八年级科学光和视觉.docx

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八年级科学光和视觉

第二章光和视觉

【概念与规律】

一、光信息

光是一种信息，光在传播过程中就在传递一种信息。

视觉就是眼睛视网膜上的感光细胞将光信息转换为可在视神经中传输的信息，通过视神经等把这些信息传入脑中，再通过大脑的整合作用而形成视觉。

二、光的反射

1．光的反射：

光射到物体表面有一部分光被反射回去的现象。

2．光的反射定律：

反射光线、入射光线和法线在同一平面，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。

（三线两角一面）

镜面反射：

反射面平整光滑。

漫反射：

反射面粗糙不平。

3．光的反射形式：

都遵循光的反射定律。

4．光线的可逆性：

光在反射时光路是可逆的。

5．光的反射的应用：

球面镜与平面镜。

平面镜：

能改变光的传播方向。

凹镜：

对反射光线有会聚作用，如太阳灶等。

凸镜：

对反射光线有发散作用，如汽车反光镜等。

球面镜：

三、光的折射

1．光的折射：

光从一种介质进入另一种介质时传播方向产生偏折的现象。

2．光的折射规律：

折射光线、入射光线与法线在同一平面，折射光线与入射光线分居法线两侧。

当光从空气中斜射入其它物质中时，折射光线偏向法线方向；光从其它物质斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向；当光线垂直入射时，进入第二种介质的光线传播方向不发生改变。

四、凸透镜成像

1．凸、凹透镜的作用：

凸透镜：

光线经凸透镜折射后能使光线会聚，亦称会聚透镜。

凹透镜：

光线经凹透镜折射后能使光线发散，亦称发散透镜。

2．凸透镜成像的特点：

物距u

成像性质

像的位置

像距v

应用

1

u＞2f

倒立、缩小的实像

异侧

2f＞v＞f

照相机

2

2f＞u＞f

倒立、放大的实像

异侧

v＞2f

投影仪

3

u＜f

正立、放大的虚像

同侧

v＞u

放大镜

五、视觉

1．近视

（1）成因：

晶状体凸度过大，成像于视网膜之前；

（2）矫正方法：

戴用凹透镜制作的眼镜。

2．远视

（1）成因：

晶状体凸度过小，成像于视网膜之后；

（2）矫正方法：

戴用凸透镜制作的眼镜。

六、视觉的延伸

折射式望远镜

反射式望远镜

1．平面镜：

反射面为平面的镜。

平面镜所成的像是直立的虚像，大小与物相等，像与物分别在镜面的两侧，且离镜面的距离相等，像与物的对应点的连线与镜面垂直，物与像的位置对于镜平面是对称的。

2．望远镜：

用以观察远处物体的光学仪器。

类型

3．显微镜：

获得微小物体或物体细微部分的放大像，以便观察的光学仪器。

主要由一短焦距的物镜和一焦距较长的目镜组成，物镜和目镜都是透镜组。

【启迪与拓展】

例1一束光线与地面成40°角射向地面，今要使这束光线垂直入射到一口井中，以照亮井底，请问平面镜应如何放置？

分析：

根据光的反射定律，反射角等于入射角。

由此可知，法线为反射光线与入射光线所成角的平分线。

即

∠AON=∠BON=

（90°＋40°）=65°

∴∠AOM=90°－∠AON=90°－65°=25°

∠COM=∠AOC＋∠AOM=40°＋25°=65°

∴平面镜MM'应与水平地面成65°放置。

解本题的关键是要彻底理解光的反射定律。

例2如图2-2所示，一束光与平面镜成60°角照射，今保持入射光线方向不变，将平面镜绕O点沿顺时针方向转动10°，则反射角增大了_______，反射光线方向转动了________。

分析：

解决此题要将光的反射定律理解得更加透彻。

当平面镜绕O点顺时针转过100时，法线也转过了10°，这样反射光线与入射光线的夹角增大了20°，由于入射光线方向没有变化，所以反射光线方向转动了20°。

例3如图2-3所示，一杯水放在水平桌面上，一束光AO斜射向水面，此时在杯底的B点看到一光斑。

若向杯中逐渐加水时，杯底的光斑会怎样变化？

分析：

这是应用光的折射一类题型。

当往杯中逐渐加水时，光的入射方向没有变化，光还是从空气中射入同一水中，所以折射角与入射角的大小关系不会发生变化。

但是，由于水平的不断上升，入射点也随着沿入射光线上升，使光束提前到O′点发生了折射，这样折射光线在杯底形成的亮点B也就移到了B′点（如图2-3）。

因此，杯底光斑在慢慢地向左移动。

例4在研究凸透镜成像的实验中，若凸透镜的焦距为10cm。

当物体在光具座上从离凸透镜30cm处逐渐移到离透镜15cm处时，在另一侧的光屏上观察到的像的大小如何变化？

在这一移动过程中，像与物体之间的距离发生怎样的变化？

分析：

1．根据凸透镜的成像规律，当物体从远处逐渐靠近焦点F1时，所成像在另一侧自焦点后沿两条线1与2之间不断远离，不断放大。

所以在另一侧的光屏上将会观察到不断变远、不断变大的像。

2．由凸透镜成像的光路图可知，当物体在AB位置时，像在CD位置。

当物体移到2f处（A'B'）时，像成在C'D'位置。

此时像与物之间的距离是不断地变小。

当物体从A'B'位置移到A''B''位置时，像从C'D'位置移到了C''D''位置。

由图可知，像与物之间的距离不断地变大。

因此得出结论。

当物体从30cm处移到15cm处时，像与物之间的距离先变小后变大。

例5在研究凸透镜的实验中，当物体在光具座上移到离透镜中心20cm时，在另一侧的光屏上看到一个放大的像。

当物体移到另一位置，将光屏移到离透镜中心12cm处时，看到一个缩小的像。

问该透镜可取的焦距范围是多少？

分析：

1．由例4的光路图可知，在光屏上看到放大的像时，物体的位置在A''B''附近，即2f＞u＞f

∴2f＞20cm＞f

∴20cm＞f＞10cm

2．同理，光屏上看到缩小的像时，光屏应移到CD附近。

即

2f＞12cm＞f

12cm＞f＞6cm

因此，要使两次成像同时满足，焦距f应是：

12cm＞f＞10cm

例6如图2-5所示，有两条由同一光源S发出的经平面镜反射后的反射光线，请利用平面镜成像规律找出点光源S。

分析：

由平面镜成像规律可知，像与物大小相等，像与物到镜面的距离相等。

因此，我们只要利用平面镜成像特点作出S的对称点。

即光源S点。

【思考与练习】

1．一束光垂直照射到平面镜上，今将平面镜绕入射点顺时针转动15°，则入射角增大了______度，反射角增大了_______度，反射光线转动了________度。

2．有一束光沿与水平地面成20°角射向地面。

现要使光变为竖直方向射出，则应放一个与地面成_______度或_______度角的平面镜。

3．渔民看到河里的鱼是光的_________（填“反射”或“折射”）而形成的_______（填“实”或“虚”）像。

它的位置比真实鱼的位置_______（填“高”或“低”）。

看到水中的鱼是因为光的______（填“反射”或“折射”）所成的______（填：

“实”或“虚”）像。

4．近视眼是由于晶状体_________，成像于视网膜_________，矫正方法是戴________。

5．一位身高1.65米的人站在离竖直放置的平面镜前2米处，当他以0.5米/秒的速度向后退时，经过2秒钟，他看到镜中的像离他______米。

镜中像高______米。

在他后退过程中，他看到他的像以他本人为参照物以_______米/秒后退。

6．如图2-6所示，在平面镜前甲、乙、丙三点处各放一个点光源，人眼在右处观察。

则人从平面镜中能看到哪些光源的像？

（）

A．甲、乙B．甲

C．乙、丙D．甲、乙、丙

7．如图2-7所示，平行光线经透镜折射后射向平面镜，用眼看镜子时光线似乎从M点发出，则此透镜的焦距是（）

A．0.5mB．0.2m

C．0.1mD．0.4m

8．下列有关说法正确的是（）

A．在漫反射现象中，有一部分光线不遵循光的反射定律

B．一束光垂直射向平面镜，入射角等于90°

C．在光的反射中，入射角等于反射角

D．黑板反光是由于黑板不够粗糙，发生镜面反射现象

9．如图2-8所示，凸透镜的下部被不透明的板遮住，发光点S的像在屏M上P点，若把不透明的板移到凸透镜的上部，则发光点S的像在（）

A．P点的上方B．仍在P点

C．P点的下方D．无法确定

10．水中一光源S射出一条光线SO，经水面折射（图2-9），对于折射光线可能正确的是（）

A．OAB．OB

C．OCD．OD

11．下列光学器件中，能成等大的实像的是（）

A．平面镜B．凹面镜

C．凸透镜D．凹透镜

12．制作表面平滑的金属工件时，常用反射光线来“放大”工件表面微小的凹凸不平，如图2-10所示。

入射光线竖直下射方向不变，工人将工件沿水平方向匀速移动，光屏上看不到亮点，则工件表面________（填“平滑”或“不平”）；若看到光屏上有亮点，则工件表面_________（填“平滑”或“不平”）。

为使“放大”效果更显著，应该光屏适当________（填“靠近”或“远离”）工件。

13．有下列光学器材：

显微镜、放大镜、平面镜、幻灯机。

从成像原理角度来划分，与其它不同类的是_________，这种分类的根据是_________；从成像的性质来划分，与其它不同类的是_________，因为它所成的是_____________。

14．图2-11所示是光射到两种物质界面时同时发生反射与折射现象，这两种物质一种是空气，另一种是玻璃，由图可知，折射角为_______度，反射光线是_________，光是从_________，射向_________。

15．在研究凸透镜成像的实验中，在光具座上自左至右依次放置蜡烛、_________、光屏，调整它们的高度。

使它们的中心大致在__________，其目的是为了_________________。

16．在研究凸透镜成像时，当物体移到离透镜中心16cm时，在光屏上看到一个缩小的像；当物体移到离透镜中心10cm时，在光屏上看到一个放大的像，则该透镜的焦距可能是（）

A．20cmB．14cmC．8cmD．6cm

17．完成图2-12所示的光路图。

18．在图2-13的方框中画上合适的透镜。

19．如图2-14所示某一点光源S，要使它发出的光线经平面镜反射后的反射光线恰好通过P点，请找出入射点O的位置，并完成光路图。

20．如图2-15所示，水平地面上有一光源S，发出一束光垂直射向与地面距5m平行于地面的平面镜上，今将平面镜沿入射点O逆时针转动22.5°，则S发出的光线经平面镜反射后照在地面上的光点离光源S的距离是多少？

【探索与实验】

示例1探究光的反射规律

1．材料：

一小平面镜、一个手电筒、一张硬纸板、一张有狭缝的白纸。

2．方法：

（1）将硬纸板对折，使它的一半能绕中心轴线转动；

（2）将硬纸板放在小平面镜上；

（3）让手电筒的一束光线通过白纸的狭缝照向平面镜，在硬纸板上作下记号；转动硬纸板的另一半，直到找到反射光线，也在另一半的硬纸板上作下记号，画上对应的反射光线；

（4）取下硬纸板，用量角器量出两条光线与转动轴之间的夹角。

示例2探究光的折射特点

1．材料：

一杯水、手电筒、一张有狭缝的白纸。

2．方法：

（1）让手电筒的一束光线通过有狭缝的白纸，垂直照向水中，观察一下光在水中的传播方向；

（2）让手电筒的光束斜射入水中，观察光在水中的传播方向；

（3）猜想光从水中射向空气时，折射光线会怎样？

示例3探究折射成像

1．材料：

一个玻璃杯、一枚硬币、一杯水

2．方法：

（1）如图2-17所示，将一枚硬币放入杯子中，眼睛从某一位置斜着看过去，刚好看不到杯底的硬币；

（2）往杯中缓缓注水，同时从同一处斜着看，观察杯底的硬币有什么变化。

示例4探究凸透