第三讲 光现象

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  知识梳理
  1.物体的颜色
  (1)光的色散现象:一束太阳光照射在三棱镜的侧面,经过三棱镜的折射后形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等颜色组成的光带,这种现象叫光的色散.
  (2)色散现象证明白光不是单色光,而是由不同颜色的光组成的.
  (3)透明物体的颜色是由它能够透过的色光决定的、不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的.
  (4)光的三原色:红、绿、蓝.
  (5)颜料的三原色:红、黄、蓝.
  2.人眼看不见的光
  (1)红外线位于红光的外侧,具有显著的热效应.
  (2)紫外线位于紫光的外侧,具有显著的荧光效应.
  3.光的直线传播
  (1)光源:自身能够发光的物体叫光源.光源分为天然光源(如:太阳、萤火虫)和人造光源(如:篝火、蜡烛、油灯、电灯).月亮本身不会发光,它不是光源.
  (2)规律:光在同一种均匀介质中是沿直线传播的.
  (3)光的直线传播的应用:①激光准直;②影子的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体的后面形成光照不到的区域即影子;③日食、月食是光沿直线传播形成的;④小孔成像:小孔成像成倒立的实像,其像的形状与孔的形状无关.
  (4)光速:光在真空中速度v=3×108m/s
  =3×105km/s;光在空气中速度约为3×108m/s.光在水中速度为真空中速度的3/4,在玻璃中速度为真空中速度的2/3.
  4.平面镜
  (1)成像特点:①物体在平面镜里所成的像是虚像;②像、物到镜面的距离相等;③像、物大小相等;④像、物的连线与镜面垂直,像、物关于镜面对称.
  (2)实像是由实际光线会聚点所成的像,像可以用光屏接收;虚像是反射光线反向延长线的会聚点所成的像,像不可以用光屏接收.
  5.光的反射
  (1)光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射.
  (2)反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角.(光线垂直射入,反射角=入射角=0°,三线合一)
  (3)光在反射过程中光路是可逆的.
  (4)反射分为镜面反射和漫反射.
  考点扫描
  考点1 光源
  例1 太阳、月亮、正在放映的银幕、珍珠,其中属于光源的是 ;光源可以分为 和 两种.
  解析 光源是能够自身发光的物体,月亮是反射太阳的光,正在放映的银幕也是反射幻灯机的光,珍珠是反射太阳光而发光,所以以上只有太阳是光源,其余都不是光源.
  答案 太阳、天然光源、人造光源
  考点2 人眼看不见的光
  例2 下列设备没有应用红外线的是( ).
  A.红外夜视仪 B.数码照相机
  C.验钞机 D.“响尾蛇”导弹
  解析 所有物体都能发出红外线,并且温度越高,所发出的红外线越强烈.验钞机是利用紫外线能使荧光物质发光的原理工作的.答案选C.
  考点3 光的直线传播
  例3 下列现象中属于光的直线传播的是( ).
  A.盛了水的碗,看上去好像变浅了
  B.人在河边看见“白云”在水中飘动
  C.“海市蜃楼”奇观
  D.太阳光穿过茂密的树叶,在地面上留下光斑
  解析 碗底变浅、海市蜃楼都是光的折射现象;人在河边看见白云在水中飘动是光的反射现象;太阳光穿过茂密的树叶,在地面上留下光斑是光的直线传播现象.答案选D.
  考点4 平面镜
  例4 湖畔垂柳成阴,水面倒影如镜.从物理学的角度看,“垂柳成阴”是由于光的 形成的,“倒影如镜”是由光的
  所形成的岸边柳树的 (选填“实像”或“虚像”).
  解析 由于光的直线传播,在光照不到的区域形成了影子,平静的水面相当于平面镜,由于光的反射可以形成正立、放大的虚像.答案:直线传播、反射、虚像.
  考点5 镜面反射、漫反射
  例5 白纸中央放一块平面镜,用手电筒垂直照射平面镜,从侧面看,哪里较亮?为什么?
  解析 光照到白纸上发生漫反射,而平面镜发生镜面反射,所以从侧面看起来白纸是亮的,而平面镜是暗的.
  实验探究
  例1 为了探究色光的混合和透明物体的颜色,某同学找到以下器材:手电筒两只,红色、绿色和蓝色玻璃纸各一张,白纸一张,请你帮他分别设计一个方案来进行探究.
  解析 在手电筒前面分别蒙上红色和绿色玻璃纸,打开手电筒开关,将蒙有玻璃纸的光投射到白纸上,观察白纸上出现的光的颜色,然后将两个手电筒的光在白纸上重叠,观察重叠区域的颜色,由此可以探究透明物体的颜色和色光的混合规律.
  例2 钞票的某些位置用荧光物质印上了标记,在紫外线下识别这些标记,是一种有效的防伪措施.某同学在较暗的环境中做了下列三次实验:
  (1)如图甲所示,他用紫外线灯照射面值为100元的钞票,看到“100”字样发光.这表明紫外线能使 发光.
  (2)如图乙所示,他用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光.这表明紫外线能被透明玻璃 .
  (3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光.他做这次实验是为了探究 .
  解析 紫外线虽然属于不可见光,但它却具有可见光的一些性质.甲图中紫外线在空气中沿直线传播,它能使荧光物质发光;乙图中由于玻璃的反射将紫外线反射到荧光物质上;丙图中由于透明玻璃能够吸收紫外线,所以它不能透过玻璃,因此钞票上的荧光物质也不会发光.   答案 (1)荧光物质;(2)反射;(3)紫外线能否透过玻璃(玻璃对紫外线的吸收能力;玻璃对紫外线的反射能力等)
  例3 为了探究光的反射定律,小明用如图3所示的装置进行实验,平面镜置于水平桌面上,把一可沿ON折叠的白色硬纸板竖直置于平面镜M上.
  (1)在实验中白色硬纸板能显示
  ,也能方便地测量 .
  (2)以法线ON为轴线,将白色硬纸板的B面绕法线ON旋转,此时反射光线的位置 (选填“发生”或“不发生”)变化.
  解析 由于空气中缺少尘埃,为了展示光路,同时为了尽可能全部反射光线,所以用白纸板能显示光路,同时也能方便地测量入射角和反射角的大小,反射光线始终与入射光线在同一平面内,故其方向不变.
  答案 (1)光路、入射角和反射角的大小(2)不发生
  例4 如图所示,在探究“平面镜成像的特点”实验中,桌面上已给出的器材有:带支架的玻璃板、铅笔各一个;完全相同的蜡烛两个;白纸一张;火柴一盒.
  (1)为完成实验,还需要的实验器材是
  .
  (2)放置玻璃板时,应该使玻璃板与水平桌面 .
  (3)做完某次实验后,四个小组都将收集和处理的信息记录在白纸上,如图5所示.正确的是 .(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上)
  (4)为了便于观察,该实验最好在
  (选填“较明亮”或“较黑暗”)的环境中进行.为了保证实验效果,他们应选择 (选填“平面镜”“较薄的平板玻璃”或“较厚的平板玻璃”)做实验.
  解析 研究平面镜成像特点是研究物、像之间的距离关系,所以需要用刻度尺,为了使物、像重合,应该保证玻璃板与水平面垂直,物、像是关于平面镜对称的,只有C图符合要求,为了保证较好的观察效果,最好在黑暗中进行实验,为了防止发生重影,最好选用较薄的平板玻璃.
  答案 (1)刻度尺 (2)垂直 (3)C (4)较黑暗、较薄的平板玻璃
  典例解析
  例1 汽车司机前的玻璃不是竖直的,而是上方向内倾斜,汽车头灯安装在车头下部,为什么?
  解析 除了可以减小前进时受到的阻力外,从光学角度考虑这样做的好处是:使车内的物体的像成在司机视线上方,不影响司机看路面.汽车头灯安装在车头下部:可以使车前障碍物在路面形成较长的影子,便于司机及早发现.
  例2 追光灯发出的红光照在演员白上衣和蓝裙子上,观众看到她上衣和裙子分别是什么颜色?
  解析 衣服属于不透明体,不透明体的颜色是由它反射的色光的颜色决定的,蓝裙子只能反射蓝光,吸收其他颜色的光,白上衣可以反射所有的色光,所以当红光照射时,白裙子呈红色,蓝裙子吸收红光,呈黑色.
  答案 白上衣红色、蓝裙子黑色
  例3 工棚顶上有一方形小孔,太阳光通过它在地面上形成一圆形光斑,这一现象表明( ).
  A.小孔的形状一定是圆的
  B.太阳的形状是圆的
  C.地面上的光斑是小孔的像
  D.光不是沿直线传播的
  解析 小孔成像是发光体通过小孔成的物体的像,像的形状与小孔形状无关,本题中由于发光体是太阳,而太阳是圆形的,所以它成的像也是圆形的.
  答案 B
  例4 检查视力时,眼与视力表要相距5m远,如图6所示,若视力表距平面镜3m,人离平面镜的距离应是( ).
  A.1m B.2m C.3m D.4m
  解析 根据平面镜成像特点,视力表的像距离平面镜3m,要使人距离像5m,所以人到平面镜的距离是2m.
  答案 B
  例5 关于红外线,下列说法正确的是( ).
  A.0℃以下的物体不发出红外线
  B.红外线人眼可以直接观察到
  C.温度越高的物体,辐射出的红外线越强
  D.医院中经常用照射红外线的方法来进行消毒
  解析 红外线处于红光的外侧,属于不可见光,任何物体都发出红外线,并且其强度与物体温度有关,红外线具有显著的热效应,而紫外线具有杀菌作用.
  答案 C
  仿真测试
  一、选择题(每题4分,共32分)
  1.下列4种物理现象中,不能说明光是沿直线传播的物理现象是( ).
  A.平面镜成像
  B.日食
  C.影子
  D.看不见不透明物体后面的物体
  2.一个人行走经过一盏路灯,在走路过程中,路灯照射人,人的影子长短在变化,其变化情况是( ).
  A.逐渐变短 B.逐渐变长
  C.先变短再变长 D.先变长后变短
  3.一支铅笔与在平面镜中的像互相垂直,则铅笔与镜面间的夹角为( ).
  A.30° B.45° C.60° D.90°
  4.如图所示的现象中不能用光的直线传播知识解释的是( ).
  A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图
  5.下列说法错误的是( ).
  A.太阳的热主要以红外线的形式传到地球上的
  B.过量的紫外线照射对人体有害
  C.红外线是人眼看不见的光
  D.医院和食品店常用红外线消毒
  6.一个小丑在平面镜前欣赏自己的像,他看到的像应该是下图中的( ).
  7.一个人在竖直平面镜前以4.5m/s的速度离开平面镜,则像离开镜的速度是( ).
  A.4.5m/s B.9m/s
  C.0m/s D.无法确定
  8.晚上,在桌上铺一张白纸,把一块小平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光对着平面镜照射,如图所示,从侧面看去( ).   A.镜子亮,它发生了镜面反射
  B.镜子暗,它发生了镜面反射
  C.白纸亮,它发生了镜面反射
  D.白纸暗,它发生了漫反射
  二、填空题(每空2分,共44分)
  9.在①正在放映的电影银幕、②正在放映电视的电视机屏幕、③光彩夺目的夜明珠、④点燃的油灯、⑤闪亮的钻石等物体中,属于光源的是 .(填序号)
  10.射到平面镜上的平行光线反射后
  平行的(选填“可能是”“仍是”或“不”).在光反射时光路是 .
  11.我们能够从不同方向都看到本身不发光的物体,是由于光射到物体表面上时发生了 的缘故,其中的每一条光线都遵循光的 定律.
  12.入射光线与镜面的夹角是30°,则入射光线与反射光线的夹角是 度,如果入射光线垂直射到镜面上,那么反射角是 度.
  13.在光谱上红光以外的部分能使非常灵敏的温度计的温度升高,说明也有能量辐射,不过人眼看不见,我们把这样的光叫 .在光谱的紫端以外,也有一种看不见的光叫 .
  14.在某饭店的一个长方形房间里,为了使客人感觉到室内宽敞,主人在一面墙上装了一个与墙等大的平面镜,这是利用了 原理达到这一目的的,这样可使人感觉房间的大小是原来的
  倍.
  15.平静的水池,水深2m,月球到水面的距离为3.8×105km.夜晚池边的人看到月球在水中的像,这是由于光的
  现象而形成的像,像与水面的距离是
  .
  16.“立竿见影”中的“影”是由于光的
  形成的;“水中倒影”是物体经水面 形成的 像.(选填“实”或“虚”)
  17.一束光射到平面镜上,与平面镜的夹角是30°,那么反射角是 ,要想反射光线跟入射光线成40°角,入射光线跟镜面的夹角应为 .当光垂直镜面入射时,反射角等于 度.
  18.体育课上,老师一声“向前看齐”,队伍很快就排直了.实际上是每位同学前面的一位同学如果挡住了前面所有的同学,就可使队伍站直了,这可以用
  来解释.
  19.光在 中传播最快,从地球向月球发出激光信号,经2.566s后收到返回信号,则月球到地球的距离是 m.
  三、作图题(共24分)
  20.请完成下图中的各光路图(画出反射光.法线或平面镜的位置).
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