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1、专题02 光现象（讲义）一、知识梳理一、光的直线传播、小孔成像1.正在发光的物体叫光源，光源可分为自然光源和人造光源 。2.光在均匀介质中沿直线传播；光在真空中的传播速度是，而在空气中传播速度接近于在真空中的传播速度，也认为是，光在水中的传播速度约为，在玻璃中的传播速度约为。3.光年是指光在1年中的传播距离，1光年9.46×1015m。4.小孔成像是光的直线传播的例证。如图，物体发出的光通过小孔投射到后面的屏上，形成左右相反、上下倒置的实像。这就是小孔成像。5.小孔成像的规律是：当像距大于物距时，所成的像是放大的（放大、缩小）；当像距小于物距时，所成的像是缩小的（放大、缩小）。二、光
2、的反射1.如图，光在传播的过程中，遇到两种介质交界面（或物体表面）时，有一部分光返回原来的介质中的现象叫做光的反射。2.光的反射定律：在光的反射现象中，（1）入射光线、反射光线、法线同在同一个平面内（共面）；（2）反射光线、入射光线分别位于法线的两侧（分居）；（3）反射角等于入射角（等角）。3.光反射时,若光逆着原来反射光线的方向照射到反射面上,则反射光线逆着原来的入射光线照射出去。这说明，光路是可逆的。4.反射面是光滑平面，光线平行反射的叫镜面反射；如镜子、平静的水面等；镜面反射遵循光的反射定律。5.照射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象叫漫反射。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面
3、会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不同，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为“漫反射”。很多物体，如植物、墙壁、衣服等，其表面粗看起来似乎是平滑，但用放大镜仔细观察，就会看到其表面是凹凸不平的，所以本来是平行的太阳光被这些表面反射后，弥漫地射向不同方向。6.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律；当平行光照射时，镜面反射的反射光仍然是平行，而漫反射的反射光线是发散的，向各个方向都有。三、平面镜成像1. 平面镜成像利用的是光的反射。成像规律是：（1）像与物大小相等；（2）像到镜的距离与物到镜的距离相等；（3）像与物的对应点的连线与镜面垂直；（4）像与
4、物相对平面镜对称；（5）平面镜所成的像是虚像（实像、虚像）。具体总结就是十个字：等大、等距、垂直、对称、虚像。如图。2.虚像是指射入眼睛的光线，其反向延长线的集合点形成的像，如上图所示；虚像能用眼睛直接观看，但不能用光屏接收；实像既可以用光屏承接，也可以用眼睛直接观看。3.利用光的反射现象，反射面为平面的叫平面镜，反射面为球面一部分的叫球面镜。4.利用球面的外表面作反射面的面镜叫做凸面镜；凸面镜对光有发散作用，常用作汽车观后镜来扩大视野。5.利用球面的内表面作反射面的面镜叫做凹面镜；凹面镜对光有汇聚作用，常用作太阳灶、探照灯等。四、光的折射1.当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中
5、传播方向发生改变的现象叫 光的折射。2.光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。3.如图，入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线AO与法线NN夹角（）叫入射角；折射光线OC与法线NN的夹角（）叫折射角。4.光的折射定律：1）在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内（共面）；2）折射光线和入射光线分居在法线的两侧（分居）；3)当光从空气斜射入水等其他透明物质（玻璃、水晶等）时，折射角小于（大于、小于或等于）入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射角大于（大于、小于或等
6、于）入射角（不等角，在空气中的角大）。5.在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。五、光的色散1.太阳光通过三棱镜后，被分解成各种单一颜色的光，这种现象叫光的色散。如图。2.不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折最大，偏折由小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。3.生活中的色散现象：如雨后的彩虹、泼向空中的水变得五颜六色、在阳光下肥皂泡变成彩色等等都是光的色散实例，其原因是太阳光被空气中的水滴色散形成的。4.太阳光由红、橙、黄、绿
7、、蓝、靛、紫七种颜色组成，它是复色光。5.把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可产生各种颜色的光，这个现象叫做色光的混合（彩色电视机的彩色画面的形成）。红、绿、蓝也叫光的三原色。二、重点与难点重点一：光的直线传播光在同种均匀介质中沿直线传播，通常简称光的直线传播。光的直线传播是光现象基础，所有光现象都是在光的直线传播基础上展开的，没有光的直线传播就没有光现象的理论结构。光的直线传播性质，在我国古代天文历法中得到了广泛的应用。我们的祖先制造了圭表和日晷，测量日影的长短和方位，以确定时间、冬至点、夏至点；在天文仪器上安装窥管，以观察天象，测量恒星的位置等。重点二：平面镜成像声音以波的形式传播，声音的
8、传播需要有介质；没有介质，即便物体振动，我们也听不到声音。这是声音能不能传播出去和我们能听到声音所必须满足的条件。为了考查学生对此知识点的理解，经常会出现太空中宇航员与地面通话，用真空罩罩住发声体，电磁波的传播与声波的传播等考题。对这些问题加以理解和关注，对解答此类问题大有益处。对声速的考查也曾出现，但考查此知识点的考题较少，出现的频率也不是太高。作为知识点需要考生注意以下几个问题：（1）什么是声速，声速在不同介质中传播速度不同；（2）在15 时，空气中的声速是340m/s；（3）利用回声可以测距。难点一：光的折射1.光从一种介质斜射入另一种介质时，并不会按照原来的直线传播；其传播方向发生改变
9、，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。这种现象我们叫做光的折射。光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处(两种光学现象都发生)，只是反射光返回原介质中，而折射光线则进入到另一种介质中。2.由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。在折射现象中，光路是可逆的。3.注意：在两种介质的分界处，不仅会发生折射，也发生反射，例如在水中，部分光线会反射回去，部分光线会进入水中。反射光线光速与入射光线相同，折射光线光速与入射光线不相同。(1)折射光线和入射光线分居法线两侧(法线居中，与界面垂直)；(2)折射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线两点
10、一面)；(3)当光线从空气斜射入其它介质时，角的性质：折射角(折射率大的一方)小于入射角；(4)当光线从其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角；(5)在相同的条件下，折射角随入射角的增大(减小)而增大(减小)；(6)光从空气斜射入水中或其他介质时(真空除外，因为在真空中光不能发生偏折)，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；(8)光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。难点二：物体的颜色1.不透明的物体的颜色取决于它反射的色光：它反射与自己颜色相同的色光，吸收与自己不同的色光。如红色的物体只反射红色光，而吸收其它所有的色光，只见红色；如只有蓝色光照在不透明物体身上，无红色反射，唯一
11、的蓝色又被吸收，所以就成了黑色。2.透明物体的颜色取决于透过它的色光：它允许与自己颜色相同的色光透过，吸收与自己不同的色光。如红色的透明物体只允许红色光透过，而吸收其它所有的色光，只见红色；如只有蓝色光照在透明物体身上，无红色透过，唯一的蓝色又被吸收，所以就成了黑色。三、考查方向1.光的直线传播对光的直线传播的考查主要集中在对光的直线传播的认识和光的直线传播的例子上。小孔成像、影子的形成、树林中的光斑、日食、月食、激光准直、三点一线、一叶障目、队列对齐等都是光的直线传播的应用和实例。典例一：（2020·龙东）如图所示现象中，属于光的直线传播形成的是（ ）。【答案】A。【解析】A井底之
12、蛙是光沿直线传播形成的，故A正确；B空中的彩虹属于光的折射现象，故B错；C水中的倒影是光的反射现象，故C错；D古代女子照铜镜属于光的反射现象，故D错；故选A。典例二：（2020·安顺）6月21日，在我省大部分地区都有幸看到“日食”这一天文景观。“日食”是由于太阳光沿 传播的过程中被月球遮挡形成的。【答案】直线。【解析】由于光沿直线传播，月亮在地球和太阳之间，太阳光被月球挡着而照射不到地球，我们在地球上就看不见或只能看见部分太阳，这就是日食。故答案为：直线。2.光的反射主要考查光的反射现象、反射定律和光的反射在生活中的应用（水中倒影、平面镜成像、玻璃幕墙产生的光污染、人所观察到的现象、
13、物体的颜色等）、漫反射现象以及漫反射和镜面反射的异同。典例三：（2020·哈尔滨）下列关于甲、乙两图中现象的说法，正确的是（）。A甲图能用“光的折射规律”解释；B甲图说明利用小孔只能成等大的像；C甲图和乙图中的现象都是由光的折射形成的；D解释乙图中的情景用到了“光的反射定律”【答案】D。【解析】A、甲图小孔成像是光的直线传播形成的，不能用“光的折射规律”解释，故A错误； B、小孔成像能成等大的像，也可能是放大或缩小的像，故B错误； C、甲图小孔成像是光的直线传播形成的，乙图中桥在水中的倒影是由光的反射形成，故C错误； D、解释乙图中的桥在水中的倒影的现象用到了“光的反射定律”，故D正
14、确。故选：D。典例四：（2020·十堰）下列光学现象中，属于光的反射的是（ ）。A. 手影； B. 海市蜃楼；C. 有趣的倒影；D. 露珠下的叶脉“变粗”【答案】C。【解析】手影是光沿直线传播形成的，海市蜃楼是光的折射形成的，湖面上的倒影是平面镜成像，平面镜成像原理是光的反射，露珠下的叶脉“变粗”，露珠相当于放大镜，原理是光的折射，C符合题意，ABD不符合题意，故选C。3.平面镜成像主要考查方向平面镜成像规律、面镜的应用。平面镜成像与生活实际相结合，利用平面镜成像特点解释生活中的现象等问题，主要考查内容以平面镜成像规律居多。所以，这里应该深刻理解平面镜成像规律：等大、等距、垂直、对称
15、和虚像。典例五：（2020·哈尔滨）“照镜子，正衣冠”。小红站在平面镜前0.3m处，她的像离她 m。利用自制简易潜望镜可以观察到高处的物体是利用了平面镜可以 。【答案】0.6；改变光路。【解析】因平面镜成像时物距与像距相等，小红站在平面镜前0.3m处，此时物距为0.3m，则像距也为0.3m，她的像离她0.6m；简易潜望镜就是由两块平面镜组成，主要是利用了平面镜可以改变光路。故答案为：0.6；改变光路。典例六：（2020·绥化）小明站在穿衣镜前3m处，以1m/s的速度匀速靠近穿衣镜，下列说法正确的是（）。A穿衣镜中小明的像逐渐变小；B以穿衣镜为参照物小明总是静止的；C穿衣镜中
16、小明的像是虚像；D2s后小明走的距离是1m【答案】C。【解析】A、平面镜所成的像是与物体等大的，故A错误；B、小明站在穿衣镜前3m处，以1m/s的速度匀速靠近穿衣镜，以穿衣镜为参照物小明与平面镜之间有位置的变化，小明是运动的，故B错误；C、平面镜所成的像是与物体等大的虚像，故C正确；D、2s后小明走的距离：svt1m/s×2s2m，故D错误；故选：C。4.光的折射主要考查内容有光的折射现象、光的折射定律、折射现象在生活中的应用。在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现
17、象等等都是光的折射现象。典例七：（2020·恩施）一盏探照灯的灯光射向水池，如图所示，在没有水的池底C处形成一个光斑。在逐步注水的过程中，B处的人看到池底的光斑会（ ）。A. 在原地不动B. 先向左移再向右移C. 向左移动D. 向右移动【答案】D。【解析】当逐步注水的过程中，随着水位的上升，入射点逐渐向右移，根据光的折射规律，折射光线靠近法线偏折，池底的光斑也向右移动，B处的人看到池底的光斑仍然向右移动。故选D。典例八：（2020·衡阳）下列光现象与海市蜃楼形成原理相同的是（）。A潜望镜；B 瞄准鱼的下方才能叉到色；C 手影；D有趣的倒影【答案】B。【解析】海市蜃楼是由光在
18、不均匀的大气中传播时，发生折射形成的；A、潜望镜利用的是平面镜成像，属于光的反射现象，故A错误；B、水中鱼的位置看起来比实际位置高属于光的折射现象，所以瞄准鱼的下方才能叉到鱼，故B正确；C、手影的成因是光的直线传播，故C错误；D、水中的倒影是因为平静的水面就像一面镜子，是平面镜成像，属于一种光的反射现象，故D错误。故选：B。5.光的色散考查主要集中在光的色散现象判断、生活中的色散现象。但也应该注意物体的颜色和三原色等知识点。生活中的色散现象：如雨后的彩虹、泼向空中的水变得五颜六色、在阳光下肥皂泡变成彩色等等都是光的色散实例，其原因是太阳光被空气中的水滴色散形成的。典例九：（2020·
19、营口）下列说法中正确的是（ ）。A. 近视眼镜对光线有会聚作用；B. 反射光线、入射光线和法线在同一平面内；C. 一束太阳光可以通过三棱镜分解为三种色光；D. 镜面反射遵循光的反射定律，漫反射不遵循光的反射定律【答案】B。【解析】A近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，故A项错误；B光在传播到不同物质时，会在介质表面发生光的反射现象，光的反射过程中反射光线、入射光线和法线在同一平面内，故B项正确；C一束太阳光可以通过三棱镜分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光，故C项错误；D镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律，故D项错误。故选B。典例十：（2020·扬州）唐代高骈的诗句“绿树浓阴夏
20、日长，楼台倒影入池塘。”中蕴含着一些物理知识：看到“绿树”是树叶 （填“反射”、“折射”或“吸收”）绿光；“倒影”是正立、 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的 像。【答案】反射；等大；虚。【解析】（1）不透明物体只能反射与其颜色相同的色光，吸收与其颜色不同的色光。因此，我们看到树叶之所以呈现绿色，是因为它们反射绿光的缘故；（2）楼台倒影是平面镜成像现象，是光的反射形成的，倒影是正立、等大的虚像。故答案为：反射；等大；虚。6.光现象作图作图以光现象规律作图居多，如根据光现象规律画出入射光线、反射光线、折射光线；平面镜成像规律作图等。典例十一：（2020·哈尔滨）光从空气斜射向玻璃，发
21、生反射和折射。请完成光路。并标出反射角的度数。【解析】由图可知，入射角为40°，在光的反射中，反射角等于入射角，故反射角也为40°；根据反射角等于入射角，在法线左侧的空气中作出反射光线；反射角为反射光线与法线的夹角，大小为40°；光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角，在法线左侧的空气中作出折射光线。如图所示：典例十二：（2020·安顺）如图所示，一束光线从水中斜射向空气，请画出折射光线的大致位置。【解析】根据光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角画出折射光线。如图所示：。典例十三：（2020·宿迁）作出图中物体AB在平面镜中的像AB。【解
22、析】作A点关于镜面的对称点A；（做对称点留下的作图痕迹是对应点的虚线连线和垂直符号）作B点关于镜面的对称点B；用虚线连接AB，AB就是AB在平面镜中的像。如图所示：7.光现象实验探究本章实验探究以验证平面镜成像规律和光的反射定律为主。典例十四：（2020·福建）用如图所示装置探究光的反射定律，白色硬纸板EF垂直于平面镜放置，能沿ON折转，ON垂直于平面镜。123456入射角i15°30°45°60°70°80°反射角r15°30°45°60°70°80°(1)让人射
23、光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点，观察反射光的方向。多次改变入射光的方向，观察并描绘光的径迹，量出入射角i和反射角r，记录如上表。比较r和i。可以得出：光反射时，反射角_人射角；(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，说明光反射时，反射光线、人射光线和法线在_；(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，说明光反射时，光路是_的；(4)由于光在纸板上发了_（选填“镜面反射”或“漫反射”），所以从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹。【答案】(1)等于；(2)同一平面内；(3)可逆；(4)漫反射。【解析】(1)由表中反射角和入
24、射角的度数，可得反射角等于入射角。(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，是因为折转时左右两侧不在同一平面，说明在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，可知将反射光线改为入射光线，光路图照样成立，这表明：在光的反射现象中，光路是可逆的。(4)实验时从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹，是由于纸板表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故。典例十五：（2020·苏州）用如图所示的装置探究平面镜成像特点。（1）组装器材时，要使玻璃板与水平桌面相互 。实验中选用两只完
25、全相同的棋子A、B，其目的是为了比较像与物 的关系；（2）若在棋子A的像的位置上放一光屏，光屏上 （能/不能）呈现出像；（3）若将玻璃板绕底边向棋子B一侧翻转90°，则在此过程中，棋子A的像大小变化情况是 。棋子A顶端与其像之间的距离变化情况是 。【解析】（1）为了比较物像大小和确定像的位置，实验时玻璃板应该垂直放置；根据实验要求，选择两棋子的规格是完全相同的，目的是通过比较看出像与物大小的关系；（2）平面镜成的是虚像，是由反射光线的反向延长线会聚而成的，所以不能成在光屏上；（3）平面镜成的像与物大小相同，和物到镜的距离无关，人们感觉到的近大远小是一种视觉效果，不影响真实的大小。所以将玻璃板绕底边向棋子B一侧翻转90°，则在此过程中，棋子A的像大小变化情况是不变。将玻璃板绕底边向棋子B一侧翻转90°，则在此过程中，像与物关于镜面是对称的，棋子A顶端与其像之间的距离变化情况是先变大后变小。故答案为：（1）垂直；大小；（2）不能；（3）不变；先变大后变小。