寒假专题——光学

1、寒假专题光学【本讲教育信息】一. 教学内容：寒假专题光学二. 重、难点1. 有关光沿直线传播的概念和应用2. 光的反射定律和平面镜成像规律的作图及应用3. 光的折射定律及透镜的作图和应用4. 凸透镜成像规律及其应用三. 知识点分析（一）光的反射1. 正确理解光源、光线及光速等概念及光沿直线传播的应用。2. 光的反射定律的理解、作图及镜面反射和漫反射的应用。3. 平面镜成像的特点及作图。（二）光的折射1. 光的折射定律的内容、作图、应用及其与光的反射定律的异同。（1）相同点 折射光线和反射光线都位于入射光线和法线决定的平面内。 折射光线和反射光线均分居法线的两侧。 当入射角变化时，折射角和反射角

2、都随之变化。 在折射和反射现象中，光路都是可逆的。（2）不同点 反射光线与对应的入射光线在同种介质中；折射光线与对应的入射光线在两种不同介质中，位于界面的两侧。 反射角等于入射角；但折射角一般不等于入射角，并且当光从空气斜射入其他介质中时，折射角小于入射角，而光从其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。2. 透镜的分类、对光线的作用及三条特殊光线。3. 凸透镜成像规律及其应用。【典型例题】例1 如图所示，入射光线与平面镜的夹角是30°，如果保持入射光线不动，使平面镜绕入射点O逆时针转动10°角时，则反射光线和入射光线的夹角是（ ）A. 增加20° B. 增加10

3、° C. 减小20° D. 减小10°分析：当平面镜没有转动时，入射角为60°，反射角也是60°，反射光线与入射光线的夹角是120°。当平面镜逆时针转动10°时，入射光线与平面镜的夹角为40°，那么入射角就是50°，反射角也是50°，此时反射光线与入射光线的夹角就是100° ，与平面镜转动前相比较减少20°。解答：选项C正确。说明：解决这个问题，也可以应用结论“入射光线不动，平面镜绕入射点转过角时，反射光线转动2角”。也就是说，在本题中，平面镜绕入射点O逆时针转动10

4、6;角时，反射光线逆时针转动20°，即与入射光线的夹角减小20°。例2 身高1.80 m，眼睛距头顶0.08 m的人站在竖直放置的平面镜前，他要想看到自己脚的像，平面镜悬挂时最多离地面多高。分析：如图所示，A、C、B分别表示人的头顶、眼睛和脚的位置，GH为地面的位置， EF为平面镜位置。人若想看到自己的脚，则要求人脚B射出的光线经平面镜反射后可以达到眼睛C点，由此我们可以作出光路如下图所示。由平面镜成像特点可确定为ACB的像。从图中很容易证明BOFBCB，因为FB= FB ，所以，对应边，即：人要想在镜中看到自己的脚，镜子悬挂时距地面的高度至少是人眼到人脚高度的一半。解答：

5、人要想看到自己脚的像，平面镜悬挂时最多离地面0.86m高。说明：按照本题的思路，我们经过进一步的分析，还可以得出“人要想在平面镜中看到自己的全身像，平面镜的长度至少是人身高的一半”的结论。例3 在“研究凸透镜成像”的实验中发现，物距等于6厘米时成正立的像，物距等于9厘米时成倒立的像，那么，下列判断一定正确的是（ ）A. 物距为8厘米时，成放大的实像 B. 物距为12厘米时，成放大的实像C. 物距为16厘米时，成缩小的实像D. 物距为18厘米时，成等大的实像分析：本题是关于凸透镜成像规律的应用问题。依题意，厘米时，成正立的像，可以判断此像是虚像，即，也就是说厘米。当厘米时，成倒立的像，可以判断此

6、像是实像，根据凸透镜成像特点，有：。所以，当物距为8厘米时，不一定能成放大的实像，故选项A是错误的。又因为厘米，所以当物距为12厘米时，能成放大的实像，故选项B是正确的。因为，所以。 所以，当物距为16厘米时，不一定成缩小的实像，还可能成放大的实像。故选项C也是错误的。当物距为18厘米时，不可能成等大的实像，故选项D也是错误的。解答：选项B正确。说明：在考查凸透镜成像规律的题目中，很大一部分都要求我们先根据规律解不等式，再根据结论进行判断。在解决这类问题中，我们要注意不等式通常都同时具有上限和下限，因此要把问题考虑全面，不要造成丢解。例4 把一只点燃的蜡烛立于凸透镜的一侧，在另一侧屏上可以得到

7、烛焰的像，如果用黑纸遮住凸透镜的下半部，屏上还能得到烛焰的像吗？解析：本题要根据凸透镜成像的原理来分析。物体上的每个点都向凸透镜的整个表面发射无数条光线，其中只要有一部分通过凸透镜就能形成像，即使凸透镜缺损一块或被遮住一部分仍能形成物体完整的像，而不会使像受到破坏，或只使物体的一部分成像。烛焰通过凸透镜在光屏上产生实像，是烛焰上的各点射向凸透镜的光，经凸透镜折射后会聚成各自的像点，无数像点便组成了整个烛焰的像。从烛焰的每个点射向凸透镜的光线有无数，这些光线无论是射到凸透镜上哪一部分的，经过凸透镜后都会会聚在相应的像点，即使凸透镜下半部被黑纸遮住，射到它上半部分上的光线经过凸透镜折射后仍能会聚成

8、像，只不过由于通过透镜的光线减少了，所以成的像会暗一些。答案：用黑纸遮住凸透镜的下半部，屏上仍旧能够得到烛焰的像，只不过会暗一些。说明：在凸透镜成像的问题中，像的大小与形状只与物体的形状和物距、像距有关，与透镜是否完整以及是否完全透光无关。例5 现代摄影机、摄像机所用的光学镜头都是可变焦距的，那么当物距改变时，不改变镜头到“屏”的距离，仍可获得清晰的像。如果拍摄时对象远离镜头而去，则镜头焦距应该（ ）A. 变小 B. 变大 C. 先变小后变大 D. 先变大后变小解析：因为拍摄对象远离镜头而去，说明物距在变大，像将变小，像距也将变小。对一般不能变焦的摄影机或摄像机来说，只有改变镜头到“屏”之间的

9、距离，使之变小，即暗箱缩短才能得到清晰的像。但是对于变焦距摄影机和摄像机而言，若不改变镜头到“屏”的距离，只有将焦距变大才能使清晰的像成在“屏”上。应选B。答案：正确选项为B说明：对于照相机的问题，我们比较习惯于镜头的焦距不变，而通过改变物距和像距来改变它们和焦距的关系来达到拍摄近景和远景及大像和小像的目的。而本题所叙述的情境是在像距不变的情况下来调节镜头的焦距来达到改变像距和焦距的关系的目的，但实质是一样的，同学们只要熟练掌握住凸透镜的成像规律就可以了。例6 老花镜的“度数”等于它的焦距（以米为单位）的倒数乘100。请设计一个测老花镜度数的最简单的方法。要求写出所用器材、操作步骤和计算公式。

10、分析：由题设条件，我们得到信息：要想知道老花镜的度数，只要测出它的焦距就可以了。而由我们平时学习的知识，大家都知道老花镜的镜片是凸透镜，而测凸透镜焦距最简单的方法就是用它来会聚太阳光了，因此，器材只需要一把刻度尺就可以了。解答：（1）器材：刻度尺。（2）步骤： 晴天把镜片放在阳光直射处，使太阳光与镜片垂直； 调整镜片与地面间的距离，使地面上光点最小、最亮； 用刻度尺测量镜片到地面的距离，并以米为单位。记录用f表示。（3）计算公式：说明：本题是一道考查大家通过题目叙述获取以前未知信息能力的题目，这是近年来中考当中比较热门的一种题型，但一般并不难做，同学们只要找到它和我们已经学过的哪些知识有联系就

11、可以了。【模拟试题】（答题时间：40分钟）一. 填空题1. 光线垂直入射到平面镜上时，反射光线和入射光线的夹角为_。若入射光线的方向不变，平面镜转动10°角时，则反射光线与入射光线的夹角是_。2. 要使反射光线与入射光线的夹角为直角，则入射光线与平面镜的夹角应为_。3. 有M1、M2、M3三块透镜，在做研究凸透镜成像的实验时，保持烛焰到凸透镜的位置不变，先用凸透镜M1做实验时，得到的是正立、放大的虚像，换用M2做实验时，得到的是倒立、放大的实像，而换成M3做实验时，得到的是倒立、缩小的实像，那么三块凸透镜的焦距f1、f2、f3大小的排列顺序是 。4. 在研究“凸透镜成像规律”的实验中

12、，调节光具座上的蜡烛、光屏和透镜三者的中心在同一条直线上，且透镜居中，如果无论怎样移动光屏，总不能在光屏上呈现清晰的像，其原因是 ；如果把透镜和光屏固定，无论怎样移动蜡烛，在屏上总得不到蜡烛清晰的像，其原因是 ；如果把蜡烛和光屏固定，无论怎样移动透镜，在光屏上总得不到清晰的像，其原因是 。5. 用普通的照相机拍摄不同的景物时要调节镜头，使底片上得到清晰的像，摄影术语称为“调焦”，其实这种操作并不是改变镜头的焦距，而是 ；为了控制暴光量，一是利用 控制进入镜头光的多少，或者是用 控制暴光时间。6. 农村挖井的村民为了借阳光照明，当阳光与水平面成30°角时，平面镜应和水平面成 角，反射光

13、才能竖直射向井底。二. 选择题1. 甲、乙两人在灯光下照同一个镜子。甲在镜中能看到乙的眼睛，那么，以下说法中正确的是（ ）A. 乙也一定能看到甲的眼睛 B. 乙只能看到甲的眼睛 C. 乙不可能看到甲的眼睛 D. 乙不可能看到甲的全身2. 下列几种说法中正确的是（ ）A. 入射光垂直射到平面镜上，反射角为90° B. 人离平面镜越远，镜中的像也就越小C. 小孔成像和平面镜成像的道理是相同的D. 一束平行光，入射到平面镜上，反射光线是平行的，如果入射到球面镜上时，则反 射光线就不再平行了。3. 检查视力时，人与视力表之间的距离应该为5米，现在由于房间太小，所以在视力表对面的墙上挂一平面镜

14、，且视力表到平面镜的距离为3米。检查视力时，人面对平面镜而坐，去看平面镜中视力表的像，则人与平面镜的距离应该是（ ）A. 5米 B. 3米 C. 8米 D. 2米4. 蜡烛放在凸透镜的1.5倍焦距的地方，当它向离透镜3倍焦距的地方移动时，它的像（ ）A. 先成放大的像后成缩小的像 B. 先缩小后放大 C. 逐渐变大 D. 逐渐变小5. 一长方体玻璃砖内有一凸形气泡，一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会（ ）A. 仍然平行 B. 会聚 C. 发散 D. 无法确定6. 一物体放在凸透镜的主轴上距透镜光心1倍焦距处，物体沿主轴移动到4倍焦距处，则物体和它所成的像之间的距离（ ）A. 一直是变大的 B. 一直是减小的 C. 先变小后变大 D. 先变大后变小三. 问答题1. 晚上，在桌上铺一白布，把一块小平面镜镜面朝上平放在白布上，让手电筒的光正对着平面镜照射，从侧面看去，白布被照亮，而平面镜却比较暗，为什么？2. 照集体像时，发现有人没有进入镜头，应该如何调节照相机？【试题答案】一. 1. 0°；20° 2. 45° 3. 4. 物体在透镜焦点以内，所成的像是虚像；透镜和光屏的距离小于焦距；蜡烛和光屏的距离小于4倍焦距5. 根据物距调节像距；光圈；快门 6. 60°