彩虹,这是因为太阳光通过水雾中的小水滴时发生了色散现象,被分解成了多种色光。
(2)当阳光斜射到平静的水面上时,水面光滑,会发生镜面反射,反射光线集中,强度大,因此会感到十分刺眼。
(3)当光从水中斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角。人眼逆着折射光线看,会觉得水中的筷子向上弯折。选项B符合光的折射规律,因此光的传播路径正确的是B。变式3:(2026八上·新昌期末)小新在利用光具盘探究光从玻璃(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时的光路,发现光具盘上能呈现入射光线、反射光线与折射光线。当光沿某个方向从半圆形玻璃砖射向空气时,折射光线消失而反射光线却变得更亮。老师告诉他这是光的“全反射”现象,即只有当光由光密介质斜射入光疏介质,且入射角大于或等于某一角度时才会发生全反射现象。小新查阅资料并在老师的指导下展开如图的探究实验,实验甲数据记录如表所示。玻璃中入射角α/°01020.7304041.241.842空气中折射角β/°015.2304574.68190/反射能量占入射能量的百分比/%5726437784100100(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的增大而。(2)用图乙实验来模拟演示光纤原理,小新应选择(选填“明亮”或“昏暗”)的实验环境。实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而(选填“变亮”或“变暗”)。(3)制成图丙所示的光纤,可以用光密介质做成(选填“内芯”或“外套”)。【答案】(1)增大(2)昏暗;变暗(3)内芯【解析】(1)根据表格数据确定光从玻璃射向空气时折射角随入射角的变化规律;
(2)①周围环境越暗,其中的光学现象会更明显;
②光斑越大亮度越小,光斑越小亮度越大;
(3)根据题目描述中全反射发生的条件分析。
【解答】(1)根据表格数据可知,光从玻璃斜射入空气时,折射角随入射角的增大而增大。根据光路的可逆性可知,光从空气斜射入玻璃时,折射角还是随入射角的增大而增大;
(2)①图乙实验来模拟演示光纤原理,为了避免周围环境的光线对实验的影响,小新应该选择昏暗的实验环境。
②实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而变暗,因为此时光斑变大而使光线分散;
(3)根据图片可知,光线在内芯发生全反射现象。根据题意可知,此时必须是光从光密介质射向光疏介质,那么光密介质做成内芯。考点四、光的色散典例分析典例分析典例1:(2026八上·杭州期末)如图所示,将一束太阳光投射到三棱镜上,在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光,下列说法错误的是()A.将温度计放到A处外侧,温度计示数会上升B.B处外侧的射线能杀死微生物,也能使荧光物质发光C.太阳光能被三棱镜分解,是因为不同色光经三棱镜的折射能力不同D.A为红光,B为紫光,根据实验结果,红光的焦距比紫光的焦距小【答案】D【解析】太阳光通过棱镜后,被分解成各种颜色的光,在白屏上就形成一条彩色的光带,颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这种现象叫光的色散现象。白色光不是单色光,而是由各种单色光组成的复色光;不同的单色光通过棱镜时偏折的程度是不同的。红外线是在光谱上红光以外的部分,主要特点是热作用强。紫外线是在光谱上紫光以外的部分,主要特性是能杀菌,能使荧光物质发光。
【解答】选项A:A处外侧是红外线区域,红外线具有显著的热效应,会使温度计示数上升。故A正确,不符合题意。
选项B:B处外侧是紫外线区域,紫外线具有杀菌作用并能使荧光物质发光。故B正确,不符合题意。
选项C:这是色散现象的本质原理:紫光折射率最大,偏折最明显,红光折射率最小,偏折最弱。故C正确,不符合题意。
选项D:红光波长长、折射率小,通过透镜时焦距更大;紫光波长短、折射率大,焦距更小。故D错误,符合题意。故正确答案为D。举一反三举一反三变式1:下列说法正确的是()A.单颜色的红光通过棱镜后也会发生色散现象B.光的色散是光通过介质后发生了偏折,其中紫光偏折最小C.白光色散后不可能再合成为白色光D.彩虹的形成是因为太阳光通过了充满水汽的大气【答案】D【解析】关于光和颜色的相关知识。1.白光是由多种色光混合而成的。我们把不能再分解的光叫做单色光,由单色光混合而成的光叫做复色光。2.让太阳光穿过一条狭缝,射到三棱镜上,从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条彩色的光带,彩色光带中的颜色是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的,从而发现了光的色散现象。3.我们看到物体的原因是眼睛接收到了物体反射出来的光。白色的物体能反射所有照射在它表面的光,眼睛接收到的是含有各种色光的混合光,因此感觉是“白色”的。相反,黑色物体是因为它吸收了所有照射在它表面的光,眼睛接收不到来自它的反射光,因此,感觉是“黑色”的。4.物体呈现各种色彩也是因为它能反射不同颜色的光。【解答】A.单颜色的红光通过棱镜后也会发生色散现象——单色光是不会发生生色散现象的。B.光的色散是光通过介质后发生了偏折,其中紫光偏折最小——紫光偏折最大C.白光色散后不可能再合成为白色光——可能D.彩虹的形成是因为太阳光通过了充满水汽的大气——是因为太阳光照射到空气中的水滴上形成的色散,故正确。变式2:一束太阳光通过三棱镜后,被分解成多种颜色的光,在白色光屏上形成一条彩色光带,如图所示,是紫光,如果将温度计放在外侧,一段时间后示数会明显上升。(均选填“A”或“B”)
【答案】B;A【解析】(1)根据三棱镜对不同色光偏折能力的大小分析;
(2)在太阳光谱中,将温度计放在红光以外,一段时间后示数会明显上升,这说明红光以外存在看不见的光,即红外线。
【解答】(1)根据图片可知,太阳光对A的偏折能力弱,对B偏折能力强,则A为红光,B为紫光;
(2)如果将温度计放在红光外侧,一段时间后示数会明显上升,故选A。变式3:课外兴趣小组的同学在太阳下进行如图所示的实验,让太阳光透过纸板的圆孔,照到白纸上。(1)先后将红色、蓝色两种透明的塑料薄膜依次蒙在纸板的圆孔上,你在白纸上会看到:红色的塑料薄膜通过的光呈色,说明只通过了光;蓝色的塑料薄膜通过的光呈色,说明只通过了光。这两个实验说明。(2)当把黑色透明的塑料薄膜蒙在纸板的圆孔上,你在白纸上会看到。
【答案】(1)红;红;蓝;蓝;透明物体的颜色是由它透过的色光决定的(2)黑色【解析】(1)透明体的颜色由它透过的色光决定;
(2)白色透明体能够透过所有色光,而黑色透明体吸收所有色光,据此分析解答。
【解答】(1)先后将红色、蓝色两种透明的塑料薄膜依次蒙在纸板的圆孔上,你在白纸上会看到:红色的塑料薄膜通过的光呈红色,说明只通过了红光;蓝色的塑料薄膜通过的光呈蓝色,说明只通过了蓝光。这两个实验说明:透明物体的颜色是由它透过的色光决定的。
(2)当把黑色透明的塑料薄膜蒙在纸板的圆孔上,我们在白纸上会看到黑色。考点五、看不见的光典例分析典例分析典例1:(2026八上·舟山期末)工程师研制出一种可用于地震废墟搜救的微型仿生机器人。它能根据幸存者的体温和环境温度的差异,确定幸存者的位置,从而及时救援。该机器人搭载的探测设备主要利用的是()A.人体辐射的红外线 B.人体发出的可见光C.人体反射的紫外线 D.人体发出的次声波【答案】A【解析】(1)红外线的热效应与应用:一切物体都在不停地向外辐射红外线,且物体的温度越高,辐射的红外线越强。人体的体温通常高于周围环境温度,会辐射出较强的红外线,这一特性被广泛应用于红外探测、红外成像等技术中。
(2)不可见光的区分:可见光、紫外线、次声波等与红外线的物理性质不同。人体不会主动发出可见光或次声波,也不会反射紫外线用于定位,因此这些都不是该探测设备的工作原理。
【解答】A、人体体温高于环境温度,会辐射出红外线,探测设备可通过检测这种红外线的差异来确定幸存者位置,故该选项正确。
B、人体不会主动发出可见光,无法通过可见光进行定位,故该选项错误。
C、人体不反射用于定位的紫外线,且紫外线对人体有伤害,故该选项错误。
D、人体不会发出次声波,次声波也不是用于定位的有效信号,故该选项错误。
故答案为:A。举一反三举一反三变式1:(2026八上·杭州期末)如图所示把甲、乙两只相同烧瓶的一侧都涂成黑色,另一侧都涂成白色,瓶口都用单孔橡皮塞连接一段相同的有色液柱,两个装置气密性良好。同时将甲涂黑的一侧正对太阳,将乙白色的一侧正对太阳,几分钟后,记录有色液柱移动的距离,甲为L1,乙为L2;则()A.L1<L2 B.L1=L2C.L1>L2 D.以上都有可能【答案】C【解析】根据黑色物体吸热能力大于白色物体的吸热能力分析。
【解答】甲:涂黑的一侧正对太阳→黑色面吸收大量热量,导致烧瓶内空气受热膨胀明显。
乙:白色的一侧正对太阳→白色面反射大部分阳光,吸热较少,烧瓶内空气受热膨胀较弱。
则有色液柱移动的距离L1>L2。
故选C。变式2:冬天,在商店购买的红外线烤火炉,看起来它发出淡红色的光,这是因为()A.红外线本身就是一种淡红色的光B.烤火炉的电热丝的温度超过标准,因此在发出红外线的同时还发出少量红色的光,红外线本身是看不见的,看见的淡红色的光并不是红外线C.红外线中有一部分是看得见的,有一部分是看不见的,看得见的那部分是淡红色的D.以上说法都是错误的【答案】B【解析】根据红外线的定义和应用判断。
【解答】A.红外线是红光外面看不到的光,故A错误;
BCD.烤火炉的电热丝的温度超过标准,因此在发出红外线的同时还发出少量红色的光,红外线本身是看不见的,看见的淡红色的光并不是红外线,故B正确,C、D错误。变式3:让一束太阳光通过三棱镜后被分解成各种颜色的光,如果用一个白屏来承接,会形成一条彩色光带,这种现象叫光的________,在彩色光带外侧有两种看不见的光,用其中一种光照射钞票,可以使钞票的荧光物质发光,这种光叫________(选填“红外线”或“紫外线”)。【答案】色散;紫外线【解析】(1)太阳光经过三棱镜折射后可以分散成七种颜色的光,分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这就是光的色散现象。
(2)紫外线可以使荧光物质发光,钞票上某些位置用荧光物质印上标记,在紫外线照射下识别这些标记,从而辨别钞票的真伪。课后巩固课后巩固1.(2026·定海模拟)如图所示的光现象,说法正确的是()A.图甲中,手影是光的反射形成的B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围【答案】C【解析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿
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