光现象典例及练习.docx

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光现象典例及练习

第一节光的传播

【基础知识精讲】

1．光源

能够发光的物体叫做光源．太阳就是一个巨大的自然光源，它发出的光照耀万物，使我们白天能看到周围的一切．可是一到夜晚，没有太阳光了，人们为了能看见东西，就不得不制作人造光源．

2．光是如何传播的

在有雾的天气里，可以看到汽车头灯射出的光线是直的．穿过森林的光束是直的；在电影院中可以看到放映机射向银幕的光束是直的．光不仅在空中沿直线传播，在水、玻璃等透明物质中的传播路线也是直的．

由于光是沿直线传播的，我们就可以沿光的传播路线画一条直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向．这种表示光的传播方向的直线叫做光线．．

在挖掘长的隧道时，为了保证隧道是直的．工程师们就利用能沿直线传播很远的激光束，引导掘进机沿直线前进（图2—3）．

光的直线传播可以解释许多常见的光现象，例如影的形成．光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面光不能到达的区域便产生影．你玩过手影游戏吗？

在阳光下或灯光下，按照图2—4中的方法，用两只手做出各种姿态，你会看到墙上映出了狗、鸭、飞鸟等等生动的形象．请你动手做这些有趣的实验．

日食和月食也可以用光的直线传播来解释．图2—5和2—6表示日食和月食的成因．

需要注意的是，光在同一介质中沿直线传播是有条件的，如果介质不均匀，光线也会发生弯曲．例如地球周围的大气就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲．早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，就是因为不均匀的大气使光线变弯了的缘故．因此应该说，光在均匀介质中是沿直线传播的．

3.光速，光在真空中的速度最大，用符号“c”表示，c=3×108m／s.光在其它介质中传播速度都比在真空中小.光在空气中传播速度十分接近光在真空中的传播速度，也可以认为是3×108m／s，光在水中的传播速度是

c，在玻璃中的传播速度

c.光速比声速大得多.

【学习方法指导】

模型法

我们在学习物理过程中，常会遇到一些比较抽象的问题．人们为了便于研究它，会根据它的一些特征，把它形象地画出来，用一些具体的图形或模型来代替它，这样人们在研究它时就比较具体化了，在物理学里把这种研究问题的方法叫模型法．

请同学们回忆一下，结合本节所学知识，哪个知识点运用了模型法？

对，光线的表示方法就是采用了模型法．根据光沿直线传播，用一条直线表示它的传播路径，再画一个箭头表示传播方向

【典型例析分析】

例1关于光的传播，下列说法正确的是（）

A.光总是沿直线传播的　　　　　　　B.光只是在真空中才能沿直线传播

C.光在同种介质中传播路线是直的　　D.光在均匀介质中沿直线传播

解析：

D.光沿直线传播条件为：

①在同一介质中；②该介质均匀透明.这两个条件必须同时满足，才可以得出光是沿直线传播的结论.

例2光在真空中的传播速度是m／s，一卫星距离地球约3.6×104km，一束光从卫星到地球约需s.

解析：

3×108，0.12.已知光在真空中的传播速度是3×108m／s，光从通讯卫星射到地球的传播速度可认为3×105km／s，由运动公式：

t=

例3在纸上剪一个很小的三角形，让太阳光垂直照射在三角形上，那么地面上形成的光斑（）

A.是三角形，它是太阳的影B.是圆形，它是太阳的虚像

C.是圆形的，它是太阳的实像D.是三角形，它是太阳的实像

解析：

C.该题是一个小孔成像的实验，由于光沿直线传播，放光斑形状与太阳一样是圆的.又因为光斑是实际光线会聚而成的，所以是太阳的实像.小孔成像的“小”字相对于孔和物的距离及孔和屏的距离而言.小孔不管什么形状都能成倒立的实像.

例4你能不能想出一个办法来估测雷电的地方离你有多远？

解析：

声音在空气中传播速度为340m／s，光速为3×108m／s，由于光的传播速度远远大于声音的，它通过很长的路程所用时间相当短，因此当我们看到闪电时，可以认为打雷同时发生，此时开始记时，到听到雷声为止声音在这段时间内通过的路程相当于是打雷的地方离我们的距离.

方法：

当看到某处闪电时便利用秒表开始记时，待听到雷声时停止记时，秒表上记录时间为t，再利用声速，根据s=vt进行计算，即可求出打雷的地方离我们多远.

同步练习

一、选择题（每空5分，共50分）

1.太阳、月亮、烛焰、电视机荧光屏中属光源的是（）

A.太阳、月亮B.太阳、烛焰

C.月亮、荧光屏D.四个都是

2.从地面向月球发射激光信号，经2.7s收到从月球返回的信号.那么，地球和月球之间的距离是（）

A.8.1×108kmB.8.1×105km

C.4.05×105kmD.4.05×108km

3.打雷时，人们总是先看到闪电，后听到雷声，这是因为（）

A.打雷时总是先发出闪电后发出雷声

B.闪电和雷声同时发生，只是光速远大于声速

C.闪电和雷声同时传到，但光刺激强烈，人耳反应迟钝

D.以上理由都不对

4.在下列现象中不能用光在均匀介质中沿直线传播的道理来解释的是（）

A.水中倒影B.日食和月食的形成

C.影子的形成D.看不到不透明物体后面的东西

5.如下图所示，有个过路人，经过一盏路灯时，灯光照射人所形成的影子的长度变化是（）

A.先变长后变短B.先变短后变长　C.逐渐变长D.逐渐变短

6.一棵树在阳光照射下观察它投在地面上的影子的长短，从早晨到晚间的变化情况是（）

A.先变长后变短B.先变短后变长　　C.逐渐变短D.逐渐变长

7.太阳光垂直照射到一个很小的正方形孔上，则在地面上产生的光点形状是（）

A.圆形的B.正方形的　　　C不规则的D.条形的

8.在开运动会时，请你做终点记时员，你是看发令员的枪冒烟开始记时，还是听到枪声开始记时？

（）

A看到枪冒烟，因为烟雾看得清　　　　　　B.听到枪声，因为枪声听得清

C.看到枪冒烟，因为光速比声速大得多　　　D.看到枪冒烟，因为光的传播不需时间

9.一位在北京剧场里看演出的观众，坐在离演奏者不太远的地方，另一位在上海的居民坐在家里的电视机前看同一场演出.上海与北京相距1460km，他们两人若想同时听到演奏声，北京观众必须坐在离演奏者约（）

A.30mB.17mC.1.655mD.无法知道

10.下列说法正确的是（）

A.光在透明介质中沿直线传播　　　　　　　　　B.光的传播速度是3×105km／s

C.影子的形成说明光在均匀介质里是沿直线传播的

D.早晨，我们在海边看到日出，这是光的直线传播现象

二、填空题（每空3分，共30分）

11.光线指的是一条带的直线，表示光的传播和.

12.从远处光源射来的光可以近似看作是光.如从太阳射来的光就是光.

13.小孔成像是由于光在同一种介质里形成的.光在真空中的传播速度是米/秒.

14.在阳光下电线杆在地面上的影长为5.4m，这时一位身高1.6m的学生直立时在地面上的影长为1.2m，那么电线杆的高度是m.

15.黑夜里手电筒射出的光，在空中通过的路线是直的，这个现象表明光在______介质中是直线传播的.但是，如果光从一种介质射入另一种介质时，它的传播方向.

三、作图与计算题（每题10分，共20分）

16.如图所示，在地面上竖直竖立一长杆AB，图中带箭头的线是一束照到地面的太阳光，请作出长杆AB在地面上的影子.

17.小孔成像盒的小孔与毛玻璃屏的距离是0.1m，对着前方高10m的楼房时，在屏上看到楼房的倒立像，像高0.02m.请估算人与楼房的距离.

【素质优化训练】

1.在阳光照射下，一位身高1.5m的人直立时影长2m，若此时电线杆影长14m，则电线杆的高度为m.

2.一点光源离一不透明的直径为10cm的圆形板的中心距离是10cm，在与圆扳平行的距离10cm的白屏上，将得到一面积cm2的圆形影子.

【生活实际运用】

1.在天高气爽的秋夜，为什么星光总是闪烁不定的.

2.某校学生利用太阳光测量教学楼的高度，他们将一根lm长的竹杆插在操场上，测得影长2m，同时测得教学接影长22m.根据这些数据求出教学楼的高度.

参考答案：

一、1－5．BCBAB6－10．BACCC

二、11．箭头路径方向12．平行平行13．沿直线传播3×10814．7．215．同种均匀一般会改变

三、16．如图，A’B即AB的影子.17．50m

【素质优化训练】

1．10.5m2．314

【生活实际运用】

1．提示：

星光通过不均匀的大气时会变弯曲，而大气是在运动变化着的，它的均匀程度随时在变化.

2．竹杆长用l杆表示，l杆=1米，影长用l杆影表示l杆影=2米楼房长用l楼表示，楼房影长用l影楼表示l楼影=22米

∴

楼=

第二节光的反射

【基础知识精讲】

1.光的反射定律

反射光线与入射光线、法线在同一个平面上；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角.入射光线与法线的夹角叫入射角∠ｉ；反射光线与法线的夹角叫反射角∠ｒ，反射时光路是可逆的.

2.镜面反射和漫反射

物体对光的反射分镜面反射和漫反射两类.漫反射使我们从不同方向都能看到物体，镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律.

镜面反射与漫反射比较如下：

现象

共同点

不同点

结果

镜面反射

都遵守光的反射定律

镜面光滑

平行光反射后仍然平行

漫反射

反射面有许多微小凸凹不平

平行光反射后向着不同方向

【典型例析分析】

例1　光的反射定律的叙述下列说法正确的是（　　　）

A.入射光线和反射光线分居法线两侧，且入射角等于反射角

B.入射光线位于反射光线和法线决定的平面内，且入射角等于反射角

C.反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内、反射光线和入射光线分居法线的两侧，且反射角等于入射角

D.入射角等于反射角

解析：

C.此题在于理解光的反射定律内容，反射定律阐述了“三线、两角”的关系即法线、入射光线、反射光线，反射角与入射角的关系，而A、B、D选项都是颠倒了因果，所以不正确；有了入射光线才有反射现象，反射光线随入射光线变化而变化，反射角也随入射角变化而变化，故选C.

例2　如下左图所示，光线AO以20°的入射角射到平面镜MP上，现将平面镜左边向上，右边向下顺时针转动5°后（下右图），反射光线与入射光线之间的夹角为（）

A.25°　　　　　B.50°　　　　　C.15°　　　　D.30°

解析：

B.本题为对光的反射定律的应用.本题关键为法线总与反射面相垂直，入射光线相对于水平面而言是不动的，让平面镜左边朝上，右边朝下顺时针转动5°，法线自然也跟着转动5°入射角也增大到25°，而反射角等于入射角.所以反射角也增大到25°，而反射光与入射光线夹角等于反射角与入射角之和，所以他们夹角为50°.

例3　晚上，在桌上铺一张白纸，把一块小平面镜放在纸上（镜面朝上），让手电筒的光对着平面镜照射，如下图所示，从侧面看去（）

A.镜子比较亮，它发生了镜面反射

B.镜子比较暗，它发生了镜面反射

C.白纸比较亮，它发生了镜面反射

D.白纸比较暗，它发生了漫反射

解析：

B.因为平面镜的镜面很光滑，垂直入射到镜面的光被垂直反射回去，射到其他方向很少，因此从侧面看去，基本上没有光线射入眼中，镜面看起来很暗，所以B正确，又因为白纸表面比较粗糙，入射到白纸上的光发生了漫反射而不是镜面反射，反射光线能射到各个方向所以从侧面看白纸比较亮，C、D选择错误.

例4黑板上同一个字，有的座位上的同学看得清楚，而有的座位上同学看不清楚，其原因是（）

A.教室光线亮度不够B.黑板产生镜面反射造成的看不清楚

C.黑板漫反射造成的看不清楚D.以上说法都不对

解析：

B.光的反射分镜面反射和漫反射.有的座位上的同学看得清楚，说明教室内的光线亮度足够，所以A错误.光线经黑板发生漫反射后学生应从各个不同角度都能看到同一个字，故C选项错误；在黑板的局部发生镜面反射时，特别在这个字处若发生镜面反射时，反射光线所对的座位上的同学就看不清楚这个字了，故选项B正确.

同步练习

一、选择题（每题5分，共45分）

1.关于光的反射定律，某同学的叙述如下，其中错误的是（）

A.反射光线跟入射光线和法线在同一平面上

B.反射光线跟入射光线分居在法线的两侧

C.入射角等于反射角

D.入射角为θ，反射角也为θ

2.下列说法中正确的是（）

A.反射光线和入射光线不可能在同一直线上

B.发生漫反射时就不遵守反射定律了

C.发生反射时光路是可逆的

D.反射光的速度小于入射光的速度

3.下列说法中错误的是（）

A.在光的反射现象中，若入射光线靠近法线，反射光线也靠近法线

B.光线垂直镜面入射时，反射角是90°

C.通过平面镜，甲同学能看到乙同学，那么乙也能通过平面镜看到甲

D.镜面反射遵守反射定律，漫反射也遵守反射定律

4.若一束平行光垂直射到一平面镜上，这时反射光和入射光的夹角是（）

A.0°B.90°C.45°D.180°

5.若反射光线与入射光线的夹角是80°，则入射光线和镜面的夹角是（）

A.40°B.50°C.80°D.130°

6.入射光线与平面镜的夹角是55°，保持入射光线不动，绕入射点转动面镜，使入射角增大10°，则反射光线跟入射光线的夹角是（）

A.50°B.70°C.90°D.130°

7.如左下图所示，入射光线与平面镜MN的夹角是30°，如果保持入射光线不动，使平面镜绕入射点逆时针转动10°，则反射光线跟入射光线的夹角（）

A.增大20°B.增大10°C.减小20°D.减小10°

8.如中上图所示，两平面镜A和B相交成角a，若入射光线跟B镜面平行，经镜面反射后，射出的光线与A平行，则角a为（）

A.30°B.60°C.45°D.90°

9.如右上图所示，两块平面镜相交成60°，一束光线AO射到平面镜M上，要使最后反射回去的光线与AO重合，但方向与AO相反，那么光线AO与平面镜M的夹角应是（）

A.15°B.30°C.45°D.60°

二、作图题（每1题6分，第2题5分，共11分）

10.在下图中，根据题中给出的条件，画出入射光线、反射光线或平面镜的位置.

11.太阳光线与水平面成30°角，若要用镜子将太阳光线反射到竖直的深井里，镜面应与水平成多大角度？

请在下图中画出其光路图.

三、境空题（每空5.5分，共44分）

12.入射光线垂直射到平面镜上时，反射角是如果把镜面转动30°角，这时反射光线跟入射光线的夹角是.

13.我国有一部古书《淮南万毕术》，书中记有这样一段文字：

“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻……”这是利用原理来观察周围景物，且类似于__________的装置.

14.光的反射有反射和反射.两种反射都遵守定律.

【素质优化训练】

1.太阳光与水平地面成50°角入射，要使太阳光沿检查井照亮下水道，如下图所示，在井口处应怎样放置平面镜.

2.太阳光与水平方向成60°角射向平面镜，若使反射光线沿水平方向射出，求平面镜与水平方向夹角

【生活实际运用】

1.铁板做成的公益广告牌上用油漆画上图案和文字.人们从广告牌前经过时却看不清上面的内容，只感到有刺眼的光照来，这是何故？

2.请你设计一种自行车“尾灯”，当光照射在它上面时，它能将光按原方向反射回去.这样使夜行的机动车辆能看清公路上的自行车.

【知识验证实验】

雨后晴朗的夜晚，地面低凹处还有积水，为了不踩到地面的积水，怎样判断才正确？

参考答案：

一、1－5．CCBAB6－9．CCBB

二、10,11

三、12．0°60°13．平面镜成像潜望镜14．镜面漫光的反射

【素质优化训练】

1．平面镜应与水平面成70°角放置．2．平面镜的放法有两种：

一种是镜面与水平方向成30°角，一种是与水平方向成60°角.

【生活实际运用】

1．广告牌如果太光滑，太阳光照在它上面，就易产生镜面反射．当人逆着反射光看广告牌时，由于光照太强，分辨不出它上面的字迹，图案和底色．

2．自行车“尾灯”本身不发光，设计反射式尾灯是为了让车后的灯光照在它上面发生反射而被人观察到。

将反射面设计成互成90°角度的组合面可以使先按原路反射回去．

第三节平面镜成像

【基础知识精讲】

平面镜的符号为：

“

”这个符号在光的反射这节内容就使用了．因为平面镜只一面反射，所以不反射的那面画上“阴影”，表示不发生反射．

1．平面镜成像的特点

平面镜所成的像是虚像，像与物体的大小相同，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等，像与物体相对于平面镜对称。

（平面镜所成像与物体始终等大，这一特点要记住）

2.根据平面镜成像的特点做图：

3、根据平面镜成像的原理做图：

4、平面镜的应用

（1）利用平面镜成像

　　如照镜子，商店里墙上的平面镜。

（2）用平面镜改变光路

如香港汇丰银行大楼上的平面镜阵列，人防工程路口的平面镜。

（3）用平面镜既改变光路，又要看它成的像

牙科医生用的小平面镜、潜望镜。

5．凸面镜和凹面镜

射到凸面镜上的平行光线，经凸镜反射后变得发散，凸面镜对光线有发散作用.

射到凹面镜上的平行光线，经凹镜反射后能会聚于一点，凹面镜对光线有会聚作用．

【典型例析分析】

【例1】身高1.7m的人，站立在竖直悬挂的平面镜前2m处，镜中的像到人的距离是________，像的高度是________，当人后退1m，像的大小是________，像到人的距离是________．

解析：

因平面镜成的像与物总是以镜面为对称，像的大小与物到镜面的距离无关．

本题的答案是：

4m，1.7m，1.7m，6m．

点拨：

掌握平面镜成像规律是解本题的关键．

【例2】如图所示，一台钟的钟面上无数字，只有刻度线．如图，是从平面镜内看到钟面上的指针位置，此时的实际时刻是________．

解析：

作中间两个刻度的连线，以该直线为对称轴，分别以轴对称作出分针和时针的实际位置。

实际时刻是3点40分。

点拨：

平面镜成像与物左右相反，中线位置不变。

【例3】某只昆虫沿着竖直悬挂的镜面爬行，速度为v，镜中的像相对于镜面的速度是________，当昆虫以v垂直于镜面方向爬行时，镜中的像相对于昆虫的速度是________．

点拨：

平面镜成的像与物总是以镜面为轴对称的．所以应填V和2V。

同步练习

一.填空题：

（每空2分，共38分）

1.如图所示，MM′是反射面，AO是________，OB是________．

2.光在两种物质________上改变传播方向，并且________物质中，这种现象叫做光的反射，反射光的速度________（填“变大”、“变小”或“不变”）．

3.黑板反光使学生看不清字，是由于光射到黑板上发生了的________缘故．人们能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光射到物体上发生了________的缘故．

4.光线垂直照到水面上，入射角是________反射角是________．

5.人站在岸边看到水中的“白云”，实质是白云的________像，反射面是________．

6.一身高1.73m的同学，站在竖直放置的平面镜前2m处，那么他在镜中像的高度是________；当他后退0.5m，像离他本人的距离是________，像的高度是________．

7.要使一支铅笔跟它在平面镜中的像垂直，这支铅笔跟平面镜的夹角应为________．

8.如图所示，某同学在做“平面镜成像特点”实验时，将一块玻璃板竖直架在一把直尺上面，再取两段等长的蜡烛A和B一前一后竖直放在直尺上，点燃玻璃板前蜡烛A，用眼睛进行观察，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与A在玻璃板内的像重合，蜡烛B好像被点燃了，在此实验中：

（1）尺的作用是便于比较物与像________的关系。

（2）两段等长的蜡烛是为了比较物与像的________关系。

（3）若移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上________（填“能”或“不能”）接收到蜡烛的像，这说明平面镜成的是________像。

二.选择题（每题3分，共18分）

9.一束光线射到平面镜上，当入射角增大15°时，入射光线与反射光线恰成直角，原来的入射角应是[]

A．30°B．45°C．15°D．60°

10.晚上，在桌上铺一张白纸，把一块小平面镜放在纸上（镜面朝上），让手电筒的光正对着平面镜照射。

从侧面看去[]

A．镜子比较亮，它发生了镜面反射

B．镜子比较暗，它发生了镜面反射

C．白纸比较亮，它发生了镜面反射

D．白纸比较暗，它发生了漫反射

11.关于光路可逆性原理下列说法正确的是[]

A．只有在光的直线传播过程中遵守

B．只有在镜面反射中遵守

C．漫反射不遵守

D．光的直线传播、镜面反射、漫反射都遵循光路可逆性原理

12.人以1.5m/s的速度沿平直的河堤上行走，他在平静的河水中的“倒影”相对于人的速度是[]

A．0B．1.5m/sC．3m/sD．0.75m/s

13.决定物在平面镜中成像大小的因素是[]

A．物到镜的距离B．镜的高度

C．镜的宽度D．物的大小

14.如图所示，能正确表示物在平面镜成像的图是[]

三.做图题（第15题4分，其余每图5分，共44分）

15.如图所示，S为一点光源，分别做出SO、SA、SB的反射光线。

16.做出图中反射光线和入射光线的反射面位置。

17.完成图中各光路图。

18.太阳光线与水平方向成30°，要使光线垂直照射在竖直墙壁上，应怎样放置平面镜。

19.如图所示，根据光的反射性质作出物体S在镜中的像。

20.如图所示，A、B是插放在镜前的两枚大头针，要使人眼看到A、B的像重合在一起，人眼应在什么方向观察？

【参考答案】

一.填空题

1.入射光线，反射光线2.分界面，回到原来，不变

3.镜面反射，漫反射4.0°，0°

5.虚，水面6.1.73m，5m，1.73m

7.45°8.

（1）离镜面距离

（2）大小（3）不能，虚

二.选择题

9.A10.B11.D12.A13.D14.C

三.做图题

15.

16.

17.

18.165°或105°（反射面与水平方向夹角）

19.

20.

第四节光的折射

【基础知识精讲】

1．本节是在学习光的反射的基础上，学习另一种常见的光现象——光的折射现象．请同学们在学习中注意比较光的折射规律和反射定律的异同．如光的折射规律和反射定律都是给出了三线的位置关系和两角的大小关系．它们在叙述方式、三线的位置关系、光路的可逆性等方面是相同或相似的；在两角（反射角与入射角、折射角与入射角）的大小关系上又是不同的．

2．折射成像问题

斜放在水中的筷子会从水面处弯折，在岸上看游泳池底会觉得池底变浅，潜水员看岸上的树会觉得树变高了，这些都属于折射成像，可以应用光的折射规律来解释．解决这类问题时应注意把握以下几个方面：

（1）这是由于光的折射而产生的；

（2）人看到的池底实际上是经光的折射而形成的虚像；（3）由岸边向水中看，虚像比实际池底浅，由水中向岸上看，虚像比