高三物理光的反射和折射1

吕叔湘中学庞留根光的反射和折射（上）◎1.光的直线传播例1

例2

例3◎2.光的反射定律◎3．平面镜对光线的控制作用

P244/1

P246/3

例4

例5

例6

P245/1◎4．平面镜的成像特点

97年高考

例7

P245/2

P246/1

P244/3

例8

例9

04年全国理综17光的反射和折射（上）1.光的直线传播-----

光在同一种均匀介质中沿直线传播。本影和半影，日食和月食

例：当地球运行到太阳与月亮之间时就会发生月食,图给出了地球挡住太阳的影区.当月球部分进入________影区时发生月偏食.当月球全部进入____________影区时,就会发生月全食.BAA太阳地球BB

例1：当月球运行到太阳和地球之间适当位置时，就会出现日食（如下图）．在A、B处的人们看到的是日____食，A处看到的是______图形象，B处看到的是____图形象；在C处的人们看到的是____食，看到的是____图形象．若这时在高空经过D处，看到的则是日___食，看到的是___图形象．偏ⅢⅠ环Ⅱ全Ⅳ

例2.

如图所示，在高为3.2m处有一点光源S，在紧靠着光源S处有一小球A以初速υ0作平抛运动.若在落地点预先放置一竖直屏幕，不计空气阻力，小球A在屏幕上的影子P作什么运动?经过0.4s影子的速度是多少?(g取10m/s2)v0SPXA解：画出运动示意图如图示：BCDyx小球运动的总时间水平总位移X=v0T经t秒小球运动到B,x=v0ty=1/2gt2PD=X×y/x=0.8v0×1/2gt2

／v0t=0.4gt所以，小球做匀速运动,速度为4m/s

例3.在图中，S为点光源。它的左侧L1=1米处竖直放置一平面镜M，它的右侧L2=1米处竖直放置一直径为6厘米的圆形小遮光板N，距点光源S为L3=3米处有一个竖直光屏P。在光屏上小圆板的本影直径为____厘米，半影的外径为____厘米。·MS光屏P遮光板NL1=1mL2=1mL3=3m解：先将S跟遮光板N的边缘连接交光屏P于C、DCD再作S的像S′，S′S′跟遮光板N的边缘连接交光屏P于A、B，AB则本影直径为AB，半影的外径为CD，由几何关系得AB=10cm,CD=18cm.10182.光的反射定律——反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居于法线两侧，反射角等于入射角。注意：a.在光的反射现象中，光路是可逆的，b.不论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律3．平面镜对光线的控制作用只改变光束的传播方向，不改变光束的散聚性质．一个平面镜对光线的控制作用．（1）平面镜对光线有反射作用，反射光与入射光遵循反射定律．（2）一束平行光的情况：入射光方向不变，平面镜转动α角，反射光转动2α角．（3）一束发散光的情况：经平面镜反射后，仍是发散光，且发散程度不变．4．平面镜的成像特点平面镜成像的作图法：平面镜成等大、正立的虚像，像与物关于镜面对称．

先根据平面镜成像有对称性的特点，确定像的位置，再补画入射线和反射线．实际光线画实线并加箭头，镜后的反向延长线要画虚线，虚线不加箭头．

P244/1如图所示,a、b、c三条光线能交于一点S,形成会聚光束.今在S点前任置一块与3条光线所在平面垂直的平面镜,将3条线截住,那么()(A)3条光线的反射光可能交于一点、也可能不交于一点(B)3条反射光线一定不交于一点(C)3条反射光线一定交于镜前一点(D)3条反射光线的延长线交于镜后一点cabS解：作S的‘像’S′，S′a、b、c三条反射光线一定交于镜前一点S′C

P246/3一个光源从地面上沿竖直方向将一细束平行光向上投射到一片和光线垂直的平面上．平面镜与地面的距离为30m，如果把平面镜绕水平轴且通过入射点的轴线转过15°角，则地面上将在距离光源____m处得一光斑。解:平面镜绕轴线转过15°角，则反射光线转过30°角,ABO∴AB=30tg30°=17.3m17.3

例4：一条光线射到平面镜上，如果使该入射光线与镜面间的夹角增加10°，则反射光线和入射光线间的夹角将________度．减小20°

例：卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理．下图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）．已知尺距M为2m，若反射光斑在尺在移动2cm，则平面镜M转过的角度是______rad．刻度尺石英丝平面镜MS0.005

例5.

如图示,半径为R的半圆形屏幕S处有一狭缝,圆形幕圆心O处有一平面镜M.现有一束光从S射到平面镜M上.若平面镜M绕O点以角速度ω转动,反射光在屏幕上的亮斑的移动速率为____________.2RωRMO

例6.如图所示，两平面镜的夹角为θ，光线经两平面镜反射后，反射光线与入射光线的夹角为α，求证：α=180°-2θ．θα解:作两平面镜的法线12α=180°－2（∠1+∠2）=180°－2θ讨论：（1）一般情况θ<90°，α=180°-2θ，若θ=90°，则α=0°（反射光与入射光平行）若θ=45°，则α=90°，（反射光与入射光垂直）若θ>90°，则α=2θ-180°（2）两平面镜的夹角决定反射光与入射光的夹角，与这两平面镜的放置位置（这两平面镜是否接触和如何放置）和是否转动无关．结论：两平面镜的夹角决定了对光线方向的控制．一个重要的应用：直角镜使光线按原路返回．P245/1

两平面镜互成直角,入射光线AB经过两次反射后,反射光线为CD,今以平面镜的交线为轴,将镜转动10°,两平面镜仍保持直角,在入射光线保持不变的情况下,经过两次反射后,反射光线为C′D′,则C′D′与CD()A.不相交,同向平行B.不相交,反向平行C.相交成20°角D.相交成40°角ABCDA′B′C′D′AP245/例（1997年全国高考题）如图所示，AB表示一平面镜，P1P2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之间是透光的）．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，并依次写出作图步骤．解见下页SP1

P2NMabABP1P2ABSNMab作图步骤如下：①分别作米尺P1P2、屏Ma、bN对于平面镜AB的对称线（即它们对于平面镜AB的像）P1′

P2′、M′a′、b′N′．M′N′a′b′P2′P1′②连接S和a并延长交P1′

P2′于某一点，作这一点对于AB在P1P2上的对称点C，即为通过平面镜看到米尺刻度的左端．C③连接S和b′并延长交P1′

P2′于某一点，作这一点对于AB在P1P2上的对称点D，即为通过平面镜看到米尺刻度的右端．DCD即为所求。ba

SP1P2NMAB又解：（1）作出眼睛S的像S′，S′(2)连接Sa并延长交AB于E,连接S′E并延长交P1P2于某一点C，EC(3)连接S′b并延长交P1P2于某一点D，DCD即为所求。

例7.

如图所示，两平面镜MN夹一定角度，光线a、b是一点光源发出经两平面镜反射后的两条光线．在图中确定点光源的位置．讨论并叙述作图的过程．baNM解：a、b光线的反向延长线交于一点，这一点为点光源在平面镜N中的像S″，根据平面镜的成像特点，延长镜N，找到S″的对称点S′，S′是S″的物，是点光源S在平面镜M中的像，再找到S′对平面镜M的对称点S，从而确定了点光源S的位置．完成光路．S″S′SP245/2如图示,M为水平放置的一块平面镜,AB为平面镜上方的一把短尺,PQ为一与镜面垂直的竖线,由于平面镜上某区间贴着不透光的纸,使人眼在竖线的S1至S2之间不能通过平面镜看到短尺,请用作图的方法找到平面镜上的这个区间,并涂以标志.PQS1S2ABM解:作AB的像A′B′A′B′连接S1A′,S1B′连接S2A′,S2B′完成光路图，CDCD即为所求.A.2m/s6mB.2m/s3mC.4m/s6mD.4m/s36mP246/1一人站在平面镜前5m远的地方,沿着与平面镜的镜面垂直的方向,以1.0m/s2

的加速度,由静止匀加速靠近平面镜,经过2s时,人相对于自己虚象的速度及人与自己虚象的距离应是()5m解:先作人的虚象,人在2s内前进x=1/2at2=2m2m人与自己虚象的距离应是6m此时人对于地面的速度v=at=2m/s像对于地面的速度也为2m/s,方向相反,∴选CCP244/3

如图示,平面镜AB与BC互成一角度,光源S置于镜前,问观察者应站在镜前哪个范围内,才能同时看到这个光源S在两块镜中所成的像?ABCS解:先作S通过两个平面镜所成的像S1S2,S2S1连接S1A并延长,连接S1B并延长,连接SA、SB连接S2B并延长,连接S2C并延长,连接SC画斜线的区域即为所求。

例8：在图中，BC为一障物，BC正上方有一平面镜M，画出观察者眼睛在A点通过平面镜M能看到BC右边地面上哪部分的像。·ACBM解：先作眼睛A的像A′，A′连接A′B交地面于D，交M于D′，连接D′A。DD′连接AB延长交M于E′，E′连接A′E′延长交地面于E，EDE即为所求。（注意箭头）

例9.

光屏MN和遮光板PQ彼此平行地竖直放置，它们相距10cm，遮光板PQ上有一直径为1cm的圆形透光孔ab，位于遮光板左侧20cm处有一点光源S，如图示，在点光源S下方水平放置一块平面镜使点光源发出的光通过圆孔ab后在光屏MN上形成两个光斑，两个光斑外边缘上下距离为5.5cm，作图计算平面镜距点光源的竖直距离。·SMNPQab解：作光路图，AB·hS1A1B1由相似关系AB=A1B1=1.5cmA1B=5.5cm∴BB1=4cmΔBB1b∽ΔSS1bSS1/BB1=SS1/Aa=2∴SS1=8cmh=1/2×SS1=4cm17．图中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l的最小值为（） C． D．hA． B．04年全国理综17h甲乙lM解：画出光路图，由相似三角形关系得l=h/3A；/直播吧uxd96vzu来看。看着走出门来的白百大爹娘面露关切的神情，站在门外的母女俩落泪了，但她们仍然说不出一句话来！还是白百大的娘先开了口。她关切地轻轻问那妇人：“这位大妹子，你们是从江对岸逃难过来的吧，这个女娃儿可是你的丫头？”那妇人连连点头，擦一把不断涌流出来的泪水，轻轻地说：“是啊，我们太难了今儿个一早，丫头她爹和哥哥去地里干活儿，都，都被冲走了我和丫头是爬上屋后的石头崖子逃命的，可家里的东西全没了。水退下去之后，我们只从倒塌的房子里翻找到几件没有被冲走的旧衣裳整整一天了，丫头还水米没有打牙我无所谓了，可我的丫头还小，她，她得活下去”做丈夫的不等妻子开口，就急切地对她说：“大儿他娘，你别再问了，让她们母女俩先在咱们家住下吧，带着个女娃儿哩”妻子早已经流泪了，说：“那是自然了，这流离失所的苦，咱们知道哇！”说完走