光和眼睛一.docx

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光和眼睛一

光和眼睛

（一）

一、一周知识概述

1、理解什么是光源，什么是光线，怎么用光线来表示光路

2、记住光速的大小

2、理解反射定律，学会应用反射定律

二、重难点知识讲解

（一）本章知识体系

多彩的光：

　　光速：

光在真空中的速度最大是3×108m/s

（二）光的基础知识

1、光源、光线和光束

　　宇宙间的物体不论其大小与种类，其中能自行发光的物体我们称之为光源。

在研究光现象时，我们常常根据光源的大小将光源分为点光源和面光源。

当发光物体的大小远远小于它到观察者的距离时，可以把它看成一个发光点，称为点光源。

那些不能作为一个发光点来看待的光源，则称为面光源。

　　在描述与研究光的传播时，可以用一条带箭头的直线表示光的行进方向，这样的直线称为光线，

（1）光线的概念是人为引入的，是对实际存在的一束极细的光的抽象。

（2）光线是为研究光的传播而建立的一种物理模型，从而才能用几何的方法来描述和研究光的传播规律。

2、光沿直线传播的条件：

光在均匀介质中沿直线传播

3、光的传播速度

   目前世界公认的真空中的光速c=299,792,485米/秒。

在通常的计算中我们取真空中光速为c=3.0×108米/秒，光在其它介质中的速度比在真空中的速度小。

　　在空气中的速度：

约3×108米/秒；（在水中的速度：

2.25×108米/秒

　　在玻璃中的速度：

2×108 米/秒）

　　另：

知道光年是天文学中长度单位，光年不是时间单位，也不是速度单位.

　　1光年=3×108m/s×365×24×3600s=9.46×1015m

4、物体的颜色：

　　①光的色散现象→白光不是单色光，而是由不同颜色的光组成。

　　②透明物体的颜色是由它能透过的色光决定；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。

　　③黑色物体吸收各种颜色的光，而白色物体则反射各种颜色的光

5、光的反射

（1）光的反射定律：

　　①反射光线和入射光线与法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线两侧。

　　②反射角等于入射角。

　　③在光发生反射现象中，光路是可逆的。

　　（理解光的反射定律：

牢记光的反射定律内容，不能颠倒因果关系；知道什么是入射角，反射角；入、反射角一定是入、反射光线与法线之间的夹角.会用反射定律画有关光路图，牢记法线的性质：

ⅰ平分入、反射光线之间夹角；ⅱ垂直于镜面（或界面）。

在画图中注意画出表达光路方向的箭头，图中哪些地方该标实线、哪些地方标虚线一定要注意。

）

（2）光的反射分为：

镜面反射与漫反射。

它们都遵循光的反射定律。

正是由于漫反射，我们才有可能看到本身不发光的物体。

6、成像知识：

平面镜成像特点

（1）小孔成像是光的直线传播形成的。

（2）平面镜成像特点：

　　平面镜所成像的大小和物体大小相等。

　　像到平面镜的距离与物到平面镜的距离相等。

　　像的左右与物的左右关系是相反的。

　　像的上下与物的上下关系是相同的。

　　像点与相应物点的连线与镜面垂直。

　　物体在平面镜中所成的像是虚像。

　　（掌握平面镜成像作图方法；理解光的反射原理作图；平面镜成像作图是本章要掌握的重点内容。

）

7、平面镜的应用：

（1）用平面镜成像：

如照镜子，主要是用来观察眼睛不能直接看到的物体，如自己的面容、姿势等；还有商店里墙上的平面镜为了增加空间感。

（2）用平面镜改变光路：

可用它来改变光路以按要求控制光的传播方向。

　　如香港汇丰银行大楼上的平面镜阵列；

　　（3）用平面镜既改变光路，又要看它成的像。

如：

潜望镜和牙科医生用的小平面镜等；   

　　 （4）球面镜分为凸面镜和凹面镜。

凸面镜对光线有发散作用；凹面镜对光线有会聚作用。

（三）典型例题 

例1、在一块方形纸板的中心挖正方形小孔，把这块有方孔的纸板对准阳光，当纸板和地面相距一定距离时，在地面上能观察到一方形黑影，你还会发现方形黑影的中心有一个圆亮斑，

　　请你回答以下几个问题：

（1）地面上出现的方形阴影是____________的影子，是____________造成的现象。

（2）阴影中心的圆亮斑是什么？

　　（3）如果在日偏食或日环食时观察该现象，地面上应出现的图案是什么样的？

　　（4）夏天在林中散步时，我们会看到地面上呈现很多的圆亮斑，请问树叶间的缝隙一定是圆的吗？

解析：

　　地面上的方形阴影是纸板挡住太阳光形成的，而阴影中心的圆亮斑是方孔所透过的太阳光的光线所造成的太阳的实像。

这里的方孔实际上起到的作用就是小孔成像中的小孔，而地面就好像是承接像的光屏。

方形阴影和圆亮斑实际都是光沿直线传播造成的。

　　在日偏食和日环食时观察，方形纸板后仍然会出现方形的阴影，但由于太阳有一部分被月亮挡住不能向地球发光，所以此时所出现的光斑不应是圆亮斑而应当是有一部分缺少的圆亮斑（日偏食）或圆环形的圆亮斑（日环食）。

　　在小孔成像时，只要孔相对而言足够小，就可以成像。

小孔成像时，像和物体总是一样的，跟小孔的形状没有任何关系，所以此时小孔的缝隙没有任何要求。

答案：

（1）纸板 光沿直线传播

（2）阴影中心的圆斑是太阳光通过方形小孔所成的太阳的实像。

　　（3）日偏食应出现的是方形阴影的中心有一块带圆形缺口的圆亮斑；在日环食时出现的现象应当是方形阴影的中心有一个圆环形的亮斑。

　　（4）树叶的缝隙大多是不规则的。

　　考点分析：

考查利用光的直线传播知识来解释生活中和自然中的一些重要现象。

例2、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

解析与解答：

　　在该实验中，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，射到其他方向的光很少，因此从侧面看去，基本上没有光线射入眼中，镜面看起来比较暗，所以A是错误的，选项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，所以从侧面看到白纸比较亮，所以选项C、D也是错误的。

正确选项为B。

正确区分镜面反射和漫反射是解答此题的关键。

例3、如图，甲是点光源在平面镜前所发出光线中的两条反射光线，请确定该光源的位置。

分析：

　　对于平面镜而言每一条光线都遵循光的反射规律，当知道了反射光线，我们可以根据光的反射规律做出光的折射光线。

反射光线的交点即为光源的位置

答案：

如图乙

　　说明：

光的反射作图：

根据光的反射规律，当光源发出的光经平面镜反射后每一条光线都遵循光的反射规律，于是我们可以做出每一条反射光线的反向延长线，则这些反向延长线交于一点，则这点就应该是对应的像点，因此，用这种方法可以做出物体的像。

我们可以称这种方法为对称法。

例4、某人身高1.80米，站立在竖直放置的平面镜前，要想看到自己的全身像，镜子最小需多长，镜子对悬挂有何要求？

解析与解答：

　　如图所示A、E、B分别代表人的头顶、眼睛和脚尖，MN为平面镜位置，而A'、E'、B'分别代表头顶、眼睛和脚尖的像。

根据平面镜成像的特点及光的可逆性。

MN为镜子的最小长度，因为OM=1/2AE，ON=1/2EB，所以OM+ON=1/2（AE+EB），即MN=1/2AB，也就是说镜子的高度应为这人身高的一半，此人身高1.80米，所以镜长应为0.9米。

所放的位置如图所示，镜子的上端M点应在人的头顶和眼睛之间距离的中点的高度，若高度挂得不对，就不能看见自己的全身像了。

课外拓展

光的反射、平面镜成像作图题解析

　　光的反射、平面镜成像的作图题，是中考的考查重点，下面就关于这类作图题，分类归纳，供同学们参考。

一、画光线

　　利用反射规律，根据入射光线画反射光线或根据反射光线确定入射光线是基础性题目。

例1、如图1所示，AO是入射光线，MN为平面镜，在图1中正确画出反射光线。

图1

解析：

　　这是由入射光线作反射光线的题目，既是中考考查的基础知识，也是非常典型的一类题目。

　　根据反射定律中的反射角等于入射角。

我们注意要先做出法线，然后根据入射角确定反射角，准确做出反射光线。

具体画法如图2所示。

图2

二、作物体的像

　　给出物体和平面镜，作出平面镜内物体的像。

例2、如图3所示，物体AB上的B点在平面镜里所成的像在B′点，在图中画出平面镜的位置和物体AB在平面镜中的像A′B′。

图3

解析：

　　根据平面镜成像的规律，物体和平面镜内的像是关于镜面对称的。

所以，平面镜所在的直线是物体和像的对应点连线的垂直平分线。

连接BB′，做出BB′的垂直平分线就是平面镜，再根据平面镜位置确定点A的像，连接A′B′即为物体的像，结果如图4所示。

图4

三、确定反射面或平面镜

　　利用光的反射规律和光线关系确定反射面，以及平面镜成像的图例中，确定平面镜的位置。

例3、小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井中，如图5所示。

请在图上作出平面镜的位置，并标出镜面与水平面夹角的度数。

图5

解析：

　　根据光的反射定律中反射角等于入射角可知，反射光线和入射光线的夹角是120°，则反射角和入射角分别是60°，由此可确定出法线，再作出法线的垂线，即平面镜。

具体做法如图6所示。

图6

四、确定光源或物体位置

　　平面镜成像的原理是光的反射，可以根据这个原理在平面镜和反射光路中确定光源或物体的位置。

例4、有一光源S在平面镜前，经平面镜的两束反射光如图7所示，请你根据平面镜成像的特点确定光源位置，并完成光路图。

图7

解析：

　　光源发出的光，被镜面反射后，我们可看成是由物体的像发出的，利用此特点可以很方便的找到光源。

　　反向延长两条反射光线，其交点为光源的像，然后利用平面镜的成像特点，确定光源位置，完成反射光路，具体作法如图8所示。

图8

中考解析

例1、不能用光的直线传播来解释的物理现象是（　）

   A．日食和月食

   B．影子的形成

   C．小孔成像

   D．发生雷电时，先看到闪电后听到雷声

分析与解答：

　　太阳、月球、地球运行到同一直线时，由于光是沿直线传播的，当月球挡住了太阳射向地球的光，便产生了日食现象；当地球挡住了太阳光时，就发生了月食现象，影子的形成是由于光沿直线传播时遇到不透明的物体而留下的阴影区域；小孔成像也是由于光沿直线传播，蜡烛的光通过小孔后在屏上形成倒立的烛焰像，因此A、B、C选项均能用光的直线传播来解释。

D是说明光在空气中的传播速度比声音传播的速度快，不能用光的直线传播来解释。

此题的正确选项是D。

例2、关于光的反射定律，下列说法正确的是（　）

　　A．光的反射定律，只在射向光滑的平面时成立

　　B．光在水面上发生反射时，光的反射定律不成立

　　C．光在漫反射时，不遵守光的反射定律

　　D．光在所有的物体表面上反射时，都遵守光的反射定律

解析与解答：

　　产生错解的原因是不理解光在任何物体表面上反射时，都严格遵循光的反射定律。

光在光滑平面上产生镜面反射，在粗糙表面产生漫反射，每条光线都遵守光的反射定律。

因此选项A、C是错误的。

光射到水面上时，部分光反射到空气中，仍遵守光的反射定律继续传播，所以B也是错误的。

正确选项是D。

一、选择题

1、下列关于光现象的说法正确的是（　）

A．光发生漫反射时，不遵守光的反射定律

B．光从空气射入水中，传播速度不变

C．月食是因为光的反射而形成的

D．平面镜可以成像，也可以控制光的传播路径

2、如图，一束光线射向平面镜，那么这束光线的入射角和反射角的大小分别为（　）

A．40°、40°               　　　 B．40°、50° 

C．50°、40°               　　　 D．50°、50°

3、下图是一张在湖边拍摄的照片。

因为湖水平静，岸上杂物与湖中倒影在照片上十分相似。

下列几种方法哪一种不能用来正确区分真实景物与它在湖中的倒影，它是（　） 

A．倒影比真实景物暗一些

B．倒影比真实景物的清晰度略差一些

C．倒影中人物排列的左右位置与拍照时的真实位置正好相反

D．倒影中人物的身高比真实人物略大一些

 4、光射到镜面上，入射光线与反射光线的夹角为120°，若使反射光线与入射光线的夹角变为100°，下列方法可行的是（　）

A．镜面不动，入射光线向镜面旋转10°

B．镜面不动，入射光线远离镜面旋转20°

C．入射光线不动，镜面顺时针旋转20°

D．入射光线不动，镜面逆时针旋转10°

5、一束平行光线与水平面成20°角射向地面，现用平面镜使反射光线进入一竖井中，镜面与水平方向成的角应为（　）

A．0°          　　　　　　　　　B．55°           

C．45°            　　　　　　　　D．35°

6、雨后天晴的夜晚，下面关于地面积水的判断正确的是（　）

A．迎着月光走，地上暗处是水，背着月光走地上发亮处是水

B．迎着月光走，地上发亮处是水，背着月光走，地上暗处是水

C．迎着月光走或背着月光走，都应是地上的暗处是水

D．迎着月光走或背着月光走，都应是地上发亮处是水

7、如图所示为验证光的反射定律的实验装置，光线沿路径PO入射至平面镜上的O点，那么，反射光线沿下列哪条路径射出（　）

A．OA          　　　　　　　　　B．OB         

C．OC           　　　　　　　　D．OD

8、下面四幅图中，属于光的反射现象的是（　）

A．

　　　　　　　　　　B．

C．

　　　　　　　　　　　D．

9、雨后的月夜，当我们背着月光走时，我们应该注意（　）

A．亮处有水洼，暗处是地　　　     B．亮处是地，暗处是水洼

C．水和地都暗　　　　　　　　     D．水和地都亮

10、如图所示是从平面镜中看到一钟表时针和分针位置，此时的实际时刻是（   ）

A．8时20分   　　　　　　　　　　B．4时20分   

C．3时40分   　　　　　　　　　　D．8时40分

二、填空题

11、轿车挡风玻璃不竖直安装，其主要原因是__________。

12、银幕常用粗糙的白布做成，其优点在于：

一是利用__________使坐在各处的观众都能看到画面，二是白布能反射__________颜色的光，能使观众看到色彩正常的画面。

13、在某饭店的一个长方形房间里，为了使客人感觉室内宽敞，主人在二面墙上装了一个与墙等大的平面镜，这是利用了__________原理达到这一目的的，这样可以使人感觉房间的大小是原来的__________倍。

14、为了把太阳光反射到一座洞口朝向正东方向的水平涵洞中去，某同学设计安装了一块能自动调节方向的平面镜M，如图所示。

正午时刻，太阳光垂直于水平地面照射，图中表示平面镜方向的那个角度应为α＝__________；午后，随着太阳西斜，α应适当___________（选填“增大”或“减小”）。

15、（07武汉）下图是研究平面镜成像特点的实验装置，A为玻璃板，B为点燃的蜡烛，C是和B完全相同但未点燃的蜡烛。

我们在玻璃板中看到B的像是因光的__________所形成的虚像。

当把C移到B的像所在的位置时，无论怎样沿水平桌面移动蜡烛C都不能使C与B的像完全重合，最有可能的原因是__________。

眼睛透过玻璃板看见的“蜡烛C”实际上是__________（选填“光的反射所形成的虚像”、“光的折射所形成的虚像”或“蜡烛C本身”）。

16、一条光线入射到一平面镜上，且入射光线与平面镜之间的夹角为30°，则反射角是__________；若入射角减小10°，则反射光线和入射光线之间的夹角是__________。

三、解答题

17、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直尺的上面，再取两段等长的蜡烛A和B一前一后放在直尺上，点燃玻璃板前的蜡烛A，用眼睛进行观察。

在此实验中：

（1）直尺的作用是便于比较物与像__________关系；

（2）两段等长的蜡烛是为了比较物与像__________关系；

　　（3）移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上__________（填撃軘或摬荒軘）接收到蜡烛A的烛焰的像，这说明平面镜成的是__________像。

18、小明将一张写有字的字条压在一块毛面朝上的毛玻璃板下，纸条上的字就看不清了。

小明让同学小红在不拿开毛玻璃的前提下看清字条上的字，小红十分为难，你能帮助小红解决一下这个难题吗？

说明你的方法和理由。

参考答案

1、D2、D3、D4、D5、B6、B7、C8、C

11、避免车内物体成像影响了驾驶员的视线　　

　　12、光的漫反射　　　各种　　

　　13、平面镜成等大的像　　2

　　14、45°　　　增大

　　15、答案：

反射   玻璃板没有竖直放置（或玻璃板没有与桌面垂直放置）  光的反射所形成的虚像　　

　　16、分析：

入射角是指入射光线与法线的夹角，而不是与镜面的夹角。

上述的两个角互余，所以入射角为60°，反射角也是60°。

当入射角减小10°，则反射角也应该减小10°，都应该为50°，故其夹角为100°

答案：

60°100°

　17、解析与解答：

在观察平面镜成像的特点的实验中，利用直尺可以量出两支蜡烛到玻璃板的距离，从而比较它们的远近，得出像与物到镜面的距离相等的关系。

取两段等长的蜡烛做实验是为了比较物和像的大小。

把蜡烛B换成光屏后，由于玻璃板后没有实际光线会聚点，因而屏上没有像，从而用实验证明了平面镜所成的是虚像。

   答案：

（1）到平面镜的距离之间的

（2）大小之间的

         （3）不能，虚

18、解析：

毛玻璃不透明的原因是玻璃有一面凹凸不平（毛面），使透过光没有规则，所以看不清纸条上的字，因此只要设法运用某种透明物质（如水）将凹面填充起来，使整个毛面变得平整光滑就可以了。

　　正确答案：

方法是：

在毛面上淋上些水就可以了。