9平面鏡成像匯總

平面鏡成像一、知識(shí)概述1、鞏固光的反射定律的理解；2、鞏固平面鏡成像的特點(diǎn)及其應(yīng)用；二、重難點(diǎn)知識(shí)歸納及講解1、光的反射定律（1）理解光的反射定律，關(guān)鍵是要掌握好“三線兩角”的關(guān)系。三線是指入射光線、反射光線和法線。兩角是指反射角和入射角。其中法線很重要，它是入射光線與反射光線之間的角平分線，并與鏡面垂直。光的反射定律是幾何光學(xué)的基本定律之一。（2）當(dāng)光線垂直射到物體表面時(shí)，入射角和反射角都等于0°，這時(shí)入射光線、反射光線和法線重合，反射光線的方向和入射光線的方向相反。（3）鏡面反射和漫反射。利用鏡面反射和漫反射可以改變光行進(jìn)的方向，利用漫反射可以從不同方向都能看到物體，兩種反射都遵循反射定律。（4）光路是可逆的。在光的反射現(xiàn)象中，入射光射到界面上，遵循反射定律將獲得一條確定的反射光線，但如果逆著反射光線作入射光線射到界面上，這時(shí)的反射光線正好與原來的入射光線重合，這就是光的可逆性原理。利用好光路可逆性會(huì)給解題帶來許多方便。2、平面鏡成像（1）平面鏡成像的原理。如圖1甲所示，鏡前燭焰上的點(diǎn)S射向平面鏡的光線，經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入眼睛。由于眼睛的視覺習(xí)慣，人們總認(rèn)為進(jìn)入眼睛的光線是沿直線傳播的，因此看起來就覺得這些光線好像是從它們?cè)阽R后延長線的交點(diǎn)S'射來的（圖甲），跟S'處真有一光源時(shí)產(chǎn)生的感覺一樣（圖乙），S，就是S點(diǎn)在鏡中的像。因?yàn)榇讼癫皇菍?shí)際光線會(huì)聚而成的，我們叫它虛像，每一條反射光線看起來都好像是從虛像點(diǎn)上發(fā)出的。圖1（2）平面鏡成像的特點(diǎn)。像、物對(duì)稱，即以鏡面為對(duì)稱軸折疊時(shí)，像與物完全重合，這是找像的方法之一。如：池中水的深度是2m,月球到地球的距離為3.8父10$或，那么月球在池中的像到水面的距離是3.8父10$或，與水的深度是2m還是3m無關(guān)。因?yàn)槠届o的水面相當(dāng)于平面鏡，物到水面的距離是非乂10$或，那么像到水面的距離也是3￡父或。（3）利用平面鏡可以成像，可以改變光的傳播方向。（4）“觀察平面成像”實(shí)驗(yàn)中的物理方法平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)是使學(xué)生認(rèn)識(shí)平面鏡成像特點(diǎn)的關(guān)鍵。如圖2那樣，在桌面上豎直放置一塊薄玻璃板，把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)了蠟燭的像。另外拿一只相同的蠟燭在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去它跟像完全重合，后一支蠟燭的位置就是前一支蠟燭的像的位置。觀察比較蠟燭和它所成像的大??；改變點(diǎn)燃的蠟燭的位置，重做上面的實(shí)驗(yàn)，量出每次實(shí)驗(yàn)中兩支蠟燭到玻璃板的距離，并比較它們的大小。觀察平面演成像圖2通過上面實(shí)驗(yàn)很容易總結(jié)出教材中“像和物體到鏡面的距離相等”和“像與物體大小相等”的結(jié)論，并且還可以讓學(xué)生把手放在像的火焰上感受像是“虛”像。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有三個(gè)巧妙之處，體現(xiàn)出了等效轉(zhuǎn)換的物理思想。①用玻璃板替代平面鏡，玻璃板既可以當(dāng)平面鏡用于成像，又可以讓光線透過看到鏡后的物體，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘页鱿竦狡矫骁R的距離，并能比較像的大小。②把點(diǎn)燃的蠟燭在鏡后成的像轉(zhuǎn)換成了與它完全重合的另一只蠟燭，這樣就能真實(shí)的比較像與物的大小和到鏡面的距離。③蠟燭的像轉(zhuǎn)換成了與它完全重合的另一只蠟燭，以實(shí)物代“虛”像，用手放到鏡后像的火焰上，感受像是“虛”像。等效轉(zhuǎn)換方法，就是當(dāng)我們沿著原來的思路不能或者不易解決問題時(shí)，等效的轉(zhuǎn)換一個(gè)“角度”進(jìn)行思考，就可以解決或者比較簡單地解決問題，利用等效轉(zhuǎn)換方法最基本的一個(gè)原則是必須保持“效果相同”。為什么用薄玻璃板？用厚玻璃做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可能會(huì)看到兩個(gè)不重合的蠟燭的像。當(dāng)蠟燭火焰射出的光經(jīng)玻璃板鏡面反射而生成蠟燭的像。對(duì)厚玻璃，其前、后兩表面分別為兩個(gè)相距一定距離（玻璃板厚度）的平面鏡，看到兩個(gè)不重合的蠟燭的像就是由厚玻璃板前、后兩個(gè)鏡面所成的蠟燭的像。3、球面鏡及其應(yīng)用凹面鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，生活中的太陽灶、汽車頭燈等；凸面鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，機(jī)動(dòng)車輛上的后視鏡，馬路拐彎處安裝的大凸鏡等。例1、自行車尾燈結(jié)構(gòu)示意圖如圖3甲所示，夜里，用手電筒照射尾燈，可觀察到它的反射效果很好。試在圖中方框內(nèi)畫出其中一條入射光線的完整的反射光路圖。解析:自行車尾燈是多組相互垂直的平面鏡組成的。如圖3乙所示，當(dāng)一束光照射到一個(gè)反射鏡上時(shí)，光經(jīng)過平面鏡M的反射光又照射到平面鏡M上再次發(fā)生反1 2射。根據(jù)光的反射定律有：=Z3=Z4o兩個(gè)相互垂直的平面鏡組成的反射器的特點(diǎn)是光經(jīng)過反射器反射后沿與原方向平行的方向反射回去（不是沿原光路反射回去）。同學(xué)們?cè)谧鲌D時(shí)可能并不清楚這個(gè)特點(diǎn)，但如果認(rèn)真細(xì)致地根據(jù)反射定律作圖，則反射光線與原光線應(yīng)平行。平面鏡成像的特點(diǎn)例2、圖4中兩條光線是由同一點(diǎn)光源發(fā)出經(jīng)平面鏡反射后形成的，請(qǐng)完成光路圖，并確定光源S的位置。圖4解析：因?yàn)槊恳粭l反射光線看起來都好像是從它的虛像點(diǎn)上發(fā)出的一樣，所以，根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，只要反向延長兩條反射光線，它們的交點(diǎn)就是S點(diǎn)的虛像S'，然后根據(jù)S'關(guān)于鏡面的對(duì)稱點(diǎn)找到S點(diǎn)的位置，由S、入射點(diǎn)二點(diǎn)確定出它們的入射光線，如圖5所示。圖5例3、把兩塊平面鏡豎直放置，并使它們鏡面間的夾角為60°,在它們的夾角中有一點(diǎn)光源S，如圖6,則S在兩個(gè)平面鏡中總共可以成幾個(gè)像？解析:從S點(diǎn)發(fā)出的光線射向平面鏡被反射后射入眼睛中，人即看到了S點(diǎn)在鏡中的虛像，由于S發(fā)出的光線經(jīng)過兩鏡面的多次反射，所以成多個(gè)像點(diǎn)。解決此問題，應(yīng)根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性特點(diǎn)，利用幾何作圖的方法找出各像點(diǎn)，即可得到答案。圖7如圖7所示，由于平面鏡成像具有對(duì)稱性，可得S點(diǎn)在平面鏡OM中的像點(diǎn)TOC\o"1-5"\h\zS，S點(diǎn)在平面鏡ON中的像點(diǎn)S，這是兩個(gè)基本像點(diǎn)，因?yàn)橹灰鼈冞€落在另一1 2鏡前就要反復(fù)成像。S點(diǎn)在平面鏡ON中的像點(diǎn)S，S在平面鏡OM中的像點(diǎn)S，1 3 3 4S在平面鏡OM中的像點(diǎn)S。2 5只要證明S和S兩點(diǎn)對(duì)稱，即S是成的最后一個(gè)像，就可得出總共成5個(gè)像，45 5由S與S對(duì)稱可知=Z1。1平面鏡OM在ON中的像是OM'，由S和S，S與S對(duì)稱可知，24二/2,3 1 2Z3=Z1OOM'關(guān)于平面鏡OM的像是ON',由兩平面間的夾角為60°可知ON'和ON在同一平面上。由S與S,S與S對(duì)稱可知，=/4, =/3,由此可知4 3 5 225二/6,所以S即為S在平面鏡ON中的像點(diǎn)。45由以上證明可以得出：S、S、S、S、S都在以O(shè)S為半徑，以O(shè)為圓心的圓1 2 3 4 5周上，所以S在平面鏡中成5個(gè)像。通過以上作圖可以看到，S點(diǎn)在兩互成角度的平面鏡中成像的個(gè)數(shù)只依賴于兩鏡面的夾角，而與S點(diǎn)在平面鏡中像的位置無關(guān)，其成像的個(gè)數(shù)公式為：360°_旌= -1色 （其中色表示兩平面鏡的夾角）利用光的反射定律選取最佳路徑例4、如圖8所示，從A出發(fā)經(jīng)過平面MN上的一點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)有多種路徑可走，有人提出，在所走的多種路徑中遵循光的反射定律的一條路徑是最短的，這種提法是否正確？并證明。圖8解析：我們先按照光的反射定律，畫出從A點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)反射后能到達(dá)B點(diǎn)的反射光線，作法如下：把MN當(dāng)作平面鏡處理，在MN后面找到B點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)B',連接AB',交MN于O點(diǎn)，再連接OB,這樣AO即為入射光線，OB為反射光線。由于對(duì)稱關(guān)系OB=OB',所以＜口+“歹二工&5,A與B'之間最短的距離為兩點(diǎn)間的直線距離，直線＞18=工口+0歹=＜0+，5,因而題給的結(jié)論是正確的。水位監(jiān)測(cè)。根據(jù)光的反射規(guī)律，可以監(jiān)測(cè)容器中液面的變化，從容器中放出液體的質(zhì)量。例5、如圖9所示，底面積為1m2的圓柱形容器裝滿水，一光束沿AO射向水面，方向保持不變，反射光線在水平光屏EF上形成光點(diǎn)Q。打開水閥K，水流出，水位下降，光點(diǎn)在光屏上移動(dòng)。當(dāng)光點(diǎn)移了20cm時(shí)，容器中的水已流出 kg。圖9解析:本題的關(guān)鍵是：入射光不變、反射面改變時(shí)，反射光的光路圖怎樣變化，要能畫出光路圖，觀察幾何圖形的關(guān)系，應(yīng)用幾何知識(shí)解決水面下降的深度。(1)入射光線AO射到水面，水面將光線反射到Q點(diǎn)。反射光OQ和入射光AO滿足反射定律，入射角為45°,反射角也為45°。當(dāng)水面下降時(shí)，入射光線AO保持不變，入射點(diǎn)將隨著水面下降而移到O',如圖乙，由于入射光AO沒變，入射角也沒變，故反射角也不變，仍為45°,則在O'點(diǎn)反射的光線O'Q'//OQ右移，如圖乙。(2)根據(jù)幾何關(guān)系，QQ'//OP,OQ//O’Q',所以O(shè)P=QQ'=20cm。&9O尸是等腰直角三角形，所以O(shè)'M=^OP=\^cm所以當(dāng)光斑在EF上向右移動(dòng)20cm時(shí)，水面將下降10cm。容器中流出的水的質(zhì)量=1.0x10、炫/次:x欣？x0.1^二100炮用光的反射解釋生活中的現(xiàn)象例6、小明在聽講座時(shí)，想把銀幕上用投影儀投影的彩色幻燈片圖像用照相機(jī)拍攝下來。由于會(huì)場比較暗，他使用了閃光燈，這樣拍攝出來的照片（）A.反而看不清投影到銀幕上的圖像，倒是把銀幕上的一些污漬拍出來了；B.色彩鮮艷，比不用閃光燈清楚多了；C.色彩被“閃”掉了，拍到的僅有黑色的字和線條；D.與不用閃光燈時(shí)效果一樣，因?yàn)榕臄z的是銀幕上的像，而不是實(shí)際的景物。解析：閃光燈的光照射在物體上，可以使物體表面的亮度增大，但閃光燈的光照到銀幕上后，只能增加銀幕的亮度，而不能增加圖像的亮度，相反圖像的亮度和清晰度會(huì)明顯減弱，所以反而看不清銀幕上的圖像，而銀幕上的污漬更加清晰了，銀幕上黑色的字和紙條實(shí)際上即是投影片上不透明體的影子，即黑暗區(qū)域，被閃光燈的光照射后，銀幕上亮度增大后，“影子”（黑字）自然消失了。答案：A。在線測(cè)試一、選擇題1、下列說法正確的是（）A.反射光線和入射光線不可能在一條直線上B.漫反射的每條光線都不遵循反射規(guī)律C.在反射時(shí)光路是可逆的D.反射光線的速度小于入射光線的速度2、一束平行光照射到平面鏡上，下列說法正確的是（）A.觀察者在鏡前的任何位置都能看到反射光B.觀察者在鏡前始終看不到反射光C.反射光只有一束，在特定的方向上D.反射光有無數(shù)條，分布在各個(gè)方向上3、關(guān)于鏡面反射和漫反射，下列說法不正確的是（）A.不論鏡面反射還是漫反射，對(duì)應(yīng)一條入射光線，只有一條反射光線B.鏡面反射的每一條光線都遵從光的反射規(guī)律C.漫反射中有些光線不遵守光的反射規(guī)律口.入射光線彼此平行時(shí)，漫反射后的反射光線彼此不平行4、雨后天晴的夜晚，為了不踩到地上的積水，下列判斷正確的是（）A.迎著月光走，地上暗處是積水B.迎著月光走，地上明亮處是積水C.背著月光走，地上明亮處是積水D.迎著月光走，背著月光走，地上暗處都是積水

5、如圖所示，兩平面鏡互成直角，入射光線AB經(jīng)過兩次反射后的反射光線為CD?，F(xiàn)以兩平面鏡的交線為軸，將兩平面鏡同向旋轉(zhuǎn)15°，在入射光方向不變的情況下，反射光成為C'D'。則C'D'與CD的關(guān)系為（）A.不相交，同向平行 B.不相交，反向平行C.相交成60°D.C.相交成60°D.相交成30°6、如圖所示，一只大熊貓正抱著一根竹子在鏡前欣賞自己的像。此時(shí)，它從鏡中看到的自身像應(yīng)該是圖中的（）A.C.B.D.A.C.B.D.7、小剛同學(xué)站在豎直放置的平面鏡前5m處，沿著垂直于平面鏡的方向（靠近平面鏡）前進(jìn)了2m,此時(shí)他在鏡中的像與他本人的距離為（）A.2m B.3m」C.5m 」D.6m8、光明是人們祈求的，但有時(shí)光也會(huì)損害人的視覺和身心健康，成為光污染。下列現(xiàn)象中會(huì)造成光污染的是（）A.汽車車窗玻璃上貼太陽膜B.城市建筑大面積安裝玻璃幕墻C.晚上學(xué)習(xí)時(shí)用護(hù)眼臺(tái)燈D.用塑料薄膜建造溫室大棚B卷二、綜合題9、如圖所示，平面鏡上方有一個(gè)物體AB,請(qǐng)作出AB在平面鏡中的像。10、小豪和母親一起到商店買服裝，他在平面鏡前0.4m處試穿衣服，則在鏡中的像離他m,當(dāng)他逐漸遠(yuǎn)離平面鏡時(shí)，他在鏡中的像的高度將（選填“變小”“不變”或“變大”）。11、如圖所示為一個(gè)反射式路燈，S為燈泡位置，圖中已畫出燈泡射出的兩條最邊緣的出射光線。MN是一個(gè)可以調(diào)節(jié)傾斜程度的平面鏡。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出燈S照亮路面的范圍（保留作圖中必要的輔助線）。請(qǐng)?zhí)岢鲆环N能夠增大燈照亮范圍的方法：。12、一個(gè)物體可以看成是由無數(shù)個(gè)點(diǎn)組成的。要作出物體在平面鏡中所成的像，可以根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，先作出幾個(gè)特殊點(diǎn)的像，然后將這些點(diǎn)用虛線連接起來。由點(diǎn)光源S發(fā)出光AB射在鏡面MN上，如圖所示，圖中CD是由S發(fā)出的另一束光的反射光線，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出發(fā)光點(diǎn)S的位置。第1題答案錯(cuò)誤！正確答案為C3第2題答案錯(cuò)誤！正確答案為C二第3題答案錯(cuò)誤！正確答案為C3第4題答案錯(cuò)誤！正確答案為B二第5題答案錯(cuò)誤！正確答案為A3第6題答案錯(cuò)誤！正確答案為D二第7題答案錯(cuò)誤！正確答案為D?第8題答案錯(cuò)誤！正確答案為B1、C漫反射的每條光線都遵循反射規(guī)律。在反射時(shí)光路是可逆的，反射光線的速度等于入射光線的速度，當(dāng)垂直入射時(shí)反射光線、入射光線在同一直線上。2、C一束平行光照射到平面鏡上發(fā)生的是鏡面反射，那么反射光就只有一束，并且在特定的方向上。只有在這個(gè)方向上才能被觀察者看到。3、C無論是鏡面反射還是漫反射，都遵循光的反射規(guī)律，一條入射光線對(duì)應(yīng)就有一條反射光線，對(duì)應(yīng)不同的入射光線應(yīng)有不同的反射光線。當(dāng)光線平行入射時(shí)，發(fā)生鏡面反射時(shí)，就平行反射出去，發(fā)生漫反射時(shí)，反射光線彼此不平行。4、B迎著月光走時(shí)，月光照射到水面，發(fā)生鏡面反射，反射光線進(jìn)入人眼，人感覺很亮；背著月光走時(shí)，月光照射到水面，發(fā)生鏡面反射，反射光線沒有進(jìn)入人眼，人感覺很暗。5、A只要兩平面鏡互成直角，可以證明不論入射光線以多大的入射角入射，反射光線總是與入射光線反向平行。6、D根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)可知，平面鏡所成的像是左右相對(duì)的，上下不顛倒。圖中A是熊貓背面像，應(yīng)是熊貓的正面