说明：
①直线传播的前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。
否则，可能发生偏折。
如从空气进入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。
②同一种频率的光在不同介质中的传播速度是不同的。
不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。
在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。
根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过C。
③当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，发生明显的衍射现象，光线可以偏离原来的传播方向。
④近年来（1999-2001年）科学家们在极低的压强（10-9Pa）和极低的温度（10-9K）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止运动。
2．本影和半影
（l）影：
影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面的后方围成的区域．
（2）本影：
发光面较小的光源在投影物体后形成的光线完全不能到达的区域．
（3）半影：
发光面较大的光源在投影物体后形成的只有部分光线照射的区域．
（4）日食和月食：
人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域（即“伪本影”）能看到日环食．当地球的本影部分或全部将月球反光面遮住，便分别能看到月偏食和月全食．
具体来说：
若图中的P是月球，则地球上的某区域处在区域A内将看到日全食；处在区域B或C内将看到日偏食；处在区域D内将看到日环食。
若图中的P是地球，则月球处在区域A内将看到月全食；处在区域B或C内将看到月偏食；由于日、月、地的大小及相对位置关系决定看月球不可能运动到区域D内，所以不存在月环食的自然光现象。
【例1】下列有关光的陈述中正确的是（）
A、人能使用双眼估测物体的位置利用的是光的直线传播规律
B、大孔不成像，说明光通过大孔不是直线传播的
C、位于月球本影区的人，能看到月全食
D、光总是直线传播的，光在真空中传播的速度最大
解答：
从物体上发出的两条光线分别到达人的两眼，而根据两条光线的反向交点，就可确定物体的位置；大孔之所以不成像是因为大孔可看成由许多小孔组成，每一个小孔所成的像重叠在一起造成的；位于月球本影区的人看到的是日全食；当月球在地球的本影里才发生月全食；光只有在同种均匀介质中才是直线传播的，选项B、C、D都不正确，只选A。
【例2】有关日食和月食，下列说法正确的有（ ）
A、当月亮将照到地球的太阳光挡住时，将发生日食．
B、当照到月亮的太阳光被地球挡住时，将发生月食．
C、日食发生在望日（农历十五），月食发生在朔日（农历初一）．
D、日食发生在朔日，月食发生在望日．
分析与解：
在朔日，月球运行到地球和太阳的中间，如果月球挡住了照到地球的太阳光，就会发生日食．当地面上某一部分区域处在月球的本影区内，本影区内的人完全看不见太阳，叫做“日全食”；地面上某一部分处在月球的半影区，这里的人看见太阳的一部分被月球掩蔽，叫做“日偏食”；当地面上某一部分区域处在月球的本影区的延长线上（伪本影区），地面上的人将会看到“日环食”．在望日，地球运行到月球和太阳的中间，如果地球挡住了照到月球的太阳光，月球没有阳光可反射，就会发生月食，月食分为“月全食”和“月偏食”两种情况．A、B、D．正确
3.用眼睛看实际物体和像
用眼睛看物或像的本质是凸透镜成像原理：
角膜、水样液、晶状体和玻璃体共同作用的结果相当于一只凸透镜。
发散光束或平行光束经这只凸透镜作用后，在视网膜上会聚于一点，引起感光细胞的感觉，通过视神经传给大脑，产生视觉。
①图中的S可以是点光源，即本身发光的物体。
②图中的S也可以是实像点（是实际光线的交点）或虚像点（是发散光线的反向延长线的交点）。
③入射光也可以是平行光。
以上各种情况下，入射光线经眼睛作用后都能会聚到视网膜上一点，所以都能被眼看到。
三、光的反射
1．反射现象：
光从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原介质的现象．
2．反射定律：
反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射光线和人射光线分居法线两侧，反射角等于入射角．
3．分类：
光滑平面上的反射现象叫做镜面反射。
发生在粗糙平面上的反射现象叫做漫反射。
镜面反射和漫反射都遵循反射定律．
4．光路可逆原理：
所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的．
四．平面镜的作用和成像特点
（1）作用：
只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性质．
（2）成像特点：
等大正立的虚像，物和像关于镜面对称．
（3）像与物方位关系:
上下不颠倒,左右要交换
【例4】如图所示，两个镜相成直角，入射光线AB经过两次反射后的光线为CD．今以两镜的交线为轴，将镜转动100，两平面镜仍保持垂直，在入射光线AB保持不变的情况下，经过两次反射后，反射光线为C／D／，则C／D／与CD的位置关系为（A）
A．不相交，同向平行；B．不相交，反向平行
C．相交成200角；D．相交成400角
解析：
如图所示，由于两平面镜垂直，∠2＋∠3＝900，由反射定律可知
∠1＋∠2＋∠3＋∠4＝1800即反射光线CD与入射光线AB平行且反向．
同理，C/D／与AB和平行且反向．所以CD／和CD同向平行．
【例5】如图所示，两平面镜相交放置，夹角为300，入射光与其中一个平面镜的夹角为100，
则：
（D）
A、光线经3次反射后能沿原路反射回去；
B、光线经4次反射能沿原路反射回去；
C、光线经5次反射能沿原路反射回去
D．光经不能沿原路反射回去
解析：
第一次反射后，反射光线与另一平面镜夹角为400＋300=700；第二次反射后，反射光线与原平面镜夹角为700＋300=1000；第三次反射就向回反射，但不会按原光路反射．
规律方法一．光的直线传播
【例6】如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。
现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是
A.匀速直线运动B.自由落体运动
C.变加速直线运动D.匀减速直线运动
解：
小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt，竖直位移是h=½gt2，根据相似形知识可以由比例求得
，因此影子在墙上的运动是匀速运动。
思考:
如果是平行光垂直照射竖直的墙壁而不是点光源呢?
答：
由于光平行垂直照射竖直的墙壁，小球在墙前以垂直于墙的初速度被水平抛出，所以小球在墙上的影与小球始终在一条水平线上，即小球的影和小球在竖直方向的运动性质相同。
小球在竖直方向做自由落体运动，所以小球的影的运动为自由落体运动。
答案：
A
【例7】某人身高1.8m，沿一直线以2m/s的速度前进，其正前方离地面5m高处有一盏路灯，试求人的影子在水平地面上的移动速度。
解析：
如图所示，设人在时间t内由开始位置运动到G位置，人头部的影子由D点运动到C点。
因为三角形ABC∽FGC，所以有
因为三角形ACD∽AFE，所以有
由以上各式可以得到
即
解得S影=3.125t。
可见影的速度为3.125m/s。
二．平面镜成像
【例8】一个点光源S放在平面镜前，如图所示．镜面跟水平方向成300角，当光源s不动，平面镜以速度V沿水平OS方向向光源S平移．求光源S的像S/的移动速度．
解析：
利用物像对称性作出开始时光源S的像S/．设在t时间里平面镜沿水平OS方向平移到S（即镜面与光源S重合），则此时像与物重合，又由物像与镜面对称知：
此过程像S/的运动方向必沿着S/S方向（垂直于镜面）．
因为OS＝vt，所SS/=2·（vtsin300）＝vt
故像的速率v/＝SS//t=v答案：
V
【例9】如图所示，S为静止的点光源，M为与水平成θ角的平面镜，若平面镜沿水平方向做振幅为A的简谐运动，则光源在平面镜中所成的虚像S/的运动是（）
A．在SS/连线上做振幅为4Asinθ的简谐运动
B．在SS/连线上做振幅为2Asmθ的简谐运动，
C．在水平方向上做振幅为4Asinθ的简谐运动．
D．在水平方向上做振幅为2Asinθ的简谐运动．
解析：
平面镜成像的特点是：
像与物相对平面镜是轴对称图形．正因为如此，像点与物点的连线总是与平面镜垂直的，本题中的平面镜是平动，而物点不动，所以过物点作与平面镜垂直线的位置是不动的，那么像点就在这条与平面镜垂直线上移动，而不会在水平方向上运动．C选项和D选项显然错误。
平面镜的振幅为A，它在与平面镜垂直的线上的投影为Asinθ，当平面镜靠近物点为Asinθ，那么像点靠近物点为2Asinθ，所以像点振幅为2Asinθ．B选项正确．
三、平面镜成像的作图
（1）平面镜成像作图技巧
A）、反射定律法：
从物点作任意两条入射光线，根据反射定律作其反射光线，两反射光线的反向延长线的交点。
如图。
B、对称法：
先根据平面镜成像有对称性的特点，确定像点的位置，再补画入射光线和反射光线．注意实际光线用实线且标前头，镜后的反向延长线用虚线，不标箭头．
（2）确定平面镜成像的观察范围的方法
平面镜前的物体总能在镜中成像，但只有在一定范围内才能看得到．若要看到平面镜中完整的像，则需借助边界光线，边界光线的公共部分，即为完整像的观察范围．
（3）充分利用光路可逆的性质作图。
（点光源通过平面镜反射照亮的范围和眼在某点通过平面镜看到的范围是相同的）
【例5】如图所示，AB沿平面镜所成的像，能观察到全像的区域．
解析：
先根据像物与镜面对称关系作出虚像A/B/．要能观察到A/B/全像，必须要处在物体AB两端点反射光的重叠区，可分别从A、B两点对镜面端点P与Q作A射线AP、AQ和BP、BQ，再分别作它们的反射线，反射线是在像点与入射点所决定的直线上，可利用这两点直线画出反射线PA1、QA2和PB2、QB2，PA1和QB2所包围的区域就是A、B两点反射光的重叠区，见图中画有斜线的部分．
【例6】有—竖直放置的平面镜M，居平面镜前45cm处有一与平面镜平行放置的平板ab，ab靠镜一侧有一点光源S，现要在离平面镜5cm的PQ虚线上的某一处放一平行于平面镜的挡板，使反射光不能照射到ab板上的AB部分．已知：
SA＝45cm，AB＝45cm．求挡光板的最小宽度是多少？
【解析】作出点光源S的像点S/，光源S能反射到AB的范围由图中在挡光板的CF部分挡住，而这部分反射光线中的OB的入射光线在入射时就被D点挡住．故把图中的CD部分用挡光板遮住，则反射光AC被C点挡住，反射光线BF的入射光线在D点被挡住，也就是说当CD被挡板挡住后，S点光源能反射到AB部分的光线全部被CD挡板挡住．
由图中的几何关系：
ΔS/PC∽ΔS/SA，S/P／S/S＝CP／AB，
CP＝AB·S/P／S/S＝45×（45＋5）／（45＋45）cm＝25cm。
在ΔS/SA和ΔS/AB中的中位线分别为MO/和O/O，MO＝MO/＋O/O＝SA/2＋AB/2＝45cm
而ΔSPD∽ΔSMO，则有PD／MO＝SP／SM＝40／45＝8／9PD＝8MO／9＝40cm
四、有关平面镜成像的常见应用：
1、解钟表在平面镜中成像问题五法
1）、反面观察法：
从像所在纸面的背面，对着光亮处观察,所观察到的时刻即为实际时刻.
2）、对称作图法:
（平面镜成像特点:
上下不颠倒,左右要交换.）以12点和6点的连线为对称轴,作出象的时针和分针的对称图形,所指示即为实际时刻.
3）、逆向读数法:
将平面镜中象的时刻按逆时针方向读数.
4）、减去象数法:
由对称作图法可知,实际时刻与象的指示时刻之和为12,因此12减去象所示时刻（按习惯读数）即为实际时刻.
5）、再次成像法:
手持纸面,使纸面上的象再次在平面镜中成像,则此时镜中的象所示时刻即为实际时刻.
2、两个互成角度的平面镜对一个实物成像个数的问题:
若两平面镜间的夹角为θ,则
1）、当
不是整数时,成像个数为
个;
2）、当
为是整数时,成像个数为
个.以上仅限于一般情况,特殊情况需作图讨论.
试题展示
基础练习：
1、下列现象中,不能用光的直线传播知识解释的是（）
A.影子B.日食、月食
C.小孔成像D.海市蜃楼
3、下列一些说法中，正确的是（）
A.光从空气射入水中，传播方向一定会改变，传播速度不变
B.光年是时间单位
C.发生漫反射，光线要遵循反射定律
D.光的传播速度是3×108米/秒
4、某人由远处走向一块竖直悬挂着的平面镜，他在镜内所成像的大小将（）
A.大小不变B.逐渐变小
C.逐渐变大D.无法确定
5、如图AB是放在平面镜前的物体，A'B'表示物体在平面镜中所成的像，下列三个图正确的是（）
A.甲B.乙C.丙D.都不对
6、下列事例中属于光的反射现象的是（）
A．在平静的湖边看到树的倒影
B．白天浓密树荫下有许多小圆形光斑
C．夜晚，路灯下看到自己的影子
D．圆形玻璃缸中的金鱼，看上去变大了
7、在纸上剪一个很小的方形孔，让太阳光垂直照在方形孔上，那么地面上产生的光斑（）
A.是方形的
B.是圆形的
C.它是太阳的像
D.是长方形的
8、某人的身高是1.58米，站在穿衣镜前1米处，他在镜中的像到镜面的距离是_________米，像高_______米；当他向镜面前进0.5米，人与像间距离是________米，像的大小将______________（填变化情况）。
9、反射光线与反射面的夹角为35°，转动反射面，使反射角增大5°，则入射光线与反射光线的夹角变为（）
A.70°B.80°
C.110°D.120°
10、一根直尺与它在平面镜中的像正好成一直角，则直尺与镜面的夹角是_______度；在平面镜上放一枚硬币，硬币和它的像相距10毫米，则平面镜厚为________毫米。
基础练习参考答案：
1、D
3、C4、A5、B6、A7、BC
8、11.589、D10、4510
提高练习：
1.以下说法正确的是（）
A.光年是天文学上用的时间单位
B.光使照相底片感光是使化学能转变成光能
C.假设地球周围无任何尘埃微粒，白天人看到天空就是一片漆黑
D.人眼只能看到发光的物体
2.在距竖直墙MN一段距离的A点，有一小球，在球的左边紧靠小球处有一固定的点光源S，所示.给小球一向右的水平速度让小球在空中做平抛运动，则小球在碰墙以前，它在墙上的影子由上而下的运动是
A.匀速直线运动
B.自由落体运动
C.变加速直线运动
D.初速度为零的匀加速直线运动
3.从地球发出一束激光，经过月球表面反射后，再被地球发射台接收，历时2.56s，则地球与月球的距离是
A.7.68×105km
B.3.84×105km
C.7.68×108km
D.3.84×108km
4.如图19-2所示，一高度为h的人从路灯正下方沿水平路面以速度v0匀速向前行走，路灯距地面的高度为H.则人头顶的影子在地面的速度大小为
A.v0B.
v0
C.
D.
5.如图所示，当月球运行到太阳、地球之间时，由于太阳光沿直线传播，会发生日食现象。
如果把月球背向太阳的空间划分为A、B、C、D四个区域，则地球运行到_______区域时发生日全食；运行到_________区域时发生日偏食；运行到___________区域时发生日环食。
6.医院的抢救室都装有无影灯，要使无影灯达到一定的效果，灯距手术台必须达到一定的高度.为研究这种问题，现将其简化成如下模型：
如图19-5所示，A是直径为d的无影灯，B是半径为a的圆形遮光板，C是手术台，B距C的高度为h.当无影灯A装在距手术台C多高处时，手术台上的本影正好消失，只有半影？
这时半影的面积多大？
（A、B、C三者中心共轴）
提高练习参考答案：
1.C2.A3.B4.D5.ABC
6.
；
一、选择题（每小题5分，共40分）
1.当月球绕地球旋转时，正好转到太阳和地球之间，在地球上某些地方便发生日食.下列说法中正确的是
A.在月球背面的本影区地面上将发生日全食
B.在月球背面的半影区地面上将看到日偏食
C.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球近一些
D.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些
2.下列有关光反射的说法正确的是
A.平行光束射向物体表面，反射后可能不是一束平行光
B.在镜面反射中，光的反射遵守反射定律；在漫反射中，光的反射不遵守反射定律
C.电影银幕用粗糙材料，这是为了增加漫反射效果
D.两种介质的界面是一个平面，当光线垂直于界面从一种介质进入另一种介质时一定没有反射光线
3.如图1—41—1所示，a、b、c三条光线会聚于S点.若在S点前任意位置放一平面镜，则
图1—41—1
A.三条反射光线可能交于一点，也可能不交于一点
B.三条反射光线一定不会交于一点
C.三条反射光线一定交于镜前一点
D.三条反射光线的延长线交于镜后一点
4.一点光源S经平面镜M成像于S′，人眼于P点可以观察到的S′，如图1—41—2所示.今在S、M之间放一不太大的遮光板N，则
图1—41—2
A.S不能在M中成像B.S仍能在M中成像
C.人眼观察到的S′的亮度变弱D.人眼观察到的S′的亮度不变
5.一人正对一竖立的平面镜站立，人的身体宽为a，两眼相距为b，欲使自己无论闭上左眼或是右眼都能用另一只眼从镜子看到自己的整个身体，镜子的宽度至少应为
A.
aB.
bC.
（a+b）D.
（a-b）
6.一个点光源S对平面镜成像.设光源不动，平面镜以速度v沿OS方向向光源平移，镜面与OS方向之间的夹角为30°，则光源的像S′将
图1—41—3
A.以速率0.5v沿S′S连线向S运动B.以速率v沿S′S连线向S运动
C.以速率
v沿S′S连线向S运动D.以速率2v沿S′S连线向S运动
7.一平面镜放在圆筒内的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S，平面镜从如图1—41—4所示的位置开始以角速度ω绕圆筒轴O匀速转动，在其转动45°角的过程中，下述说法中正确的是
图1—41—4
A.点光源在镜中所成像与反射光斑运动的角速度相同，都是2ω
B.点光源的像运动的角速度小于反射光斑运动的角速度，反射光斑运动的角速度为2ω
C.点光源的像运动的角速度大于反射光斑运动的角速度，反射光斑运动的角速度为2ω
D.点光源在镜中的像与反射光斑运动的角速度均为ω
8.如图1—41—5所示，一小球紧靠在光源S前方水平向左平抛，恰好落在墙角A处，则小球在运动过程中，竖直墙壁上球影中心的运动是
图1—41—5
A.匀速直线运动B.自由落体运动
C.先加速，后减速D.先减速，后加速
二、填空题（每小题6分，共24分）
9.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5°角下射，与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球的太阳光可视为平行光，如图1—41—6所示，据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R=_______.
图1—41—6图1—41—7
10.如图1—41—7所示，MN为空气与介质的分界面，PQ为垂直于界面的挡板，与MN交于O，A为放在MN上的一块小平面镜.PQ上有两个小孔，从S1可看到点光源S的像，从S2恰看不到S的虚像，若
=c，
=a，
=b，则介质的折射率n=_______.
11.平面镜与x轴平行放置，其两端的坐标分别为（-2，2），（0，2），人眼位于x轴上+2处，如图1—41—8所示.当发光点P从x轴原点0沿x轴负方向运动到_______区间，人眼可以从平面镜中看到P点的像.
图1—41—8图1—41—9
12.如图1—41—9所示，激光液面控制仪的原理是：
固定一束激光AO以入射角i照射液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s的距离射到B′点，由此可知液面降低了_______.
三、计算题（共36分）
13.（8分）有一平面镜绕竖直轴转动，角速度ω=2πrad/s，现将一束光线射向平面镜，其反射光线可射至距平面镜20m远的圆弧形竖直墙壁上，其圆心在平面镜的转轴上，所对的圆心角φ=
.试求反射光点在墙壁上移动的速度大小为多少?
1min内，墙壁上有光线照射的时间有多长?
图1—41—10
14.（8分）如图1—41—11所示，蜡烛AB置于平板玻璃MN前1m处.紧靠MN背后有与AB等高的蜡烛CD.现使CD以2m/s的速度向右匀速移动，要在2s时，能从玻璃的左侧透过玻璃看到右侧只有一支蜡烛，则必须同时使玻璃MN由静止开始以多大的加速度向右做匀加速运动？
图1—41—11图1—41—12
15.（10分）图1—41—12中AB表示一直立的平面镜，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜），MN是光屏，三者互相平行，屏MN上的ab表示一条竖直的缝（即a、b之间是透光的）.某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置如图），可通过平面镜看到米尺的一部分刻度.试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部分，并在P1P2上把这部分涂以标志
16.（10分）在地质考察中发现一个溶洞如图1—41—13所示，洞内有一块立于水中的礁石.
（1）若洞内光线充足，人便能在洞外借助于水平面看到礁石的像，试画出人在洞外看到礁石像的范围.
（2）若洞内光线不充足，为了能在洞外对礁石进行观察，必须用灯光对它照明，则灯应放在什么位置才有可能照亮全部礁石？
图1—41—13
参考答案
一、1.ABD2.AC3.C4.BD5.C
6.B将速度v进行分解，分解成平行平面镜的速度v1及垂直镜面的速度v2.v1对像点移动没有“作用”，由v2的影响可得v′=2v2=2vsinθ=v.
7.A点光源在镜中所成的像与反射光斑始终在同一直线上.
8.A如图所示，P点为小球在墙上留下的影子，由x=v0t,y=
gt2,三角形相似性质y/x=y′/L得y′=
t.
二、9.24L/π10.
11.-6≤x≤2利用光路的可逆性作图求解.
12.
coti
三、13.v=r·2ω=20×4πm/s=251m/s;t=（
）×T×60s=5s
14.2s时，蜡烛CD移动的位移s1=vt=4m，此时AB与CD间的距离为s2=5m.根据平面镜成像对称性特点，则MN要移动到AB、CD的正中间，即MN
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