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专题02 光现象
【5个必考考点知识梳理+6个题型讲练+模拟题训练 共38题】
夯实·基础知识全面梳理 2
考点一 光的直线传播 2
一、光源 2
二、光的直线传播 2
三、光的传播速度 5
考点二 光的反射 6
一、光的反射 6
二、光的反射定律 6
三、光路的可逆性 8
四、利用光的反射定律作图 8
五、镜面反射和漫反射 9
考点三 平面镜成像 9
一、探究平面镜成像 9
二、平面镜成虚像 11
三、平面镜的应用 13
四、凸面镜和凹面镜 13
考点四 光的折射 14
一、光的折射 14
二、探究光的折射时的特点 15
三、生活中的折射现象 17
考点五 光的色散 17
一、光的色散 17
二、三原色 18
三、看不见的光 18
提升·必考题型归纳讲练 20
题型一 光的直线传播 20
题型二 光的反射 21
题型三 平面镜成像 22
题型四 凸面镜和凹面镜 23
题型五 光的折射 24
题型六 光的色散 25
训练·模拟题考前冲刺 26
考点一 光的直线传播
一、光源
1.光源
人们之所以能看到各种事物，是因为有光进入人的眼睛。这些光都是能带给我们光明的“光源”发出的或通过其他途径传播过来的。但是，所有的光都是有“光源”的。
自身能够发光的物体叫光源。光源分为自然光源和人造光源。
2.光源的判断
判断物体是不是光源，关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光，实际上是反射了其他光源发出的光，所以这些物体不是光源；如镜子、月亮、宝石、电影的屏幕等。
二、光的直线传播
1.光是怎样传播的
（1）实验观察：光在空气、水、玻璃中的传播路径。
【实验器材】激光笔、烧杯、水箱、水、玻璃砖等。
【进行实验】
一、探究光在空气中的传播路径：在夜晚，用能发出带有颜色的激光笔射向天空，如图甲所示。看到激光笔发出的光在空气中沿直线传播。
二、探究光在水中的传播路径：在盛水的水箱中，让激光笔沿不同方向垂直水箱侧面射出光，观察光在水中的传播路径，如图乙所示。看到光在水中沿直线传播。
三、探究光在玻璃中的传播路径：让激光笔发出的光从玻璃砖的侧面垂直射入玻璃砖，观察光在玻璃砖中的传播路径，如图丙所示。看到光在玻璃中沿直线传播。
【探究归纳】光在空气、水、玻璃等透明物质中均是沿直线传播的。
探究光沿直线传播的条件
①在桌上放一个大的透明水槽，配有四杯等量但浓度不同的糖水，每杯糖水中都添加少量牛奶（为了清晰地显示光路），将它们按浓度从大到小的顺序排列，依次倒入水槽，水槽内的液体就变成了从上到下浓度逐渐增大的非均匀水溶液；
②如图甲所示，将一束光从透明水槽侧面垂直射入非均匀浓度的糖水溶液中，观察到激光的传播路径在浓度不均匀的糖水溶液中会向下弯曲；
③如图乙所示，用玻璃棒搅拌糖水溶液时，使其浓度变得均匀，再将激光射向糖水溶液中，观察到激光在均匀浓度的糖水溶液中的传播路径是直的。
【分析论证】光垂直射入浓度不均匀的糖水溶液中时，光的传播路径发生了弯曲；在均匀浓度的糖水溶液中，光的传播路径是直的。
【实验结论】光在同种均匀介质中沿直线传播。
（3）光可以在真空中传播：太阳光能通过太空和大气层传播到地球表面，说明光可以在真空中传播。
2.光线
（1）定义：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向（如图甲所示），这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是带箭头的直线，箭头表示光的传播方向。画光路图时，光线要用实线表示，且标上箭头。图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。
3.与光的直线传播有关的现象
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域，即物体的影子；如图甲。
（2）日食和月食
①月食：当地球处于月球和太阳之间时，地球挡住了射向月球的光，由于光沿直线传播，我们能看到月食。如图乙所示。
②日食：当月球运行到太阳和地球之间时，由于光沿直线传播，月球就挡住了太阳射向地球的光，我们看到了日食。如图乙所示。
（3）小孔成像：如图所示，用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间，光屏上就会形成烛焰倒立的像，我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板，光屏上的像的大小也会随之发生变化。
由于光沿直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。
像的大小与物（蜡烛）的大小以及光屏所在位置有关。其大小关系为：。
【现象辨析】影子和小孔成像的异同
现象 相同点 不同点
影子 形成原因都是光沿直线传播 影子是光照射不到的区域，影子的形成不一定和物体的形状相同，而且影子是黑暗的
小孔成像 通过小孔成的像是光实际照射到的区域，像的形状和物体的形状相同，而且像是亮的
4.光的直线传播的应用
由于光的直线传播，在开凿隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不会出现偏差；士兵瞄准射击；站队时队列排直等。
像“井底之蛙”、“一叶障目不见泰山”也都是可以用光的直线传播进行解释的。
三、光的传播速度
1.光在真空中的传播速度
光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大，在物理学中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情况下，真空中的光速可以近似为：c=3×108m/s。
2.光在其他介质中的传播速度
光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c，也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为c；光在玻璃中的传播速度近约为c。
考点二 光的反射
一、光的反射
1.光的反射现象：光从一种介质射向另一种介质的表面时，会有一部分光在介质表面反射回原介质中，这种传播现象叫光的反射。
2.看到物体的原因
我们能看到太阳、明亮的日光灯等光源，是因为光源发出的光进入我们的眼睛，产生了视觉。同时，我们也能看到本身不发光的物体，如书、平面镜、月亮等，是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛，产生视觉。
3.光的反射的基本概念：一点、两角、三线
一点 入射点 光的入射点，用字母“O”表示
三线 入射光线 入射到反射面上的光线，如图中的光线EO
法线 经过入射点O并垂直于反射面的直线，它是一条辅助线，通常用虚线表示，如图中的ON
反射光线 入射光线射到反射面上后，被反射面反射的光线，如图中的光线OF
两角 入射角 入射光线与法线的夹角，如图中的∠i
反射角 反射光线与法线的夹角，如图中的∠r
二、光的反射定律
1.实验：探究光反射时的规律
实验猜想 （1）光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等； （2）反射光线和入射光线关于法线是对称的
实验器材 平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片（显示光路）
进行实验与收集证据 （1）如图甲所示，把平面镜放在水平桌面上，再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板NOF可绕直线ON旋转； （2）先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内，然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点，观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹； （3）改变光束的入射角度，进行多次实验（寻找普遍规律），换用不同颜色的笔记录每次光的径迹； （4）取下纸板，用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小，并将数据记录在表格中； （5）如图乙所示，将纸板NOF向前或向后折转，在纸板上观察反射光的径迹。 实验次数入射角反射角160°60°245°45°330°30°…
分析论证 （1）当纸板EON和NOF在同一平面内时，能观察到反射光的径迹，且入射光、反射光分居发现两侧，反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变； （2）分析表中的数据可知，反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小； （3）把纸板NOF向前折或向后折时，观察不到反射光的径迹，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内
归纳总结 在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角
2.实验注意事项
（1）应在光线较暗的室内进行实验，以便于观察实验现象；
（2）实验时，纸板必须与平面镜垂直，否则在纸板上看不到反射光；
（3）实验过程中严禁将激光对着人眼，以防灼伤眼睛；
（4）通过镜面对入射光的反射作用，可以看出镜子有改变光路的作用；
（5）本实验时一个归纳性实验，改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据，从而得出普遍规律，避免实验结论的偶然性。
3.对光的反射定律的理解
（1）每条入射光线，有且只有一条反射光线与之相对应；
（2）反射现象发生时，先由入射光，后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的，所以叙述光的反射定律时，不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”；
（3）在光的反射现象中，入射光线靠近法线时，入射角减小，反射角也随之减小；入射光线远离法线时，入射角增大，反射光线随之远离法线，反射角也增大；
（4）当光垂直镜面入射时，入射角为零，反射角也为零，反射光线与入射光线在同一直线上，方向相反，并不是没有发生现象。
三、光路的可逆性
1.光路的可逆性
在探究光的反射规律实验中，如果让光逆着反射光的方向射到平面镜上，它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明，在反射现象中，光路是可逆的。如图所示。
2.生活中的光路可逆现象
生活中有很多现象可以说明光路的可逆性。例如，如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛，那么，这位同学也一定可以通过这面镜子看到你的眼睛。
四、利用光的反射定律作图
1.作图要求
所有实际传播的光（无论是反射光还是入射光）都要画成实线，并用箭头表示它的传播方向；法线用虚线，要垂直于反射面。
2.作图方法
类型 作图方法
已知反射面、入射光线做反射光线 如图所示，先过入射点O作出法线，再根据光的反射定律（反射角等于入射角），作出反射光线，标上箭头
已知反射面、反射光线作入射光线 如图所示，先过入射点作出法线，再根据光的反射定律（反射角等于入射角）画出对应的入射光线，标上箭头
已知入射光线和反射光线，画出平面镜的位置 如图所示，先作入射光线和反射光线夹角的角平分线，此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点（入射点）作垂直于法线的一条直线，该直线的位置即为平面镜的位置
五、镜面反射和漫反射
1.镜面反射和漫反射
当一束平行光照射到平面镜上时，在平面镜上发生光的反射，反射光也平行射出，这种发生叫镜面反射；当一束平行光照射的凹凸不平的表面时，反射光会朝四面八方射出，这种反射叫漫反射。如图所示。
2.生活中的反射现象
（1）生活中，大部分物体表面反射的都是漫反射，因而才使我们能够从不同方向看清物体。比如，教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布，其表面反射的都是漫反射，从而使各个方向的人都能字迹或影像；
（2）当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时，这些光滑的表面就会发生镜面反射，炫目的反射光会干扰人们的正常生活，造成“光污染”；
（3）水中倒影是最典型的光的反射现象；还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
考点三 平面镜成像
一、探究平面镜成像
1.什么是像
当你照镜子时可以看见自己的“像”，镜子里的自己就是自己经过平面镜所成的像。平静的水面上物体的倒影，也是物体通过水面这面镜子所成的像。这个像不同于影子，它能反映物体的面貌。
2.探究平面镜成像的特点
提出问题 平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系
猜想与假设 平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等，像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等
实验器材 薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等
设计并进行实验 （1）在水平桌面上铺一张白纸，纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜，在纸上沿着玻璃板画一条直线，这条直线代表玻璃板的位置； （2）如图所示，把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，透过玻璃板进行观察，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛（未点燃），竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置； （3）在纸上记录下两支蜡烛的位置，并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同； （4）移动点燃的蜡烛，重做实验； （5）用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来，用量角器测量蜡烛和像连线与镜面的夹角； （6）用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离，将测得的数据记录在表格中
实验数据 记录 次数蜡烛到平面镜的距离蜡烛的像到平面镜的距离/cm蜡烛的像与蜡烛的大小关系蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系11010等大垂直21515等大垂直32020等大垂直42525等大垂直
分析与论证 （1）未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合，说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等； （2）由实验数据可知，蜡烛和它的像的连线与镜面垂直，蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等
探究归纳 平面镜成像的特点：平面镜所成像的大小与物体大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物体的连线与平面镜垂直，即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称
特别提醒：
（1）为了使观察到的像更为清晰，实验最好在较暗的环境中进行；
（2）实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于观察和确定像的位置，并比较物像的大小关系，原因是玻璃板既能反射光又能透过光，即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛，也能看到点燃的蜡烛所成的像；
（3）实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像，当玻璃板较厚时，两个像有较大的错位，难以确定像的位置；
（4）实验中，玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置，则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合；
（5）实验中，使用两支完全相同的蜡烛，目的是比较像与物体的大小关系；
（6）用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮，便于观察；
（7）白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置，刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离；
（8）改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验，是为了寻找普遍规律。
二、平面镜成虚像
1.平面镜成虚像：在探究平面镜成像特点的实验中，在平面镜前放一支点燃的蜡烛，在镜子中会出现一个正立蜡烛的像，但将光屏放在平面镜后蜡烛像的位置时，光屏上却没有出现蜡烛的像，可见平面镜所成的像是不存在的，是虚像。
2.对实像和虚像的理解
成因 特点 实例
实像 实际光线会聚所成的像 既可以用眼睛直接观察，又可以用光屏承接 小孔成像
虚像 不是实际光线会聚而成的，而是由实际光线的反向延长线相交形成的 只能用眼睛直接观察，不能用光屏承接 平面镜成像、水中倒影、水中的鱼
3.平面镜成像作图
作平面镜成的像主要有两种方法：一是根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图；二是根据平面镜成像特点作图（对称法）。如图所示，S为平面镜前的一个点光源，我们可以作出它的像S'。
（1）根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图
从S 射向平面镜的所有光线，经平面镜反射后，反射光线的反向延长线都会交于点S'，所以在作图时，只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线，作出其反射光线的反向延长线，就可以确定像S'。作图步骤如下：
①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上；
②分别作出两条入射光线的法线；
③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线；
④分别作两条反射光线的反向延长线，它们的交点S'即为点光源S的像。
（2）根据平面镜成像特点作图（对称法）
作出物体AB关于平面镜的对称点A'B'，连接B'A'即为物体AB的像。具体步骤如下：
①分别过A、B两点作平面镜的垂线（像与物的连线与平面镜垂直）；
②分别取A'、B'，使A'、B'到平面镜的距离等于A、B到平面镜的距离（像与物到平面镜的距离相等）；
③连接A'、B'并且箭头方向不变，A'B'即为物体AB的像。
三、平面镜的应用
应用分类 示例
成像 照镜子 舞蹈演员纠正自己的舞姿
改变光路 太阳能电站 潜望镜
扩大视觉空间 墙上装平面镜，感觉空间更大 利用平面镜在较小空间内完成视力检查
四、凸面镜和凹面镜
1.球面镜：如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。
2.凸面镜
（1）概念：用球面的外表面作反射面的镜子叫凸面镜。
（2）特点：凸面镜对光有发散作用，平行光射到凸面镜上，反射后成为发散光，如图所示。
（3）应用：使用凸面镜能起到扩大视野的作用，所以汽车的后视镜和道路转弯处的反射镜都是凸面镜。
3.凹面镜
（1）概念：用球面的内表面作反射面的镜子叫凹面镜。
（2）特点：凹面镜对光有会聚作用，平行光射到凹面镜上，反射后会聚到一点，如图所示。
（3）应用
①使用凹面镜对光的会聚作用的有：太阳灶、奥运圣火采集器等。
②由光路可逆原理可知，由一点发出的光经凹面镜反射后可成为平行光，这一特点的常见应用有：探照灯、各种机动车的前灯、医用头灯等。
考点四 光的折射
一、光的折射
1.现象探究：光的折射
提出问题 光在同种均匀介质中沿直线传播，当光从一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象？
实验过程 实验操作 如图所示，让激光笔发出的一束光斜射入水中，观察光的传播路径 如图所示，让激光笔发出的一束光穿过一块玻璃砖，观察光的传播路径 如图所示，让激光笔发出的一束光垂直射入一块玻璃直角三棱镜，观察光的传播路径
现象 光从空气斜射入水中时，在分界面上一部分发生反射，一部分进入水中并发生偏折 光从空气斜射入玻璃中时，在分界面上光的传播方向发生偏折；光由玻璃砖斜射入空气时，在分界面上光的传播方向也会发生偏折 光由空气垂直射入玻璃时，光的传播方向不发生变化；光由玻璃垂直射入空气时，光的传播方向也不发生变化
实验归纳 光从空气斜射入另一种介质时，在第二种介质中传播方向发生了改变；垂直射入另一种介质时，传播方向不发生改变。
2.光的折射概念:光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生了偏折，这种现象叫光的折射。
二、探究光的折射时的特点
1.基本概念：“一点、一面、三线、两角”
一点 入射点 入射光与分界面的交点
一面 分界面 两种介质的分界面，如图所示的NN'
三线 入射光线 入射到两种介质表面的光线AO
法线 过入射点且垂直于两种介质分界面的直线NN'
折射光线 进入另一种介质的光线OC
两角 入射角 入射光线与法线的夹角
折射角 折射光线与法线的夹角
2.探究光的折射时的特点
【提出问题】让一束光从空气斜射入水中，传播方向是否发生偏折？向哪个方向偏折？
【实验器材】激光笔、水槽、标有角度的圆盘等。
【进行实验】利用如图所示的实验装置进行实验。
（1）让一束光从空气斜射入水中，观察折射光线、入射光线和法线之间的位置关系，比较折射角和入射角的大小关系，并描画出光束在空气和水中的传播路径；
（2）改变入射角大小，观察折射角的变化情况；
（3）让一束光垂直射入水中，观察折射情况；
（4）让一束光逆着原折射光的方向从水中斜射入空气中，观察折射情况。
【实验现象】
（1）光从空气斜射入水中时，，可观察到折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改变入射角的大小，发现折射角的大小也随之改变，并且入射角增大时，折射角也增大；
（3）光从空气垂直射入水中时，其传播方向不变；
（4）让光逆着原折射方向从水中斜射入空气中时，进入空气中的折射光线逆着原入射光线的方向射出。
【实验结论】
（1）当光从空气斜射入水中（或其他介质）时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也随之增大；
（2）当光线从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角；
（3）当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，其传播方向不变；
（4）在光的折射现象中，光路是可逆的。
3.对光的折射现象的理解
（1）法线与分界面垂直，是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准；
（2）折射角随着入射角的增大而增大，因为先有入射光线，然后才有折射光线，所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化，不说入射角随折射角的变化而变化；
（3）当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°；
（4）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；
（5）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。
三、生活中的折射现象
海市蜃楼 夏天，海面附近空气温度较低，密度较大，来自地平线以下远处的物体的光，传播时由于不同高度空气的密度不同而向地面多次弯曲后进入我们的眼中，形成“蜃景”的现象
“错位”的奥秘 来自水面以下的笔上物点的光，从水中射向空气反生折射，折射角大于入射角，我们眼睛看到的光好像是从直线传播方向发出的，这样看起来就好像笔错位了
叉鱼的诀窍 因为人们看到的是水中的鱼的虚像，它比鱼的实际位置浅，所以要瞄准看到的“鱼”的下方才能叉到鱼
“变高”的奥秘 因为光从空气进入水中时发生折射，所以水中的人看到的是岸上的树的虚像，它比树的真实位置要高
考点五 光的色散
光的色散
1.现象探究：光的色散
（1）探究过程：如图，让一束太阳光照射到三棱镜上，通过三棱镜偏折后照射到白色光屏上，结果在光屏上出现一条彩色的光带，光带的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
（2）探究归纳
①太阳光不是单色光，而是由各种颜色的光混合而成的，白光是复色光；
②不同的单色光通过三棱镜时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折程度最大。各种单色光偏折程度从小到大依次为红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光。
2.色散的概念：太阳光是白光，它通过三棱镜后别分解成各种颜色的光，这种现象叫光的色散。
3.生活中的色散现象：雨后天空悬浮着大量细小的水珠，太阳光照射到这些小水珠上，经反射和折射后发生色散现象，形成绚丽的彩虹。
二、三原色
1.色光的三原色
（1）太阳可以分解为七种单色光，但实际上大自然中的色彩远比这七种颜色更丰富，这是因为单色光按照不同比例混合后会产生各种不同颜色的光；
（2）大量实验发现，把红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，而红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成，因此人们把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
2.色光混合的应用
色光的混合在科学技术中有着广泛的应用，彩色电视机呈现的丰富的色彩就是由三原色混合而成的。彩色电视机的荧光屏上有着很多微小的发光点，分别能够发出红、绿、蓝三种色光，通过电路控制三种色光的强弱，就可混合处绚丽多彩的色彩。如果用放大镜观察正在播放节目的电视机屏幕，就能在屏幕上看到红、绿、蓝三种颜色的光点。
拓展培优：物体的颜色
一般来说，物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
（1）透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。例如，红色玻璃片呈现红色，是因为它只能透过红颜色的光，吸收其他颜色的光；
（2）不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。例如，绿纸呈现绿色，是因为它只反射绿光，吸收其他色光；黑色物体吸收各种色光，不反射任何颜色的光；白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。
三、看不见的光
1.可见光谱
三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，形成太阳的可见光谱，如图所示。可见光指的是人眼可以看到的各种色光。
在可见光谱的红光之外有红外线，紫光之外有紫外线。红外线和紫外线人眼都看不见，这部分光叫做不可见光。
2.红外线
（1）概念：让一束白光通过三棱镜发生色散形成光谱，若将非常灵敏的温度计分别放到色散后不同颜色的光处，都能检测到温度的上升。如果把温度计放在红外以外的地方，温度也会上升，说明红外以外也有能量辐射，只不过人眼看不见。我们把红光之外的辐射叫红外线。一切物体都在不断地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强。
（2）特性及应用
特性 应用 工作原理
热作用强 红外线烤箱、用红外线烘干汽车表面的喷漆、浴室暖灯释放红外线、红外线理疗仪等 各种物体吸收了红外线后温度都会上升
穿透云雾能力强 红外线高空摄像机 利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，再用电子仪器对接收到的信息进行处理，就可以显示出被测物体的形状和特征
抗干扰能力强 红外线遥控器 电视机、空调等家用电器的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，发光二极管可以发出不同的红外脉冲，以实现对电视机、空调器的控制
一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强 红外线测温仪、红外线夜视仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制等 人体可以发出红外线，可以通过红外线感应装置进行体温测量以及实现自动控制
3.紫外线
（1）概念：在光谱紫端以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。
（2）特性及应用
特性 应用
化学作用 紫外线可以照相机的胶片感光，因而可利用紫外线进行摄影
生理作用 适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，对骨骼的生长和身体健康都有好处；紫外线能杀死微生物，可用紫外线灯霉菌、治疗皮肤病等
荧光作用 在紫外线照射下荧光物质会发光，可用于鉴别纸币、古字画及商标的真伪等
（3）紫外线的危害
①过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌。电焊的弧光中有强烈的紫外线，因此电焊工人在工作时必须穿好防护服，戴好防护面罩；
②太阳光是天然紫外线的来源。太阳光中有大量的紫外线，如果这些紫外线全部到达地面，地球上的生物将不能生存。但太阳光中的紫外线大部分没能到达地面，这是因为大气层上部的臭氧层有能吸收太阳光中的紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护地球生物不受到紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层具有重要的意义。
题型一 光的直线传播
【典型例题】如图甲为手机防窥膜结构图，贴在手机屏上的效果如图乙，其原理类似百叶窗，只能通过一定角度的光线，两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的__________________（选填“直线传播”、“反射”或“折射”）。为了让防窥效果更好（即可视范围减小），可以适当_______（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的距离，或者可以适当_______（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的高度。
【变式1】如图所示，小华将刻有边长为3cm等边三角形孔的纸板正对着太阳，保持纸板到地面的距离为1m不变，用卡片覆盖在小孔上，让阳光透过小孔，此时地面上形成了一个光斑。刚开始时地面上光斑为三角形，移动卡片使通光孔变小，光斑大小____；当小孔足够小时，光斑形状变为圆形，继续移动卡片减小通光孔的大小，光斑大小______，亮度______。（以上三空填变化情况）
【变式2】在水平道路的两旁各有一盏路灯，两盏路灯高度相同。某人在晚上从一盏路灯的正下方一直沿直线直立行走到另一盏路灯的正下方。在这个过程中，该人在地面上影子的总长度的变化情况是（　　）
A．保持不变 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大
题型二 光的反射
【典型例题】在较暗的环境中打开台灯看书写字时，我们能看到纸和笔且不刺眼，是因为光在纸和笔的表面发生了____反射，但由于光的_______，笔和手总会形成影子，为避免影子干扰我们写字，用右手写字时台灯要放在______（填“左”或“右”）侧。
【变式1】“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示，平面镜放在水平桌面上，标有刻度（图中未画出）的白色纸板ABCD，能绕垂直于平面镜的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
(1)实验时用粗糙的纸板，这是利用光在纸板上发生了________；若图甲中入射光线与镜面夹角为40°，则反射角大小为________；
(2)保持平面镜水平不变，如图乙将板向后倾斜，入射光线仍能呈现在纸板上，且沿AO方向入射到平面镜的O点，此时与图甲情形对比，发生改变的是 。
A．法线方向 B．反射光线方向 C．反射角和入射角关系
【变式2】如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播情形，下列说法正确的是（　　）
A．AD的左边是玻璃 B．入射角等于30°
C．BF是界面 D．折射角等于30°
题型三 平面镜成像
【典型例题】作出桌面上水杯在平面镜中所成的像（保留作图痕迹）。
【变式1】用如图甲的装置探究平面镜成像的特点。
(1)在水平桌面上铺一张足够大的白纸，将一块玻璃板竖直架在白纸的上面，再取两支_______的蜡烛A和B分别竖立在玻璃板前后两侧。
(2)_______玻璃板前的蜡烛A，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板里的像重合，此时蜡烛B好像也被点燃了。
(3)在白纸上描出蜡烛A、玻璃板、像（蜡烛B）的位置，用直线连接物与像的位置如图，并用刻度尺分别量出物距AO和像距BO。把蜡烛A沿AB连线前后移动，同时调整玻璃板后蜡烛B的位置，每次都使蜡烛B像被点燃一样。同时观察像的大小有无变化并测量物距和像距如下表，请将表中空白处填写完整。
实验次数 物距/ cm 像距/ cm 蜡烛A的像与蜡烛A的大小关系
1 4.0 4.0 相等
2 10.0 10.0 相等
3 14.0 14.0 _______
(4)移走蜡烛B，将一张白纸放在像的位置上，直接观察白纸，纸上_______（选填“会”或“不会”）呈现出蜡烛A的像。说明平面镜成的像是_______像。
(5)检查视力时，要求：眼睛与视力表应相距约5m。若按图乙所示的方法测视力，则人离平面镜的距离应是_______m。
【变式2】晚上小明在明亮的客厅走动时，在窗户玻璃上能看到自己的像，他看到的像是由于光的______形成的。小明想看清自己的脸，他向前走了，像的大小与之前相比______（选填“变大”、“变小”或“不变”），像与小明的距离与之前相比变化了______m。
题型四 凸面镜和凹面镜
【典型例题】世界最大口径射电望远镜（）位于贵州省，被誉为“中国天眼”，如图甲所示，该望远镜口径为500米，它由4450个球面镜组成超大反射面。“中国天眼”相当于一个巨大的______（选填“凸面镜”或“凹面镜”），对光线有______作用；如图乙所示是由两块平面镜组成的简易潜望镜的示意图。请画出人眼通过它观察到物体的像。______
【变式1】在学习面镜时，小花分别将一把不锈钢勺子的凹面和凸面对着自己，看到了自己的像，如图所示，其成像原理是光的________，图________是凸面镜，和汽车后视镜成像原理相似，对光线有________作用。
【变式2】如图所示，汽车两侧的外后视镜通常都是凸面镜，是司机观察车后情况的一双“眼睛”，但是在雨雪天气，后视镜的表面极易产生水雾而影响驾驶，为了消除水雾的影响，有的汽车后视镜具有加热功能。如图是凸面镜对光线作用的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．凸面镜对光具有会聚作用
B．司机通过后视镜看到的景物是实像
C．汽车两侧安装外后视镜是为了缩小视野
D．加热后视镜是通过增大温度来加快水雾蒸发的
题型五 光的折射
【典型例题】激光器中常用镀有反射膜的三棱镜进行不同色光的选择。如图，一束包含红、黄、紫三种色光的复色光入射到棱镜折射后，其中垂直入射到反射膜的光返回形成激光输出。若激光器输出的是黄光，则黄光入射到反射膜后的反射角为______°，此时黄光______（选填“会”或“不会”）沿原路返回射出棱镜，图中a光的颜色为______；当要调为红光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴______（选填“顺”或“逆”）时针转动一小角度。
【变式1】强强设计了一款测量液面高度的仪器，与液面夹角为45°的入射光经反射后在光屏上形成亮点P1；若P1向亮点P2移动，表示液面正在 _________ （选填“上升”或“下降”），折射角 ________ （选填“增大”、“不变”或“减小”）；P2在水中像的位置相对于P1在水中像的位置 ________ （选填“上升”、“不变”或“下降”）。要使该装置更灵敏，即液面高度变化一定时光斑移动更明显，下列措施中可行的一项是 _________ （选填字母）。
A．减小入射角 B．将光屏右移一段距离 C． 将光屏绕A点顺时针转过一定的角度
【变式2】将一枚硬币放在碗的底部，然后退到恰好看不到硬币的位置。如图所示，如果想再次看到硬币，下列做法不可行的是（　　）
A．向碗中缓慢加水
B．人向碗走近一些
C．用手电筒照亮硬币
D．在碗上方适当位置放一块平面镜
题型六 光的色散
【典型例题】下列仪器工作时使用紫外线的是（　　）
A．空调遥控器 B．感应水龙头 C．灭菌灯 D．测温枪
【变式1】如图1所示，把一块平面镜斜插在水中，将装置放在从窗口射入的阳光下，让镜面对着阳光，在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑，这是光的_______ 现象，红光在真空中的传播速度约为___________m/s；唐朝的张志和在《玄真子》中记载了著名的“人工虹”实验：“背日喷乎水，成虹霓之状”，如图2所示，漫画中的小孩按图2中的方法_______ （选填“一”或“二”）喷水时可以看到彩虹。
【变式2】如图所示，这是公共场所的宣传投影灯，装在高处的投影灯照在地面上出现图案，其内部结构如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．投影灯的成像原理与放大镜相同
B．图片经镜头成倒立、放大的实像
C．调小镜头与图片的距离，图案变小
D．地面上多彩的图案是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
1．在“探究平面镜成像”的实验中，将一块玻璃板竖直架在水平台上，再取两段完全相同的蜡烛A和B，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行观察，如图所示，下列做法正确的是（　　）
A．选择玻璃板代替平面镜进行实验，可以更清楚看到A的像
B．用到刻度尺这一测量工具是为了比较像与物的大小关系
C．将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，它所成的像会逐渐变小
D．在玻璃板与蜡烛B之间放一个光屏，可检验所成像为虚像
2．“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”，《中国诗词大会》深受观众的青睐。关于下列诗句与涉及到的物理知识，说法正确的是（　　）
A．“绿树阴浓夏日长”中的“绿树”是由于太阳光照到树叶上发生了色散
B．“楼台倒影入池塘”中的“倒影”是楼台通过池塘水面反射形成的虚像
C．“掬水月在手”中的“月在手”是月亮通过手中的水面折射形成的虚像
D．“潭清疑水浅”中“疑水浅”是因为光从空气射向水面时发生了折射
3．下列生活场景，利用光的折射的是（ ）
A．用平面镜整理发型 B．用放大镜看小字
C．汽车后视镜扩大视野 D．手影游戏
4．如图所示，将硬币放在碗底，然后后退至恰好看不到硬币的位置停下。向碗中缓缓注水，当水面上升到一定高度时，刚好再次看到硬币右端A点。下列选项中能解释这一现象的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图是镜面反射与漫反射的光路图，下列选项中判断正确的是（ ）
A．在雨后天晴的夜晚背着月光行走，较暗的地方是路面
B．观众可以从不同角度看到电影是因为光在屏幕上发生了镜面反射
C．光污染的形成是由于发生了如图甲所示的镜面反射
D．只有发生镜面反射时，才遵循光的反射规律
6．水平桌面上铺着画有坐标轴的白纸，如图，一束激光紧贴白纸沿AB方向射出，将长方形玻璃砖一侧紧贴y轴放置于白纸上，激光折射后与x轴交于E点，折射光线DE与AB___________（选填“平行”或“不平行”）；已知L=6cm，若玻璃砖紧贴y轴以0.01m/s的速度向x轴方向匀速运动，则___________s后玻璃砖下表面与x轴重合，此过程中， E点的位置___________（选填“向左移动”、“不变”或“向右移动”）。
7．当一束光线垂直射向平面镜时，反射角是________度，我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面上发生________的缘故。
8．《江南》中的名句“鱼戏莲叶东，鱼戏莲叶西，鱼戏莲叶南，鱼戏莲叶北”，描写的是鱼在荷叶下游来游去。如图所示，人看到水中的“鱼”是光的________现象，看到的“鱼”比实际鱼的位置偏________（选填“高”或“低”），看到的“鱼”是实际鱼的________（选填“实”或“虚”）像。
9．一束光在空气和玻璃的界面处同时发生了反射和折射。一位同学在画光路图时仅画了三条直线，没有标出光的传播方向，如图所示。请帮助这位同学判断，其中入射光线是______，反射角的大小为______度，空气在界面的______边（选填“上”、“下”、“左”、“右”）。
10．如图为敦煌熔盐塔式光热电站，它通过大量定日镜（平面镜）将太阳光集中照射到中心的吸热塔上，使塔内熔盐温度升高，这与___________（选填“太阳能热水器”或“绿色植物光合作用”）的能量转化相同；图中定日镜需根据太阳位置调整角度，使反射光线始终朝向吸热塔，若入射光线绕入射点转至虚线方向，转动角度θ=30°，则定日镜需要绕入射点___________（选填“顺”或“逆”）时针转动___________。
11．光电控制装置普遍应用于日常生活，给我们带来许多便利。有一种光电控制液面高度的仪器，它是发出光束经液面反射，反射到光电屏上的光斑位置来反映液面高低的。如图所示，一束光与液面的夹角为40°，S为光电屏上的光斑：
(1)光束能照到液面是因为光在______中是沿直线传播的；
(2)如图所示的情况下，反射角大小为______°，若水面升高，反射角大小将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(3)若光电屏上的光斑发生了右移，可判断出液面______（选填“上升”或“下降”）了；
(4)入射点不变，增大入射光线与水平液面的夹角，光斑S将向______（选填“左”或“右”）移。
12．如图所示，在竖直平面xOy内，发光点位于P（0，4）位置处，平面镜竖直悬挂放置，其两端分别位于M（3，1）、N（3，0）位置处（图中长度单位为：m）。
(1)画出发光点P发出的光线PM和PN经过平面镜反射到达y轴（不超出y轴）的反射光路MA和NB；
(2)求出反射光照亮区域MNBA的面积。
13．如图所示，平面镜和之间夹角为，点光源发出的一条光线平行于镜射到镜上的点，此时，经平面镜二次反射的反射光恰好照到光源。
(1)请根据光的反射规律完成两次反射的光路图；
(2)结合数学知识推算：光源到的距离长多少米？
14．如图所示，光线沿AO射向半圆形玻璃砖的圆心O，请作出光透过玻璃砖的光路图。
15．如图所示，光线AO从空气经O点斜射入水中，请画出折射光线OB的大致位置，并标出折射角r。
16．如图，小红用平面镜矫正舞姿，以她头脚连线表示人，画出她经平面镜所成的像。
17．如图，小明在做探究平面镜成像特点的实验时，所用器材有：茶色玻璃板、光屏、刻度尺、两支完全相同的蜡烛A和B。
(1)用茶色玻璃板代替平面镜，目的是便于确定像的___________
(2)在寻找蜡烛A的像时，眼睛应该在蜡烛___________（填“A”或“B”）这一侧观察，在桌面上移动茶色玻璃板后面的蜡烛B，使它与蜡烛A在茶色玻璃板中所成的像重合。若蜡烛B始终不能与蜡烛A的像重合，则原因可能是___________；
(3)移开蜡烛B，用白纸做光屏放在蜡烛B所在的位置，直接观察白纸，发现白纸上没有像，由此可知，平面镜所成的像是___________像；
(4)当蜡烛A远离玻璃板时，像的大小___________（选填“变小”、“不变”或“变大”）；为了让右座的同学也能够看到蜡烛的像，小明只将玻璃板向右平移，则蜡烛像的位置___________（填“向右移动”、“向左移动”或“不变”）。
18．图甲为探究“平面镜成像的特点”的实验装置。
(1)实验时应选用______（填写器材前的序号）；
①厚为2mm的玻璃；②厚为5mm的玻璃：③厚为2mm的镜子
(2)实验用玻璃板代替平面镜的目的是______；
(3)将点燃的蜡烛A放在玻璃板前，将与A相同的______（“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，眼睛______（选填“透过”或“不透过”）玻璃板观察，直至与蜡烛A的像完全重合，记录蜡烛A和蜡烛B的位置。改变蜡烛A的位置，实验记录如图乙所示。蜡烛A位于“2”位置时的像在______点；
(4)移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上竖立一光屏，则在光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明______；
(5)如图丙所示，一枚硬币放在竖直的玻璃板前，硬币的像在a处，将玻璃板平移至图丁所示的位置时，硬币的成像情况是______（选填选项字母）。
A．成像在a处 B．成像在b处 C．成像在c处
19．某同学在“探究平面镜成像特点”的实验中，取两段等长的蜡烛A和B，点燃蜡烛，观察玻璃板后的像，如图所示：
(1)平面镜成像的原理是________；
(2)沿水平桌面移动蜡烛B前应先点燃蜡烛________（填“A”或“B”），但无论怎样移动B，始终不能与蜡烛A的像完全重合，造成这种情况的原因是________；
(3)改正后，再次移动蜡烛B直到与蜡烛A的像完全重合为止，这样做的目的既确定了像的位置又验证了________;
(4)移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏________（填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的烛焰的像。
20．如图所示，增强现实（AR）眼镜是一种能将虚拟信息叠加到真实环境中的智能设备。例如，医生佩戴AR眼镜做手术时，眼镜会实时投影患者血管的3D模型；维修工人可以通过眼镜看到设备内部的零件结构示意图。其核心技术涉及以下物理知识：
AR眼镜的显示模块通过微型OLED屏幕发光，光线经过偏振分光镜时，部分光线被反射进入人眼，另一部分透射允许现实光线穿过，这一过程需严格遵循光的折射定律（又称斯涅耳定律）。凸透镜组将图像投射到人眼的一倍焦距以内，形成放大的虚像，类似显微镜的目镜原理。
眼镜边框装有多种传感器：陀螺仪通过角速度测量保持画面稳定，加速度计检测运动方向，ToF（飞行时间）传感器则发射红外线并接收反射信号，通过计算时间差确定物体距离。这些传感器主要依赖电磁波中的红外线波段实现环境感知。AR眼镜的锂电池通过化学反应供电，将储存的化学能转化为电能。5G毫米波技术利用高频电磁波传输数据，其波长范围在之间，可见光波长约。
回答下列问题：
(1)AR眼镜显示模块中，光线穿过偏振分光镜时遵循光的___________定律。
(2)凸透镜组将虚拟图像投射到人眼的___________（填“两倍焦距外”“一倍到两倍焦距”或“一倍焦距内”），才能形成放大的虚像。
(3)ToF传感器通过___________波段的电磁波测量物体距离；5G毫米波的波长与可见光相比是更___________（填“长”或“短”）。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题02 光现象
【5个必考考点知识梳理+6个题型讲练+模拟题训练 共38题】
夯实·基础知识全面梳理 2
考点一 光的直线传播 2
一、光源 2
二、光的直线传播 2
三、光的传播速度 5
考点二 光的反射 6
一、光的反射 6
二、光的反射定律 6
三、光路的可逆性 8
四、利用光的反射定律作图 8
五、镜面反射和漫反射 9
考点三 平面镜成像 9
一、探究平面镜成像 9
二、平面镜成虚像 11
三、平面镜的应用 13
四、凸面镜和凹面镜 13
考点四 光的折射 14
一、光的折射 14
二、探究光的折射时的特点 15
三、生活中的折射现象 17
考点五 光的色散 17
一、光的色散 17
二、三原色 18
三、看不见的光 18
提升·必考题型归纳讲练 20
题型一 光的直线传播 20
题型二 光的反射 22
题型三 平面镜成像 23
题型四 凸面镜和凹面镜 26
题型五 光的折射 28
题型六 光的色散 30
训练·模拟题考前冲刺 31
考点一 光的直线传播
一、光源
1.光源
人们之所以能看到各种事物，是因为有光进入人的眼睛。这些光都是能带给我们光明的“光源”发出的或通过其他途径传播过来的。但是，所有的光都是有“光源”的。
自身能够发光的物体叫光源。光源分为自然光源和人造光源。
2.光源的判断
判断物体是不是光源，关键是物体自身能否发光。有些物体看起来好像在发光，实际上是反射了其他光源发出的光，所以这些物体不是光源；如镜子、月亮、宝石、电影的屏幕等。
二、光的直线传播
1.光是怎样传播的
（1）实验观察：光在空气、水、玻璃中的传播路径。
【实验器材】激光笔、烧杯、水箱、水、玻璃砖等。
【进行实验】
一、探究光在空气中的传播路径：在夜晚，用能发出带有颜色的激光笔射向天空，如图甲所示。看到激光笔发出的光在空气中沿直线传播。
二、探究光在水中的传播路径：在盛水的水箱中，让激光笔沿不同方向垂直水箱侧面射出光，观察光在水中的传播路径，如图乙所示。看到光在水中沿直线传播。
三、探究光在玻璃中的传播路径：让激光笔发出的光从玻璃砖的侧面垂直射入玻璃砖，观察光在玻璃砖中的传播路径，如图丙所示。看到光在玻璃中沿直线传播。
【探究归纳】光在空气、水、玻璃等透明物质中均是沿直线传播的。
探究光沿直线传播的条件
①在桌上放一个大的透明水槽，配有四杯等量但浓度不同的糖水，每杯糖水中都添加少量牛奶（为了清晰地显示光路），将它们按浓度从大到小的顺序排列，依次倒入水槽，水槽内的液体就变成了从上到下浓度逐渐增大的非均匀水溶液；
②如图甲所示，将一束光从透明水槽侧面垂直射入非均匀浓度的糖水溶液中，观察到激光的传播路径在浓度不均匀的糖水溶液中会向下弯曲；
③如图乙所示，用玻璃棒搅拌糖水溶液时，使其浓度变得均匀，再将激光射向糖水溶液中，观察到激光在均匀浓度的糖水溶液中的传播路径是直的。
【分析论证】光垂直射入浓度不均匀的糖水溶液中时，光的传播路径发生了弯曲；在均匀浓度的糖水溶液中，光的传播路径是直的。
【实验结论】光在同种均匀介质中沿直线传播。
（3）光可以在真空中传播：太阳光能通过太空和大气层传播到地球表面，说明光可以在真空中传播。
2.光线
（1）定义：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向（如图甲所示），这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是带箭头的直线，箭头表示光的传播方向。画光路图时，光线要用实线表示，且标上箭头。图乙和图丙分别表示平行光和点光源发出的光。
3.与光的直线传播有关的现象
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，会使物体后面光不能到达的区域形成一个阴暗区域，即物体的影子；如图甲。
（2）日食和月食
①月食：当地球处于月球和太阳之间时，地球挡住了射向月球的光，由于光沿直线传播，我们能看到月食。如图乙所示。
②日食：当月球运行到太阳和地球之间时，由于光沿直线传播，月球就挡住了太阳射向地球的光，我们看到了日食。如图乙所示。
（3）小孔成像：如图所示，用给一个带有小孔的板遮挡在光屏与蜡烛之间，光屏上就会形成烛焰倒立的像，我们把这样的现象叫小孔成像。左右移动中间的板，光屏上的像的大小也会随之发生变化。
由于光沿直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射向了上部。这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。
像的大小与物（蜡烛）的大小以及光屏所在位置有关。其大小关系为：。
【现象辨析】影子和小孔成像的异同
现象 相同点 不同点
影子 形成原因都是光沿直线传播 影子是光照射不到的区域，影子的形成不一定和物体的形状相同，而且影子是黑暗的
小孔成像 通过小孔成的像是光实际照射到的区域，像的形状和物体的形状相同，而且像是亮的
4.光的直线传播的应用
由于光的直线传播，在开凿隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不会出现偏差；士兵瞄准射击；站队时队列排直等。
像“井底之蛙”、“一叶障目不见泰山”也都是可以用光的直线传播进行解释的。
三、光的传播速度
1.光在真空中的传播速度
光不仅可以在空气、水等物质中传播，而且可以在真空中传播。光在真空中的传播速度很大，在物理学中用c表示，c=2.99792×108m/s。通常情况下，真空中的光速可以近似为：c=3×108m/s。
2.光在其他介质中的传播速度
光在空气中的传播速度近似等于光在真空中的传播速度c，也可以近似为c=3×108m/s。光在水中的传播速度约为c；光在玻璃中的传播速度近约为c。
考点二 光的反射
一、光的反射
1.光的反射现象：光从一种介质射向另一种介质的表面时，会有一部分光在介质表面反射回原介质中，这种传播现象叫光的反射。
2.看到物体的原因
我们能看到太阳、明亮的日光灯等光源，是因为光源发出的光进入我们的眼睛，产生了视觉。同时，我们也能看到本身不发光的物体，如书、平面镜、月亮等，是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛，产生视觉。
3.光的反射的基本概念：一点、两角、三线
一点 入射点 光的入射点，用字母“O”表示
三线 入射光线 入射到反射面上的光线，如图中的光线EO
法线 经过入射点O并垂直于反射面的直线，它是一条辅助线，通常用虚线表示，如图中的ON
反射光线 入射光线射到反射面上后，被反射面反射的光线，如图中的光线OF
两角 入射角 入射光线与法线的夹角，如图中的∠i
反射角 反射光线与法线的夹角，如图中的∠r
二、光的反射定律
1.实验：探究光反射时的规律
实验猜想 （1）光的反射光线、入射光线与镜面的夹角相等； （2）反射光线和入射光线关于法线是对称的
实验器材 平面镜一块、红色激光笔、直尺、不同颜色的笔、量角器、一张可绕中线折转的白色硬纸片（显示光路）
进行实验与收集证据 （1）如图甲所示，把平面镜放在水平桌面上，再将白色硬纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板NOF可绕直线ON旋转； （2）先将纸板EON和纸板NOF处在同一平面内，然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点，观察反射光的方向。在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹； （3）改变光束的入射角度，进行多次实验（寻找普遍规律），换用不同颜色的笔记录每次光的径迹； （4）取下纸板，用量角器分别测量ON两侧的入射角和反射角的大小，并将数据记录在表格中； （5）如图乙所示，将纸板NOF向前或向后折转，在纸板上观察反射光的径迹。 实验次数入射角反射角160°60°245°45°330°30°…
分析论证 （1）当纸板EON和NOF在同一平面内时，能观察到反射光的径迹，且入射光、反射光分居发现两侧，反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变； （2）分析表中的数据可知，反射角等于入射角。反射角随着入射角的减小而减小； （3）把纸板NOF向前折或向后折时，观察不到反射光的径迹，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内
归纳总结 在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角
2.实验注意事项
（1）应在光线较暗的室内进行实验，以便于观察实验现象；
（2）实验时，纸板必须与平面镜垂直，否则在纸板上看不到反射光；
（3）实验过程中严禁将激光对着人眼，以防灼伤眼睛；
（4）通过镜面对入射光的反射作用，可以看出镜子有改变光路的作用；
（5）本实验时一个归纳性实验，改变入射光的方向多次实验的目的是为了得到多组实验数据，从而得出普遍规律，避免实验结论的偶然性。
3.对光的反射定律的理解
（1）每条入射光线，有且只有一条反射光线与之相对应；
（2）反射现象发生时，先由入射光，后有反射光。反射光是随着入射光的改变而改变的，所以叙述光的反射定律时，不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”；
（3）在光的反射现象中，入射光线靠近法线时，入射角减小，反射角也随之减小；入射光线远离法线时，入射角增大，反射光线随之远离法线，反射角也增大；
（4）当光垂直镜面入射时，入射角为零，反射角也为零，反射光线与入射光线在同一直线上，方向相反，并不是没有发生现象。
三、光路的可逆性
1.光路的可逆性
在探究光的反射规律实验中，如果让光逆着反射光的方向射到平面镜上，它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明，在反射现象中，光路是可逆的。如图所示。
2.生活中的光路可逆现象
生活中有很多现象可以说明光路的可逆性。例如，如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛，那么，这位同学也一定可以通过这面镜子看到你的眼睛。
四、利用光的反射定律作图
1.作图要求
所有实际传播的光（无论是反射光还是入射光）都要画成实线，并用箭头表示它的传播方向；法线用虚线，要垂直于反射面。
2.作图方法
类型 作图方法
已知反射面、入射光线做反射光线 如图所示，先过入射点O作出法线，再根据光的反射定律（反射角等于入射角），作出反射光线，标上箭头
已知反射面、反射光线作入射光线 如图所示，先过入射点作出法线，再根据光的反射定律（反射角等于入射角）画出对应的入射光线，标上箭头
已知入射光线和反射光线，画出平面镜的位置 如图所示，先作入射光线和反射光线夹角的角平分线，此线的位置即为法线的位置。过入射光线与反射光线的交点（入射点）作垂直于法线的一条直线，该直线的位置即为平面镜的位置
五、镜面反射和漫反射
1.镜面反射和漫反射
当一束平行光照射到平面镜上时，在平面镜上发生光的反射，反射光也平行射出，这种发生叫镜面反射；当一束平行光照射的凹凸不平的表面时，反射光会朝四面八方射出，这种反射叫漫反射。如图所示。
2.生活中的反射现象
（1）生活中，大部分物体表面反射的都是漫反射，因而才使我们能够从不同方向看清物体。比如，教室黑板用的毛玻璃、投影仪屏幕用的是粗布，其表面反射的都是漫反射，从而使各个方向的人都能字迹或影像；
（2）当强烈的太阳光照射到高楼大厦的玻璃幕墙、磨光的大理石墙面时，这些光滑的表面就会发生镜面反射，炫目的反射光会干扰人们的正常生活，造成“光污染”；
（3）水中倒影是最典型的光的反射现象；还有“猴子捞月”、“照镜子”等也都是由光的反射引起的。
考点三 平面镜成像
一、探究平面镜成像
1.什么是像
当你照镜子时可以看见自己的“像”，镜子里的自己就是自己经过平面镜所成的像。平静的水面上物体的倒影，也是物体通过水面这面镜子所成的像。这个像不同于影子，它能反映物体的面貌。
2.探究平面镜成像的特点
提出问题 平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系
猜想与假设 平面镜所成的像的大小可能与物体的大小相等，像到平面镜的距离可能物体到平面镜的距离相等
实验器材 薄玻璃板一块、支架、笔一只、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等
设计并进行实验 （1）在水平桌面上铺一张白纸，纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜，在纸上沿着玻璃板画一条直线，这条直线代表玻璃板的位置； （2）如图所示，把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，透过玻璃板进行观察，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一只外形完全相同的蜡烛（未点燃），竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面的蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那个蜡烛的像的位置； （3）在纸上记录下两支蜡烛的位置，并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同； （4）移动点燃的蜡烛，重做实验； （5）用直线把两次实验中的蜡烛和它的像在纸上的位置连接起来，用量角器测量蜡烛和像连线与镜面的夹角； （6）用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离，将测得的数据记录在表格中
实验数据 记录 次数蜡烛到平面镜的距离蜡烛的像到平面镜的距离/cm蜡烛的像与蜡烛的大小关系蜡烛的像与蜡烛的连线与镜面位置的关系11010等大垂直21515等大垂直32020等大垂直42525等大垂直
分析与论证 （1）未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合，说明蜡烛的像的大小与蜡烛大小相等； （2）由实验数据可知，蜡烛和它的像的连线与镜面垂直，蜡烛的像到平面镜的距离与蜡烛到平面镜的距离相等
探究归纳 平面镜成像的特点：平面镜所成像的大小与物体大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物体的连线与平面镜垂直，即平面镜所成的像与物体关于平面镜对称
特别提醒：
（1）为了使观察到的像更为清晰，实验最好在较暗的环境中进行；
（2）实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于观察和确定像的位置，并比较物像的大小关系，原因是玻璃板既能反射光又能透过光，即透过玻璃板能看到未点燃的蜡烛，也能看到点燃的蜡烛所成的像；
（3）实验应选用较薄的玻璃板。因为玻璃板的前后表面可以各成一个像，当玻璃板较厚时，两个像有较大的错位，难以确定像的位置；
（4）实验中，玻璃板要竖直立在水平桌面上。若玻璃板没有竖直放置，则未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛将不能完全重合；
（5）实验中，使用两支完全相同的蜡烛，目的是比较像与物体的大小关系；
（6）用点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮，便于观察；
（7）白纸用于标注玻璃板的位置、蜡烛以及蜡烛的像的位置，刻度尺用于测量蜡烛以及蜡烛的像到玻璃板的距离；
（8）改变蜡烛与玻璃板的距离进行多次实验，是为了寻找普遍规律。
二、平面镜成虚像
1.平面镜成虚像：在探究平面镜成像特点的实验中，在平面镜前放一支点燃的蜡烛，在镜子中会出现一个正立蜡烛的像，但将光屏放在平面镜后蜡烛像的位置时，光屏上却没有出现蜡烛的像，可见平面镜所成的像是不存在的，是虚像。
2.对实像和虚像的理解
成因 特点 实例
实像 实际光线会聚所成的像 既可以用眼睛直接观察，又可以用光屏承接 小孔成像
虚像 不是实际光线会聚而成的，而是由实际光线的反向延长线相交形成的 只能用眼睛直接观察，不能用光屏承接 平面镜成像、水中倒影、水中的鱼
3.平面镜成像作图
作平面镜成的像主要有两种方法：一是根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图；二是根据平面镜成像特点作图（对称法）。如图所示，S为平面镜前的一个点光源，我们可以作出它的像S'。
（1）根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图
从S 射向平面镜的所有光线，经平面镜反射后，反射光线的反向延长线都会交于点S'，所以在作图时，只要任选两条从点光源S发出射向平面镜的入射光线，作出其反射光线的反向延长线，就可以确定像S'。作图步骤如下：
①从点光源S任意引两条光线射到平面镜上；
②分别作出两条入射光线的法线；
③根据光的反射定律分别作出两条入射光线的反射光线；
④分别作两条反射光线的反向延长线，它们的交点S'即为点光源S的像。
（2）根据平面镜成像特点作图（对称法）
作出物体AB关于平面镜的对称点A'B'，连接B'A'即为物体AB的像。具体步骤如下：
①分别过A、B两点作平面镜的垂线（像与物的连线与平面镜垂直）；
②分别取A'、B'，使A'、B'到平面镜的距离等于A、B到平面镜的距离（像与物到平面镜的距离相等）；
③连接A'、B'并且箭头方向不变，A'B'即为物体AB的像。
三、平面镜的应用
应用分类 示例
成像 照镜子 舞蹈演员纠正自己的舞姿
改变光路 太阳能电站 潜望镜
扩大视觉空间 墙上装平面镜，感觉空间更大 利用平面镜在较小空间内完成视力检查
四、凸面镜和凹面镜
1.球面镜：如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。
2.凸面镜
（1）概念：用球面的外表面作反射面的镜子叫凸面镜。
（2）特点：凸面镜对光有发散作用，平行光射到凸面镜上，反射后成为发散光，如图所示。
（3）应用：使用凸面镜能起到扩大视野的作用，所以汽车的后视镜和道路转弯处的反射镜都是凸面镜。
3.凹面镜
（1）概念：用球面的内表面作反射面的镜子叫凹面镜。
（2）特点：凹面镜对光有会聚作用，平行光射到凹面镜上，反射后会聚到一点，如图所示。
（3）应用
①使用凹面镜对光的会聚作用的有：太阳灶、奥运圣火采集器等。
②由光路可逆原理可知，由一点发出的光经凹面镜反射后可成为平行光，这一特点的常见应用有：探照灯、各种机动车的前灯、医用头灯等。
考点四 光的折射
一、光的折射
1.现象探究：光的折射
提出问题 光在同种均匀介质中沿直线传播，当光从一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象？
实验过程 实验操作 如图所示，让激光笔发出的一束光斜射入水中，观察光的传播路径 如图所示，让激光笔发出的一束光穿过一块玻璃砖，观察光的传播路径 如图所示，让激光笔发出的一束光垂直射入一块玻璃直角三棱镜，观察光的传播路径
现象 光从空气斜射入水中时，在分界面上一部分发生反射，一部分进入水中并发生偏折 光从空气斜射入玻璃中时，在分界面上光的传播方向发生偏折；光由玻璃砖斜射入空气时，在分界面上光的传播方向也会发生偏折 光由空气垂直射入玻璃时，光的传播方向不发生变化；光由玻璃垂直射入空气时，光的传播方向也不发生变化
实验归纳 光从空气斜射入另一种介质时，在第二种介质中传播方向发生了改变；垂直射入另一种介质时，传播方向不发生改变。
2.光的折射概念:光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生了偏折，这种现象叫光的折射。
二、探究光的折射时的特点
1.基本概念：“一点、一面、三线、两角”
一点 入射点 入射光与分界面的交点
一面 分界面 两种介质的分界面，如图所示的NN'
三线 入射光线 入射到两种介质表面的光线AO
法线 过入射点且垂直于两种介质分界面的直线NN'
折射光线 进入另一种介质的光线OC
两角 入射角 入射光线与法线的夹角
折射角 折射光线与法线的夹角
2.探究光的折射时的特点
【提出问题】让一束光从空气斜射入水中，传播方向是否发生偏折？向哪个方向偏折？
【实验器材】激光笔、水槽、标有角度的圆盘等。
【进行实验】利用如图所示的实验装置进行实验。
（1）让一束光从空气斜射入水中，观察折射光线、入射光线和法线之间的位置关系，比较折射角和入射角的大小关系，并描画出光束在空气和水中的传播路径；
（2）改变入射角大小，观察折射角的变化情况；
（3）让一束光垂直射入水中，观察折射情况；
（4）让一束光逆着原折射光的方向从水中斜射入空气中，观察折射情况。
【实验现象】
（1）光从空气斜射入水中时，，可观察到折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；
（2）改变入射角的大小，发现折射角的大小也随之改变，并且入射角增大时，折射角也增大；
（3）光从空气垂直射入水中时，其传播方向不变；
（4）让光逆着原折射方向从水中斜射入空气中时，进入空气中的折射光线逆着原入射光线的方向射出。
【实验结论】
（1）当光从空气斜射入水中（或其他介质）时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也随之增大；
（2）当光线从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角；
（3）当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，其传播方向不变；
（4）在光的折射现象中，光路是可逆的。
3.对光的折射现象的理解
（1）法线与分界面垂直，是描述入射光线、反射光线以及折射光线位置和方向的参考标准；
（2）折射角随着入射角的增大而增大，因为先有入射光线，然后才有折射光线，所以叙述时一般说折射角随入射角的变化而变化，不说入射角随折射角的变化而变化；
（3）当光垂直射到分界面上时，光的传播方向不发生变化，此时折射光线、入射光线和法线重合，折射角和入射角都为0°；
（4）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；
（5）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。
三、生活中的折射现象
海市蜃楼 夏天，海面附近空气温度较低，密度较大，来自地平线以下远处的物体的光，传播时由于不同高度空气的密度不同而向地面多次弯曲后进入我们的眼中，形成“蜃景”的现象
“错位”的奥秘 来自水面以下的笔上物点的光，从水中射向空气反生折射，折射角大于入射角，我们眼睛看到的光好像是从直线传播方向发出的，这样看起来就好像笔错位了
叉鱼的诀窍 因为人们看到的是水中的鱼的虚像，它比鱼的实际位置浅，所以要瞄准看到的“鱼”的下方才能叉到鱼
“变高”的奥秘 因为光从空气进入水中时发生折射，所以水中的人看到的是岸上的树的虚像，它比树的真实位置要高
考点五 光的色散
光的色散
1.现象探究：光的色散
（1）探究过程：如图，让一束太阳光照射到三棱镜上，通过三棱镜偏折后照射到白色光屏上，结果在光屏上出现一条彩色的光带，光带的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
（2）探究归纳
①太阳光不是单色光，而是由各种颜色的光混合而成的，白光是复色光；
②不同的单色光通过三棱镜时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折程度最大。各种单色光偏折程度从小到大依次为红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光。
2.色散的概念：太阳光是白光，它通过三棱镜后别分解成各种颜色的光，这种现象叫光的色散。
3.生活中的色散现象：雨后天空悬浮着大量细小的水珠，太阳光照射到这些小水珠上，经反射和折射后发生色散现象，形成绚丽的彩虹。
二、三原色
1.色光的三原色
（1）太阳可以分解为七种单色光，但实际上大自然中的色彩远比这七种颜色更丰富，这是因为单色光按照不同比例混合后会产生各种不同颜色的光；
（2）大量实验发现，把红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，而红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成，因此人们把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
2.色光混合的应用
色光的混合在科学技术中有着广泛的应用，彩色电视机呈现的丰富的色彩就是由三原色混合而成的。彩色电视机的荧光屏上有着很多微小的发光点，分别能够发出红、绿、蓝三种色光，通过电路控制三种色光的强弱，就可混合处绚丽多彩的色彩。如果用放大镜观察正在播放节目的电视机屏幕，就能在屏幕上看到红、绿、蓝三种颜色的光点。
拓展培优：物体的颜色
一般来说，物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
（1）透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。例如，红色玻璃片呈现红色，是因为它只能透过红颜色的光，吸收其他颜色的光；
（2）不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。例如，绿纸呈现绿色，是因为它只反射绿光，吸收其他色光；黑色物体吸收各种色光，不反射任何颜色的光；白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。
三、看不见的光
1.可见光谱
三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，形成太阳的可见光谱，如图所示。可见光指的是人眼可以看到的各种色光。
在可见光谱的红光之外有红外线，紫光之外有紫外线。红外线和紫外线人眼都看不见，这部分光叫做不可见光。
2.红外线
（1）概念：让一束白光通过三棱镜发生色散形成光谱，若将非常灵敏的温度计分别放到色散后不同颜色的光处，都能检测到温度的上升。如果把温度计放在红外以外的地方，温度也会上升，说明红外以外也有能量辐射，只不过人眼看不见。我们把红光之外的辐射叫红外线。一切物体都在不断地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强。
（2）特性及应用
特性 应用 工作原理
热作用强 红外线烤箱、用红外线烘干汽车表面的喷漆、浴室暖灯释放红外线、红外线理疗仪等 各种物体吸收了红外线后温度都会上升
穿透云雾能力强 红外线高空摄像机 利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，再用电子仪器对接收到的信息进行处理，就可以显示出被测物体的形状和特征
抗干扰能力强 红外线遥控器 电视机、空调等家用电器的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，发光二极管可以发出不同的红外脉冲，以实现对电视机、空调器的控制
一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强 红外线测温仪、红外线夜视仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制等 人体可以发出红外线，可以通过红外线感应装置进行体温测量以及实现自动控制
3.紫外线
（1）概念：在光谱紫端以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。
（2）特性及应用
特性 应用
化学作用 紫外线可以照相机的胶片感光，因而可利用紫外线进行摄影
生理作用 适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，对骨骼的生长和身体健康都有好处；紫外线能杀死微生物，可用紫外线灯霉菌、治疗皮肤病等
荧光作用 在紫外线照射下荧光物质会发光，可用于鉴别纸币、古字画及商标的真伪等
（3）紫外线的危害
①过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌。电焊的弧光中有强烈的紫外线，因此电焊工人在工作时必须穿好防护服，戴好防护面罩；
②太阳光是天然紫外线的来源。太阳光中有大量的紫外线，如果这些紫外线全部到达地面，地球上的生物将不能生存。但太阳光中的紫外线大部分没能到达地面，这是因为大气层上部的臭氧层有能吸收太阳光中的紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护地球生物不受到紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层具有重要的意义。
题型一 光的直线传播
【典型例题】如图甲为手机防窥膜结构图，贴在手机屏上的效果如图乙，其原理类似百叶窗，只能通过一定角度的光线，两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的__________________（选填“直线传播”、“反射”或“折射”）。为了让防窥效果更好（即可视范围减小），可以适当_______（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的距离，或者可以适当_______（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的高度。
【答案】 直线传播 减小 增大
【详解】[1]手机防窥膜的原理类似百叶窗，只能让特定角度的光线通过，两侧看不清屏幕内容，是因为光的直线传播。
[2][3]要让可视范围减小（防窥效果更好），可以适当减小超细百叶窗的距离，百叶窗的距离越小，光线能通过的角度就越窄，可视范围就越小；也可以适当增大超细百叶窗的高度，百叶窗的高度越高，对光线的遮挡角度就越大，可视范围也会相应减小。
【变式1】如图所示，小华将刻有边长为3cm等边三角形孔的纸板正对着太阳，保持纸板到地面的距离为1m不变，用卡片覆盖在小孔上，让阳光透过小孔，此时地面上形成了一个光斑。刚开始时地面上光斑为三角形，移动卡片使通光孔变小，光斑大小____；当小孔足够小时，光斑形状变为圆形，继续移动卡片减小通光孔的大小，光斑大小______，亮度______。（以上三空填变化情况）
【答案】 变小 不变 变暗
【详解】[1]通光孔较大时，地面的光斑是孔的直边投影，大小和形状都和孔一致，因此通光孔变小时，光斑大小随之变小。
[2][3]当小孔足够小时，发生小孔成像，此时地面的圆形光斑是太阳的像；光斑大小由太阳的大小、太阳到小孔的距离、小孔到地面的距离决定，本题中这些条件都不变，因此继续减小通光孔，光斑大小不变；但通光孔减小后，透过小孔的总光量减少，因此光斑亮度变暗。
【变式2】在水平道路的两旁各有一盏路灯，两盏路灯高度相同。某人在晚上从一盏路灯的正下方一直沿直线直立行走到另一盏路灯的正下方。在这个过程中，该人在地面上影子的总长度的变化情况是（　　）
A．保持不变 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大
【答案】A
【详解】设路灯高度为H，人高为h，人到左灯的水平距离为x，两灯的距离为s，则人到右灯的水平距离为，左灯的影长为，右灯的影长为。根据相似三角形原理：
解得
解得
则
因为路灯高度H，人高h和两灯的距离s均不变，所以人在地面上影子的总长度保持不变。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
题型二 光的反射
【典型例题】在较暗的环境中打开台灯看书写字时，我们能看到纸和笔且不刺眼，是因为光在纸和笔的表面发生了____反射，但由于光的_______，笔和手总会形成影子，为避免影子干扰我们写字，用右手写字时台灯要放在______（填“左”或“右”）侧。
【答案】 漫 直线传播 左
【详解】[1]光的反射分为镜面反射和漫反射，纸和笔表面粗糙不平，光照射后在纸和笔表面上发生漫反射，反射光射向各个方向，因此能看清纸笔且不会刺眼；
[2]光沿直线传播过程中，被笔和手遮挡，无法穿过，在纸面形成光照不到的暗区就是影子。
[3]用右手写字时，若台灯放在右侧，右手会遮挡光线，影子落在书写区域干扰读写；放在左侧时，影子会偏向右侧，不会干扰书写，因此台灯放在左侧。
【变式1】“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示，平面镜放在水平桌面上，标有刻度（图中未画出）的白色纸板ABCD，能绕垂直于平面镜的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
(1)实验时用粗糙的纸板，这是利用光在纸板上发生了________；若图甲中入射光线与镜面夹角为40°，则反射角大小为________；
(2)保持平面镜水平不变，如图乙将板向后倾斜，入射光线仍能呈现在纸板上，且沿AO方向入射到平面镜的O点，此时与图甲情形对比，发生改变的是 。
A．法线方向 B．反射光线方向 C．反射角和入射角关系
【答案】(1) 漫反射 50°
(2)B
【详解】（1）[1]光线射到粗糙的纸板上时会发生漫反射，反射光线射向各个方向，无论从哪个角度看，都能看得清楚。
[2] 图甲中入射光线与镜面夹角为40°，入射角为，反射角等于入射角，为50°。
（2）将纸板向后倾斜，入射光线的方向发生改变，法线为过入射点与镜面垂直，所以法线方向不变，根据反射角等于入射角得，反射光线的方向发生改变，故AC不符合题意，B符合题意。
故选B。
【变式2】如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播情形，下列说法正确的是（　　）
A．AD的左边是玻璃 B．入射角等于30°
C．BF是界面 D．折射角等于30°
【答案】B
【详解】根据光的反射定律，反射角等于入射角，入射光线和反射光线在界面同侧，在法线的两侧， 已知AD⊥BF，，OG与BF的夹角
又，可得
所以这两个角是入射角和反射角。折射光线在界面另一侧，故AD为界面，BF为法线，则OC为折射光线，OG为入射光线，OE为反射光线。入射角是入射光线与法线BF的夹角，大小为。折射角是折射光线CO与法线BF的夹角，CO与界面AD夹角为，AD⊥BF，因此折射角为
综上所述，故B正确，ACD错误。
故选B。
题型三 平面镜成像
【典型例题】作出桌面上水杯在平面镜中所成的像（保留作图痕迹）。
【答案】
【详解】根据平面镜成像的特点，像与物关于镜面对称，且平面镜成的是虚像；分别做出点A和点B的对称点和，用虚线连接和，即为水杯在平面镜中所成的像。故如下图所示：
【变式1】用如图甲的装置探究平面镜成像的特点。
(1)在水平桌面上铺一张足够大的白纸，将一块玻璃板竖直架在白纸的上面，再取两支_______的蜡烛A和B分别竖立在玻璃板前后两侧。
(2)_______玻璃板前的蜡烛A，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板里的像重合，此时蜡烛B好像也被点燃了。
(3)在白纸上描出蜡烛A、玻璃板、像（蜡烛B）的位置，用直线连接物与像的位置如图，并用刻度尺分别量出物距AO和像距BO。把蜡烛A沿AB连线前后移动，同时调整玻璃板后蜡烛B的位置，每次都使蜡烛B像被点燃一样。同时观察像的大小有无变化并测量物距和像距如下表，请将表中空白处填写完整。
实验次数 物距/ cm 像距/ cm 蜡烛A的像与蜡烛A的大小关系
1 4.0 4.0 相等
2 10.0 10.0 相等
3 14.0 14.0 _______
(4)移走蜡烛B，将一张白纸放在像的位置上，直接观察白纸，纸上_______（选填“会”或“不会”）呈现出蜡烛A的像。说明平面镜成的像是_______像。
(5)检查视力时，要求：眼睛与视力表应相距约5m。若按图乙所示的方法测视力，则人离平面镜的距离应是_______m。
【答案】(1)相同
(2)点燃
(3)相等
(4) 不会 虚
(5)1.8
【详解】（1）为了比较像和物体的大小关系，实验时需要取两支相同的蜡烛A和B分别竖立在玻璃板前后两侧。
（2）点燃玻璃板前的蜡烛A，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板里的像重合，此时蜡烛B好像也被点燃了。
（3）调整玻璃板后蜡烛B的位置，每次都使蜡烛B像被点燃一样，此时像与物完全重合，说明像与物大小相等。
（4）[1][2]移走蜡烛B，将一张白纸放在像的位置上，直接观察白纸，纸上不会呈现出蜡烛A的像，说明平面镜成的像是虚像。
（5）检查视力时，要求眼睛与视力表应相距约5m，按图乙所示的方法测视力，由图可知，人到视力表的距离为1.4m，则人离平面镜的距离应是
【变式2】晚上小明在明亮的客厅走动时，在窗户玻璃上能看到自己的像，他看到的像是由于光的______形成的。小明想看清自己的脸，他向前走了，像的大小与之前相比______（选填“变大”、“变小”或“不变”），像与小明的距离与之前相比变化了______m。
【答案】 反射 不变 2
【详解】[1]窗户玻璃相当于平面镜，平面镜成像的原理是光的反射。
[2]根据平面镜成像的特点：像的大小始终和物体的大小相等，和人到玻璃（镜面）的距离无关，因此小明走近玻璃时，像的大小不变。
[3]平面镜成像中，像到镜面的距离等于物体到镜面的距离：小明向前走1m，小明到玻璃的距离减小1m，像到玻璃的距离也减小1m，因此像与小明的距离总共减小了
题型四 凸面镜和凹面镜
【典型例题】世界最大口径射电望远镜（）位于贵州省，被誉为“中国天眼”，如图甲所示，该望远镜口径为500米，它由4450个球面镜组成超大反射面。“中国天眼”相当于一个巨大的______（选填“凸面镜”或“凹面镜”），对光线有______作用；如图乙所示是由两块平面镜组成的简易潜望镜的示意图。请画出人眼通过它观察到物体的像。______
【答案】 凹面镜； 会聚；
【详解】[1][2] “中国天眼” 的反射面呈凹形，属于凹面镜。凹面镜对光线具有会聚作用，能将遥远宇宙的微弱射电信号会聚到焦点处，从而实现对深空的探测。
[3] 分别作出物体AB端点A、B关于上面平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′、B′即为AB在上面平面镜中的像。然后分别作出A′B′端点A′、B′关于下面平面镜的对称点A″、B″，用虚线连接A″、B″即为人眼看到物体AB的像的位置，如下图所示：
【变式1】在学习面镜时，小花分别将一把不锈钢勺子的凹面和凸面对着自己，看到了自己的像，如图所示，其成像原理是光的________，图________是凸面镜，和汽车后视镜成像原理相似，对光线有________作用。
【答案】 反射 乙 发散
【详解】[1][2][3]小花分别将一把不锈钢勺子的凹面和凸面对着自己，看到了自己的像，如图所示，勺子的凸面和凹面，都是利用光的反射成像的，其成像原理是光的反射；凹面镜对光有会聚作用，物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，如牙医镜；物距大于焦距时，成倒立的实像；凸面镜对光线有发散作用，成正立缩小的虚像，故图乙是凸面镜，和汽车后视镜成像原理相似，对光线有发散作用，可以扩大视野。
【变式2】如图所示，汽车两侧的外后视镜通常都是凸面镜，是司机观察车后情况的一双“眼睛”，但是在雨雪天气，后视镜的表面极易产生水雾而影响驾驶，为了消除水雾的影响，有的汽车后视镜具有加热功能。如图是凸面镜对光线作用的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．凸面镜对光具有会聚作用
B．司机通过后视镜看到的景物是实像
C．汽车两侧安装外后视镜是为了缩小视野
D．加热后视镜是通过增大温度来加快水雾蒸发的
【答案】D
【详解】AC．凸面镜对光线有发散作用，应用于汽车后视镜，汽车两侧安装外后视镜能扩大视野，故AC错误；
B．司机通过后视镜看到车后景物是光的反射形成的虚像，故B错误；
D．用加热的方法消除水雾，是通过增加温度来加快水雾的蒸发，故D正确。
故选D。
题型五 光的折射
【典型例题】激光器中常用镀有反射膜的三棱镜进行不同色光的选择。如图，一束包含红、黄、紫三种色光的复色光入射到棱镜折射后，其中垂直入射到反射膜的光返回形成激光输出。若激光器输出的是黄光，则黄光入射到反射膜后的反射角为______°，此时黄光______（选填“会”或“不会”）沿原路返回射出棱镜，图中a光的颜色为______；当要调为红光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴______（选填“顺”或“逆”）时针转动一小角度。
【答案】 0 会 红 逆
【详解】[1]若激光器输出的是黄光，则黄光垂直入射到反射面，入射角为0°，根据光的反射，反射角等于入射角。
[2]根据光路可逆，黄光会沿原路返回射出棱镜。
[3]三棱镜中，对紫光的偏折程度最大，对红光的偏折程度最小，故a光的颜色为红光。
[4]当要调为红光输出时，红光需要垂直射出，减小折射角，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴逆时针转动一小角度，减小入射角，从而减小折射角。
【变式1】强强设计了一款测量液面高度的仪器，与液面夹角为45°的入射光经反射后在光屏上形成亮点P1；若P1向亮点P2移动，表示液面正在 _________ （选填“上升”或“下降”），折射角 ________ （选填“增大”、“不变”或“减小”）；P2在水中像的位置相对于P1在水中像的位置 ________ （选填“上升”、“不变”或“下降”）。要使该装置更灵敏，即液面高度变化一定时光斑移动更明显，下列措施中可行的一项是 _________ （选填字母）。
A．减小入射角 B．将光屏右移一段距离 C． 将光屏绕A点顺时针转过一定的角度
【答案】 上升 不变 不变 C
【详解】[1]入射光线方向固定，水面始终水平，当液面上升时，入射点向左上方移动，反射光线与原反射光线平行，最终打在光屏上的点向上移动，即从到，因此液面正在上升。
[2]入射光线角度不变，水面始终水平，因此入射角不变，根据光的折射规律，折射角不变。
[3]平面镜成像中，像与物关于水面对称，位置在上方，它在水中的像相对于 的像也不变。
[4] A．减小入射角，反射角也减小，光斑移动距离减小，故A不符合题意；
B．将光屏右移，增大了光屏与入射点的水平距离，液面变化相同时，反射光线与原反射光线是平行的，它们之间的距离不变，故B不符合题意；
C．将光屏绕A点顺时针转动后，液面变化相同时，光斑沿光屏的移动距离变大，故C符合题意。
故选C。
【变式2】将一枚硬币放在碗的底部，然后退到恰好看不到硬币的位置。如图所示，如果想再次看到硬币，下列做法不可行的是（　　）
A．向碗中缓慢加水
B．人向碗走近一些
C．用手电筒照亮硬币
D．在碗上方适当位置放一块平面镜
【答案】C
【详解】A．加水后，硬币反射的光从水斜射入空气时会发生折射，折射光线向水面偏折，人眼逆着折射光线看去，能看到硬币的虚像，故A正确，不符合题意；
B．人走近碗时，视线的角度会发生变化，原本被碗壁挡住的硬币会重新进入视线范围，故B正确，不符合题意；
C．手电筒照亮硬币只能增加硬币的亮度，但硬币反射的光仍然会被碗壁挡住，无法进入人的眼睛，所以看不到硬币，故C错误，符合题意；
D．平面镜可以改变光的传播方向，硬币反射的光经平面镜反射后能够进入人的眼睛，从而看到硬币的虚像，故D正确，不符合题意。
故选C。
题型六 光的色散
【典型例题】下列仪器工作时使用紫外线的是（　　）
A．空调遥控器 B．感应水龙头 C．灭菌灯 D．测温枪
【答案】C
【详解】ABD．红外线有热效应，方向性好，空调遥控器、感应水龙头、测温枪是利用红外线工作的，故ABD不符合题意；
C．紫外线有使荧光物质发光，灭菌作用，故C符合题意。
故选C。
【变式1】如图1所示，把一块平面镜斜插在水中，将装置放在从窗口射入的阳光下，让镜面对着阳光，在对面的白色墙壁上看到一个彩色的光斑，这是光的_______ 现象，红光在真空中的传播速度约为___________m/s；唐朝的张志和在《玄真子》中记载了著名的“人工虹”实验：“背日喷乎水，成虹霓之状”，如图2所示，漫画中的小孩按图2中的方法_______ （选填“一”或“二”）喷水时可以看到彩虹。
【答案】 色散 二
【详解】[1]白光是由多种色光组成的，太阳光经过水折射后分解为彩色光，这个现象是光的色散。
[2]所有可见光在真空中的传播速度相同，红光在真空中的传播速度约为。
[3]古人记载“背日喷乎水，成虹霓之状”，即需要背对着太阳喷水才能观察到彩虹；图中太阳在左侧，方法二中人背向太阳喷水，符合要求。
【变式2】如图所示，这是公共场所的宣传投影灯，装在高处的投影灯照在地面上出现图案，其内部结构如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．投影灯的成像原理与放大镜相同
B．图片经镜头成倒立、放大的实像
C．调小镜头与图片的距离，图案变小
D．地面上多彩的图案是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
【答案】B
【详解】AB．放大镜的成像原理是，成正立、放大的虚像，投影灯的成像原理是，成倒立、放大的实像，两者成像原理不同，故A错误，B正确；
C．根据凸透镜成实像的规律，调小镜头与图片的距离，物距减小，像距增大，像也会变大，因此图案会变大，故C错误；
D．光的三原色是红、绿、蓝，因此地面上多彩的图案是由红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合而成的，故D错误。
故选B。
1．在“探究平面镜成像”的实验中，将一块玻璃板竖直架在水平台上，再取两段完全相同的蜡烛A和B，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行观察，如图所示，下列做法正确的是（　　）
A．选择玻璃板代替平面镜进行实验，可以更清楚看到A的像
B．用到刻度尺这一测量工具是为了比较像与物的大小关系
C．将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，它所成的像会逐渐变小
D．在玻璃板与蜡烛B之间放一个光屏，可检验所成像为虚像
【答案】D
【详解】A．玻璃板不仅可以成像，而且是透明的，选择玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置，故A错误；
B．刻度尺的作用是为了测量像和物体到平面镜的距离关系，选择大小相同的两根蜡烛才是为了比较像与物体的大小关系，故B错误；
C．平面镜所成的像与物体大小相等，将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，所成的像大小不变，故C错误；
D．虚像不能呈现在光屏上，在玻璃板与蜡烛B之间放一个光屏，若光屏上不能承接到像，就可检验所成像为虚像，故D正确。
故选D。
2．“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”，《中国诗词大会》深受观众的青睐。关于下列诗句与涉及到的物理知识，说法正确的是（　　）
A．“绿树阴浓夏日长”中的“绿树”是由于太阳光照到树叶上发生了色散
B．“楼台倒影入池塘”中的“倒影”是楼台通过池塘水面反射形成的虚像
C．“掬水月在手”中的“月在手”是月亮通过手中的水面折射形成的虚像
D．“潭清疑水浅”中“疑水浅”是因为光从空气射向水面时发生了折射
【答案】B
【详解】A．“绿树”是因为树叶反射绿光、吸收其他色光，不是光的色散，故A错误；
B．“楼台倒影”属于平面镜成像，原理是光的反射，平面镜成虚像，故B正确；
C．“掬水月在手”中的“月”是月亮经手中水面反射形成的虚像，属于光的反射，不是折射，故C错误；
D．“疑水浅”是因为池底反射的光从水斜射入空气时发生折射，使人看到池底变浅的虚像，并非光从空气射入水中发生折射，故D错误。
故选B。
3．下列生活场景，利用光的折射的是（ ）
A．用平面镜整理发型 B．用放大镜看小字
C．汽车后视镜扩大视野 D．手影游戏
【答案】B
【详解】A．用平面镜整理发型，属于平面镜成像，利用光的反射，故A不符合题意；
B．用放大镜看小字，属于凸透镜成像，是光的折射现象，故B符合题意；
C．汽车后视镜一般使用凸面镜，可以利用光的反射来扩大视野，故C不符合题意；
D．手影游戏是利用了光的直线传播，故D不符合题意。
故选B。
4．如图所示，将硬币放在碗底，然后后退至恰好看不到硬币的位置停下。向碗中缓缓注水，当水面上升到一定高度时，刚好再次看到硬币右端A点。下列选项中能解释这一现象的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】我们能再次看到硬币，是硬币反射的光线从水中射出，经过水面折射后进入人眼，因此光的传播方向是从水到空气，箭头方向朝向空气；根据光的折射规律，光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．如图是镜面反射与漫反射的光路图，下列选项中判断正确的是（ ）
A．在雨后天晴的夜晚背着月光行走，较暗的地方是路面
B．观众可以从不同角度看到电影是因为光在屏幕上发生了镜面反射
C．光污染的形成是由于发生了如图甲所示的镜面反射
D．只有发生镜面反射时，才遵循光的反射规律
【答案】C
【详解】A．背着月光行走时，月光从身后照射，积水（光滑）发生镜面反射，反射光向前，几乎无法进入人眼；粗糙路面发生漫反射，有部分光进入人眼。因此较暗的地方是积水，较亮的是路面，故A错误；
B．观众能从不同角度看到电影画面，是因为光在粗糙的电影屏幕上发生了漫反射，不是镜面反射，故B错误；
C．光污染（如玻璃幕墙反光）是光滑玻璃表面发生图甲的镜面反射，强光刺眼形成的，故C正确；
D．镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律，故D错误。
故选C。
6．水平桌面上铺着画有坐标轴的白纸，如图，一束激光紧贴白纸沿AB方向射出，将长方形玻璃砖一侧紧贴y轴放置于白纸上，激光折射后与x轴交于E点，折射光线DE与AB___________（选填“平行”或“不平行”）；已知L=6cm，若玻璃砖紧贴y轴以0.01m/s的速度向x轴方向匀速运动，则___________s后玻璃砖下表面与x轴重合，此过程中， E点的位置___________（选填“向左移动”、“不变”或“向右移动”）。
【答案】 平行 6 不变
【详解】[1]由于长方形玻璃砖上下两个面是平行的，光线射入玻璃砖时的折射角和射出玻璃砖的入射角大小相等，由于在光的折射现象中光路可逆可知，光线射入玻璃砖时的入射角与射出玻璃砖的折射角大小相等，故折射光线与入射光线平行。
[2]，故6s后玻璃砖下表面与x轴重合。
[3]将玻璃砖下移到与x轴重合的过程中，由于入射光线方向不变，则射入玻璃砖时的入射角不变，则从玻璃砖射出时的折射光线到入射光线之间的水平方向距离不变，由于入射光线始终射向B点，则从玻璃砖射出的折射光线始终射向E点。
7．当一束光线垂直射向平面镜时，反射角是________度，我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面上发生________的缘故。
【答案】 0 漫反射
【详解】[1]当光线垂直射向平面镜时，入射光线与法线重合，入射角为0度，反射角等于入射角，因此反射角也为0度。
[2]我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面发生了漫反射，漫反射的反射光线会向各个方向传播，使得不同位置的观察者都能接收到反射光。
8．《江南》中的名句“鱼戏莲叶东，鱼戏莲叶西，鱼戏莲叶南，鱼戏莲叶北”，描写的是鱼在荷叶下游来游去。如图所示，人看到水中的“鱼”是光的________现象，看到的“鱼”比实际鱼的位置偏________（选填“高”或“低”），看到的“鱼”是实际鱼的________（选填“实”或“虚”）像。
【答案】 折射 高 虚
【详解】[1][2][3]鱼反射的光线从水中斜射入空气中时发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线偏折，人逆着光线看到的是折射光线反向延长线会聚成的鱼的虚像，比实际位置偏浅，即高于实际位置。
9．一束光在空气和玻璃的界面处同时发生了反射和折射。一位同学在画光路图时仅画了三条直线，没有标出光的传播方向，如图所示。请帮助这位同学判断，其中入射光线是______，反射角的大小为______度，空气在界面的______边（选填“上”、“下”、“左”、“右”）。
【答案】 EO 30 右
【详解】[1][2]根据光的反射定律，反射角等于入射角，我们先找相等的角。 由图中角度可知
与 相等，说明、关于对称，因此是法线，竖直的是空气和玻璃的界面；入射光线和折射光线分居法线两侧，因此是入射光线，是反射光线，是折射光线；反射角为
[3]折射角是折射光线与法线的夹角，此处折射角为，折射角大于入射角，根据光的折射规律：光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，因此折射光线所在的界面右侧是空气。
10．如图为敦煌熔盐塔式光热电站，它通过大量定日镜（平面镜）将太阳光集中照射到中心的吸热塔上，使塔内熔盐温度升高，这与___________（选填“太阳能热水器”或“绿色植物光合作用”）的能量转化相同；图中定日镜需根据太阳位置调整角度，使反射光线始终朝向吸热塔，若入射光线绕入射点转至虚线方向，转动角度θ=30°，则定日镜需要绕入射点___________（选填“顺”或“逆”）时针转动___________。
【答案】 太阳能热水器 顺 15°
【详解】[1]太阳光集中照射到吸热塔上，塔内的熔盐吸收热量温度升高，该过程是将太阳能转化为内能，这与太阳能热水器的能量转化相同，而绿色植物的光合作用是将太阳能转化为化学能。
[2][3]根据题意可知，入射光线沿顺时针方向旋转至虚线位置，由于反射光线还要照射到吸热塔上，故反射光线的方向不变，则入射光线与反射光线的夹角增大了30°，则根据光的反射定律可知，反射角和入射角都增大了15°，故定日镜需要绕入射点顺时针转动15°。
11．光电控制装置普遍应用于日常生活，给我们带来许多便利。有一种光电控制液面高度的仪器，它是发出光束经液面反射，反射到光电屏上的光斑位置来反映液面高低的。如图所示，一束光与液面的夹角为40°，S为光电屏上的光斑：
(1)光束能照到液面是因为光在______中是沿直线传播的；
(2)如图所示的情况下，反射角大小为______°，若水面升高，反射角大小将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(3)若光电屏上的光斑发生了右移，可判断出液面______（选填“上升”或“下降”）了；
(4)入射点不变，增大入射光线与水平液面的夹角，光斑S将向______（选填“左”或“右”）移。
【答案】(1)同种均匀介质
(2) 50 不变
(3)下降
(4)左
【详解】（1）光沿直线传播的条件是在同种均匀介质中传播，如图所示，光在空气中沿直线传播，光束能照到液面。
（2）[1]反射角为反射光线与法线的夹角，在光的反射现象中，反射角等于入射角，如图所示的情况下，入射角大小为
因此反射角为50°。
[2]若水面升高，反射面升高，与原反射面平行，法线与反射面垂直，则入射角大小不变，因此反射角大小将不变。
（3）当液面下降时，由于入射角不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，如图下图所示：
则光电屏上的光斑S向右移动。因此若光电屏上的光斑发生了右移，可判断出液面下降。
（4）入射点不变，增大入射光线与水平液面的夹角，即入射光线顺时针旋转，入射角减小，反射角减小，反射光线逆时针旋转，光斑S将向左移。
12．如图所示，在竖直平面xOy内，发光点位于P（0，4）位置处，平面镜竖直悬挂放置，其两端分别位于M（3，1）、N（3，0）位置处（图中长度单位为：m）。
(1)画出发光点P发出的光线PM和PN经过平面镜反射到达y轴（不超出y轴）的反射光路MA和NB；
(2)求出反射光照亮区域MNBA的面积。
【答案】(1)见解析如图
(2)
【详解】（1）过点M作平面镜MN的垂线，即为法线（虚线），根据光的反射定律，反射角等于入射角，可作出PM的反射光线MA。同理，过点N作平面镜MN的垂线，即为法线（虚线），可作出PN的反射光线NB，梯形ABNM是反射照亮区域，如图所示：
（2）反射照亮区域是一个梯形，根据光的反射定律可知，A、B点的坐标分别为和，故其下底AB为2m，上底为1m，高为3m，根据梯形面积公式得反射照亮区域的面积为
13．如图所示，平面镜和之间夹角为，点光源发出的一条光线平行于镜射到镜上的点，此时，经平面镜二次反射的反射光恰好照到光源。
(1)请根据光的反射规律完成两次反射的光路图；
(2)结合数学知识推算：光源到的距离长多少米？
【答案】(1)
(2)
0.5m
【详解】（1）平面镜和之间夹角为，点光源发出的一条光线平行于镜射到镜上的点，与平行，则
过A点作法线AE，根据数学知识可知，
反射角等于入射角，则
据此画出反射光线AB。
在中，
即
故为等边三角形。
边长
过B点作法线BF，入射角
反射角等于入射角，则
据此画出反射光线BS。如图所示：
（2）据图可知，
故中，
即
故为等边三角形，边长
14．如图所示，光线沿AO射向半圆形玻璃砖的圆心O，请作出光透过玻璃砖的光路图。
【答案】
【详解】光线从空气斜射入玻璃砖时，折射角小于入射角，据此作出第一条折射光线；折射光线从玻璃砖射入空气中时，由于此光线是由圆心O点射出，当经过第二个折射面时，正好与该入射点处的切线垂直，因此第二次折射光线的传播方向不变。据此作图。
15．如图所示，光线AO从空气经O点斜射入水中，请画出折射光线OB的大致位置，并标出折射角r。
【答案】
【详解】先过入射点作法线，然后根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，作出对应的折射光线OB，再标出折射角r，图见答案。
16．如图，小红用平面镜矫正舞姿，以她头脚连线表示人，画出她经平面镜所成的像。
【答案】
【详解】分别过人体的头部点A和脚部点B，向平面镜作垂线。在平面镜的另一侧，量取与点A、B到镜面相等的距离，确定对应的像点和。 用虚线连接和，即为小红在平面镜中所成的像。据此作图。
17．如图，小明在做探究平面镜成像特点的实验时，所用器材有：茶色玻璃板、光屏、刻度尺、两支完全相同的蜡烛A和B。
(1)用茶色玻璃板代替平面镜，目的是便于确定像的___________
(2)在寻找蜡烛A的像时，眼睛应该在蜡烛___________（填“A”或“B”）这一侧观察，在桌面上移动茶色玻璃板后面的蜡烛B，使它与蜡烛A在茶色玻璃板中所成的像重合。若蜡烛B始终不能与蜡烛A的像重合，则原因可能是___________；
(3)移开蜡烛B，用白纸做光屏放在蜡烛B所在的位置，直接观察白纸，发现白纸上没有像，由此可知，平面镜所成的像是___________像；
(4)当蜡烛A远离玻璃板时，像的大小___________（选填“变小”、“不变”或“变大”）；为了让右座的同学也能够看到蜡烛的像，小明只将玻璃板向右平移，则蜡烛像的位置___________（填“向右移动”、“向左移动”或“不变”）。
【答案】(1)位置
(2) A 玻璃板没有与桌面垂直
(3)虚
(4) 不变 不变
【详解】（1）平面镜只能成像，不能透光；而茶色玻璃板能成像，也能透光，实验中应采用茶色玻璃板，这样不仅能通过玻璃板观察到蜡烛A的像，还能看到玻璃板后面的蜡烛B，便于确定像的位置，同时比较像和物的大小关系。
（2）[1]在寻找像的过程中应在A侧观察，平面镜成像为虚像，只能在A侧看到像。
[2]若蜡烛B始终不能与蜡烛A的像重合，原因可能是玻璃板没有与桌面垂直（导致像的位置偏高或偏低）。
（3）平面镜后面的白纸相当于光屏，而光屏上无法得到蜡烛的像，平面镜所成像为虚像。
（4）[1]平面镜成的像与物体大小是相等的，所以当蜡烛A向玻璃板靠近时，像的大小不变。
[2]为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，只将玻璃板向右平移，在向右移动的过程中，由于物体的位置不变，平面镜只是平移，像的位置和物体的位置仍然关于平面镜对称的，即蜡烛像的位置不变。
18．图甲为探究“平面镜成像的特点”的实验装置。
(1)实验时应选用______（填写器材前的序号）；
①厚为2mm的玻璃；②厚为5mm的玻璃：③厚为2mm的镜子
(2)实验用玻璃板代替平面镜的目的是______；
(3)将点燃的蜡烛A放在玻璃板前，将与A相同的______（“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，眼睛______（选填“透过”或“不透过”）玻璃板观察，直至与蜡烛A的像完全重合，记录蜡烛A和蜡烛B的位置。改变蜡烛A的位置，实验记录如图乙所示。蜡烛A位于“2”位置时的像在______点；
(4)移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上竖立一光屏，则在光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明______；
(5)如图丙所示，一枚硬币放在竖直的玻璃板前，硬币的像在a处，将玻璃板平移至图丁所示的位置时，硬币的成像情况是______（选填选项字母）。
A．成像在a处 B．成像在b处 C．成像在c处
【答案】(1)①
(2)便于确定像的位置
(3) 未点燃 透过 c
(4)平面镜成的是虚像
(5)A
【详解】（1）为确定像的位置，应用玻璃板替代平面镜，为避免出现重影，应用薄的玻璃板。所以实验时应选用厚为2mm的玻璃。故选①。
（2）玻璃板既能成像，又能透光，实验用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。
（3）[1][2]为减少其它光线对成像的干扰，使得成像更清晰，蜡烛B应不点燃。将点燃的蜡烛A放在玻璃板前，将与A相同的未点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，因为平面镜成像是由于光的反射成像，所以眼睛应透过玻璃板观察，这样才能看到像，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，记录蜡烛A和蜡烛B的位置。
[3]平面镜成的像与物关于平面镜对称。所以蜡烛A位于“2”位置时的像在c点。
（4）实像能用光屏承接，虚像不能。移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上竖立一光屏，则在光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜成的是虚像。
（5）平面镜所成的像与物关于平面镜对称，硬币的位置不变，将平面镜平移，平面镜仍在原来像与成像物体对称轴上，像的位置不变，硬币成像仍然在a处，故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
19．某同学在“探究平面镜成像特点”的实验中，取两段等长的蜡烛A和B，点燃蜡烛，观察玻璃板后的像，如图所示：
(1)平面镜成像的原理是________；
(2)沿水平桌面移动蜡烛B前应先点燃蜡烛________（填“A”或“B”），但无论怎样移动B，始终不能与蜡烛A的像完全重合，造成这种情况的原因是________；
(3)改正后，再次移动蜡烛B直到与蜡烛A的像完全重合为止，这样做的目的既确定了像的位置又验证了________;
(4)移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏________（填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的烛焰的像。
【答案】(1)光的反射
(2) A 玻璃板没有与水平桌面垂直放置
(3)像与物大小相等
(4)不能
【详解】（1）平面镜成像的原理是光的反射。
（2）[1]沿水平桌面移动蜡烛B前应先点燃蜡烛A，先点燃蜡烛A才能得到A的像，再移动蜡烛B确定像的位置。
[2]如果玻璃板不竖直放置，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合，像不在水平桌面上。
（3）改正后，再次移动蜡烛B直到与蜡烛A的像完全重合为止，这样做的目的既确定了像的位置，又验证了像和物体的大小相等。
（4）平面镜成的是虚像，虚像不能用光屏承接，故光屏不能承接到蜡烛A的烛焰的像。
20．如图所示，增强现实（AR）眼镜是一种能将虚拟信息叠加到真实环境中的智能设备。例如，医生佩戴AR眼镜做手术时，眼镜会实时投影患者血管的3D模型；维修工人可以通过眼镜看到设备内部的零件结构示意图。其核心技术涉及以下物理知识：
AR眼镜的显示模块通过微型OLED屏幕发光，光线经过偏振分光镜时，部分光线被反射进入人眼，另一部分透射允许现实光线穿过，这一过程需严格遵循光的折射定律（又称斯涅耳定律）。凸透镜组将图像投射到人眼的一倍焦距以内，形成放大的虚像，类似显微镜的目镜原理。
眼镜边框装有多种传感器：陀螺仪通过角速度测量保持画面稳定，加速度计检测运动方向，ToF（飞行时间）传感器则发射红外线并接收反射信号，通过计算时间差确定物体距离。这些传感器主要依赖电磁波中的红外线波段实现环境感知。AR眼镜的锂电池通过化学反应供电，将储存的化学能转化为电能。5G毫米波技术利用高频电磁波传输数据，其波长范围在之间，可见光波长约。
回答下列问题：
(1)AR眼镜显示模块中，光线穿过偏振分光镜时遵循光的___________定律。
(2)凸透镜组将虚拟图像投射到人眼的___________（填“两倍焦距外”“一倍到两倍焦距”或“一倍焦距内”），才能形成放大的虚像。
(3)ToF传感器通过___________波段的电磁波测量物体距离；5G毫米波的波长与可见光相比是更___________（填“长”或“短”）。
【答案】(1)折射
(2)一倍焦距内
(3) 红外线 长
【详解】（1）AR眼镜显示模块中，光线穿过偏振分光镜时遵循光的折射规律。文中明确提到“光线经过偏振分光镜时，部分光线被反射进入人眼，另一部分透射允许现实光线穿过，这一过程需严格遵循光的折射定律（又称斯涅耳定律）”。
（2）凸透镜组将虚拟图像投射到人眼的一倍焦距内才能形成放大的虚像。根据凸透镜成像的规律，当物体放在凸透镜的一倍焦距以内时，会在凸透镜的同一侧成正立、放大的虚像。
（3）[1] ToF传感器发射红外线并接收反射信号，通过计算时间差确定物体距离。故ToF传感器通过红外线波段的电磁波测量物体距离。
[2] 5G毫米波的波长范围在之间，可见光波长约，因为，所以5G毫米波的波长与可见光相比是更长。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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