第15讲 光现象实验专题-新八年级物理暑假讲义（苏科版）（学生版）

第15讲光现象实验专题[学习目标]了解光的色散，知道物体的颜色；知道光的直线传播的条件、现象；了解平面镜成像的特点、像的性质，能利用平面镜成像特点作图；知道光的反射定律，能利用光的反射定律解决有关问题。探究小孔成像规律实验要选择效果最好的屏幕：如果使用完全透明的纸做屏幕，是看不到小孔前方物体的像的。应该选择是半透明纸，经过实际测试，我发现使用钢笔字帖的半透明纸效果最好，白色塑料纸次之，普通白纸效果较差。纸盒的材质很重要：小孔成像实验中，由于孔很小，能透过的光线自然很少，所以在屏幕上所成的物体的像是相当暗淡的，这样就要求尽量遮光。遮光分两种，一是环境遮光，普通教室拉上一层窗帘后的就基本上有效果了，二是纸盒内部遮光，如果选择比较薄的纸盒，就会造成纸盒内部过于明亮，本来就十分暗淡的像就会更加看不清。小孔距离屏幕的远近影响成像大小：小孔成像实验中，物体在屏幕上所成的像的大小只与一个因素有关，那就是小孔到屏幕的距离。小孔距离屏幕越近，成像越小，小孔距离屏幕越远，成像越大。在实际制作的时候要注意小孔到屏幕的距离，太近了会造成像太小，不容易辨认，太远了又会造成像过大，容易超出屏幕范围。孔的大小有讲究：小孔成像实验中，小孔的直径越小，透过的光就越少，成的像就越暗；小孔的直径越大，通过的光就越多，成的像就越明亮。所以小孔的直径应该尽可能的大一些，但是要注意，小孔的直径越大，所成的像就会越不清晰，或越来越模糊，小孔大到一定的程度，基本上就分辨不出是像还是光斑了。所以在开孔的时候要根据小孔到屏的距离，选择合适的直径，在保证成像清晰度的前提下，尽量把小孔开的大一些。探究平面镜成像特点实验实验方法：等效替代实验器材：薄玻璃板、两个完全相同的蜡烛、火柴、刻度尺、一张白纸、笔。操作步骤：实验时，将白纸铺在水平桌面上，将玻璃板竖直放在白纸上，点燃蜡烛法现玻璃板的后面有蜡烛的像，为了确定像的位置具体做法是移动另一侧未点燃的蜡烛，直至与像完全重合，用笔在白纸上做出标记。如何确定像的虚实？将未点燃的蜡烛拿走，拿一个光屏放在该处不透过平面镜看光屏上是否有像。得出结论：平面镜成像特点：物与像成正立、等大、左右相反的虚像，物与像对应点的连线垂直平面镜，物与像到平面镜的距离相等。实验注意点如果在实验中发现两个像，是由于玻璃板太厚导致的。两个像之间的距离由玻璃板的厚度决定玻璃板后面的蜡烛为什么不需要点燃？若点燃后方蜡烛，使像的背景变亮，使像变淡，不便于观察像。为什么用两只完全相同的蜡烛？便于比较物与像之间的大小关系。实验中用玻璃板代替平面镜是因为？用平面镜不便于确定像的位置。玻璃板为什么需要竖直放置？蜡烛能够与像重合，准确确定像的位置。多次测量的目的：使实验结论具有普遍性，避免偶然性。无论怎样移动玻璃板后方的蜡烛，都无法与像完全重合，是因为？玻璃板没有与水平桌面竖直放置。刻度尺的作用？测量物与像到玻璃板距离。探究光的反射定律实验入射角(反射角)是指入射光线(反射光线)与法线的夹角。如果想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，应如何操作？将纸板沿中轴ON向后折，观察在纸板B上是否有反射光线。如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：在反射现象中，光路是可逆的。理想模型法：用带箭头的直线表示光的传播路径和方向。量角器的作用：测量反射角和入射角的大小。从纸板不同方向都能看到光的传播路径原因是：光在纸板上发生了漫反射。多次改变入射角大小并进行多次实验的目的：保证实验结论具有普遍性。光的反射定律：在反射现象中，反射光线，入射光线，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。要点一、光的直线传播实验实验器材：纸屏，蜡烛，硬纸片，火柴，缝衣针实验步骤：1.在桌上用一张白纸作光屏2.用针在硬纸片重心位置扎一个小孔，并把它放在蜡烛和光屏之间，观察光屏上有什么现象实验现象：光屏上出现蜡烛火焰的像，并且像是倒立的实验结论：光是沿直线传播的注意事项：蜡烛、光屏小孔要在一条直线上，中心高度要大致相同要点一、平面镜成像实验平面镜成像的特点：成的像是正立的虚像；像和物的大小相等；像和物的连线与镜面垂直，像和物到镜面的距离相等。平面镜的应用：利用平面镜来整理仪容，矫正舞姿，牙医借助平面镜观察牙齿的背面。利用平面镜扩大视觉空间；两块平面镜可组成简易的潜望镜；光污染。实验注意点平面镜所成的像与物是以镜面为轴的对称图形。实像与虚像的区别：实像是实际光线会聚而成的，可以用屏接到，当然也能用眼看到，都是倒立的。虚像不是由实际光线会聚成的，而是实际光线的反射光线或折射光线的反向延长线相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收，都是正立的。要点二、光的反射定律实验实验目的：探究光的反射规律实验器材：电筒（或激光笔）、平面镜、白色硬纸板、量角器（测量仪器）实验过程如图所示，将平面镜M水平放置，然后把一块标有刻度的白色硬纸板竖直放置在平面镜上，硬纸板由A、B两部分组成，且可沿接缝ON折叠。使一束光紧贴硬纸板射向镜面上的O点，从硬纸板上读出入射角和反射角的大小。改变入射光的方向，多测几组入射角和反射角，并将有关数据填入下表：实验序号入射角α反射角β①②③实验结论光的发射定律：光发生反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线、入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角。实验注意点实验仪器的选取：平面镜、量角器、硬纸板、激光笔；硬纸板的作用：显示光路，对光线起漫反射作用；纸板与平面镜的放置要求：纸板与平面镜垂直，如不垂直则在纸板上看不到反射光线；如何确定光线的位置：在纸板的光线上描两点，连接并标上方向；“三线共面”的判断方法：将反射光线所在的纸板向后折，观察是否能接收到反射光线，若接收不到反射光线，说明三线共面；入射角和反射角的识别和关系：都是对应的光线与法线的夹角；反射角随着入射角的增大而增大，但始终相等；实验时从硬纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因：光在硬纸板上发生了漫反射；多次改变入射角的大小进行测量的目的：避免偶然性，得到普遍性规律；验证光路可逆的方法：将激光笔逆着反射光线射入，观察光的传播路径是否与入射光线重合；实验结论：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角。知识点二：光的色散、光的直线传播实验【探究重点】考查方向解答思路光的直线传播含义光在同种均匀介质中能直线传播小孔成像原理光的直线传播光线的理想化模型观察激光笔射出的光线即可构建用带箭头的直线表示光的传播方向和路径【例题精讲】如图甲所示，一束太阳光通过三棱镜后，在光屏上呈现彩色光带。

(1)这种现象叫做光的______现象。

(2)把温度计放在色散光带红光的外侧，发现其示数变大，表明该处存在人眼看不见的______。

(3)将蓝底、红字的小纸片放在光屏上蓝光区域，小纸片呈现______底、______字。

(4)由上述实验现象可推知：红光照射下某凸透镜的焦距______(小于/等于/大于)蓝光照射下该凸透镜的焦距。

(5)如图乙所示，当用红光照亮物体E时，在光屏上恰好呈倒立、等大的实像：若改用蓝光照亮物体E时，应将光屏适当向______(左/右)移，才能呈现清晰的______(缩小/等大/放大)的像。【巩固训练】小孔能成像，但所成像的形状和哪些因素有关呢？小华决定做实验进行研究.她在两个相同的空罐底部中央分别打上圆孔和方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上.接着她将圆形小孔和方形小孔分别正对烛焰和发光的灯丝，并保持小孔到它们的距离相等.小华看到了烛焰和灯丝通过小孔所成像的各种情况如图所示.

（1）比较甲、乙两图，实验条件中只有_____________不同，而所成的像却相同.由此可知：小孔成像，像的形状与所研究的那个因素__________（有关/无关）.（2）比较甲、丙两图可知，小孔成像，像的形状与_______________有关.（3）根据以上探究结论，可以作出如下判断：丁图中灯丝所成像的形状与丙图中灯丝所成像的形状_________（相同/不同）.知识点二：平面镜成像特点实验【探究重点】考查方向解答思路平面镜成像原理光的反射(镜前可以观察到像，镜后无法看到)大小关系两支相同蜡烛为了比较大小关系点燃蜡烛目的清楚的观察成像实验方法等效替代法多次实验的目的实验结论具有普遍性等距验证利用刻度尺进行测量虚像光屏(物在平面镜中像的位置)无法呈接到像反向通过观察可见像与物左右位置相反实验出现误差刻度尺与平面镜不垂直、实验装置安装存在问题【例题精讲】(2021·新疆中考真题)如图所示，在“探究平面镜成像特点”的实验中，选取两支完全相同的蜡烛A、B，是为了探究像与物的____________关系；玻璃板的厚度对蜡烛所成的像的大小______(填“有”或“没有”)影响；蜡烛所成的像______(填“能”或“不能”)用照相机拍下来。【巩固训练】(2021·安徽中考真题)如图所示，某小机用玻璃板代替平面镜探究平面镜成像的特点。(1)为了比较像与物到平面镜的距离，需要的测量工具是______；(2)将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前，再拿一支外形相同______(选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B，竖直着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合，这个位置就是蜡烛A的像的位置。知识点三：光的反射定律实验【探究重点】反射：光射到物体表面时，有一部分会被物体表面反射回来，这种现象叫做光的反射。光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一个平面内；反射光线、入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角；实验注意点当光线垂直入射时，光沿原路返回。镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。反射现象中光路是可逆的。【例题精讲】在进行“光的反射规律”的探究实验中，许同学设计了如图所示的实验。平面镜M放在平板上，E、F是两块粘接起来的光屏，F可绕垂直镜面的接缝ON转动。

(1)我们应该尽量选择表面________(选填“光滑”、“粗糙”)的E、F光屏，该实验中光屏的作用是________。

A．检验成像是实像还是虚像

B．显示光路

(2)如图(a)，当E、F在同一平面上时，让入射光线AO沿纸板E射向镜面，在F上可看到反射光线OB，此时若将AO向法线ON靠拢，则OB将________(选填“靠近”或“远离”)法线；多次改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，能够得出的规律是：________。

(3)在实验过程中，若将纸板倾斜，如图(b)，让光线仍贴着纸板沿OA方向射向镜面，此时反射光线、入射光线和法线________(选填“在”或“不在”)同一平面内，纸板上________(选填“能”或“不能”)看到反射光线。【巩固训练】某同学在“探究光的反射规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板放置在平面镜上；纸板由可以绕接缝ON转折的E、F两部分组成(如图)。(1)实验时让光贴着纸板入射的实验目的是什么？(2)纸板由可以绕接缝ON转折的E、F两部分组成的，这样做的实验目的是什么？(3)该同学探究反射角和入射角之间的关系时，改变入射角的大小，实验所测数据如下表，他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致。请你根据表中的数据分析他实验中出现错误的原因。实验序号入射角反射角120°70°230°60°350°40°(4)若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点，能观察到怎样的实验现象？请用所学物理知识解释该实验现象？(1)如图1所示，在一块硬纸板上挖一边长为5mm的正方形的“孔”.把这块挖有方孔的纸板对准太阳光，当纸板和地面相距较近时，在地面上能观察到______

(选填“正方形状”、“圆形”或“三角形”)亮斑，这是______造成的；(2)晴天的正午时分，走在我们学校茂盛的樟树下，你会看到阳光透过树叶的缝隙而在地上留下许多大小不同的圆形光斑，这是______(选填“太阳”、“树叶的缝隙”或“树叶”)的______(选填“像”或“影子”)．

(3)为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图2所示.接着，从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况，符合探究要求的是______

(2021·浙江嘉兴市·中考真题)某科学兴趣小组用如图所示装置研究平面镜成像特点。探究像距与物距关系时的实验步骤如下：①在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置；②将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置；③移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验；④用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，记录数据如表。次数物距/cm像距/cm15.05.028.08.0312.012.0(1)等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在________。(2)分析表格中的数据，可得出的结论是________。(3)实验中，有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间，你认为该同学还能观察到蜡烛的像吗?并说出你的理由。_________。(2020•鄂尔多斯)图甲是小明探究光的反射规律的实验装置图。(1)该实验中，纸板A、B的作用是(写出一条即可)。(2)让入射光线沿FO方向射入，则发现反射光线沿方向射出。(3)实验结束后，小明想继续探究平面镜成像的特点，装置如图乙，却发现点燃蜡烛A，在平面镜后移动未点燃的蜡烛B，根本无法透过平面镜看到蜡烛B．小明可用代替平面镜，让实验顺利完成。(4)实验结束时，小华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(填字母代号)。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（2021年·苏州市立达中学二模）在“探究光的反射规律”的实验中：（1）进行如图甲所示的实验，让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，将纸板沿ON向后折，此时在NOF面上看不到反射光线，如图乙所示。此实验现象说明________；（2）在图甲所示的实验中，需要多次改变人射光线的方向（即改变入射角的大小），其目的是______；（3）在图甲所示的实验中，如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明；（4）在图甲所示的实验中，如果纸板没有与平面镜垂直放置，当光线贴着纸板沿EO入射时，______（选填“能”或“不能”）在纸板上看到反射光。(2020•河北)在“探究光的反射规律”的实验中，平面镜水平放置，白色纸板竖直立在平面镜上，纸板由E、F两部分组成，可绕竖直接缝ON翻转，如图1所示。实验次数入射角反射角130°30°245°45°360°60°(1)实验中还需要的器材是：、激光笔和铅笔。(2)将一束光贴着纸板E沿AO射到O点，纸板F上会显示出反射光束OB；为探究反射光和入射光是否在同一平面内，下一步的操作是：。(3)使光束以不同角度入射进行实验，测量数据如上表所示。由此可得：在反射现象中，。(4)如图2所示，已知入射光线与反射光线的夹角为90°，请在图中画出平面镜的位置并标出反射角的度数。根据课堂所学，同学找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个圆形小孔，将另一易拉罐的顶和底板部都剪去后，在其中一侧蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个小孔照相机（如图）。将点燃的蜡烛置于小孔前，在塑料薄膜上可观察到一个清晰的像。（1）烛焰在塑料薄膜上所成的像是（选填“实像”或“虚像”）；（2）在孔大小不变的情况下，将小孔由圆形改成三角形，则他在纸上看到的像是；A．三角形烛焰B．圆形烛焰C．烛焰正立的像D．烛焰倒立的像（3）若同学想让观察到的像变大，可以进行的操作是。（写一种方法即可）(2020山东聊城)利用如图所示的装置“探究平面镜成像的特点”。提出问题：平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？设计和进行实验：(1)为了便于确定像的位置。要用玻璃板作为平面镜。原因是玻璃板能成像，面且______(只填字母代号)。A．透过玻璃板可以看见后面的蜡烛B．玻璃板比平面镜成像更清晰C．蜡烛经玻璃板可成实像D．玻璃板只透光不反射光(2)为了比较像与物体的大小关系，需要选用两根外形_____(选填“相同”或“不同”)的蜡烛；(3)除图中提供的器材外，实验中还用到一种测量距离的工具，它是______；(4)在寻找蜡烛A的像的位置时，眼睛应在故有蜡烛______(选填“A”或“B”)的一侧观察。(2021·山东潍坊市·中考真题)某同学用身边的器材验证平面镜成像特点，实验操作如下：①在水平桌面上铺一张白纸，在白纸上竖立一透明玻璃板，在白纸上沿透明玻璃板画一条直线；②取两个相同的矿泉水瓶盖a、b，盖的边缘涂上印泥，在玻璃板一侧放置瓶盖a且用力按一下，观察a在玻璃板中的像。手持瓶盖b移至与a像重合。稍用力按下b记录a像的位置；③多次改变a的位置，重复步骤②，白纸上得到对应的物、像痕迹。请回答下列问题：(1)为保证实验效果，下列操作正确的是________。A．实验过程中玻璃板底边必须与所画直线重合B．实验过程中玻璃板底边与直线平行即可C．玻璃板必须垂直纸面D．玻璃板可适当倾料E．应选用较厚的玻璃板(2)若不使用直尺和三角板，要验证物、像是否对称，接下来进行的实验操作是____________。(2021·湖南衡阳市·中考真题)如图所示，是陈涛同学探究光的反射规律的实验。他进行了下面的操作：(1)如图甲，让一束光贴着纸板沿某一个角度射到点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，在纸上用笔描出入射光和反射光的径迹。改变光来的入射角度，多做几次，取下纸板，用量角器测量两侧的和，得到的结论是反射角______入射角(选填“大于”“等于”或“小于”)；(2)如图乙，纸板是用两块纸板连接起来的，把半面纸板向前折或向后折，这时在上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线与法线______同一平面内(选填‘在’或‘不在’)；(3)使入射光线逐渐靠近法线，可观察到反射光线______(选填‘靠近’或‘远离’)法线；(4)如果让光线逆着的方向射向镜面，会发现反射光线沿着方向射出，这表明：在光的反射现象中，______；(5)陈涛同学还想用图丙和图丁模拟镜面反射与漫反射，照图丙那样，把几根细针垂直入一张硬纸板中，表示法线，当入射光线平行射到各入射点时，反射光线将平行射出随后将纸板随意弯折，如图丁所示，这时会看到“法线”不再平行，当入射光线平行射到各入射点上时，反射光线______(选填‘平行’或‘不平行’)，根据你所学的知识判断，漫反射______(选填‘遵循’‘不遵循’)光的反射定律。在课堂上王老师带领学生做了小孔成像的实验，学生发现小孔成像的大小会变化，小孔所成像的大小和形状与哪些因素有关呢？课后爱动脑筋的小欧想自己探究这一问题，他们用空罐做实验，在底部中央打上一个圆孔再用一片半透明的纸蒙在空罐的口上．（1）请在甲图中的半透明纸上根据光的传播路径画出蜡烛AB的像A′B′（2）将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在半透明的纸上所成的像是________（选填“顺”或“逆”）时针旋转的；如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是（_________）A．三角形光斑B．圆形光斑C．蜡烛的正立像D．蜡烛的倒立像（3）小欧想研究像的大小与哪些因素有关，为此他利用自己的器材反复进行观察、试验，如图乙所示，并提出了自己的猜想：①与物体的大小有关；②与小孔到物体的距离有关；接着，小欧利用图乙中的器材进行了实验，其中A是不透明的挡板，中央开有透光的缝隙．测量数据如表所示．A．要验证猜想①，应选择________实验的数据进行比较，实验结论是：_______________．B．分析比较1、2、3（或4、5、6或7、8、9）三次实验的数据，可得结论：___________．C．小欧在进行实验评价时，发现受所用器材的限制，上述影响像的大小因素还缺少一项，它是___________________________．(2020黑龙江龙东农垦森工)(1)在“探究光的反射规律”的实验中，小亮进行如图甲所示的实验，让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，将纸板沿ON向后折，此时在NOF面上看不到反射光线，如图乙所示。此实验现象说明。在甲图中如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明。(2)如图丙所示是小亮同学“探究平面镜成像特点”的实验装置，平面镜成像的原理是。在竖立的玻璃板前A处放一支点燃的蜡烛，可以看到玻璃板的后面出现蜡烛的像，拿一支大小和点燃蜡烛相同的蜡烛在玻璃板后面移动，当移动到A′处时，可以看到它跟像完全重合。由此可以得出的结论是。经过三次实验后，在白纸上记录像与物的对应点如图丁所示，用刻度尺分别测出其到玻璃板的距离，并进行比较，进一步