寒假專題——光學

1、寒假專題光學【本講教育信息】一. 教學內(nèi)容：寒假專題光學二. 重、難點1. 有關光沿直線傳播的概念和應用2. 光的反射定律和平面鏡成像規(guī)律的作圖及應用3. 光的折射定律及透鏡的作圖和應用4. 凸透鏡成像規(guī)律及其應用三. 知識點分析（一）光的反射1. 正確理解光源、光線及光速等概念及光沿直線傳播的應用。2. 光的反射定律的理解、作圖及鏡面反射和漫反射的應用。3. 平面鏡成像的特點及作圖。（二）光的折射1. 光的折射定律的內(nèi)容、作圖、應用及其與光的反射定律的異同。（1）相同點 折射光線和反射光線都位于入射光線和法線決定的平面內(nèi)。 折射光線和反射光線均分居法線的兩側(cè)。 當入射角變化時，折射角和反射角

2、都隨之變化。 在折射和反射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。（2）不同點 反射光線與對應的入射光線在同種介質(zhì)中；折射光線與對應的入射光線在兩種不同介質(zhì)中，位于界面的兩側(cè)。 反射角等于入射角；但折射角一般不等于入射角，并且當光從空氣斜射入其他介質(zhì)中時，折射角小于入射角，而光從其他介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角。2. 透鏡的分類、對光線的作用及三條特殊光線。3. 凸透鏡成像規(guī)律及其應用?！镜湫屠}】例1 如圖所示，入射光線與平面鏡的夾角是30°，如果保持入射光線不動，使平面鏡繞入射點O逆時針轉(zhuǎn)動10°角時，則反射光線和入射光線的夾角是（ ）A. 增加20° B. 增加10

3、° C. 減小20° D. 減小10°分析：當平面鏡沒有轉(zhuǎn)動時，入射角為60°，反射角也是60°，反射光線與入射光線的夾角是120°。當平面鏡逆時針轉(zhuǎn)動10°時，入射光線與平面鏡的夾角為40°，那么入射角就是50°，反射角也是50°，此時反射光線與入射光線的夾角就是100° ，與平面鏡轉(zhuǎn)動前相比較減少20°。解答：選項C正確。說明：解決這個問題，也可以應用結(jié)論“入射光線不動，平面鏡繞入射點轉(zhuǎn)過角時，反射光線轉(zhuǎn)動2角”。也就是說，在本題中，平面鏡繞入射點O逆時針轉(zhuǎn)動10

4、6;角時，反射光線逆時針轉(zhuǎn)動20°，即與入射光線的夾角減小20°。例2 身高1.80 m，眼睛距頭頂0.08 m的人站在豎直放置的平面鏡前，他要想看到自己腳的像，平面鏡懸掛時最多離地面多高。分析：如圖所示，A、C、B分別表示人的頭頂、眼睛和腳的位置，GH為地面的位置， EF為平面鏡位置。人若想看到自己的腳，則要求人腳B射出的光線經(jīng)平面鏡反射后可以達到眼睛C點，由此我們可以作出光路如下圖所示。由平面鏡成像特點可確定為ACB的像。從圖中很容易證明BOFBCB，因為FB= FB ，所以，對應邊，即：人要想在鏡中看到自己的腳，鏡子懸掛時距地面的高度至少是人眼到人腳高度的一半。解答：

5、人要想看到自己腳的像，平面鏡懸掛時最多離地面0.86m高。說明：按照本題的思路，我們經(jīng)過進一步的分析，還可以得出“人要想在平面鏡中看到自己的全身像，平面鏡的長度至少是人身高的一半”的結(jié)論。例3 在“研究凸透鏡成像”的實驗中發(fā)現(xiàn)，物距等于6厘米時成正立的像，物距等于9厘米時成倒立的像，那么，下列判斷一定正確的是（ ）A. 物距為8厘米時，成放大的實像 B. 物距為12厘米時，成放大的實像C. 物距為16厘米時，成縮小的實像D. 物距為18厘米時，成等大的實像分析：本題是關于凸透鏡成像規(guī)律的應用問題。依題意，厘米時，成正立的像，可以判斷此像是虛像，即，也就是說厘米。當厘米時，成倒立的像，可以判斷此

6、像是實像，根據(jù)凸透鏡成像特點，有：。所以，當物距為8厘米時，不一定能成放大的實像，故選項A是錯誤的。又因為厘米，所以當物距為12厘米時，能成放大的實像，故選項B是正確的。因為，所以。 所以，當物距為16厘米時，不一定成縮小的實像，還可能成放大的實像。故選項C也是錯誤的。當物距為18厘米時，不可能成等大的實像，故選項D也是錯誤的。解答：選項B正確。說明：在考查凸透鏡成像規(guī)律的題目中，很大一部分都要求我們先根據(jù)規(guī)律解不等式，再根據(jù)結(jié)論進行判斷。在解決這類問題中，我們要注意不等式通常都同時具有上限和下限，因此要把問題考慮全面，不要造成丟解。例4 把一只點燃的蠟燭立于凸透鏡的一側(cè)，在另一側(cè)屏上可以得到

7、燭焰的像，如果用黑紙遮住凸透鏡的下半部，屏上還能得到燭焰的像嗎？解析：本題要根據(jù)凸透鏡成像的原理來分析。物體上的每個點都向凸透鏡的整個表面發(fā)射無數(shù)條光線，其中只要有一部分通過凸透鏡就能形成像，即使凸透鏡缺損一塊或被遮住一部分仍能形成物體完整的像，而不會使像受到破壞，或只使物體的一部分成像。燭焰通過凸透鏡在光屏上產(chǎn)生實像，是燭焰上的各點射向凸透鏡的光，經(jīng)凸透鏡折射后會聚成各自的像點，無數(shù)像點便組成了整個燭焰的像。從燭焰的每個點射向凸透鏡的光線有無數(shù)，這些光線無論是射到凸透鏡上哪一部分的，經(jīng)過凸透鏡后都會會聚在相應的像點，即使凸透鏡下半部被黑紙遮住，射到它上半部分上的光線經(jīng)過凸透鏡折射后仍能會聚成

8、像，只不過由于通過透鏡的光線減少了，所以成的像會暗一些。答案：用黑紙遮住凸透鏡的下半部，屏上仍舊能夠得到燭焰的像，只不過會暗一些。說明：在凸透鏡成像的問題中，像的大小與形狀只與物體的形狀和物距、像距有關，與透鏡是否完整以及是否完全透光無關。例5 現(xiàn)代攝影機、攝像機所用的光學鏡頭都是可變焦距的，那么當物距改變時，不改變鏡頭到“屏”的距離，仍可獲得清晰的像。如果拍攝時對象遠離鏡頭而去，則鏡頭焦距應該（ ）A. 變小 B. 變大 C. 先變小后變大 D. 先變大后變小解析：因為拍攝對象遠離鏡頭而去，說明物距在變大，像將變小，像距也將變小。對一般不能變焦的攝影機或攝像機來說，只有改變鏡頭到“屏”之間的

9、距離，使之變小，即暗箱縮短才能得到清晰的像。但是對于變焦距攝影機和攝像機而言，若不改變鏡頭到“屏”的距離，只有將焦距變大才能使清晰的像成在“屏”上。應選B。答案：正確選項為B說明：對于照相機的問題，我們比較習慣于鏡頭的焦距不變，而通過改變物距和像距來改變它們和焦距的關系來達到拍攝近景和遠景及大像和小像的目的。而本題所敘述的情境是在像距不變的情況下來調(diào)節(jié)鏡頭的焦距來達到改變像距和焦距的關系的目的，但實質(zhì)是一樣的，同學們只要熟練掌握住凸透鏡的成像規(guī)律就可以了。例6 老花鏡的“度數(shù)”等于它的焦距（以米為單位）的倒數(shù)乘100。請設計一個測老花鏡度數(shù)的最簡單的方法。要求寫出所用器材、操作步驟和計算公式。

10、分析：由題設條件，我們得到信息：要想知道老花鏡的度數(shù)，只要測出它的焦距就可以了。而由我們平時學習的知識，大家都知道老花鏡的鏡片是凸透鏡，而測凸透鏡焦距最簡單的方法就是用它來會聚太陽光了，因此，器材只需要一把刻度尺就可以了。解答：（1）器材：刻度尺。（2）步驟： 晴天把鏡片放在陽光直射處，使太陽光與鏡片垂直； 調(diào)整鏡片與地面間的距離，使地面上光點最小、最亮； 用刻度尺測量鏡片到地面的距離，并以米為單位。記錄用f表示。（3）計算公式：說明：本題是一道考查大家通過題目敘述獲取以前未知信息能力的題目，這是近年來中考當中比較熱門的一種題型，但一般并不難做，同學們只要找到它和我們已經(jīng)學過的哪些知識有聯(lián)系就

11、可以了?！灸M試題】（答題時間：40分鐘）一. 填空題1. 光線垂直入射到平面鏡上時，反射光線和入射光線的夾角為_。若入射光線的方向不變，平面鏡轉(zhuǎn)動10°角時，則反射光線與入射光線的夾角是_。2. 要使反射光線與入射光線的夾角為直角，則入射光線與平面鏡的夾角應為_。3. 有M1、M2、M3三塊透鏡，在做研究凸透鏡成像的實驗時，保持燭焰到凸透鏡的位置不變，先用凸透鏡M1做實驗時，得到的是正立、放大的虛像，換用M2做實驗時，得到的是倒立、放大的實像，而換成M3做實驗時，得到的是倒立、縮小的實像，那么三塊凸透鏡的焦距f1、f2、f3大小的排列順序是 。4. 在研究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中

12、，調(diào)節(jié)光具座上的蠟燭、光屏和透鏡三者的中心在同一條直線上，且透鏡居中，如果無論怎樣移動光屏，總不能在光屏上呈現(xiàn)清晰的像，其原因是 ；如果把透鏡和光屏固定，無論怎樣移動蠟燭，在屏上總得不到蠟燭清晰的像，其原因是 ；如果把蠟燭和光屏固定，無論怎樣移動透鏡，在光屏上總得不到清晰的像，其原因是 。5. 用普通的照相機拍攝不同的景物時要調(diào)節(jié)鏡頭，使底片上得到清晰的像，攝影術語稱為“調(diào)焦”，其實這種操作并不是改變鏡頭的焦距，而是 ；為了控制暴光量，一是利用 控制進入鏡頭光的多少，或者是用 控制暴光時間。6. 農(nóng)村挖井的村民為了借陽光照明，當陽光與水平面成30°角時，平面鏡應和水平面成 角，反射光

13、才能豎直射向井底。二. 選擇題1. 甲、乙兩人在燈光下照同一個鏡子。甲在鏡中能看到乙的眼睛，那么，以下說法中正確的是（ ）A. 乙也一定能看到甲的眼睛 B. 乙只能看到甲的眼睛 C. 乙不可能看到甲的眼睛 D. 乙不可能看到甲的全身2. 下列幾種說法中正確的是（ ）A. 入射光垂直射到平面鏡上，反射角為90° B. 人離平面鏡越遠，鏡中的像也就越小C. 小孔成像和平面鏡成像的道理是相同的D. 一束平行光，入射到平面鏡上，反射光線是平行的，如果入射到球面鏡上時，則反 射光線就不再平行了。3. 檢查視力時，人與視力表之間的距離應該為5米，現(xiàn)在由于房間太小，所以在視力表對面的墻上掛一平面鏡

14、，且視力表到平面鏡的距離為3米。檢查視力時，人面對平面鏡而坐，去看平面鏡中視力表的像，則人與平面鏡的距離應該是（ ）A. 5米 B. 3米 C. 8米 D. 2米4. 蠟燭放在凸透鏡的1.5倍焦距的地方，當它向離透鏡3倍焦距的地方移動時，它的像（ ）A. 先成放大的像后成縮小的像 B. 先縮小后放大 C. 逐漸變大 D. 逐漸變小5. 一長方體玻璃磚內(nèi)有一凸形氣泡，一束平行光垂直射向玻璃磚的側(cè)面，通過玻璃磚后，光線將會（ ）A. 仍然平行 B. 會聚 C. 發(fā)散 D. 無法確定6. 一物體放在凸透鏡的主軸上距透鏡光心1倍焦距處，物體沿主軸移動到4倍焦距處，則物體和它所成的像之間的距離（ ）A. 一直是變大的 B. 一直是減小的 C. 先變小后變大 D. 先變大后變小三. 問答題1. 晚上，在桌上鋪一白布，把一塊小平面鏡鏡面朝上平放在白布上，讓手電筒的光正對著平面鏡照射，從側(cè)面看去，白布被照亮，而平面鏡卻比較暗，為什么？2. 照集體像時，發(fā)現(xiàn)有人沒有進入鏡頭，應該如何調(diào)節(jié)照相機？【試題答案】一. 1. 0°；20° 2. 45° 3. 4. 物體在透鏡焦點以內(nèi)，所成的像是虛像；透鏡和光屏的距離小于焦距；蠟燭和光屏的距離小于4倍焦距5. 根據(jù)物距調(diào)節(jié)像距；光圈；快門 6. 60°