一、光的直線傳播
1.光源:定義:能夠發(fā)光的物體叫光源。
分類:自然光源,如太陽、螢火蟲;人造光源,如篝火、蠟燭、油燈、電燈。月亮本身不會發(fā)光,它不是光源。
2.規(guī)律:光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。
3.光線是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
練習(xí):☆為什么在有霧的天氣里,可以看到從汽車頭燈射出的光束是直的?
答:光在空氣中是沿直線傳播的。光在傳播過程中,部分光遇到霧發(fā)生漫反射,射入人眼,人能看到光的直線傳播。
☆早晨,看到剛從地平線升起的太陽的位置比實(shí)際位置高,該現(xiàn)象說明:光在非均勻介質(zhì)中不是沿直線傳播的。
4.應(yīng)用及現(xiàn)象:
?、偌す鉁?zhǔn)直。
②影子的形成:光在傳播過程中,遇到不透明的物體,在物體的后面形成黑色區(qū)域即影子。
③日食月食的形成:當(dāng)地球在中間時可形成月食。
如圖:在月球后1的位置可看到日全食,在2的位置看到日偏食,在3的位置看到日環(huán)食。
?、?u>小孔成像:小孔成像實(shí)驗(yàn)早在《墨經(jīng)》中就有記載小孔成像成倒立的實(shí)像,其像的形狀與孔的形狀無關(guān)。
5.光速:
光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s;光在空氣中速度約為3×108m/s。光在水中速度為真空中光速的3/4,在玻璃中速度為真空中速度的2/3 。
二、光的反射
1.定義:光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)表面時,一部分光被反射回原來介質(zhì)的現(xiàn)象叫光的反射。
2.反射定律:三線同面,法線居中,兩角相等,光路可逆。即:反射光線與入射光線、法線在同一平面上,反射光線和入射光線分居于法線的兩側(cè),反射角等于入射角。光的反射過程中光路是可逆的。
3.分類:
?、喷R面反射:
定義:射到物面上的平行光反射后仍然平行
條件:反射面平滑。
應(yīng)用:迎著太陽看平靜的水面,特別亮。黑板“反光”等,都是因?yàn)榘l(fā)生了鏡面反射。
?、坡瓷洌?/p>
定義:射到物面上的平行光反射后向著不同的方向,每條光線遵守光的反射定律。
條件:反射面凹凸不平。
應(yīng)用:能從各個方向看到本身不發(fā)光的物體,是由于光射到物體上發(fā)生漫反射的緣故。
練習(xí):☆請各舉一例說明光的反射作用對人們生活、生產(chǎn)的利與弊。
⑴有利:生活中用平面鏡觀察面容;我們能看到的大多數(shù)物體是由于物體反射光進(jìn)入我們眼睛。
?、朴斜祝?u>黑板反光;城市高大的樓房的玻璃幕墻、釉面磚墻反光造成光污染。
☆把桌子放在教室中間,我們從各個方向能看到它原因是:光在桌子上發(fā)生了漫反射。
4.面鏡:
⑴平面鏡:
成像特點(diǎn):等大,等距,垂直,虛像。
?、傧?、物大小相等。
?、谙?、物到鏡面的距離相等。
?、巯瘛⑽锏倪B線與鏡面垂直。
④物體在平面鏡里所成的像是虛像。
成像原理:光的反射定理。
作用:成像 改變光路。
實(shí)像和虛像:實(shí)像:實(shí)際光線會聚點(diǎn)所成的像。
虛像:反射光線反向延長線的會聚點(diǎn)所成的像。
⑵球面鏡:
凹面鏡定義:用球面的內(nèi)表面作反射面。
凹面鏡性質(zhì):凹鏡能把射向它的平行光線會聚在一點(diǎn);從焦點(diǎn)射向凹鏡的反射光是平行光。
凹面鏡應(yīng)用:太陽灶、手電筒、汽車頭燈
凸面鏡定義:用球面的外表面做反射面。
凸面鏡性質(zhì):凸鏡對光線起發(fā)散作用。凸鏡所成的象是縮小的虛像。
凸面鏡應(yīng)用:汽車后視鏡。
練習(xí):☆在研究平面鏡成像特點(diǎn)時,我們常用平板玻璃、直尺、蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其中選用兩根相同蠟燭的目的是:便于確定成像的位置和比較像和物的大小。
☆汽車司機(jī)前的玻璃不是豎直的,而是上方向內(nèi)傾斜,除了可以減小前進(jìn)時受到的阻力外,從光學(xué)角度考慮這樣做的好處是:使車內(nèi)的物體的像成在司機(jī)視線上方,不影響司機(jī)看路面。汽車頭燈安裝在車頭下部:可以使車前障礙物在路面形成較長的影子,便于司機(jī)及早發(fā)現(xiàn)。
三、顏色及看不見的光
1.白光的組成:紅,橙,黃,綠,藍(lán),靛,紫。
色光的三原色:紅,綠,藍(lán)。
顏料的三原色:品紅,黃,青。
正如如蘭老師所說,此口訣朗朗上口,形象生動,同時包含了許多的哲理,讓人有浮想聯(lián)翩、回味無窮之感。做為一種交流與借鑒,下面我也提供一種記憶凸透鏡成像規(guī)律的方法。
鑒于通常情況下研究的是u>2 f、f<u<2 f、u<f這三個區(qū)間的成像情況,可以將u>2 f 想象為遠(yuǎn)郊(焦)區(qū), f<u<2 f想象為近郊(焦)區(qū),u<f想象為城里;再將凸透鏡在光軸各區(qū)間所成像的性質(zhì)、及其主要應(yīng)用中的一些關(guān)鍵的“字”抽取出來,借用下面的一段有趣的話做提示性記憶。
在遠(yuǎn)郊區(qū)拾(實(shí),實(shí)像)到(倒,倒立)小(縮小)相機(jī)(照相機(jī)),在近郊區(qū)拾(實(shí),實(shí)像)到(倒,倒立)大(放大)投影(投影儀),進(jìn)城里還常常(長長,代指放大)假(代指虛像)正(正立)經(jīng)(鏡,代指放大鏡)。
考點(diǎn)1:光的色散、物體的顏色
主要考查光的色散現(xiàn)象,透明體的顏色是由它透過的色光決定的,若物體幾乎能讓各種色光透過,它就是無色的,如水、空氣等。不透明體的顏色是由它反射的色光決定的,白色物體幾乎能反射所有色光,黑色物體對所有色光幾乎都不反射,而是吸收。還要了解光的三基色:紅、綠、藍(lán),顏料的三原色:紅、黃、藍(lán)。
例1
解析:題目考查光的色散現(xiàn)象,不同顏色的光通過三棱鏡后分散開來,是由于光的折射,而且折射時紅光偏折程度最小,紫光偏折程度最大。
答案:光的色散
考點(diǎn)2:人眼看不見的光──紅外線、紫外線
紅外線、紫外線和可見光都是電磁波大家庭中的一員,試題對這部分知識的考查熱點(diǎn)在于它們在實(shí)際生活中的應(yīng)用。如利用紅外線來加熱物品,家庭用紅外烤箱烤食品,浴室用紅外線暖燈來取暖,醫(yī)療上利用紅外線來理療,科研上用于紅外遙感,電視遙控器也是利用紅外線工作的。紫外線能殺菌。驗(yàn)鈔機(jī)上應(yīng)用紫外線的熒光效應(yīng),進(jìn)行防偽。適量的紫外線照射對人體有益,但過量則對人有害。
例2
A.驗(yàn)鈔機(jī)和遙控器發(fā)出的“光”都是紫外線
B.驗(yàn)鈔機(jī)和遙控器發(fā)出的“光”都是紅外線
C.驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的“光”是紫外線,遙控器發(fā)出的“光”是紅外線
D.驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的“光”是紅外線,遙控器發(fā)出的“光”是紫外線
解析:題目考查紅外線、紫外線在日常生活中的應(yīng)用,驗(yàn)鈔機(jī)利用的是紫外線,遙控器利用的是紅外線。
答案:C。
考點(diǎn)3:光的直線傳播
光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。激光準(zhǔn)直、影子的形成、月食、日食的形成、小孔成像等都可以用光的直線傳播來解釋。注意小孔成像中像是倒立的實(shí)像。
例3
解析:太陽能在臉盆的水中成像,這是光的反射,或者是利用了平面鏡成像原理;手指疊放,對著陽光,在白紙上也能觀察到太陽的像,屬于小孔成像,利用的是光沿直線傳播的原理。
答案:平面鏡
考點(diǎn)4:光的反射
對反射定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以通過實(shí)驗(yàn)題的形式進(jìn)行考查。對反射現(xiàn)象和反射光路可以通過作圖題進(jìn)行考查。作圖時一定要細(xì)心,如法線要與鏡面垂直,要畫成虛線;光線要加箭頭,且箭頭方向要與光的傳播一致;反射角與入射角都是與法線的夾角,二者要明顯相等。還要注意反射有兩種類型──鏡面反射與漫反射,其根本區(qū)別在于反射面是否光滑,而不是反射光線是否平行。無論是鏡面反射還是漫反射,都遵循光的反射定律。
例4
A.當(dāng)入射光線與反射面的夾角為20°時,反射角也為20°
B.入射光線靠近法線時,反射光線也靠近法線
C.入射角增大5°時,反射光線與入射光線的夾角也增大5°
D.鏡面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守光的反射定律
解析:入射光線與反射面的夾角為20°時,則入射角為70°,反射角也為70°;當(dāng)入射角增大5°時,反射角也增大5°,這樣反射光線與入射光線的夾角增大10°;無論是鏡面反射還是漫反射,都遵循光的反射定律。
答案:B
考點(diǎn)5:平面鏡成像
平面鏡成像是光的反射的應(yīng)用,其特點(diǎn)簡記為:正立、等大、對稱、虛像。平面鏡的成像的特點(diǎn)可以通過實(shí)驗(yàn)探究,或選擇題、填空題、作圖題等多種形式進(jìn)行考查。這里有兩個常犯的錯誤:認(rèn)為物體離平面鏡越遠(yuǎn)其在平面鏡中成的像越小,還有作圖時像不畫成虛像,一定要注意克服。關(guān)于實(shí)像與虛像的區(qū)別:實(shí)像是實(shí)際光線會聚而成的,可以用屏接到,當(dāng)然也能用眼看到。虛像不是由實(shí)際光線會聚成的,而是實(shí)際光線反向延長線相交而成的,只能用眼看到,不能用屏接收。
例5
解析:蠟燭B射向玻璃板的光被反射進(jìn)入人眼,人眼誤認(rèn)為光是從玻璃板后來的,這就是B的像;當(dāng)蠟燭B的底部放在桌面上時,如果玻璃板與桌面不垂直,蠟燭的像的底部就不在桌面上了,所以無論怎樣沿水平桌面移動蠟燭C都不能使C與B的像完全重合;眼睛透過玻璃板看見了“蠟燭C”實(shí)際上是“蠟燭C”的光從空氣進(jìn)入玻璃,又從玻璃進(jìn)入空氣中的人眼,這要發(fā)生兩次折射。
答案:反射
考點(diǎn)6:光的折射現(xiàn)象和規(guī)律
光的折射現(xiàn)象和規(guī)律常出現(xiàn)在選擇題和作圖題中,許多同學(xué)常把入射角和折射角誰大誰小記混,這里教你一招,你就永遠(yuǎn)不會混了:光從空氣斜射入水或玻璃時,折射角小于入射角;光從水或玻璃斜射入空氣時,折射角大于入射角。即不論入射角還是折射角,只要該角是在空氣中,這個角都是大的(垂直入射除外)。簡記為“空氣大角”。
例6
A.是激光束經(jīng)水面反射后形成的;若向右移動,表明水面上升
B.是激光束經(jīng)水面反射后形成的;若向左移動,表明水面上升
C.是激光束經(jīng)水面折射后形成的;若向左移動,表明水面下降
D.是激光束經(jīng)水面折射后形成的;若向右移動,表明水面下降
解析:容器底部中央產(chǎn)生的光班是光從空氣進(jìn)入到水中形成的,屬于光的折射,而不是反射。因?yàn)榉瓷洮F(xiàn)象是光不進(jìn)入另一物質(zhì)又返回原物質(zhì)中去的現(xiàn)象。若水面上升,則光的入射點(diǎn)向右移動,這樣折射光線也要向右移動,反之,若光斑向右移動,表明水面上升。
答案:C
考點(diǎn)7:凸透鏡和凹透鏡
透鏡對光線的作用在作圖題中經(jīng)常出現(xiàn),特別是特殊光線經(jīng)過透鏡的折射光路圖,是??键c(diǎn)。這里還有兩個常錯點(diǎn):凸透鏡對光線有會聚作用,是指從凸透鏡出射的光線相對入射光線更偏向主光軸,使它的光束變窄、變收縮.不能將會聚作用理解為出射光線一定是會聚的、交于一點(diǎn)。凹透鏡對光線有發(fā)散作用,是指從凹透鏡射出的光線相對原來的入射光線更偏離主光軸,使光束變寬、變發(fā)散,經(jīng)過凹透鏡的光線也可能交于一點(diǎn)。
例7
解析:凸透鏡對光有會聚作用,平行于主軸的光線通過凸透鏡后會會聚于主軸上一點(diǎn),這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性,經(jīng)過焦點(diǎn)射入凸透鏡的光將會平行于主軸射出。凹透鏡對光有發(fā)散作用,平行于主軸的光線通過凹透鏡后會發(fā)散,發(fā)散光線的反向延長線過凹透鏡的虛焦點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性,射向凹透鏡另一側(cè)虛焦點(diǎn)的光線,從凹透鏡射出時將會平行于主軸射出。
答案:如答圖5、答圖6。
考點(diǎn)8:凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用
凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)題以及有關(guān)透鏡的應(yīng)用的題目是中考命題的熱點(diǎn)。常見題型有填空題、選擇題、實(shí)驗(yàn)探究題和作圖題等。解答本考點(diǎn)的題目關(guān)鍵是熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律,但凸透鏡成像的規(guī)律,由于成像復(fù)雜,許多同學(xué)感到難以掌握。可簡要?dú)w納成下面六句話:
一焦分虛實(shí)(即物體在一倍焦距以內(nèi)成虛像,一倍焦距以外為實(shí)像),
二焦分大?。次锞嘈∮诙督咕?,成放大的像;大于二倍焦距成縮小的像);
實(shí)像異側(cè)倒(成實(shí)像時,物和像總在透鏡的兩側(cè),且像是倒立的),
物遠(yuǎn)像近?。ㄎ矬w離透鏡越遠(yuǎn),所成實(shí)像離透鏡越近,且像越?。?;
虛像同正大(成虛像時,物和像總在透鏡的同側(cè),且像是正立、放大的),
物近像變?。ㄎ矬w離透鏡越近,所成虛像越?。?。
其中一、二兩句是對成像情況的總體把握,三、五兩句是成像情況的靜態(tài)分析,四、六兩句是成像情況的動態(tài)描述。
例8
解析:眼睛中的晶狀體相當(dāng)于凸透鏡,視網(wǎng)膜相當(dāng)于膠片(光屏),不過這個像距是不能改變的,要使遠(yuǎn)近不同的物體的像都清晰地成在視網(wǎng)膜上,眼睛是通過調(diào)節(jié)晶狀體的厚薄來改變焦距實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律,當(dāng)物體由遠(yuǎn)移近透鏡時,像將變遠(yuǎn)。但若像距不能變大時,可以讓晶狀體的會聚本領(lǐng)變大,即焦距變短,此時晶狀體較厚。若長期觀察近處物體,會造成晶狀體一直處于較厚的狀態(tài),當(dāng)他看遠(yuǎn)處物體時,晶狀體仍會偏厚,使像成在視網(wǎng)膜的前方,戴凹透鏡制成的眼鏡可以抵消偏厚的晶狀體,達(dá)到矯正的目的。
答案:凸透鏡
三、小試牛刀
1.如圖8所示,F為凸透鏡的兩個焦點(diǎn),A'B'為物體AB的像,則物體AB在(
A.圖中Ⅰ區(qū)域,比A'B'大,箭頭方向向上
B.圖中Ⅱ區(qū)域,比A'B'大,箭頭方向向下
C.圖中Ⅲ區(qū)域,比A'B'大,箭頭方向向上
D.圖中Ⅳ區(qū)域,比A'B'小,箭頭方向向下
2.圖9所示的四幅圖,有的能夠說明近視眼或遠(yuǎn)視眼的成像原理,有的給出了近視眼或遠(yuǎn)視眼的矯正方法。下列判斷正確的是(
A.圖①能夠說明遠(yuǎn)視眼的成像原理,圖③給出了遠(yuǎn)視眼的矯正方法
B.圖②能夠說明遠(yuǎn)視眼的成像原理,圖④給出了遠(yuǎn)視眼的矯正方法
C.圖①能夠說明近視眼的成像原理,圖③給出了近視眼的矯正方法
D.圖②能夠說明近視眼的成像原理,圖③給出了近視眼的矯正方法
3.某同學(xué)站在豎直放置的平面鏡前2 m處,鏡中的像與他相距
4.如圖10所示,東東在探究光的色散現(xiàn)象時,看到白光經(jīng)三棱鏡后,光屏上自上而下出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的色帶。東東對產(chǎn)生的原因進(jìn)行了思考。受此啟發(fā),在測量凸透鏡的焦距時,東東想:如果分別用紅光和紫光平行與同一個凸透鏡的主光軸射入,紅光、紫光對凸透鏡的焦距是否相同呢?請寫出你的推斷:
5.如圖11所示水面上方有一發(fā)光點(diǎn)A1,水中另有一發(fā)光點(diǎn)A2。人在空氣中的B點(diǎn)看到A2在水中的位置就是A1在水中的像的位置。畫出:
(1)A1發(fā)出的光經(jīng)水面反射進(jìn)入人眼的光路圖。
(2)A2發(fā)出的光進(jìn)入人眼的光路圖。
6.小明用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。如圖12所示:
?。?)要使像能夠成在光屏的中央,應(yīng)將光屏向
?。?)實(shí)驗(yàn)過程中,當(dāng)燭焰距凸透鏡15cm時,移動光屏至某一位置,在光屏上得到一等大清晰的像,則該凸透鏡的焦距是
(3)接著使?fàn)T焰向左移動5cm,此時應(yīng)該將光屏向
?。?)小明把自己的近視眼鏡放在凸透鏡與蠟燭之間,發(fā)現(xiàn)光屏上的像由清晰變得模糊不清.他應(yīng)當(dāng)向
7.小明做探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時,將玻璃板豎直放在桌面上(如圖13),取兩段同樣的蠟燭,把蠟燭A點(diǎn)燃放在玻璃板的前方,將蠟燭B放置在玻璃板的后方。
?。?)調(diào)節(jié)蠟燭B的位置,直到
?。?)取兩段同樣的蠟燭是為了比較像和物體
?。?)移去蠟燭B,在其原來的位置放一塊光屏,光屏上不能承接到蠟燭A的像,這說明平面鏡所成的像是
參考答案:
1.C
2.A
3.4
4.紅
5.見下圖:
河南省濟(jì)源市梨林鎮(zhèn)一中 段利寧
“透鏡及其應(yīng)用”是光學(xué)的重點(diǎn)考查內(nèi)容,從近兩年中考試題可以看出,題目在考查學(xué)生創(chuàng)新能力、遷移能力、綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題等方面有所加強(qiáng),而同學(xué)們解題的關(guān)鍵是具備科學(xué)的思維方法,下面舉例談?wù)劷獯鹜哥R考題常用的思維方法,供同學(xué)們借鑒。