专题4 光现象（原卷版）

专题4光现象【思维导图】【知识点回顾】1、光源：能发光的物体叫做光源。光源可分为天然光源（水母、太阳），人造光源（灯泡、火把）;月亮不是光源2、光在同种均匀介质中沿直线传播；光的直线传播的应用：（1）小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像）（2）取得直线：激光准直（挖隧道定向）；整队集合；射击瞄准；（3）限制视线：坐井观天、一叶障目；（4）影的形成：影子；日食、月食（要求会作图）3、光线：常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向；4、所有的光路都是可逆的，包括直线传播、反射、折射等。知识点一、光速1、真空中光速是宇宙中最快的速度；c=3×108m/s;2、光年：是光在一年中传播的距离，光年是长度单位；声音在固体中传播得最快，液体中次之，气体中最慢，真空中不传播；光在真空中传播的最快，空气中次之，透明液体、固体中最慢（二者刚好相反）。光速远远大于声速（如先看见闪电再听见雷声；在跑100m时，声音传播时间不能忽略不计，但光传播时间可忽略不计）。知识点二、光的反射1、当光射到物体表面时，被反射回来的现象叫做光的反射。2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。3、反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。5、光路图（要求会作）：（1）、确定入（反）射点：入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线的交点即为入射（反射）点（2）、根据法线和反射面垂直，作出法线。（3）、根据反射角等于入射角，画出入射光线或反射光线6、两种反射：镜面反射和漫反射。（1）镜面反射：平行光射到光滑的反射面上时，反射光仍然被平行的反射出去；（2）漫反射：平行光射到粗糙的反射面上，光线各个方向反射出去；（3）镜面反射和漫反射的相同点：都是反射现象，都遵守反射定律；不同点是：反射面不同（一光滑，一粗糙），一个方向的入射光，镜面反射的反射光只射向一个方向（刺眼）；而漫反射射向四面八方；（下雨天向光走走暗处，背光走要走亮处，因为积水发生镜面反射，地面发生漫反射，电影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四处，黑板上“反光”是发生了镜面反射）知识点三、平面镜成像1、平面镜成像特点：像是虚像，像和物关于镜面对称（轴对称图形）。像和物的大小相等，像和物对应点的连线和镜面垂直，到镜面距离相等；像和物上下相同，左右相反（镜中像的左手是人的右手，物体远离或靠近镜面像的大小不变，像也要随着远离或靠近镜面相同距离）。2、水中倒影的形成的原因：平静的水面就好像一个平面镜，它可以成像（水中月、镜中花）；物离水面多高，像离水面就是多远，与水的深度无关。3、平面镜成虚像的原因：物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的，这些光线的反向延长线（画线时用虚线）相交成的像，不能呈现在光屏上，只能通过人眼观察到，故称为虚像（不是由实际光线会聚而成）注意：进入眼睛的光并非来自像点，而是反射光。要求能用平面镜成像的规律（像、物关于镜面对称）和平面镜成像的原理（同一物点发出的光线经反射后，反射光的反向延长线交于像点）作光路图（作出物、像、反射光线和入射光线）；知识点四、凸面镜和凹面镜1、以球外表面为反射面叫凸面镜，以球内表面为反射面的叫凹面镜；2、凸面镜对光有发散作用，可增大视野（汽车上的观后镜）；凹面镜对光有会聚作用（太阳灶，利用光路可逆制作电筒）知识点五、光的折射1、光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折。2、光在同种不均匀的介质中传播时，光的传播方向也会发生偏折。3、折射角：折射光线和法线间的夹角。知识点六、光的折射定律1、在光的折射中，三线共面，法线居中。2、在空气中的角度最大，在水中的角度次之，在玻璃中的角度最小。（利用光在不同介质中的速度大小来判断）3、垂直入射时，折射角和入射角都等于0°,光的传播方向不改变4、折射角随入射角的增大而增大5、当光射到两介质的分界面时，反射、折射同时发生知识点七、光的折射现象及其应用1、生活中与光的折射有关的例子：（1）水中的鱼的位置看起来比实际位置高一些（鱼实际在看到位置的后下方）；（2）由于光的折射，池水看起来比实际的浅一些；（3）水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些；（4）透过厚玻璃看钢笔，笔杆好像错位了；（5）斜放在水中的筷子好像向上弯折了；（要求会作光路图）知识点八、光的色散：1、太阳光通过三棱镜后，依次被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，这种现象叫色散；2、白光是由各种色光混合而成的复色光；3、天边的彩虹是光的色散现象；4、色光的三原色是：红、绿、蓝；其它色光可由这三种色光混合而成，白光是三种色光混合而成的；世界上没有黑光；知识点九、看不见的光1、红外线：红外线位于红光之外，人眼看不见；红外线的主要性能是热作用强（加热）；一切物体都能发射红外线，温度越高辐射的红外线越多；电视遥控器用红外线来传递信息。2、紫外线：在光谱上位于紫光之外，人眼看不见；紫外线的主要特性是化学作用强；（消毒、杀菌）紫外线的生理作用，促进人体合成维生素D从而吸收钙元素（小孩多晒太阳），荧光作用（验钞）【例题精析】（2022•赤峰）教学楼门厅里竖立着一面平面镜，一只小蜜蜂以图中虚线所示路线从镜前飞过，蜜蜂在镜中的像（）A．大小不变，到镜面的距离变大 B．大小不变，到镜面的距离变小 C．变大，到镜面的距离变大 D．变大，到镜面的距离变小（2022•无锡）如图所示，小红正在做“探究平面镜成像的特点”实验，棋子A、B完全相同。关于该实验，下列说法中错误的是（）A．选用茶色玻璃板便于确定像的位置 B．茶色玻璃板应竖直放置在方格纸上 C．若B能与A的像完全重合，说明像与物等大 D．在B位置放上光屏能接收到A的像（2022•扬州）在天宫课堂中，航天员王亚平将空气注入水球，形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示，其中球心O与入射点O1的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为（）A．① B．② C．③ D．④（2022•丽水）李白的名句“举杯邀明月，对影成三人”中，涉及到的光学知识理解正确的是（）A．空中的明月是光源 B．杯中的人影是光的折射形成的 C．地上的人影是光沿直线传播形成的 D．月光能照射到人，说明光的传播需要介质（2022•鄂尔多斯）如图所示，某兴趣小组为探究平面镜成像的特点，把刻度尺放在竖直玻璃板下面，取两段完全相同的蜡烛A和B，一前一后放在刻度尺上。（1）点燃蜡烛A，调节蜡烛B的位置，发现蜡烛B恰好与蜡烛A的像完全重合，说明。（2）实验时，使用刻度尺的作用是便于比较像和物关系。（3）若在蜡烛B的位置上放置一光屏，光屏上（选填“能”或“不能”）呈现出蜡烛A的像。（4）实验中，看到点燃的蜡烛A通过玻璃板成了两个像，其中距离观察者较远的像是来自蜡烛A的入射光经过玻璃板形成的。A.一次反射，一次折射B.两次反射，一次折射C.一次反射，两次折射D.两次反射，两次折射（2022•青岛）五代时期名士谭峭所著《化书》中，记载了照镜子时“影与形无异”的现象。关于平面镜成像的特点，小明用图甲所示装置进行了探究。（1）用玻璃板代替平面镜进行实验，目的是便于。（2）把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合，说明平面镜所成的像与物体大小，证实了“影与形无异”。（3）改变蜡烛A的位置，进行三次实验。用直线将物和像的位置连接起来，如图乙所示，发现物和像的连线与镜面，用刻度尺测得像和物到镜面的距离相等。（4）综上可得，平面镜所成的像与物体关于镜面。（5）蜡烛A的像，是它发出的光经玻璃板反射而形成的像。若在玻璃板后放置一块木板，蜡烛A（选填“仍能”或“不能”）通过玻璃板成像。（2022•济南）小丽利用如图所示的实验装置来探究一枚红色跳棋在平面镜中所成像的特点。（1）在桌面上铺一张白纸，纸上竖立一块玻璃板，在玻璃板前放一枚红色跳棋。小丽从这枚红色跳棋的（选填“同一侧”或“另一侧”）向玻璃板看去可以看到这枚红色跳棋在玻璃板后面的像。（2）在玻璃板后面像的位置放一个光屏，小丽（选填“透过”或“不透过”）玻璃板直接观察光屏上有没有像，来判断平面镜所成的像是实像还是虚像。（3）小丽把另一枚同样大小的跳棋放在像的位置，是为了。（2022•哈尔滨）小明和小聪在探究“平面镜成像”实验中，研究像与物的大小关系时：（1）小明选择玻璃板进行实验。为了便于比较像和物的大小关系，小明应取来两支的蜡烛，在玻璃板一侧点燃蜡烛A，在另一侧将未点燃的蜡烛B放到A像的位置，发现它们完全重合，说明。（2）小聪选择平面镜进行实验。他想用如图所示的方法，把刻度尺贴在平面镜上测出像的高度，你同意他的方法吗？为什么？。（3）利用玻璃板和平面镜都能看到蜡烛A的像，是因为光在它们表面发生后进入人眼。经观察对比后发现在玻璃板中成的像稍暗些，其原因是。（2022•泰州）小明用如图所示装置“探究光的反射规律”。（1）表面粗糙的纸板应立在水平平面镜上，让一束光紧贴纸板A射向镜面上的O点，在纸板B上呈现出反射光束，以ON为轴，把纸板B向后翻折，纸板B上反射光束消失。由此可初步得出：反射光线、入射光线和法线。（2）把纸板B翻折至能呈现反射光束的位置后，让纸板A上的入射光束绕O点顺时针转动，此过程中反射角的大小变化情况是。（3）若将图中纸板整体以底边EF为轴向后旋转45°后，纸板B上（选填“能”或“不能”）呈现出反射光束，纸板A上的入射光束（选填“能”或“不能”）在平面镜中成像。（2022•福建）用如图甲装置，探究平面镜成像的特点：（1）为了便于确定像的位置，玻璃板应放置在水平桌面的白纸上。（2）将蜡烛1放在A位置，可看到它在玻璃板后面的像。拿一支相同的蜡烛2竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛1的像时，该位置记为A'。（3）将光屏放在A′位置，任意转动都承接不到像，可知平面镜成的像是像。（4）改变蜡烛1的位置，重复步骤（2），可得像与物位置的对应关系如图乙，可知平面镜成像时，像与物关于镜面。（5）将图乙中C处的蜡烛沿直线CC'向玻璃板方向移动1cm，此时像与物之间的距离是cm，像的大小的变化情况是。（2022•扬州）在探究“平面镜成像的特点”实验中，装置如图1所示.（1）为了更好的完成实验，最好选用（选填“无色”或“茶色”）玻璃板，玻璃板应放置在水平桌面上，可用（填器材名称）来检验。（2）将棋子A置于玻璃板前方，观察到A的两个像，在玻璃板后方放置棋子B，使之与棋子A较亮的像重合。在白纸上记下棋子A和B的位置，如图2所示，此时物到镜面的距离为，像到镜面的距离为（选填“AC”、“AD”、“BD”或“BC”）。可沿方向（选填“MN”或“PQ”）移动棋子A多次实验，寻找普遍规律。（2022•湖州）南极地区以陆地为主，平均海拔高度2350米左右，是世界上平均海拔高度最高的大洲；北极地区以海洋为主。同为地球的两极，南极的最低气温比北极低，原因是：南极冰川众多，白色的冰雪（选填“反射”或“吸收”）更多的太阳光。

【习题巩固】一．选择题（共13小题）1．（2022秋•闵行区校级期中）能正确反映水中的筷子看起来向上偏折的光路是（）A． B． C． D．2．（2022•昆都仑区校级三模）诗词是中华文化的瑰宝之一，许多优美的诗词是对生活和自然现象的生动描述，也与物理知识有着紧密联系，下列诗词与对应的物理知识正确的一项是（）A．“溪边照影行，天在清溪底”——诗句中的“天”是由光的折射形成的虚像 B．“水皆缥碧，千丈见底，游鱼细石，直视无碍”——看到水中游鱼细石是因为光的直线传播 C．“起舞弄清影，何似在人间”——影子的形成是由于光的折射 D．“掬水月在手，弄花香满衣”——诗句中的“月”，是由光的反射形成的虚像3．（2022•海陵区校级三模）如图，小易利用激光灯、可折转的光屏、平面镜等器材探究光的反射定律。下列说法正确的是（）A．光屏能显示光路，是因为发生了镜面反射 B．为了探究“反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内”，将左侧光屏向后折转 C．验证“光路可逆”时必须用两个激光灯 D．验证“反射角等于入射角”时，入射角不能为04．（2022•永州模拟）如图，向右匀速行驶的动车桌面上有杯水，一束光斜射到水面上，保持入射光方向不变，当动车加速时（）A．入射角不变，折射角不变 B．入射角变小，折射角变小 C．入射角变大，折射角变大 D．入射角变大，折射角变小5．（2022•永川区模拟）如图所示，春光明媚，小明到桃花岛游玩。粉红的桃花映在眼底，鱼儿在清澈的湖水中游动，湖边掩映着树木的倒影，暖阳下地上的人影……。对下列光现象的成因解释正确的是（）A．地上的“人影”——光的直线传播 B．眼中的“花影”——光的反射 C．水中的“树影”——光的直线传播 D．水中的“鱼影”——光的反射6．（2022•工业园区模拟）如图，能正确反映游客在崖边观赏水下游鱼的光路图是（）A． B． C． D．7．（2022•瑶海区二模）一束单色光从空气斜射向平行玻璃砖并穿过，其光路如图所示，下列关系说法不正确的是（）A．∠1＞∠2 B．∠1＝∠5 C．∠1＝∠4 D．∠3＞∠48．（2022•淮北模拟）如图，向右匀速行驶的高铁列车的水平桌面上有杯水，一束光斜射到水面上，保持入射光方向不变。在高铁列车减速时下列光路图正确的是（）A． B． C． D．9．（2022•大方县模拟）下列现象中，属于光的折射的是（）①平静的湖面可以看到蓝天白云②光遇到不透明的物体后，形成影子③站在岸边看见水中的鱼群④插入水中的筷子，看上去好像折断了⑤阳光透过树叶间的缝隙射到地面上形成圆形光斑⑥人配戴凹透镜矫正近视眼A．①③⑥ B．③④⑥ C．②④⑤ D．①③⑤10．（2022•响水县一模）小明下自习到楼下后发现教室的灯还亮着，下列光路图能正确表示小明所观察到的实际情况的是（）A． B． C． D．11．（2022•凤翔县模拟）2021年9月15日晚，中华人民共和国第十四届运动会开幕式在陕西省西安市举行。期间全场起立，高唱国歌升国旗。下列说法正确的是（）A．国歌声只能在空气中传播 B．“高唱”中的“高”是指声音的音调高 C．灯光下的五星红旗呈现红色，是因为国旗吸收了红色的光 D．现场不同位置的人能从各个方向看到国旗，是因为光在国旗上发生了漫反射12．（2022•交城县模拟）如图所示，这是游客在公园拍摄的一张照片，下列说法错误的是（）A．建筑物在水中的倒影是由光的反射形成的虚像 B．湖水看上去比实际浅，这是由光的折射造成的 C．我们能从不同方向看到柳树是因为光发生了镜面反射 D．柳树在岸边形成的影子是由光的直线传播形成的13．（2022•武威二模）阳春三月，甜城湖畔，绿树红花与湛蓝的天空倒映在清澈的沱江水中，如同美丽的油画一般。如图所示，这是小明去游玩时拍摄的一张照片，关于其中的光现象，下列说法正确的是（）A．桥在水中的倒影是由光的反射形成的虚像 B．波光粼粼的水面是光源 C．湖水越深，树在水中的像到水面的距离越大 D．绿树红花是因为树叶和花分别吸收了绿光和红光二．实验探究题（共5小题）14．（2022•鼓楼区校级模拟）如图所示是“探究平面镜成像特点”实验：（1）用玻璃板代替平面镜是因为玻璃板能成像且透明，这样能方便。（2）将光屏放到像的位置，光屏上不能得到蜡烛A的像，说明平面镜成像。（3）当把蜡烛A靠近玻璃板时，蜡烛通过玻璃板所成像的大小将。（4）将玻璃板的上半部分遮住，蜡烛A的成像情况是（填序号）。A.不成像B.成下半部分的像C.成完整的像，但像较暗（5）小燕用合适的凸透镜代替平面镜，蜡烛A的像仍然成在蜡烛B处，然后将蜡烛A而远离凸透镜方向移动了一段距离1，同时像移动的距离为l2，则l1l2。15．（2022•高青县模拟）如图所示是“探究光反射时的规律”的部分实验装置。（1）如图甲所示，使纸板与水平桌面上的平面镜。（2）在图甲中，使一束光贴着纸板A沿EO射向平面镜上O点，观察反射光线和对应的入射光线。改变光束入射角度，多做几次，描绘每次光的径迹，量出入射角和反射角，记录如下表。实验次数123入射角30°45°60°反射角30°45°60°比较反射角和入射角，可以得出的结论是。（3）在图甲中，如果让光逆着OF的方向射向平面镜，会看到反射光沿着OE方向射出。这表明，在反射现象中，光路是的。（4）在图乙中，将纸板B沿PQ剪开，把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到现象，表明反射光线、入射光线和法线都在内。16．（2022•滑县三模）如图所示是“探究光的反射规律”时的部分实验装置。（1）为了使实验现象更明显，实验应该在较（选填“亮”或“暗”）的环境中进行。（2）如图甲所示，应使纸板与水平桌面上的平面镜垂直，否则。（3）在图甲中，使一束光贴着纸板A沿EO射向平面镜上的O点，观察到反射光和对应的入射光。改变光束入射角度，多做几次，描绘每次光的径迹，量出入射角和反射角，记录表格中，然后进行比较，目的是探究。（4）在图乙中，将纸板B沿PQ剪开，把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到下半部分有反射光，上半部分无反射光，此现象表明：。17．（2022•东莞市校级三模）如图甲所示是探究“平面镜成像特点”的实验，垂直桌面的透明玻璃板下方放一张白纸，再准备两支完全相同的蜡烛，将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面，然后将蜡烛B放置在玻璃板后面。实验序号1234物距u/cm4.25.06.810.0像距v/cm3.74.56.39.5（1）该实验选择两支相同的蜡烛A和B，是为了比较像与物的关系。该实验最好选择在较暗的环境中进行，这样做的目的是。（2）将蜡烛B在玻璃板后来回移动，发现无论怎么移动也无法让它和蜡烛A的像完全重合。请你分析出现这种情况的原因可能是。（3）解决问题后，若将蜡烛A靠近玻璃板，则像将（选填“靠近”或“远离”）玻璃板。实验中，玲玲同学发现在玻璃板的后面总是有两个相距很近的像（如图乙），产生此现象的原因是。（4）她继续实验，按照图乙中的测量方法，多次改变蜡烛A的位置，认真测量并记录了对应的数据（如上表）。根据表中数据分析得出：像距小于物距。这个结论与平面镜成像特点不相符，主要是（选填“物距”或“像距”）测量不正确。根据表中数据推算出玻璃板的厚度为mm。18．（2022•雨山区校级一模）某实验小组在探究光的折射规律的实验中，让一束光从玻璃中以不同角度射入空气中，观察并测量光束在玻璃和空气中的相关角度，记录如表。第1次第2次第3次第4次第5次入射角10°20°30°40°42°折射角15.1°30.9°48.7°76.5°（1）分析表中数据，可以得出的结论是。（写出一条即可）（2）第5次实验的入射角为42°，此时的折射角不可能是。A.75°B.80°C.85°（3）进一步分析数据可知：光从玻璃中射向空气时，当人射角达到一定角度，将出现折射光线消失，物理中将这种现象叫做全反射。根据光路可逆，你认为光从空气中射向玻璃中产生全反射。（选填“一定不会”“一定会”或“可能会”）三．解答题（共5小题）19．（2022•呼和浩特一模）如图所示，平行光线射向平行玻璃砖上表面，一部分从平行玻璃砖下表面射出。对这部分出射光线，同学们有三种观点：（1）从玻璃砖下表面平行射出，且向右侧移；（2）从玻璃砖下表面平行射出，且向左侧移；（3）从玻璃砖下表面不平行射出，且不发生侧移。你认为哪种说法正确，并说出理由。20．（2022•福田区校级模拟）阅读短文，回答问题。光的全反射小慧在做光的折射规律实验时偶然发现：