光的折射文档格式.docx

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二、学海导航

【思维基础】

　　本章是光现象的第二部分，讲述折射现象、透镜初步知识和照相机、幻灯机、放大镜的原理。

本章最后讲了物体的颜色的初步知识，是选学内容。

研究光的折射现象是理解透镜作用的基础，也是理解日常生活中许多光现象的基础。

本章的知识重点是透镜对光的作用和凸透镜成像的各种情况。

　　做下面一组填空题：

　　1．光从一种介质射入另一种介质，传播方向一般________，这种现象叫光的折射。

　　2.________与________的夹角叫做折射角。

　　3.如果光垂直射向介质表面时，入射角是________度，折射角是________度。

　　4.光源发生的光由水中斜射入空气，发生折射现象时，折射角________入射角。

（填“大于”“小于”或“等于”）

5.一束光在玻璃和空气的界面上发生反射和折射时，它们的光路图如图6-1所示，其中________是界面，________侧是玻璃，________是入射光线，________是反射光线，________是折射光线。

6.中间厚边缘薄的透镜叫________，这种透镜有会聚作用，这种透镜能使与主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫________，一个透镜有两个________。

7.当凸透镜到物体的距离大于2倍焦距时构成________的________的实像。

　　8.物体在凸透镜的焦点以内，在物体的________得到正立、放大的虚像，若再使物距减少，像距将________。

　　参考答案

　　1.改变

　　2.折射光线，法线

　　3.0，0

　　4.大于

　　5.NN’，右，BO，OC，OA

　　6.凸透镜，焦点，焦点

　　7.倒立，缩小

　　8.同侧，加大

【学法指要】

　　光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的反射。

实验表明，光从空气斜射入水或其它介质时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；

折射光线与入射光线分居法线两侧；

折射角小于入射角；

入射角增大时，折射角也随着增大；

当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。

学完后要求能正确叙述这个实验的结论。

还要知道在折射现象中光线也是可逆的。

　　例题1：

图6-2所示，是光在水面的反射、折射情况，NN′为法线，图中反射光线是_______，折射光线是_______，入射角是∠________，折射角是∠_____。

　　分析：

由图上来看，这是光从空气斜射入水发生的光的折射现象，同时在水面上发生光的反射现象。

　　O点是入射点，NN′是法线，AO是入射光线，OB是反射光线，OD是折射光线，∠2是入射角，∠3是反射角，∠6是折射角。

还应注意到在这种情况下，反射角等于入射角，而折射角小于入射角。

　　答：

此题应填OB，OD，2，6。

　　例题2：

一束光线从水射向空气，如图6-3所示。

请你画出：

①反射光线并标明反射角的大小；

②折射光线的大致方向。

由图来看，入射角应为40°

，根据光的反射定律，反射角应等于40°

。

再根据光从空气斜射入水时折射角要小于入射角，和在折射现象中光路是可逆的来考虑，光线从水射向空气时，折射角应大于入射角。

此题答案如图6-4所示。

透镜有两类：

中间厚边缘薄的叫凸透镜，中间薄边缘厚的叫凹透镜。

通过透镜两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴。

主光轴上有个特殊的点叫做透镜的光心。

薄透镜的光心就在透镜的中心。

如图6-5，实验表明凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上一点。

这个点叫做凸透镜的焦点，用F表示，焦点到光心O的距离叫做焦距，用f表示。

凸透镜两侧各有一个焦点。

凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜。

　　如图6-6，实验表明跟主光轴平行的光线经过凹透镜后变得发散，这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的焦点，用F来表示。

由于它不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。

凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜也叫做发散透镜。

　　例题3：

图6-7中画出光通过透镜前后的方向，在图中填上适当类型的透镜。

若既没有会聚作用，也没有发散作用，则光线通过透镜后，应如图6-8中虚线所示。

而现在由于透镜对光线作用的结果，图中

（1）折射后的两条边界光线比两条虚线收敛了，所以这个透镜是对光线有会聚作用的凸透镜。

图中

（2）折射后两条边界光线比两虚线散开了，所以这个透镜是对光线有发散作用的凹透镜。

实际上F点就是凹透镜的虚焦点。

图中

（1）是凸透镜，

（2）是凹透镜。

填上透镜后的图如图6-8所示。

　　凸透镜到物体的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的像。

这个像是物体射向凸透镜的光经过凸透镜后会聚成的，能用光屏显现出来，叫做实像。

照相机就是利用上面的原理制作的。

　　例题4：

使用照相机拍照时，景物在底片上所成的像是（）

　　　　　（A）正立、等大的虚像

　　　　　（B）倒立、缩小的实像

　　　　　（C）倒立、放大的实像

　　　　　（D）正立、放大的虚像

景物是在照相机镜头前距离大于2倍镜头（相当于凸透镜）焦距的地方，所以胶片拍到的像是景物的倒立、缩小的实像。

此题应选（B）。

　　例题5：

用镜头焦距一定的照相机照相，想使照片上的人像大一些，照相机应离被照的人_______，这里感光胶片到镜头的距离比原来应________。

用照相机给别人拍过照的人，一般会有这样的体验，要想使照片上的人像大一些，应使相机离被照的人近些。

而拍摄近的景物时，镜头要调节得往前伸，这时感光胶片到镜头的距离比原来大。

此题应填近些，大些。

　　在用凸透镜成像的实验中，当物体到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间时，成倒立、放大实像。

幻灯机就是利用凸透镜能成倒立、放大的实像这个原理制成的。

　　实验表明，当物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立、放大的虚像。

放大镜就是一个短焦距的凸透镜，靠近被观察的物体，用来观察物体正立放大的虚像。

　　例题6：

在做“研究凸透镜成像”的实验时，保持透镜的位置不变，先后把烛焰放在a,b,c,d,e各点，如图6-9所示，分别调整光屏的位置。

（图中f为凸透镜的焦距）则：

（1）把烛焰放在_____点时，光屏上出现的实像最大。

（2）把烛焰放在______时，在与物体同侧成正立放大的像。

设烛焰到透镜的距离即物距为u，实验表明当u>

f时，烛焰经凸透镜成实像，当u<

f时成虚像，可以说焦点是实像与虚像的分界点。

根据这个道理，可以得知

（2）的答案，因为这时像的性质是在与物体同侧成正立、放大的像。

只有把凸透镜当放大镜使用时，才能成出这种性质的像。

所以这个像必是虚像，烛焰应是放在e点。

　　实验表明当f<

u<

2f时，物体经凸透镜成放大实像，而且烛焰越靠近焦点．F成出的实像越大。

当u>

2f时，物体经凸透镜成缩小实像。

可以说2倍焦距点（图中的b点）是凸透镜成实像时，实像是放大还是缩小的分界点。

所以

（1）中烛焰应放在d点，这样光屏上成出的像最大。

此题应真d，e。

　　例题7：

在平面镜、幻灯机、照相机、放大镜的成像中，因光的反射成像的有________；

因光的折射成像的有________；

成实像的有________；

成虚像的有________；

像大于物的有__________；

像小于物的有____________。

平面镜所成的像是虚像，像是正立的，像与物体大小相等，像与物体在镜的两侧，像与物体到平面镜的距离相等。

幻灯机是利用凸透镜折射成像，像的性质是倒立、言辞大实像，像与物体在透镜的两侧。

照相机也是利用凸透镜折射成像，像的性质是倒立、缩小实像，像与物体在透镜两侧。

放大镜是折射成像，像的性质是正立、放大虚像，像与物体在透镜的同侧。

根据这些像的不同的性质，就可以正确的答出上面的各个问题。

此题应填平面镜、幻灯机、照相机、放大镜、幻灯机、照相机、平面镜、放大镜、幻灯机、放大镜、照相机。

　　例题8：

在研究凸透镜成像的实验中，若在光屏上得到一个倒立缩小的实像，量得光屏到透镜的距离为12厘米。

则该凸透镜的焦距可能为（　　）

　　　　　（A）8厘米　　　（B）15厘米　　　（C）6厘米　　　（D）4厘米

因为像是一个倒立、缩小的实像，这与照相机成像的情况相同。

照相机镜头是相当于一个凸透镜的光学器件，它成像时f<

2f，U是象距。

题目给出的象距u=12厘米，所以焦距f大约是4厘米才可以。

此题应选（D）。

　　从实验知道，太阳发出的白光通过棱镜后，分解成各种颜色的光，在白纸屏上形成彩色光带，叫做光谱。

彩色光带的颜色按顺序依次是：

红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

这表明，白光不是单色的，而是由各种色光混合成的。

　　通过棱镜不能再分解的光叫做单色光，由单色光混合成的光叫做复色光。

复色光分解单色光的现象，叫做光的色散。

　　关于物体的颜色，要知道透明体的颜色是由它透过的色光的颜色决定的；

不透明体反射与它颜色相同的光，吸收其它颜色的光。

　　关于色光的混合，要知道红、绿、蓝是色光的三原色，它们可以混合出各种色光束。

　　关于颜料的混合，要知道红、黄、蓝是颜料的三原色。

它们可以混合出各种颜色来。

　　例题9：

白光通过棱镜后，能够分解成_________七种色光。

白光就是由这七种色光________而成的。

从太阳的光谱来看按顺序这七种色光的颜色是：

白光就是由这七种色光混合而成的。

此题应填红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，混合。

　　例题10：

白光通过绿色玻璃后照射到红布上。

这里布呈现（　　）

　　　　　　（A）白色　　　（B）绿色　　　（C）黑色　　　（D）红色

绿色玻璃是透明体，它的颜色由它透过的色光决定的。

所以白光透过绿色玻璃后只剩绿色光了，其余各种色光皆被吸收。

这绿色光照射到红布上，这红布是有色的不透明体它只反射与它颜色相同的光，即只反射红色光，因而照射的绿色光将被吸收掉。

所以，这种情况下，布呈现黑色。

此题应选（C）。

　　例题11：

某人穿了一件白衬衫、蓝裤子和一双黑皮鞋，走进一间只亮着红灯的房子里，别人看到他所穿服装的颜色是（）

　　　　　　（A）白衬衫、蓝裤子和黑皮鞋

　　　　　　（B）红衬衫、黄裤子和黑皮鞋

　　　　　　（C）红衬衫、黑裤子和黑皮鞋

　　　　　　（D）白衬衫、红裤子和红皮鞋

红灯发出的红色光照到白衬衫上可以被反射出来，照到蓝裤子和黑皮鞋上都将被吸收。

所以白衬衫呈现红色，蓝裤子和黑皮鞋呈现黑色。

【思维体操】

　　考虑下面的问题：

　　商场里卖一种酒杯，杯底的构造如图6-10所示。

杯底是个凸透镜，其下面的夹层里藏着一个演员的照片。

空怀里，杯底里什么也没有，倒进酒后杯底会出现演员的像。

想想这是什么道理？

酒杯底部照片到凸透镜的距离稍稍大于凸透镜的焦距，所以通过透镜就看不到这张照片。

　　通过实验我们知道，当物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立，放大的虚像，这时凸透镜起一个放大镜的作用。

　　若要通过酒杯杯底的凸透镜看到下面照片的像，应使此凸透镜的焦距变长。

在怀中倒进一些酒，由于杯底是凸起来的，这酒就构成了凹透镜，具有了对光线的发散作用。

这个酒的凹透镜和它下面凸透镜共同组成了透镜组。

这个透镜组相当于一个焦距变长了的凸透镜。

这样，刚好使照片处在焦点F′之内（F′为变化后的焦点），这就使人们看到了照片的放大虚像。

杯中没有酒时，照片到透镜的距离略大于焦距如图6-11

（1）所示，所以空怀里杯底里什么也没有；

加进酒以后凸透镜上面又形成酒构成的凹透镜，如图6-11

（2）所示。

这个凹透镜和凸透镜组成透镜组作用相当于焦距变长的凸透镜。

这里照片位于焦点F′之内，透镜组将起放大镜作用，使人们看到照片的像。

三、智能显示

【心中有数】

　　在历年的各级各类考试中，涉及本章的知识内容有折射现象、透镜初步知识和照相机、幻灯机、放大镜的原理。

下列现象中，属于光的折射现象的是（　　）

　　　　　（A）斜插入水中的筷子，从水面上看，水下部分向下弯折了

　　　　　（B）从平面镜中看见自己的像

　　　　　（C）在太阳光照射下树木出现了影子

　　　　　（D）平静的水面映出岸上的景物

（B）、（D）属于光的反射现象；

（C）属于光在均匀介质中沿直线传播的现象；

（A）是属于光的折射现象。

此题应选（A）。

使用幻灯机放映幻灯时，幻灯片在屏幕上所成的像是（　　）

　　　　　（A）倒立放大的实像

　　　　　（B）正立等大的实像

　　　　　（C）倒立缩小的实像

　　　　　（D）正立缩小的实像

幻灯机的情况是f<

2f时凸透镜成像的情况，此时像的性质为倒立、放大实像。

【动脑动手】

（一）填空题

　　1.一束光线在一种透明物质和空气的界面处产生反射和折射现象，如图6-12。

图中入射光线是_________，反射光线是，折射光线是_________。

界面是__________，界面的__________侧是空气。

请画出图中光的传播方向。

　　2.光线从水中射入空气时，折射角一定_________入射角。

　　3.当光线垂直于水面射入水中时，入射角是________，折射角是_______。

　　4.如果人潜到水底后，看岸上的树梢高度，将觉得树梢变________了。

　　5.用焦距不变的照相机照相时，如果人和照相机的距离增大时，为了获得清晰的照片，应该旋转调焦环，使镜头住________，离胶片________一些。

　　6.某同学在做凸透镜成像实验时发现，当物距u=9cm时，从凸透镜中看到了正立的像；

当u=11cm时，在光屏上呈现出倒立的像，当u=26cm时，通过凸透镜所成的是_________的像，当u=8cm时，通过凸透镜所成的是________的像。

　　7.一束平行光垂直照射在凸透镜的镜面上，在镜后6厘米远处的光屏上形成一个小亮点，若把该凸透镜作为放大镜用，则物距应_______。

若用该凸透镜作成像实验时，当物距由45逐渐减小为25厘米的过程中，像逐渐_______，与物体的大小相比像________物。

当物距由10厘米逐渐减小为7厘米的过程中，像逐渐________，与物体的大小相比像______物。

（二）选择题

　　1.下列现象中，属于光折射现象的是（　　）

　　　（A）平静的河面能清楚地映出岸上的景物

　　　（B）晚上灯光下，墙壁上出现人影

　　　（C）筷子斜插入水，在水下的部分看起来向上弯折了

　　　（D）人们看到平面镜中自己的像

　　2．下面说法正确的是（　　）

　　　（A）平面镜能成倒立缩小虚像

　　　（B）凸透镜把平行光线会聚于一点

　　　（C）凸透镜只能使物体成实像

　　　（D）凸透镜对光有发散作用

　　3．关于凸透镜成像规律的说法正确的是（　　）

　　　（A）当u>

2f时，凸透镜能够成放大的实像

　　　（B）当2f>

u>

f时，凸透镜能成缩小倒立实像

　　　（C）当u<

f时，凸透镜能够成正立放大虚像

　　　（D）以上说法都不对

　　4．凸透镜成虚像时一定是（　　）

　　　（A）倒立的像

　　　（B）正立的像

　　　（C）缩小的像

　　　（D）像与物位于透镜两侧

　　（三）作图题

　　1．根据图6-13中光通过透镜的方向，在虚线方框中画出适当类型的透镜。

　　2．如图6-14所示，MN是透镜的主轴，F是焦点，根据光线经过透镜后的方向，画出透镜中O的位置和透镜。

【参考答案】

　　1．BO，OG，OE，CF，左

　　2．大于

　　3．0°

，0°

　　4．高

　　5．后缩，近

　　6．倒立缩小，正立放大

　　7．小于6cm，变大，小于，变大，大于

　　1．（C）；

　　2．（D）；

　　3．（C）；

　　4．（B）

　　答案略

【创造园地】

　　下面是一道数学题，同时也可以用物理方法来求解。

　　例：

小红同学家住在偏远的山区。

他每天早晨起来，都到村边的河里挑两桶水给军属张大妈家送去。

若小红家、张大妈家与河岸的距离如图6-15的所示。

则小红应怎样走路径最短？

路径大约长多少米？

　　（注：

小红家距AD=20米，张大妈家距河BC=60米，又图中C、D两点间相距亦为60米）

参考答案：

　　此题若用物理方法来解，可把河岸看成平面镜。

由平面镜的物和像对称关系，可能选求出B的“像”B′，连接AB′交河岸于E点。

这样，最短路径已经找到即图6-16中的AEB。

小红沿AE到岸边打水，再沿EB挑水到张大妈家。

因AB′是一条直线，且AB′=AE+EB，所以AEB是最短路径。

　　做辅助线B′F平行于河岸，做AF垂直于河岸得直角三角形AFB′，再依据勾股定理列出下式：

　　AB′2=AF2+B′F2

　　AB′==100米

　　即AE+EB=AB′=100米

　　这最短路径大约为100米。