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第四章　光现象
考点一 光的直线传播
典例1　(2022·苏州姑苏期中)小孔成的像是　　　　(填“实像”或“虚像”),此现象与日食形成的原理是　　　　(填“相同”或“不同”)的。在模拟日食的实验中,王老师画了示意图(如图),地面上的观察者应该是位于　　　　(填“A”“B”“C”或“D”)处可观察到日食,此时月亮在　　　　(填“A”“B”“C”或“D”)处。
解析:小孔成像是光实际射到光屏上,故是倒立的实像,其成像的原理是光的直线传播,与日食形成原理相同。日食是我们看不见太阳或者是只能看见部分太阳,是由于月亮挡住了太阳照向地球的光;如果地球上观察到日食,这些人应该是位于C处,此时月亮在D处。
答案:实像　相同　C　D
方法归纳
日食的成因
　　地球、月亮和太阳在同一直线上,月球挡住太阳光,就会出现日食。
1. (2022·北京西城校级期中)小华在实验室探究光的直线传播现象。他将一个光源放
在O点照亮一个不透明的物体AB,如图所示。此时右侧的墙壁上会出现AB的影子,如果将光源向上移动,那么影子将向　　　　(填“上”或“下”)移动。如果使光源靠近AB,那么影子的范围将会　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。
下
变大
[解析]由图可知,如果将光源向上移动,物体的影子会向反方向发生变化,那么影子将向下移动;如果使光源靠近AB,光源和AB间的距离变小,那么影子的范围将会变大。
2. (2022·淮安淮阴期中)如图所示,小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰,他应
将烛焰、两个小孔和人眼调到　　 　　上,这样操作的依据是_______________
　　　　　　　　 ,操作过程中他还在B纸片(半透明)上看到了一个烛焰的像,这个像是　　　 　(填“正立”或“倒立”)的。如果只改变A纸片上孔的形状,那么B纸片上的像形状　　　　(填“改变”或“不变”)。
同一直线
光在同种均匀介
质中沿直线传播
倒立
不变
[解析]小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,因为光在空气中是沿直线传播的,因此小明想通过A、B两张纸片上的小孔看见烛焰,他应将烛焰、两个小孔和人眼调到同一直线上。小孔成像形成的是倒立的实像,所成像的形状与小孔形状无关,只与物体形状有关,所以只改变A纸片上孔的形状,B纸片上的像形状不变。
考点二 光的反射
典例2　(2022·苏州太仓期中)如图甲所示,两块等大的平面镜A、B直立在地面上,A、B高为1.05m,相距0.2m。有一束与水平方向成45°角的激光射到平面镜B的上边缘,经多次反射后射到地面。从第一次照射到平面镜B的上边缘开始计数,激光束射到地面时共经历的反射的次数为 (　　)
A. 4
B. 5
C. 6
D. 7
(典例2图甲)
解析:作出第一、第二次反射图,由图得出每次反射光线下移的距离,进而求出发生反射的次数。如图乙所示,∠DCF等于反射角也等于入射角,在Rt△DCF中,DF=CF=0.2m,所以每反射一次,光线下移0.2m,发生反射的次数n==5.25,所以包括在C点发生的反射,一共发生6次反射。
答案:C
(典例2图乙)
3. (2022·重庆九龙坡期末)如图所示,一束光斜射到平面镜上,入射光线与平面镜的夹
角为30°,若要使反射光线和入射光线垂直,则有关操作中,可以实现的是 (　　)
A. 平面镜方向不动,入射光线沿顺时针方向旋转15°
B. 平面镜方向不动,入射光线沿逆时针方向旋转15°
C. 入射光线方向不动,平面镜沿顺时针方向旋转15°
D. 入射光线方向不动,平面镜沿逆时针方向旋转30°
A
[解析]入射光线跟平面镜的夹角是30°,所以入射角为90°-30°=60°,所以反射角等于入射角等于60°。因为入射光线和反射光线垂直,所以入射角为×90°=45°。有下面两种方法使入射角等于45°:(1) 平面镜方向不动,入射光线顺时针旋转15°;
(2) 法线始终垂直于平面镜,入射光线方向不动,平面镜逆时针旋转15°。故选A。
4. 如图所示,平面镜OM与ON的夹角为θ,一条平行于平面镜ON的光经过两个平面镜的多
次反射后,能够沿着原来的光路返回,则平面镜之间的夹角不可能是 (　　)
A. 6° B. 8° C. 9° D. 10°
B
[解析]根据光的反射定律,画出光的反射光路,如图所示。由图知,因为第一条入射光线平行于平面镜ON,所以第一条入射光线与平面镜OM的夹角为θ,光线第一次反射的入射角为90°-θ;结合几何知识可知:第二次入射时的入射角为90°-2θ;第三次的入射角为90°-3θ;第N次的入射角为90°-Nθ。要想沿原来的光路返回,需要光线某次反射的入射角为0,所以有90°-Nθ=0,解得:θ=,因为N为正整数,所以θ不能等于8°。故选B。
考点三 平面镜成像
典例3　如图甲所示,物体A在平面镜中所成的像为A',A到O点的距离为L,将镜面OM绕O点转过90°至OM',A'的移动轨迹是　　　　　　　　　　　　　。若ON和ON'是相互垂直的两块平面镜,如图乙所示,则A在平面镜中可以成　　　　个像。
解析:因为物与像关于平面镜对称,即平面镜为物和像连线的垂直平分线,在平面镜绕O点旋转的过程中,物体A在平面镜中成的像都在以O为圆心、OA为半径的圆上,所以它的移动轨迹是以O为圆心、L为半径的半圆。根据平面镜成像时像与物关于平面镜对称的特点作图,如图丙所示,A在平面镜ON中成的像为A1,在平面镜ON'中所成的像为A2;A1在平面镜ON'中成的像为A3,而A2在平面镜ON中所成的像也是A3,即再次成像的像点是重合的,所以一共有3个像。
答案:以O为圆心、L为半径的半圆　3
易错警示
平面镜成像中像点的重合问题
　　此题考查平面镜的应用,有一定的难度,并且极易出错。易错点一般是不会想到像点会在另一面平面镜中再次成像或者意识不到再次所成的像点是重合的。
5. (2023·东营河口校级模拟)如图所示为一个魔术箱。魔术箱顶部的中央有一条窄缝,
使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入,从右侧小孔射出。将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中,它并没有挡住激光束的传播。若魔术箱内只使用了平面镜,则平面镜至少需要 (　　)
A. 2块 B. 3块 C. 4块 D. 5块
B
[解析]激光束从左侧的小孔射入,从右侧小孔射出时,光线的方向没有发生改变,其实就是3块平面镜的反射,如图所示。所以A、C、D不符合题意,B符合题意。故选B。
6. (2022·东莞校级期中)小妍同学在“探究平面镜成像的特点”的实验中,由于用了
较厚的玻璃板进行实验,结果看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,而且两个像之间的距离是10mm,则玻璃板的厚度是 (　　)
A. 5mm B. 10mm
C. 15mm D. 20mm
A
[解析]根据物、像到反射面的距离相等可知,平面镜的前、后两面所成的像之间的距离为玻璃板厚度的2倍,即玻璃板的厚度是×10mm=5mm。故选A。
7. (2023·德州齐河校级段考)利用如图甲所示的装置探究“平面镜成像的特点”。
(1) 实验时,选用玻璃板代替平面镜的目的是　　　　　　　　　。
(2) 在寻找蜡烛A像的位置时,眼睛应在蜡烛　　 　(填“A”或“B”)的一侧观察。
(3) 若将光屏放在蜡烛B所在的位置,直接观察光屏,　　　　(填“能”或“不能”)看到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是　　　　(填“实”或“虚”)像。
(4) 若在玻璃板背面放置一块不透明木板(如图乙所示),则在玻璃板中　　　　(填“能”或“不能”)看到蜡烛A的像。
便于确定像的位置
A
不能
虚
能
[解析](1) 探究平面镜成像实验中,要用透明的玻璃板代替平面镜,虽然成像不太清晰,但是在物体一侧能看到物体的像,同时还能看到代替物体像的另一个物体,便于确定像的位置。(2) 寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在蜡烛A一侧观察,在蜡烛B一侧不能看到蜡烛A的像。(3) 因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,所以光屏不能接收到蜡烛A的像,说明平面镜成的像是虚像。(4) 平面镜成像是反射光线的反向延长线会聚形成的,若将一块不透明木板放在玻璃板的背面,不影响反射光线进入人的眼睛,所以在物体一侧还能看到蜡烛A的像。
考点四 光的折射
典例4　(2022·保定高阳校级期末)如图所示,一束光在空气和玻璃的分界面上同时发生反射和折射,其光路如图甲所示,则入射光线是　　　　,折射角为　　　　°。
(典例4图甲)
解析:先画角平分线,即法线,从而确定界面,然后根据折射光线和入射光线的关系确定出折射光线、入射光线、反射光线,再确定折射角和折射角大小。有两种作图方法,方法一:作∠COA的角平分线MN,即为法线,作经过O点的MN的垂线PQ,即为分界面,综合运用光的反射定律和折射规律,可以判定当CO是入射光线,OA是反射光线时,OB为折射光线,此时的入射角为×135°=67.5°,反射角为67.5°,折射角为∠BON=∠AOQ=90°-67.5°=22.5°,如图乙所示:
方法二:作∠COB的角平分线MN,即为法线,作经过O点的MN的垂线PQ,即为分界面,综合运用光的反射定律和折射规律,可以判定当CO是入射光线,OB是反射光线时,OA为折射光线,
∠BOC=360°-135°-90°=135°,此时的入射角为×135°=67.5°,反射角为67.5°,折射角∠AON=∠POB=90°-∠BOM=90°-67.5°=22.5°,如图丙所示:
答案:CO　22.5
方法归纳
光的反射定律和折射规律的综合应用
　　本题有两种作图方法,很可能只考虑到一种情况。综合运用光的反射定律和折射规律,法线一侧只有一条光线的,这条光线肯定是入射光线。
8. (2022·扬州江都校级段考)如图所示,将透明的薄壁(厚度可忽略不计)方形水槽水
平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向射出一束细光,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量　　　 ;若B、C间距离为2cm,则水面高度的变化量Δh　　　　(填“>”“<”或“=”)2cm。
增加
>
[解析]当水面高度变化时,因入射光线不变、水面始终水平,则入射角和折射角都不变,两次折射光线是平行的,要使B处的光点向上移到C处,则应使水槽中的水量增加,如图所示;若B、C间距离为2cm,因两次折射光线是平行的,则由图可知水面高度的变化量Δh>2cm。
9. 钻石素有“宝石之王”的称谓,因其优越的特性和漂亮的外表而受到大众喜爱。钻
石闪闪发光的奥秘在于控制切割钻石的角度,使入射光线不穿透下部亭部面,而被全部反射。如图所示为光经钻石传播的部分光路图,请补充光传播到E处后的折射光线。
如图所示
[解析]首先过折射点作出垂直于界面的法线,然后根据光从钻石中斜射入空气中时,折射角大于入射角,在法线左侧的空气中画出折射光线,如图所示。
1. 在硬纸板上穿一个小洞,小聪通过小洞向外看,当他的眼睛向小洞逐渐靠近时,他看
到外面景物的范围 (　　)
A. 变小 B. 变大
C. 不变 D. 先变大后变小
B
[解析]由于光在同一种均匀介质中沿直线传播,如图所示,当眼睛向小洞靠近时,即由图中1向2靠近时,所看到的外面景物范围的大小由AA'变化到BB',因此看到外面的景物范围逐渐变大。
2. 某天出现了日食奇观,小华借助小孔成像实验装置对“ ”形太阳进行观察,纸
盒上扎有圆形小孔,则她在半透明光屏上看到像的形状是 (　　)
D
[解析]小孔成像中像的形状与孔的形状无关,与物体的形状有关,故A错误;由小孔成像的特点(成倒立的实像)可知,日偏食经小孔成的像的缺口正好在日偏食实际缺口的对侧,故B、C错误,D正确。故选D。
3. (2022·杭州模拟)如图所示,一束入射光与平面镜成30°夹角,保持入射光方向不变,
将平面镜绕点O沿顺时针方向旋转10°,则旋转后的 (　　)
A. 入射角是20°
B. 反射光与镜面的夹角是50°
C. 反射角是40°
D. 反射光与入射光的夹角为100°
D
[解析]因为原来入射光与平面镜的夹角是30°,当镜面绕O点沿顺时针方向转动10°时,入射光与平面镜的夹角变为30°+10°=40°,所以入射角为90°-40°=
50°,反射角=入射角=50°,故A、B、C错误;原来入射角为90°-30°=60°,原来反射光与入射光的夹角为60°+60°=120°,现在反射光与入射光的夹角为50°+50°
=100°,故D正确。故选D。
4. (2022·北京西城校级期中)位于北京延庆的塔式太阳能热发电站,是由我国自主设
计与建造的亚洲第一座兆瓦级规模的塔式太阳能热发电站。塔式热发电系统的一项关键技术如图所示,发电站安装有许多定日镜(即平面镜),每一个定日镜都由自动跟踪太阳光装置控制,以便准确地将太阳光反射后会聚到高塔顶部的接收器上。假设有一束太阳光最初沿图中的AO方向照射到定日镜M上,反射光沿OB方向射到接收器上,经过一段时间后,这束太阳光在纸面内沿着逆时针方向转过20°后照射到定日镜M上的O点,若想让其反射光仍沿OB方向射向接收器,则定日镜M将以O点为轴 (　　)
A. 沿顺时针方向转过10°
B. 沿顺时针方向转过20°
C. 沿逆时针方向转过10°
D. 沿逆时针方向转过20°
C
[解析]太阳光在纸面内沿着逆时针方向转过20°后照射到定日镜M上的O点,并且想让其反射光仍沿OB方向射向接收器,则入射光线和反射光线夹角增加20°,且反射角等于入射角,所以反射角和入射角各增加10°,法线沿逆时针方向转过10°,又因为法线与镜面垂直,所以定日镜M将以O点为轴沿逆时针方向转过10°,故C正确,A、B、D错误。故选C。
5. (2022·厦门海沧校级期中)如图所示为玩具鸟在平面镜中的成像示意图,下列操作
中,能改变玩具鸟成像位置的是 (　　)
A. 竖直向上移动玩具鸟
B. 竖直向下移动平面镜
C. 眼睛面镜
D. 在像与镜间放一小木板
A
[解析]竖直向上移动玩具鸟,成像位置相对于原成像位置发生变化,故A正确;竖直下移平面镜,镜面所在的平面没有改变,玩具鸟成像位置相对于原成像位置不发生变化,故B错误;眼睛无论远近观察,像都是与物关于镜面对称的,故像的位置不变,故C错误;在像与镜间放一小木板,虚像是由光的反射形成的,小木板不影响成像,故成像位置相对于原成像位置不发生变化,故D错误。故选A。
6. 取两面小镜子,其横截面AB和CD互相垂直放置,如图所示(俯视图),取一支铅笔竖立
在图中S的位置,能看到镜内铅笔的像的个数为 (　　)
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
C
[解析]S处的铅笔在平面镜AB中成的像为S1,在平面镜CD中成的像为S2;S1在平面镜CD中成的像为S0,而S2在平面镜AB中所成的像也是S0,即再次成的
像是重合的,所以一共有3个像,如图所示。故选C。
(第6题)
7. 如图所示,甲、乙是两块相同的平行玻璃板,一束光斜射到甲板的下表面,通过两块
玻璃板后的传播方向可能为 (　　)
A. a B. b C. c D. d
B
[解析]当光从空气斜射入玻璃时,根据光的折射规律可知,折射角小于入射角,所以折射光线比入射光线更靠近法线;当光线从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,最后的折射光线与原来的入射光线平行,且向左移动。故选B。
8. 如图所示,一盛水容器的底部放有一块平面镜,它与容器底部的夹角为15°。一束光
以45°的入射角从空气射向水面,折射角为30°,进入水中的折射光能够射到平面镜的表面,那么这束光经过平面镜反射后再从水进入空气的折射角是 (　　)
A. 90° B. 75° C. 30° D. 0°
D
[解析]作出光路示意图,如图所示,∠AOB为折射角,所以∠AOB=30°,因为法线和界面垂直,所以∠BOC=90°-30°=60°,又因为∠AED为平面镜和容器底部的夹角,所以∠AED=15°;法线和容器底垂直,所以∠EAD=90°-15°=75°,因为∠EAD与∠OAB为对顶角,所以∠OAB=75°,从而得出∠OBA=180°-30°-75°=75°;作法线FB垂直于平面镜,所以入射角∠FBO=90°-75°=15°,FB为∠OBC的角平分线,所以∠OBC=30°,得出∠BCO=90°,即这条光线经过平面镜反射后垂直从水中射向空气,此时折射光线、入射光线、法线三线重合,故折射角为0°。
9. 某同学为了研究光的色散,设计了如下实验:在墙角放置一个盛水的深盘,其中有一
块与水平面成45°角放置的平面镜,如图所示,一束阳光斜射向水面,经水面折射后射向平面镜,被平面镜反射再经水面折射后照在白纸上,该同学可在白纸上看到 (　　)
A. 上紫下红的彩色光带
B. 上红下紫的彩色光带
C. 外红内紫的环状光带
D. 一片白光
B
[解析]在深盘中盛一些水,盘边斜放一块平面镜,使平面镜下部浸入水中,让阳光照射到水下的平面镜上,太阳光从空气中斜射入水中时会发生折射现象;水中的光线通过水中的平面镜会发生反射现象;被平面镜反射的光线从水中斜射入空气中时会发生折射,由于不同颜色的光的偏折情况不同,因此光线照射到白纸上,就可以看到上红下紫的彩色光带,故A、C、D错误,B正确。
10. 2022年11月8日,我国大部分地区都可以看到全食阶段的“超级蓝色红月亮”(如图
所示)。发生月全食是光　　　 　(填“直线传播”或“反射”)的结果。可以猜
想:红光与蓝光相比,　　　　光穿越空气的能力更强。
直线传播
红
[解析]当太阳、地球、月球在同一直线上,地球位于太阳与月球之间时,太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住,光照不到月球上,在地球上完全看不到月球的现象就是月全食,因此月全食是由光的直线传播形成的。发生月食时,地球挡住了太阳射向月球的光,由于大气层不是均匀介质,会有部分光通过地球大气层发生折射,由于红光的折射能力最弱,穿越空气的能力更强,所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮,这就让我们看到了“红月亮”。
11. (2022·天津模拟)如图所示,让一束太阳光通过三棱镜射到白屏上,屏上标出了三
个区域,其中能让温度计示数明显升高的区域是　　　　(填序号),能识别人民币
真伪的区域应该是　　　　(填序号),人眼能看到色光的区域是　　　(填序号)。
如果将白色光屏换成绿色纸板,那么我们将　　 　(填“能”或“不能”)看到七
彩光带。
③
①
②
不能
[解析]太阳光经三棱镜后发生色散,图中三棱镜反放,所以图中位置从下到上依次呈现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的色光,即人眼能看到色光的区域是在②区域,这是光的色散现象;红光之外是红外线,红外线的热效应很强,红外线能使温度计示数明显升高,在③区域;紫光之外是紫外线,紫外线能使荧光物质发光,因此可以识别人民币的真伪,即在①区域;如果将白色光屏换成绿色纸板,那么我们只能看到绿色,因为绿色纸板只能反射绿光,不能看到七彩光带。
12. (2022·威海文登模拟)如图所示,自行车尾灯的红色塑料片突起部分的内侧相当于
由互相垂直的平面镜组合而成,当汽车的灯光从任意方向射向它时,它能使光沿与
原路径　　　　(填“平行”或“垂直”)的方向反射回去,以便引起汽车司机的注
意。自行车尾灯　　　　(填“是”或“不是”)光源。
平行
不是
[解析]两个互相垂直的小平面镜放在一起,如图所示:当光线AO射到平面镜1上时,发生第一次反射,反射光线OB作为入射光线又射到平面镜2上发生第二次反射,最终反射光线O'C沿与原光线平行的方向反射回去。自行车尾灯自身不发光,只是反射光,所以不是光源。
13. 如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束
激光与水平面成45°角且方向不变,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,
光斑位置随水位的变化而发生变化。
(1) A点与光屏在水中所成的像是　　　　(填“实”或“虚”)像。
(2) A点与水面相距2m,则A与它在水中的像A'之间的距离为　　　　m。
(3) 若光斑B向左移动了1.2m,则水位　　　　(填“上升”或“下降”)了　　 m。
虚
4
上升
0.6
[解析](1) 平面镜成像的特点是像与物到平面镜的距离相等、像与物等大、成虚像,故A点与光屏在水中所成的像是虚像。(2) 根据平面镜成像中的像与物到平面镜的距离相等可知,A点与水面相距2m,则A与它在水中的像A'之间的距离为2m+2m=4m。
(3) 若光斑B向左移动到E点,则说明水位上升了,如图所示。由题意和平行四边形知识可得,BE=OF=1.2m,因为从A点发出的一束激光与水平面成45°角,所以△FGO为等腰直角三角形,所以CG=OF=×1.2m=0.6m,说明水位上升了0.6m。
14. 如图所示,小丑站在竖直平面镜前1m处。
(1) 请画出帽子上的A点在平面镜中所成的像。
(2) 小丑往后退0.5m,则它在平面镜中所成的像与它相距　　　　m。
(3) 如果帽子竖直下落,那么帽子在平面镜中的像相对于帽子　　 　　(填“向
下运动”“向上运动”“向后运动”或“保持静止”)。
(1) 如图所示
3
保持静止
[解析](1) 根据像与物关于平面镜对称作出A点关于平面镜的对称点A',A'即为A在平面镜中所成的像。(2) 小丑站在竖直平面镜前1m处,后退0.5m后,此时小丑距离平面镜1.5m,像距离平面镜也为1.5m,所以像与它相距3m。(3) 若帽子竖直下落,则帽子的像也竖直下落,且速度与帽子相同,其像相对于帽子的位置不变,则帽子在平面镜中的像相对于帽子保持静止。
15. (2022·杭州模拟)小明的身高为170cm,站立在竖直放置的平面镜前2m处,当他以
0.2m/s的速度向平面镜走近时,他在平面镜中的像的高度　　 　(填“大于”“小
于”或“等于”)170cm;3s后,小明和他的像之间的距离是　　　　m。若小明从平
面镜中看到墙上挂钟的指针如图所示,则挂钟显示的实际时间是　　　　。
等于
2.8
7:20
[解析]平面镜所成的像和物体形状、大小相同,所以他在平面镜中的像高度等于170cm;根据v=可得,经过3s后,小明向前移动的距离s=vt=0.2m/s×3s=0.6m,此时物距为2m-0.6m=1.4m,像距始终等于物距,因此小明和他的像之间的距离为1.4m+1.4m=
2.8m。根据平面镜成像特点,即物、像关于平面镜对称,作出平面镜中挂钟指针的实际情况,如图所示,可以看到钟表的实际时间是7:20。
方法二:把纸翻过来,注意上下不要颠倒,直接从纸的反面看挂钟的实际时间是7:20。
16. 某同学在做“探究光的折射特点”的实验,如图所示为光从一种介质斜射入另一种
介质中时的光路图。由图可知:　　　　　是界面,若这两种介质是玻璃和空气,则
空气在界面的　　　　(填“上方”“下方”“左侧”或“右侧”);通过实验可得
出:① 当光从空气斜射入水中时,将同时发生反射和　　　　现象;② 当光从空气
垂直射到水面时,折射角等于　　　　。
YY'
左侧
折射
0°
[解析]由图可知,∠YOB=∠Y'OC,则∠X'OB=∠X'OC,根据反射角等于入射角可知,XX'为法线,则YY'为界面,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,所以CO为入射光线,
OB为反射光线,OA为折射光线,折射角为60°,入射角为90°-60°=30°,折射角大于入射角,左侧为空气。通过实验可得出:① 当光从空气斜射入水中时,在水面处将同时发生反射和折射现象;② 当光从空气垂直射到水面时,折射光线的传播方向不变,折射角等于0°。
17. (2022·无锡锡山校级段考)如图所示,水里的光源O发出的一束光射向水面,在水面
处发生反射和折射,反射光线经过P点,折射光线经过A点。请画出反射光线及折射
光线。
如图所示
[解析]根据平面镜成像的规律,作出点光源O关于水面的对称点,即点光源O经水面成的像O',根据反射光线的反向延长线过像点O',连接PO',与水面的交点就是入射点M;再分别连接OM、MP、MA,可得入射光线、反射光线、折射光线,如图所示。
18. (2022·鄂州)游泳是一项有益身心健康和健美体型的运动,但同时存在安全隐患。
如图所示,某游泳馆救生员在泳池边的高椅子上注视着游泳池中的动向。他发现由
于游泳池边缘的阻挡,池底有一块视觉盲区监管不到。请画出一条光线从池底盲区
边缘处刚好射入救生员眼睛的光路图。
如图所示
[解析]由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的,根据人的眼睛和游泳池边缘作出折射光线可得入射点O,连接O点和盲区左边缘可得入射光线,如图所示。
19. (2022·苏州模拟)在“探究光的反射定律”的实验中,为了确定反射光和入射光的
位置关系,实验器材如下:可旋转的光屏(如图甲所示,光屏的A、B两部分均可绕轴
ON旋转)、平面镜和激光电筒。如图乙所示,将光屏垂直放在水平放置的镜面上,让
激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。
(1) 实验中还需要的测量器材是　　　　。　
(2) 实验中,为了观察到完整的光路,光屏B需旋转到图乙中的位置　　　　(填数字)。
(3) 一组同学利用调整好的实验器材,选择入射角分别为70°、45°、30°的三束光进行实验,结果得到如表所示的数据。经检查,三次实验中各角度的测量值都是准确的,但得到的结论与反射定律不相符,其原因可能是
。
量角器
2
反射角测量错误,测的是反射光线与镜面
的夹角
实验序号 入射角 反射角
1 70° 20°
2 45° 45°
3 30° 60°
(4) 另一组同学在实验过程中将纸板倾斜放置,如图丙所示,此时在纸板B上　　　(填“能”或“不能”)看到反射光。
(5) 如图丁所示,若将一束光紧贴着纸板沿FO方向射到O点,光将沿图中的OE方向射出,说明在光反射时,光路是　　　　的。
不能
可逆
[解析](1) “探究光的反射定律”的实验中需要测量反射角和入射角的大小,故还需要的测量器材是量角器。(2) 由光的反射定律可知,反射光线、入射光线与法线在同一平面内,因此为观察到完整的光路,需将光屏B旋转到图乙中的位置2,使光屏A和光屏B在同一平面内。(3) 根据反射定律,反射角等于入射角,反射角是反射光线与法线的夹角,入射角是入射光线与法线的夹角,当入射角分别为70°、45°、30°时,反射光线与法线的夹角,即反射角也应分别是70°、45°、30°,不是20°、45°、60°,而20°、45°、60°正好是反射光线与镜面的夹角,因此其中的原因应该是反射角测量错误,测的是反射光线与镜面的夹角。(4) 在实验过程中,若将纸板倾斜,让光线仍贴着纸板A沿AO方向射向镜面,此时在纸板B上不能看到反射光,这是因为反射光线、入线光线、法线在同一平面内。(5) 如图丁所示,若将一束光紧贴着纸板沿FO方向射到O点,光将沿图中的OE方向射出,说明在光反射时,光路是可逆的。
20. (2022·淄博张店期中)小强同学利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”:在水平
桌面上铺一张白纸,玻璃板竖直立在白纸上,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,
再拿一支外形完全相同、不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到它看上去跟蜡烛A
的像完全重合。请根据实验过程回答下列问题:
(1) 实验室提供了如下器材:① 厚为2mm的茶色玻璃板;② 厚为5mm的透明玻璃板;实验中应该选用的玻璃板是　　 　　(填序号),实验中选用玻璃板而不选用平面镜是为了
　 。
(2) 将点燃的蜡烛A放在玻璃板前,移动玻璃板后的蜡烛B直至与蜡烛A的像完全重合,记录蜡烛A、蜡烛B的位置。改变蜡烛A的位置,重复上述实验,实验记录如图乙所示。蜡烛A位于2位置时的像在　　　 (填“a”“b”或“c”)点;蜡烛A由2位置移到3位置,像的大小　　　 (填“变大”“变小”或“不变”);多次改变蜡烛A的位置并相应移动蜡烛B,蜡烛B均能与蜡烛A的像完全重合,这说明平面镜所成像的大小与物体的大小　　 　。
(3) 把光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是　　　　像。
①
便于确定像的位置
c
不变
相等
虚
(4) 用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,并用刻度尺分别测量它们到平面镜的距离。
(5) 实验表明:平面镜所成的像与物体关于镜面　　　　。
(6) 小强另外找了一支蜡烛竖直放在水平桌面的白纸上,点燃蜡烛,观察后发现:玻璃板中蜡烛的像偏低且倾斜。分析如图丙所示的A、B、C三幅图,图　　　 是产生以上实验现象的原因。
对称
C
[解析](1) 由于玻璃板前、后两个表面都会反射成像,若玻璃板太厚,则两个像距离较远,会影响实验中的观察,因此需要选薄的玻璃板,选茶色玻璃板可以减少环境中光对观察的影响,故选①;对比平面镜,玻璃板可以成像也可以透光,便于确定像的位置。(2) 像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离,因此在蜡烛A位于2位置时,像会在c点;平面镜成像中,像永远是与物体等大的,因此移动位置,物体的大小不变,像的大小不变;多次改变蜡烛A的位置并相应移动蜡烛B,蜡烛B均能与蜡烛A的像完全重合,这说明平面镜所成像的大小与物体的大小相等。(3) 把光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是虚像。(5) 由实验可知平面镜所成的像与物体关于镜面对称。(6) 由图丙可知,图A玻璃板竖直放置,不会出现像偏低的情况,图B和图C玻璃板没有竖直放置,分别作出蜡烛关于玻璃板的对称点可知,图C玻璃板中蜡烛的像偏低且倾斜。

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