滬科版八年級物理《多彩的光》知識點與典型例題

重難點知識精析（一）光的直線傳播1、光的直線傳播規(guī)律是有條件的，即只有在同一種均勻介質(zhì)中光才是沿直線傳播的。當(dāng)介質(zhì)不是同一種，或即使是同種介質(zhì)，但分布不均勻，光在其中傳播也有可能發(fā)生彎折現(xiàn)象。2、光在不同介質(zhì)中傳播的速度不同。因此，在講光的傳播速度時，一定要指明是在哪種介質(zhì)中，不指明何種介質(zhì)，去講光的傳播速度是毫無意義的。光在真空中傳播得最快，速度為3×105km/s.例1、下列現(xiàn)象中不屬于光的直線傳播的是（）A、小孔成像B、影子的形成C、“月食”現(xiàn)象D、光的反射現(xiàn)象解析：小孔成像的原理是光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播；“影子”的形成也說明了光在同一種物質(zhì)中沿直線傳播的；“月食”則是月球運行到地球的影子里形成，它可以用光的直線傳播規(guī)律來解釋；“光的反射”是光的傳播方向發(fā)生了改變。故答案為D。（二）光的反射1、光的反射現(xiàn)象：光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，在遇到障礙物時，光在障礙物的表面發(fā)生反射，改變傳播方向。一般說來，各種物體的表面都能反射光，我們能夠看到本身不發(fā)光的物體，就是因為它們反射的光進(jìn)入了我們的眼睛。2、反射定律：光在反射時遵守一定的規(guī)律（1）規(guī)律內(nèi)容①反射光線OB、入射光線AO、法線ON在同一平面上；②反射光線及入射光線分居法線的兩側(cè)；③反射角γ（即∠BON）等于入射角i（即∠AON）.（2）注意理解①要注意抓住一面一點兩角三線，即鏡面、入射點、反射角、入射角、法線、入射光線、反射光線。②反射時光路是可逆的。在上面的光路圖中，若入射光線沿BO方向入射，則反射光線一定沿OA方向射出。3、鏡面反射及漫反射（1）鏡面反射：平行光線射到平面鏡或其他平滑的表面上時，反射光線也是平行的。（如圖甲）（2）漫反射：平行光線射到凹凸不平的粗糙表面上時，反射光線并不平行，而是向著各個不同的方向（如圖乙）。鏡面反射及漫反射都遵守光的反射定律，對我們都是有用的。利用鏡面反射可以改變光行進(jìn)的方向；利用漫反射可以使人從不同方向都能看到物體。例如電影屏幕用粗糙不平的白布做成，就是利用其發(fā)生漫反射而使坐在電影院各個方位的人都能觀看電影。例2、太陽光線跟水平方向成40°角，要想使太陽光照亮井底，作圖說明應(yīng)當(dāng)把平面鏡放在跟水平方向成多大角度的位置上。解析：數(shù)形結(jié)合，首先必須作圖，把題目中所描述的情景，要求用圖形，用角度表示出來；再根據(jù)光的反射定律來求解。把物理情景用圖形準(zhǔn)確表達(dá)出來，是物理學(xué)習(xí)的能力要求之一。（1）先畫一條水平線OM；（2）作入射光線AO和反射光線OB，使∠AOM=40°，OB⊥OM；（3）作∠AOB的角平分線ON（即法線）；（4）作PO⊥ON，PQ即為平面鏡，如圖所示：∵∠AOM=40°，OB⊥OM∴∠AOB=130°，則∠AON=65°∴∠AOP=90°－65°=25°∴∠POM=40°＋25°=65°即平面鏡及水平面成65°角放置.說明：利用數(shù)學(xué)中角的關(guān)系，找出各角的大小關(guān)系是解題關(guān)鍵。牢牢把握兩點：①法線是反射光線及入射光線的夾角的角平分線；②法線是過入射點且垂直于鏡面的直線。例3、如圖所示，有兩塊相交成60°的平面鏡，一束光線AO射到其中的一塊平面鏡上，要使最后反射回去的光線及AO重合，但方向相反，則AO及平面鏡MQ的夾角應(yīng)當(dāng)?shù)扔赺___________.解析：首先要明確在什么情況下最后反射回去的光線才能及AO重合；第二要理解在光的反射中光路是可逆的。只有當(dāng)光線垂直入射到鏡面上時，反射光線才會沿及原來入射光線重合但方向相反的反射方向回來。如圖所示，AO射到MQ上發(fā)生反射，反射光線OB只有垂直射向QN，反射光線才能沿原方向返回，根據(jù)光路可逆，才會沿OA射出去。∠AOM=∠BOQ=90°－60°=30°。（三）平面鏡1、平面鏡成像特點（1）成虛像；（2）像及物等大；（3）像和物體關(guān)于鏡面對稱，即像到鏡面的距離及物體到鏡面的距離相等，像和物的連線垂直于鏡面。2、平面鏡的應(yīng)用：成像，改變光的傳播路線。例4、如圖所示，點燃的蠟燭AB在平面鏡中成虛像A′B′，若A′B′及平面鏡間放一塊足夠大的遮擋板EF，則人__________通過平面鏡觀察到像A′B′（選填“能”或“不能”）。解析：平面鏡成像是由于物體發(fā)出的光或所反射的光照射到平面鏡上發(fā)生反射，遵守光的反射定律的結(jié)果。平面鏡前有一發(fā)光點S，它發(fā)出的光射到鏡面上，經(jīng)鏡面反射成發(fā)散光線，我們沿著這些發(fā)散的反射光線的反方向看過去，人眼對光直進(jìn)的感覺，覺得這些反射光線好像從它們反向延長線的交點S′發(fā)出的，S′便是發(fā)光點S的虛像。平面鏡所成的是虛像，只能用眼睛觀察，而不是實際存在的，虛像不是由光實際會聚而成的，是人眼睛的錯覺所產(chǎn)生的現(xiàn)象，因此不是實際存在的，故答案為“能”。注意：此題易錯填“不能”，產(chǎn)生錯解的原因是不理解A′B′為AB的虛像，以常見的事物和習(xí)慣誤認(rèn)為擋板EF擋住了像，人眼就看不見像。實際上A′B′是進(jìn)入人眼的實際光線的反向延長線相交而成的像。有無擋板，進(jìn)入人眼的實際光線都沒有改變。例5、一人站在豎直的平面鏡前，要想看到自己的全身像，鏡子至少需多高？鏡子應(yīng)怎樣懸掛？解析：人眼想通過平面鏡看到某物點A的像，必須滿足A發(fā)出的光線射到平面鏡上，反射后至少有一條反射光線進(jìn)入人眼。根據(jù)平面鏡成像的特點，如圖所示，AEB表示人的全身，E表示人眼的位置，A′E′B′是像。連接EA′交于平面鏡C點，連接EB′交于平面鏡D點，則CD就是鏡子的最小高度。在圖中，連接EE′交于平面鏡O點，且EO=OE′，過C點作鏡面的法線交AB于Q點?！逜B∥CD，AB∥A′B′，∴CD∥A′B′則△ECD∽△EA′B′即人要想看到自己的全身像，鏡子的高度至少要為人身高的一半，鏡的懸掛點C的高度，必須在人的頭頂及人眼的距離中點的水平線上。例6、如圖所示，MN是平面鏡，A為發(fā)光點，B為反射光線上的一點，試畫出經(jīng)過B點的反射光線和這條反射光線的入射光線。精析：想要作出經(jīng)過B點的反射光線及對應(yīng)的入射光線，首先應(yīng)找到入射點，根據(jù)平面鏡成像原理可知，A的像點應(yīng)是所有光線的反向延長線的交點，即經(jīng)過B點的反射光線的反向延長線必定經(jīng)過A的像點A'，A'B及鏡面的交點就是入射點O，然后由入射點O確定對應(yīng)的入射光線和反射光線，同時注意，實際光線用實線表示，實際光線的反向延長線、連線等用虛線表示。答案：如圖所示：重難點知識精析（一）光的折射1、光的折射及折射現(xiàn)象光由一種物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為光的折射。光在一種物質(zhì)中傳播時，遇到另一種物質(zhì)，在兩種物質(zhì)的分界面上，一般會同時發(fā)生反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象。我們常見的“插入水中的筷子變彎折了”、“池底變淺”、“早晨和傍晚看到的紅太陽”、“海市蜃樓”等現(xiàn)象都是由光的折射形成的。而“對鏡梳妝”、“水中倒影”等都是光的反射現(xiàn)象。2、光的折射規(guī)律光在折射時遵循折射規(guī)律。在下圖中，PQ表示空氣和水的分界面，O點是一束光線的入射點，AO是入射光線，NN′是過O點的法線，∠AON叫做入射角，OC是進(jìn)入水中傳播的折射光線，折射光線跟法線之間的夾角∠CON′叫做折射角。（1）規(guī)律內(nèi)容：①光發(fā)生折射時，折射光線OC及入射光線AO及法線NN′在同一平面內(nèi)；②折射光線OC及入射光線AO分居法線NN′的兩側(cè)；③當(dāng)光從空氣斜射到水或玻璃等其它介質(zhì)中時，折射光線向法線靠近，折射角γ（即∠CON′）小于入射角α（即∠AON）；④入射角增大時，折射角也增大；⑤當(dāng)光線垂直射到水或玻璃等物質(zhì)的表面時，光線的傳播方向不變，即及分界面垂直，此時入射角、折射角均為0°.（2）理解光的折射規(guī)律時應(yīng)注意：①抓住一面一點兩角三線，即分界面、入射點、折射角、入射角、法線、折射光線、入射光線；②光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的，在上圖中，若光線沿CO方向入射，則折射光線一定沿OA方向射出?？芍?dāng)光從水中（或玻璃等其它物質(zhì)）斜射入空氣中，折射光線將偏離法線，則折射角大于入射角。例1、如圖所示是一束光斜射向玻璃和空氣的交界面上，發(fā)生光的反射和光的折射現(xiàn)象的光路圖，則_______是入射光線，______是折射光線，______是界面，入射角大小是_______，反射角大小是_______，折射角大小是_______，光是從______射入_______中的。解答：首先應(yīng)找出兩相鄰相等的角。由圖可以看出∠COE=∠EOB，由此可知CO和BO，有一條是入射光線，另一條是反射光線。它們之間所夾的直線EF便是法線，及其垂直的PQ便為界面，剩下的射線OA應(yīng)是折射光線。再根據(jù)折射光線和入射光線應(yīng)分居法線（EF）兩側(cè)的特點，可確定CO為入射光線，OB為反射光線。根據(jù)入射光線、反射光線和折射光線確定入射角為∠COE=50°，反射角∠EOB=50°，折射角∠FOA=42°。由于折射角小于入射角，則判斷光是由空氣射入玻璃的。故依次應(yīng)填寫“CO”，“OA”，“PQ”，“50°”，“50”，“42°”，“空氣”，“玻璃”。（二）凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用1、凸透鏡成像規(guī)律（焦距為f）2、凸透鏡的應(yīng)用（1）放大鏡：放大鏡是利用凸透鏡成正立、放大虛像的原理來工作的。物體必須置于凸透鏡的焦點之內(nèi)，即u<f，才能被放大為正立的虛像。（2）照相機(jī)：照相機(jī)是利用凸透鏡成倒立縮小實像原理來工作的。照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，感光膠片相當(dāng)于光屏。選定被攝景物后，調(diào)節(jié)鏡頭到膠片的距離即調(diào)焦，膠片上就會出現(xiàn)倒立、縮小的實像，必須滿足景物到鏡頭的距離u>2f。（3）眼睛：眼睛中的晶狀體相當(dāng)于凸透鏡，眼球后部的視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏。注意和照相機(jī)不同的是，人的眼睛是靠調(diào)節(jié)晶狀體的平凸程度，改變焦距而獲得清晰的像的。近視眼應(yīng)配戴凹透鏡制成的眼鏡（讓光線發(fā)散一些），遠(yuǎn)視眼應(yīng)配戴凸透鏡制成的眼鏡（讓光線會聚一些）。（4）投影儀：投影儀實質(zhì)上是凸透鏡和平面鏡的組合，我們習(xí)慣上稱投影儀中的凸透鏡裝置為幻燈機(jī)。它是根據(jù)凸透鏡成倒立放大的實像的原理制成的，幻燈片到鏡頭的距離u應(yīng)滿足f<u<2f，為了得到正立的像，幻燈片應(yīng)倒插在鏡頭前。（5）顯微鏡（補充內(nèi)容）：顯微鏡由兩個凸透鏡組成，一個是目鏡，一個是物鏡，其成像原理是：物體通過物鏡成倒立放大的實像，這個實像作為目鏡的物體，再通過目鏡成正立放大的虛像。人眼通過目鏡看到的像及物體本身相比是倒立、放大的虛像。物鏡焦距較短，目鏡焦距較長。（物體到物鏡的距離：f物<u<2f物，所成的像到目鏡距離u′<f目）例2、一物體放在凸透鏡前18cm處，在透鏡另一側(cè)20cm處成一清晰的像，則此透鏡的焦距（）A．一定大于20cmB．一定小于9cmC．一定在10cm到8cm之間D．一定在9cm到10cm之間解析：解答此題應(yīng)明確：①物像異側(cè)時，凸透鏡成的是實像；②當(dāng)物距大于2倍焦距時，像距是一倍焦距及二倍焦距之間，此時物距大于像距；當(dāng)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時，像距會大于二倍焦距，此時物距小于像距。由于本題中物像異側(cè)，說明此像是一實像；又由于像距比物距大，可推知此像是一放大、倒立的實像，此時物體應(yīng)在一倍焦距和二倍焦距之間，像在另一側(cè)的二倍焦距之外。即：f<18cm<2f①20cm>2f②綜合①、②解得：9cm<f<10cm。故答案D正確。注意：此題是通過物距、像距來確定焦距的范圍。應(yīng)注意凸透鏡所成實像的共同特點：①實像及物體分居透鏡兩側(cè)；②實像都是倒立的；③實像可用光屏承接；④實像是實際的折射光線會聚而成的。明確了實像的特點，由題意很快便能推知像的特征及作出其它的判斷。例3、將一凸透鏡緊貼在書本上，透過凸透鏡觀看，下列說法正確的是（）A．我們看到書的字放大了B．將凸透鏡拿起來使它稍離開書本，看到的字會更大些C．將凸透鏡繼續(xù)逐漸遠(yuǎn)離書本，看到字將會一直越來越大D．若將凸透鏡放在眼前，會看到遠(yuǎn)處的景物都變大了解析：解答此題應(yīng)明確：①物體要放在凸透鏡的一倍焦距之內(nèi)才能成一個正大、放大的虛像，焦點之外則成實像；②焦點以內(nèi)的物體，越靠近凸透鏡，放大的比例越小，即像還是比物體本身大，但像會隨物體到凸透鏡距離的減小而變小；同理，物體越遠(yuǎn)離焦點，放大比例越大。但物體一旦越過焦點，即處于焦點之外，就看不到虛像了。因此正確答案為A、B。例4、小明用一架焦距不變的照相機(jī)給小剛拍了一張2寸的全身照，小剛在原地不動，小明又要給他拍一張2寸的半身像，正確的操作是（）A．小明往前移，并使鏡頭往里縮B．小明往前移，并使鏡頭往外伸C．小明往后移，并使鏡頭往里縮D．小明往后移，并使鏡頭往外伸解析：解答此題應(yīng)明確：①凸透鏡成倒立縮小實像時，物體離凸透鏡越遠(yuǎn)，所成像越小；②物距增大時，像距對應(yīng)減?。晃锞鄿p小時，像距對應(yīng)增大。③照相機(jī)通過鏡頭前伸或后縮來改變鏡頭和膠片的距離。前伸時，距離增大，后縮時，距離減小。從拍全身照到拍半身照，實際上是像放大了，此時物距應(yīng)減小，即小剛及照相機(jī)的距離應(yīng)減小；同時像距會增大，倘若鏡頭不動，就得不到清晰的像，應(yīng)通過鏡頭往外伸來實現(xiàn)鏡頭遠(yuǎn)離膠片，故本題答案為B。例5、（荊州市）今天“五一”長假期間，王倩同學(xué)來到中國荊州九龍洲國際龍舟賽賽場觀看一一度的“國際龍舟節(jié)”龍舟賽，她發(fā)現(xiàn)清澈的湖水看起來比實際的淺，這是因為（）A．平靜的水面相當(dāng)于一個平