专题复习光的反射.docx

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专题复习光的反射

专题复习：

光的反射

王福星

基础大盘点–––知识点扫描

1.光的直线传播

（1）光只有在同一种均匀介质中是沿直线传播的，以光线为基础，研究光的传播和成像规律的称几何光学。

光的传播不像声音，可以无需介质，并且在真空中传播速度为

，在其它介质中的速度均小于真空中的速度。

（2）光线：

是一种理想模型，是人为画出的，实际不存在这种“线”。

（3）影的形成就是因为光的直线传播时，其中有的光线被物体遮挡，在物体后面留下的一个“暗区”。

影不是像，只有物体的轮廓，而没有物体的对应细节。

日食和月食等都是影子现象。

（4）小孔成像也是利用光的直线传播性质，它是成在光屏上、倒立的实像。

成像与小孔和物体距离的远近、小孔的大小有关，小孔成的像不仅能用光屏显示，也能用眼睛直接观察到像。

2.光的反射定律

（1）理解光的反射定律，关键是要掌握好“三线两角”的关系。

三线是指入射光线、反射光线和法线。

两角是指反射角和入射角。

其中法线很重要，它是入射光线与反射光线之间的角平分线，并与镜面垂直。

光的反射定律是几何光学的基本定律之一。

（2）当光线垂直射到物体表面时，入射角和反射角都等于0°，这时入射光线、反射光线和法线重合，反射光线的方向和入射光线的方向相反。

（3）镜面反射和漫反射。

利用镜面反射和漫反射可以改变光行进的方向，利用漫反射可以从不同方向都能看到物体，两种反射都遵循反射定律。

（4）光路是可逆的。

在光的反射现象中，入射光射到界面上，遵循反射定律将获得一条确定的反射光线，但如果逆着反射光线作入射光线射到界面上，这时的反射光线正好与原来的入射光线重合，这就是光的可逆性原理。

利用好光路可逆性会给解题带来许多方便。

3.平面镜成像

（1）平面镜成像的原理。

如图1甲所示，镜前烛焰上的点S射向平面镜的光线，经平面镜反射后进入眼睛。

由于眼睛的视觉习惯，人们总认为进入眼睛的光线是沿直线传播的，因此看起来就觉得这些光线好像是从它们在镜后延长线的交点S’射来的（图甲），跟S’处真有一光源时产生的感觉一样（图乙），S’就是S点在镜中的像。

因为此像不是实际光线会聚而成的，我们叫它虚像，每一条反射光线看起来都好像是从虚像点上发出的。

图1

（2）平面镜成像的特点。

像、物对称，即以镜面为对称轴折叠时，像与物完全重合，这是找像的方法之一。

如：

池中水的深度是2m，月球到地球的距离为

，那么月球在池中的像到水面的距离是

，与水的深度是2m还是3m无关。

因为平静的水面相当于平面镜，物到水面的距离是

，那么像到水面的距离也是

。

（3）利用平面镜可以成像，可以改变光的传播方向。

（4）“观察平面成像”实验中的物理方法

平面镜成像的实验是使学生认识平面镜成像特点的关键。

如图2那样，在桌面上竖直放置一块薄玻璃板，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出现了蜡烛的像。

另外拿一只相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合，后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置。

观察比较蜡烛和它所成像的大小；改变点燃的蜡烛的位置，重做上面的实验，量出每次实验中两支蜡烛到玻璃板的距离，并比较它们的大小。

图2

通过上面实验很容易总结出教材中“像和物体到镜面的距离相等”和“像与物体大小相等”的结论，并且还可以让学生把手放在像的火焰上感受像是“虚”像。

这个实验的设计有三个巧妙之处，体现出了等效转换的物理思想。

①用玻璃板替代平面镜，玻璃板既可以当平面镜用于成像，又可以让光线透过看到镜后的物体，使实验能够找出像到平面镜的距离，并能比较像的大小。

②把点燃的蜡烛在镜后成的像转换成了与它完全重合的另一只蜡烛，这样就能真实的比较像与物的大小和到镜面的距离。

③蜡烛的像转换成了与它完全重合的另一只蜡烛，以实物代“虚”像，用手放到镜后像的火焰上，感受像是“虚”像。

等效转换方法，就是当我们沿着原来的思路不能或者不易解决问题时，等效的转换一个“角度”进行思考，就可以解决或者比较简单地解决问题，利用等效转换方法最基本的一个原则是必须保持“效果相同”。

为什么用薄玻璃板？

用厚玻璃做这个实验，可能会看到两个不重合的蜡烛的像。

当蜡烛火焰射出的光经玻璃板镜面反射而生成蜡烛的像。

对厚玻璃，其前、后两表面分别为两个相距一定距离（玻璃板厚度）的平面镜，看到两个不重合的蜡烛的像就是由厚玻璃板前、后两个镜面所成的蜡烛的像。

4.球面镜及其应用

凹面镜对光线有会聚作用，生活中的太阳灶、汽车头灯等；凸面镜对光线有发散作用，机动车辆上的后视镜，马路拐弯处安装的大凸镜等。

重点、难点

本章重点考查用光的直线传播规律解释简单现象和以反射定律为核心，考查“三线两角”关系、反射类型、平面镜成像的特点、平面镜对光的控制作用、虚像的概念等。

难点集中于平面镜成像的特点和平面镜对光的控制作用。

中考题型多以填空题、选择题、作图题等形式出现。

更上一层楼––––典型例题剖析

平面镜对光的控制作用

例1.自行车尾灯结构示意图如图3甲所示，夜里，用手电筒照射尾灯，可观察到它的反射效果很好。

试在图中方框内画出其中一条入射光线的完整的反射光路图。

图3

解析：

自行车尾灯是多组相互垂直的平面镜组成的。

如图3乙所示，当一束光照射到一个反射镜上时，光经过平面镜M1的反射光又照射到平面镜M2上再次发生反射。

根据光的反射定律有：

。

两个相互垂直的平面镜组成的反射器的特点是光经过反射器反射后沿与原方向平行的方向反射回去（不是沿原光路反射回去）。

同学们在作图时可能并不清楚这个特点，但如果认真细致地根据反射定律作图，则反射光线与原光线应平行。

平面镜成像的特点

例2.图4中两条光线是由同一点光源发出经平面镜反射后形成的，请完成光路图，并确定光源S的位置。

图4

解析：

因为每一条反射光线看起来都好像是从它的虚像点上发出的一样，所以，根据平面镜成像的特点，只要反向延长两条反射光线，它们的交点就是S点的虚像S’，然后根据S’关于镜面的对称点找到S点的位置，由S、入射点二点确定出它们的入射光线，如图5所示。

图5

例3.把两块平面镜竖直放置，并使它们镜面间的夹角为60°，在它们的夹角中有一点光源S，如图6，则S在两个平面镜中总共可以成几个像？

图6

解析：

从S点发出的光线射向平面镜被反射后射入眼睛中，人即看到了S点在镜中的虚像，由于S发出的光线经过两镜面的多次反射，所以成多个像点。

解决此问题，应根据平面镜成像的对称性特点，利用几何作图的方法找出各像点，即可得到答案。

图7

如图7所示，由于平面镜成像具有对称性，可得S点在平面镜OM中的像点S1，S点在平面镜ON中的像点S2，这是两个基本像点，因为只要它们还落在另一镜前就要反复成像。

S1点在平面镜ON中的像点S3，S3在平面镜OM中的像点S4，S2在平面镜OM中的像点S5。

只要证明S4和S5两点对称，即S5是成的最后一个像，就可得出总共成5个像，由S1与S对称可知

。

平面镜OM在ON中的像是OM’，由S3和S1，S2与S对称可知，

，

。

OM’关于平面镜OM的像是ON’，由两平面间的夹角为60°可知ON’和ON在同一平面上。

由S4与S3，S5与S2对称可知，

，

，由此可知

，所以S4即为S5在平面镜ON中的像点。

由以上证明可以得出：

S1、S2、S3、S4、S5都在以OS为半径，以O为圆心的圆周上，所以S在平面镜中成5个像。

通过以上作图可以看到，S点在两互成角度的平面镜中成像的个数只依赖于两镜面的夹角，而与S点在平面镜中像的位置无关，其成像的个数公式为：

（其中

表示两平面镜的夹角）

利用光的反射定律选取最佳路径

例4.如图8所示，从A出发经过平面MN上的一点到达B点有多种路径可走，有人提出，在所走的多种路径中遵循光的反射定律的一条路径是最短的，这种提法是否正确？

并证明。

图8

解析：

我们先按照光的反射定律，画出从A点发出的光线经反射后能到达B点的反射光线，作法如下：

把MN当作平面镜处理，在MN后面找到B点的对称点B’，连接AB’，交MN于O点，再连接OB，这样AO即为入射光线，OB为反射光线。

由于对称关系OB＝OB’，所以

，A与B’之间最短的距离为两点间的直线距离，直线

，因而题给的结论是正确的。

水位监测。

根据光的反射规律，可以监测容器中液面的变化，从容器中放出液体的质量。

例5.如图9所示，底面积为1m2的圆柱形容器装满水，一光束沿AO射向水面，方向保持不变，反射光线在水平光屏EF上形成光点Q。

打开水阀K，水流出，水位下降，光点在光屏上移动。

当光点移了20cm时，容器中的水已流出___________kg。

图9

解析：

本题的关键是：

入射光不变、反射面改变时，反射光的光路图怎样变化，要能画出光路图，观察几何图形的关系，应用几何知识解决水面下降的深度。

（1）入射光线AO射到水面，水面将光线反射到Q点。

反射光OQ和入射光AO满足反射定律，入射角为45°，反射角也为45°。

当水面下降时，入射光线AO保持不变，入射点将随着水面下降而移到O’，如图乙，由于入射光AO没变，入射角也没变，故反射角也不变，仍为45°，则在O’点反射的光线O’Q’//OQ右移，如图乙。

（2）根据几何关系，QQ’//OP，OQ//O’Q’，所以OP＝QQ’＝20cm。

是等腰直角三角形，所以

所以当光斑在EF上向右移动20cm时，水面将下降10cm。

容器中流出的水的质量

用光的反射解释生活中的现象

例5.小明在听讲座时，想把银幕上用投影仪投影的彩色幻灯片图像用照相机拍摄下来。

由于会场比较暗，他使用了闪光灯，这样拍摄出来的照片（）

A.反而看不清投影到银幕上的图像，倒是把银幕上的一些污渍拍出来了；

B.色彩鲜艳，比不用闪光灯清楚多了；

C.色彩被“闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条；

D.与不用闪光灯时效果一样，因为拍摄的是银幕上的像，而不是实际的景物。

解析：

闪光灯的光照射在物体上，可以使物体表面的亮度增大，但闪光灯的光照到银幕上后，只能增加银幕的亮度，而不能增加图像的亮度，相反图像的亮度和清晰度会明显减弱，所以反而看不清银幕上的图像，而银幕上的污渍更加清晰了，银幕上黑色的字和纸条实际上即是投影片上不透明体的影子，即黑暗区域，被闪光灯的光照射后，银幕上亮度增大后，“影子”（黑字）自然消失了。

答案A。

例6.在江边观察夜景时，常常会看到对岸上的路灯在江中的像不是一盏灯，而是一条光柱，为什么？

解析：

由于水面总是水波起伏，好像有许多趋向不同的平面镜组成一样，电灯在每一个小平面镜内都成一个像，这些像组合起来，看上去就像一条光柱。

阅读题

例7.自行车的尾灯与光的逆向反射

自行车上都有一个小小的红色尾灯，它不仅仅是装饰品，更重要的在于它是夜间汽车的安全指示灯。

在夜间行车时，它能把来自后面的光，沿原来路径反射回去，车后的人能清楚地看到尾灯反射的红光，从而了解自行车行驶情况，防止追尾相撞，发生危险，这是利用了光的逆向反射原理。

光的逆向反射又称再归反射，它和我们熟知的镜面反射、漫反射不同，能使光线沿原来路径反射回去。

由红色塑料制成的自行车尾灯，其外表是平面，在此塑料平面的背面（即向着自行车前方的一面）上凸起许许多多整齐排列的直角锥棱镜，每个直角锥棱镜相当于三个相互垂直的平面镜。

这种特殊的设计，使得在夜间，汽车灯光照在它上面时无论入射方向如何，反射光都能返回汽车，光强远大于一般的漫反射光，像发光的红灯，足以使司机观察到，保证了行车安全。

1969年，阿波罗11号首次将一百块直角锥棱镜组成的反射器送上月球，用它反射来自地面的激光，方便准确地测量了月球与地球之间的距离。

根据光的逆向反射原理，公路两旁的各种交通知识标志和符号是由逆向反光薄膜制成的。

这种逆向反光薄膜，由透明保护层、单层排列的超微玻璃珠（直径为

左右的空心玻璃珠）、反光层、胶合层等组成。

白天通过对阳光的镜面反射和漫反射，司机可以看清楚这类交通标志和符号。

夜间在汽车灯光照射下，光线沿原路径返回，标志十分明亮，司机在几百米外即可看清它。

现在，这种逆向反光薄膜的透明保护层已做成白、黄、红、橙、蓝、绿灯多种颜色，在车灯的照射下，可呈现色彩绮丽的各种交通标志、广告等。

根据上述短文回答下列问题

（1）谈一谈什么是再归反射？

（2）这种再归反射现象，除了文章中介绍的以外，在生活中还有哪些应用？

解析：

（1）能使入射光线反射后沿原来路径反射回去的现象。

（2）交通指示灯、汽车牌照、交通标志牌、交通警察背带等。

光现象在生活中极为普遍，我们都有比较丰富的感性认识，但要从现象中得到规律、用所学知识解决实际问题，还有一个过程，还需要一个知识和能力的升华。

沙场秋点兵––––中考命题新动向

光的反射部分的试题以反射定律为核心，主要集中于平面镜成像的特点和平面镜对光的控制作用。

例1.（2005年，滨州市）只要你平时在马路上稍微注意一下就会发现，除了大型客车外，绝大多数汽车前窗都是倾斜的，你能用光学的原理解释这一情况吗？

解析：

如图所示，当汽车的前窗玻璃倾斜装置时，车内乘客经过玻璃反射成的像在车的上方，而路上的行人是不可能出现在上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上的行人分离开来，司机就不会出现错觉。

尤其在夜间行车，车内开灯，造成外暗内亮的时候，防止这种错觉，十分必要。

而大型客车较大，前窗离地面要比小汽车高的多，即使前窗玻璃竖直安装，像是与窗同高的，而路上的行人不可能出现在这个高度，所以司机也不会将乘客在窗外成的像与路上的行人混淆。

例2.（2005年，包头市）有一种液面微变监视器，基本结构原理如图所示，光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光；光束经液面反射，其反射光被水平放置的平面光电转换接受器接受，再通过显示器显示出来。

若反射到光电转换接受器的光点由S1移到S2，则表明被监视的液面___________，若接受器上接受到的光点由S2移到S3，则说明被监视的液面______________（选填“上升”或“下降”）

解析：

本题把光的反射知识放到了学生熟悉的真实情境中来考查，不仅考查学生解决实际问题的能力，还能激发学生学习物理的兴趣。

依题意，液面的变化并不改变入射光的传播方向，如图，即可从图上看出反射到光电转换接受器的光点由S1移向S2，表明被监视的液面上升；接受器上接受到的光点由S2移到S3，说明被监视的液面下降。

例3.（2005年，莆田市）2005年春节晚会上，一群风华少女用精美绝伦的舞蹈把我国佛文化中的“千手观音”演绎得淋漓尽致，给人以美的熏陶，善的启迪。

（1）如图所示，观众看不见邰丽华（领舞者）身后站着的其他舞蹈者，这是因为光的________________________的缘故。

（2）佛光普照，梵音如丝，聆听脱俗乐音，我们能分辨出究竟是何种乐器在发声，因为不同的乐器发声，其___________是不同的。

（填“音调”、“音色”或“响度”）

（3）舞台上云雾缭绕，宛如天庭，它们是固态二氧化碳____________时吸热导致空气中的水蒸气遇冷___________而产生的效果。

（填物态变化）

（4）聋哑少女听不清声音，她们是如何感知音乐节奏的？

训练中，技术人员通过加大音量，使音箱、舞台产生___________，从而使靠在音箱上或站在舞台上的聋哑少女感觉到音乐节奏的变化。

解析：

本题背景新颖，给人眼前一亮的感觉，同时既考查了声现象中“乐音的三个特征：

音调、响度、音色”和“发声的物体都在振动”知识点，又考查了“光沿直线传播和物态变化”知识点。

（1）观众看不见邰丽华（领舞者）身后站着的其她舞蹈者，这是因为光的直线传播的缘故，领舞者挡住了其他演员。

（2）为演员伴奏并使我们有美好享受的音乐是多种乐器的合奏，而我们能分辨出究竟是何种乐器在发声，因为不同的乐器发声音色不同。

（3）舞台上云雾缭绕，宛如天庭，它们是固态二氧化碳升华时吸热导致空气中的水蒸气遇冷液化而产生的效果。

（4）因为发声的物体都在振动，所以训练中，技术人员通过加大音量，使音箱、舞台产生振动，从而使靠在音箱上或站在舞台上的聋哑少女感觉到音乐节奏的变化。

例4.（2005年，云浮市）小宇同学在家中阁楼上有一个小型物理实验室，如图所示，但他每次做光学实验时就感到很麻烦，因为需要跑到有天窗的一间，请你用平面镜帮他将阳光引到实验室并使阳光垂直射到实验台的台面上，要求在图中画出平面镜及其中一条光线，用箭头标出光线方向。

解析：

本题是依据光的反射定律进行作图的实际应用题。

对光的反射定律应理清这几条结论：

①法线始终与镜面垂直；②光反射时，反射角等于入射角。

也就是说法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线。

作图步骤：

（1）首先确定光线的传播路径，为平行实验台面和垂直于实验台面；

（2）分别作出入射光线和反射光线夹角的角平分线即为两条法线；

（3）过两个入射点分别作法线的垂线即为平面镜的位置，如图所示

例5.（2005年，芜湖市）视力检查时要求被测人与视力表间隔5m，小明准备借助一块平面镜检查视力（如图所示），则他应坐在镜前_________m处。

图中小明正在用手示意他所看到的“E”字朝向，其示意方向应与视力表中“E”字的实际朝向________（选填“相同”或“相反”）

解析：

考查同学们对平面镜成像特点的掌握和应用程度。

解决本题应结合平面镜成正立等大的虚像，像与物体到平面镜的距离相等。

也就是说，像与物体是关于平面镜对称。

因此视力表相距平面镜3m，则像距离平面镜也是3m。

那人应坐在镜前2m处时，被测人与视力表像才间隔5m。

根据对称性特点，他所看到的“E”字方向应与视力表中“E”字的实际朝向相同。

答案：

2；相同

例6.（2005年，武汉市）把微小变化放大以利于观察，这是物理学中一种重要的方法。

如图是一种显示微小形变的装置。

在桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两个平面镜反射，最后射到刻度尺L上形成一个光点，试在图中画出光束K行进的光路图并确定刻度尺上光点的位置P。

若在两镜之间桌面用力F下压，M、N将向中间倾斜，由MN之间的距离较大，光点会在刻度尺上从P点移动到P’点，把桌面的形变显示出来，则P’的位置比P____________（填“高”或“低”）

解析：

这是一题高中物理演示微小形变的实验方法，要理解两次平面镜的反射光路。

答案：

光路图如图所示，低。