第04讲光学现象（原卷版）

第04讲光学现象认识光源和光的传播途径，光速和光的颜色。理解光的反射和平面镜成像理清光的折射与成像问题一.光源1.光源：能发光并且正在发光的物体。2.光源的分类：（1）自然光源：太阳、萤火虫、发光的水母等。（2）人造光源：电灯、蜡烛、篝火二.光的传播1.光的传播：光在同种均匀介质中沿直线传播；2.光沿直线传播的应用（1）打靶的三点一线（2）小孔成像原理：（3）日食与月食的形成（4）激光准直影子的形成管中窥豹、一叶障目、井底之蛙等词汇描述的都是光的直线传播3.光线：常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向；（是理想化物理模型，非真实存在）三.光速1.真空中光速是宇宙中最快的速度：c=3×108m/s=3×105m/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）四.光的色散1.单色光与复色光(1)单色光:不能再分解的光。(2)复色光:由多种单色光混合而成的光。2.光的色散实验（1）实验内容：1666年，英国物理学家牛顿做了色散实验，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，这就是光的色散现象。（2）偏折情况：红光偏折角度最小，紫光偏折角度最大。各色光偏折的程度从小到大按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列五.物体的颜色1.看到物体的原因：眼睛接收到了物体反射出来的光。2.不同颜色物体反射不同光：白色物体反射所有照射到的光，黑色物体吸收了所有照到的光，不同颜色的物体反射该颜色的光，不同颜色的玻璃只能透过该颜色的光。3.光的三原色：人们发现，红、绿、蓝三种色光混合能够产生各种色彩，因此把红、绿、蓝三种色光叫做光的三原色。彩色电视机画面上丰富的色彩就是由光的三原色混合而成的。六．看不见的光1.红外线（1）红外线具有热效应：太阳的热主要是通过红外线的形式传到地球上的。自然界的所有物体都在不停的向外辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线就越强。（2）红外线的应用：红外探测仪，红外线照相机、红外线夜视仪等。2.紫外线（1）紫外线能使荧光物质发光：用来鉴别纸币的真伪，紫外线验钞机就是利用紫外线工作。（2）紫外线能杀死微生物：常被人们用来消毒灭菌。（3）紫外线对人的影响：适量照射有助于健康，过量照射会使人皮肤变黑，诱发皮肤癌。（4）大气中的臭氧层吸收了大部分来自太阳的紫外线，使地球上的生物免受大量紫外线的照射。七.光的反射1.光的反射：光射到物体表面上时，有一部分光会被物体表面反射回来，这种现象叫做光的反射。2.光路图及概念：反射面：两种介质的交界面（2）入射光线：照向反射面的光线。（3）反射光线：从反射面反射出的光线（4）法线：垂直于反射面的直线（5）入射角：入射光线与法线的夹角（6）反射角：反射光线与法线的夹角4.镜面反射和漫反射：二者皆遵循反射定律（1）镜面反射：平行光线入射到反射面上，反射光线还是平行射出。（2）漫反射：平行光线入射到粗糙的反射面上，反射光线射向四面八。八.平面镜成像及规律1.实像和虚像：（1）实像：可以承接在光屏上的像。（2）虚像：视觉上感觉在什么位置发出的光，而实际上并没有发出光。3.平面镜成像规律：4.平面镜中像的位置确定：（1）先做垂直，然后利用等距确定位置，再画出像的大小及位置（2）已知两条入射光线或反射光线也可确定像的位置5.凸面镜与凹面镜作用：6.凸面镜的应用：后视镜和广角镜7.凹透镜的应用：太阳灶，手电筒的灯碗。九.光的折射1.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化。光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射2.光的折射规律：（1）三线一面（折射光线与入射光线、法线在同一平面上）（2）两线分居（折射光线和入射光线分居法线两侧）（3）两角关系分三种情况：（观察角度与光梳光密介质）①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角；③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。3.光的折射现象：叉鱼的角度，彩虹，杯子里的筷子“折断”、海市蜃楼等考点一：光和颜色【例1】1666年，牛顿将太阳光射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的彩色光带，下列说法不正确的是（

）A．①太阳光是复色光，②和③是单色光B．②→③顺序依次是从红光到紫光C．单色平行光照射同一个凸透镜红光焦距比紫光短D．这个现象产生的原理是光的色散【例2】红五月朗诵比赛时，表演的同学身着白色上衣，蓝色裙子（或裤子），当没有其他光照的情况下，舞台追光灯发出的黄光照到他们身上时，观众们将看到表演的同学（）A．上衣呈白色，裙子（或裤子）呈黑色 B．上衣呈黑色，裙子（或裤子）呈蓝色C．上衣呈黄色，裙子（或裤子）呈蓝色 D．上衣呈黄色，裙子（或裤子）呈黑色考点二：光的反射【例1】如图甲是研究太阳光的色散实验，在盛有水的脸盆里斜着放一面镜子，当将镜子调整到一定角度时，就可以在纸板上观察到七色的光，产生该现象的光路图如图乙所示。不列有关分析错误的是（）A．①水面处发生了光的折射B．②镜子处发生了光的反射C．纸板上能看到七色光由于镜面反射D．通过该实验说明太阳光是一种复色光【例2】测量视力时，人距视力表5m。利用平面镜成像特点可以节省空间，如图所示，小明面对镜子背对视力表，检查视力，下面说法正确的是（）A．视力表在平面镜中的像距平面镜6mB．小明在平面镜中的像距视力表5mC．视力表在平面镜中的像距小明4mD．视力表在平面镜中的像距视力表3m考点三：光的折射【例1】如图是一张西湖里拍摄的荷花“倒影”的照片，下列说法正确的是（）A．所有照到红色荷花上的太阳光都能被反射B．荷花在水中有“倒影”是因为光的反射C．荷花在水中有“倒影”是因为光的折射D．荷花在水中的“倒影”是倒立等大的实像【例2】光的色散实验不仅表明了太阳光是由各种色光混合而成，而且表明了不同色光通过棱镜后偏折的程度不同。如图所示，相距很近的两束平行的红光和紫光，间距为d，斜射到较厚的玻璃砖的上表面，并从玻璃砖的下表面射出，则下列现象可能的是（

）①两条出射光线仍平行，但距离大于d；②两条出射光线仍平行，但距离小于d；③两条出射光线仍平行，但距离等于d；④两条出射光线不再平行A．②③④ B．② C．③④ D．①②③1．如图所示，甲、乙两图都是时钟在平面镜中成的像，图甲所示是镜子竖直放置时的像，图乙所示是镜子水平放置时的像，则甲的实际时间是（

），乙的实际时间是（

）A．3：40；15：51 B．3：40；12：21 C．8：40；15：51 D．8：40；12：212．如下图所示，若要让反射光线恰好照中目标，在激光笔不动的情况下，可将平面镜（

）A．竖直向上移动 B．水平向左移动C．绕入射点O顺时针转动 D．绕入射点O逆时针转动3．手电筒发出的光竖直向下照射到一个空烧杯底部，光线投射到烧杯底部形成一个圆形光斑（如图中虚线所示），若再向烧杯中注水到一定高度时，烧杯底部的光圈会变为图中的（

）A． B． C． D．4．在玻璃板与蜡烛的像之间放上一块不透明的木板（如图），在玻璃前观察蜡烛的成像情况，判断正确的是（

）A．成虚像、像位于木板左侧 B．成虚像、像位于木板右侧C．成实像、像位于木板左侧 D．成实像、像位于木板右侧5．你在一张白纸上用红色的笔写下“科学”两个字，再透过蓝色的玻璃看这张纸，发现你看到的（

）A．纸是蓝色的，字是红色的B．纸是蓝色的，字是黑色的C．纸是蓝色的，字是蓝色的D．纸是白色的，字是红色的6．如图所示，一块平面镜直立在水平地面上，小华沿与镜面平行的直线从A走到D，从平面镜底边两端点向AD直线所作垂线的交点分别为B、C，则下列说法正确的（）A．小华只有行走到BC段才能从平面镜中观察到自己的像B．小华在AB段或CD段行走时，平面镜中无法形成自己的像C．小华在镜中所成的像到平面镜的距离先变小后变大D．此过程中，小华看到自己在镜中的像先变大后变小7．平静水面上有座石桥，桥孔看上去恰是圆形的，当水面下降时，看到桥孔形状应该是（）A．B．C． D．8．如图为玩具鸟在平面镜中的成像示意图。下列能改变像位置的是（）A．像与镜间放一挡板B．竖直上移平面镜C．人远离平面镜 D．竖直下移玩具鸟9．光在我们的生活中起到非常重要的作用，下列关于光的说法错误的是（

）A．银行用验钞机识别伪钞，利用了紫外线的荧光效应B．用太阳光来杀菌，利用了可见光具有较大的能量C．用红外线灯治疗关节炎，利用了红外线的热作用D．阳光主要由红外线、可见光、紫外线所组成10．夏天的午后，洒水车在道路洒水时常常拖着“彩虹尾巴”，如图所示。形成这个现象的主要原因是（

）A．光的漫反射B．光的色散C．光沿直线传播 D．光的镜面反射11．如图所示，两个完全相同的集气瓶，瓶内都是空气，导管中封有一段红色的水柱，甲瓶涂黑，乙瓶不涂黑，都放阳光下，经过一段时间，观察到（

）

A．甲瓶导管中的水柱向A移动得多

B．乙瓶导管中的水柱向A移动得多C．甲瓶导管中的水柱向B移动得多 D．乙瓶导管中的水柱向B移动得多12．如图所示，公路边设有一个大平面镜，我们从镜中看到一辆汽车向东驶到十字路口向右拐弯，这辆车实际上的行驶方向为（）

A．向东行驶，向右拐弯 B．向北行驶，向左拐弯C．向南行驶，向左拐弯 D．向西行驶，向右拐弯13．如图所示，用钉子在易拉罐底部的中央钻一个小孔，将易拉罐的另一端顶部剪去后，蒙上一层半透明薄膜，这样就制成了一个小孔成像的实验装置。把点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点。（1）烛焰在塑料薄膜上所成的是______（选填“实像”或“虚像”）（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明塑料薄膜上看到的是()A．三角形光斑

B．圆形光斑

C．烛焰的正立像

D．烛焰的倒立像（3）当蜡烛靠近小孔时，烛焰在塑料薄膜上所成的像会______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。14．在观察小孔成像特点时，小波发现：光屏到小孔的距离越远，所成的像越大，像的大小与该距离有什么定量关系？于是他在光线较暗的环境中进一步探究：（1）用发光二极管按“F”字样拼装在不透明的纸板上，如图1甲所示（2）将“F”字样纸板、带小孔的不透明纸板、半透明塑料板（光屏）依次置于光具座的A、B、C位置，使“F”正立面对小孔，如图1乙所示。请你回答下列问题：①给二极管通电，随即在光屏上呈现出“F”的像，小波观察到光屏上呈现的像是图2中的______（填写序号）。②由于小孔成像的原理是光的________。③保持“F”字样纸板，小孔位置不变，只改变光屏到小孔的距离（像距），用刻度尺逐次测量像高，记录数据如表所示：试验次数1234像距v/cm12.016.020.024.0像高h/cm3.04.05.06.0根据表中的数据，请你用一个数学表达式来表示h与v的关系________。（3）于是小波得出结论：小孔成像时，同一物体像的大小与像距成正比，你认为这一结论需要补充的条件是________。15．如图甲所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置。（1）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像，取另一支外形相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直到跟蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是______（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；（2）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上_____（选填“能”或“不能”）呈现蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是_____像；（3）如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是按如图乙所示的方式倾斜放置，那么蜡烛A的像应是图中的______（选填“A1”、“A2”或“A3”）。16．古诗中有“大漠孤烟直，长河落日圆”的壮美诗句，诗人看到的落日并非太阳的实际位置，而是光经过不均匀的大气层时发生折射形成的像，太阳的实际位置在图中的______（选填“甲”或“乙”）。若没有大气层，则日出时间将______（选填“提前”或“推迟”），日落时间将______（选填“提前”或“推迟”）。17．小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B。（1）A是激光经水面______（选填“反射”或“折射”）后形成的像点；（2）若保持入射点O的位置不变，欲使A点下移至A，应使入射光线MO绕着点O沿______（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动；（3）若保持入射光线不变，欲使B点上移至B，应使水面______（选填“上升”或“下降”）。18．利用如图所示的装置做“探究光的反射规律”的实验。（1）在实验中白色硬纸板能显示______，也能方便地测量______；（2）将一束光贴着纸板A沿EO射到O点，若将纸板B向前或向后折，此时在纸板B上看不到反射光，这样做的目的是探究______，此时反射光的位置______（填“发生”或“不发生”）变化；（3）若将入射光线EO靠近法线，则反射光线OF将______（填“靠近”或“远离”）法线；（4）将纸板A、B置于同一平面后，若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点，反射光将沿图中的OE方向射出，说明光在反射时，______。19．小灵利用如图所示的实验装置探究光的折射。在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的，NOM为两个半圆形光屏的分界线，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。实验测量数据如表所示。入射角0°30°45°60°折射角0°22°32°41°（1）通过分析表格数据，你能得出什么结论：_____；（2）如图所示，若小灵将光屏F绕直径NOM前后折转一定角度，在光屏F上______（选填“能”或“不能”）看到折射光线；（3）根据所学知识及表格数据，当光与水面成68°角从水斜射入空气中时，折射角等于______度；（4）为了更好地显示实验时光在水中的传播路径，请你给小灵提供一个合理的措施______。20．小红所在的科学兴趣小组对“平面镜成像特点”进行了实验验证：（1）在实验时拉上窗帘，并将一张方格纸平铺在实验桌上，如图甲所示。用半透明的玻璃板代替平面镜，是利用玻璃半透明的特点；为了减小测量误差，应该选择______（选填“薄”或“厚”）玻璃板进行实验；（2）在玻璃板前离玻璃板4格处放一支点燃的蜡烛A，可以看到垂直放置的玻璃板后面出现蜡烛的像，小红拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，最终在玻璃板后4格位置跟蜡烛A的像完全重合，由此次实验操作可以验证的内容有：______（选填以下序号）①平面镜中所成的像是虚像②像的大小与物体大小相等③像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等（3）蜡烛A位置保持不变，如果将玻璃板向右移动一段距离后，则蜡烛A所成的像位置______（填“向左移动”、“向右移动”、“不移动”）；（4）改变蜡烛A的位置进行多次实验。那么“多次改变蜡烛A的位置”进行实验的目的是：____________。21．一束沿着BO入射的光线在两种物质的界面发生了反射和折射，如图所示，则反射光线是______，若将光线沿着CO射向界面，则折射角为______度，这是因为在光的折射现象中光路是______的。若两种物质分别是空气和水，则空气在界面的______侧。（填“左”或“右”）22．小滨同学看到爸爸晚上开车用导航时，会用到HUD（抬头显示）投影模式，将置于汽车前挡风玻璃下方，就可以将导航的信息通过前挡风玻璃投影到正前方，小滨根据所学知识，绘制如图1所示的原理图，回答下列问题：（假定前挡风玻璃是平面的）（1）HUD模式时通过前挡风玻璃所成的像是根据______原理形成的；（2）小滨发现通过前挡风玻璃所成的像有叠影（如图2），分析其原因可能是______；（3）当水平放置时，通过前挡风玻璃所成的像刚好在正前方，则与前挡风玻璃所成的角约为______度（填角度大小）；（4）如果HUD模式时导航显示左转如图3，那么在上显示应该是下列______选项。23．图甲是小宁探究光的反射规律的实验装置图。（1）完成图甲实验后，小宁让入射光线沿BO方向射入，则反射光线沿___________方向射出；（2）实验结束后，小宁想继续探究平面镜成像的特点，装置如图乙。将蜡烛A放置在玻璃板前某处，发现玻璃板后蜡烛B可以与蜡烛A的像完全重合。之后将蜡烛A远离玻璃板，移动蜡烛B，发现它始终可以与蜡烛A的像完全重合。实验现象说明物体离平面镜越远，像的大小___________；（3）实验结束时，小宁将一枚硬币放在竖直的平面镜前，硬币的像在a处，如图丙。现将平面镜移至图丁位置，硬币的成像情况是___________。（填字母）A．硬币成像在a处

B．硬币成像在b处C．硬币成像在c处

D．硬币无法通过平面镜成像24．小金同学在做“探究平面镜成像的特点”实验。[实验器材]：1mm厚和2mm厚的两块玻璃板、两根完全相同的蜡烛1和2、刻度尺、白纸、火柴等实验器材可供选择。[实验操作]：将点燃蜡烛：1放在玻璃板前，再拿一支外形相同且点燃的蜡烛2.竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛2与蜡烛1的像完全重合。请根据要求，完成下列问题。（1）小金先选用2mm的玻璃板进行实验，结果观测到蜡烛1通过玻璃板在不同的位置成两个清晰的像，产生这种现象的原因是：_