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[大纲要求]
(1)知道光在均匀介质中沿直线传播，了解光的镜面反射和漫反射．
(2)了解凸面镜、凹面镜对光的作用及应用．
(3)掌握平面镜成像特点及应用．
(4)掌握凸透镜成像规律及应用，会对放大镜、照相机、幻灯机的相关现象进行调节．
(5)理解凹透镜对光的作用，会应用凹透镜解释一些现象．
(6)理解色散及透明体、不透明体的颜色．
[应用举例]
例1关于日食和月食，下列说法中不正确的是()．
A.地球在月球的本影里能看到日全食
B.地球在月球的半影区内能看到日偏食
C.月球进入地球的半影区时，可看到月偏食
D.月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食
解析根据光的直线传播原理，由月球和地球形成的本影与半影区如图1(a)和(b)所示．
图(a)中，1是月球本影区，2是半影区(3称为伪本影区)．
图(b)中，1′是地球的本影区，2′是半影区．
当地球进入月球本影区1可以看到日全食，在半影区又可看到日偏食(在伪本影区3可看到日环食)．
当整个月球进入地球半影区2′，由于仍有部分太阳光射到整个月球，整个月球是亮的，故在地球上看不到月食．只有当部分月球进入地球本影区1′，部分进入半影区2′才能看到月偏食．当月球全部进入本影区，发生月全食(此时看不到月亮)，A、B、D都正确．本题应选C．
例2平面圆形发光片甲的直径为D1，圆形遮光板乙的直径为D2，已知D1＜D2，现如图2所示把甲、乙与很大的光屏MN平行放置在暗室内，在光屏上可看到乙的本影与半影，则()．
A.当甲向左移动时，光屏上本影的面积将增大
B.当甲向右移动时，光屏上半影的面积将减小
C.当甲的直径稍稍增大时，光屏上本影的面积将增大
D.当甲的直径稍稍增大时，光屏上半影的面积将增大
解析发光体甲经遮光板后，在屏上形成的本影和半影区域如图3中所示，由光路图可知：
甲左移时(如移至虚线位置)，本影面积减小；甲右移时(相当于从虚线位置移至实线位置)，半影面积增大；当甲的直径稍稍增大时，本影面积将减小.所以A、B、C都错．应选D．
例3某人站在木架上，其脚下地面有一光源S，眼睛到光源的高度为3m．现在人面前2m处竖立一块平面镜MN，如图4所示，则光源发出的光经平面镜反射后到达人眼所走过的路程是多少?
解析此题要作图后根据平面镜成像规律求解．
如图5所示，设p为眼睛，Q为入射点，S′为光源S在镜MN中的像．由题意SN=S′N=2m，SP=3m．由平面镜成像特点可知：SQ=S′Q，则有SQ+QP=S′Q+QP=S′P，
又△S′PS为直角三角形，SS′=SN+S′N=4m，
即SQ+QP=5m．
光源发出的光经平面镜反射后到达人眼走过的路程是5m．
另外，根据图示分析得到：
SQ+QP=S′P,Ｓ′、Q、P三点共线．由此可说明光遵守光的反射定律反射时光行进路程为最短.
例4如图6所示，MN为一平面镜，a、b、c、d表示一个不透明正方体的四个侧面，其中b面跟平面镜平行，e是观察者的眼睛所在位置(位于正方体的正下后方)，则图中观察者（）.
A.可以观察到a、b、c、d四个侧面
B.通过平面镜可以看到a面和b面
C.通过平面镜可以看到a面及部分b面
D.通过平面镜只能看到a面，不能看到b面的任何部分
解析人眼观察到物体的必要条件是：从物体发出(或反射)的光能直接到达眼睛或经平面镜反射后能到达眼睛，由图7可知，人眼无法直接观察到c面，也无法通过平面镜观察到d面，A、B错.由于a面各处经镜面反射的光都可到达e处，b面上图中p点以下各处镜面反射的光也可到达e处，所以C正确，D错．本题应选C．
例5游乐厅里的哈哈镜表面呈波浪形，使人像变形，令人发笑，那么()．
A.表面凸的部分是把人像拉长了
B.表面凹的部分是把人像拉长了
C.表面凸的部分是把人像变短了
D.表面凹的部分是把人像变短了
解析哈哈镜的镜面弯曲不平，有的部分是凸面镜，有的部分是凹面镜．人们所看到的是经哈哈镜所成的虚像．根据镜面成像的规律可知，凸面镜始终成缩小的虚像，而凹面镜能成实像，也能成虚像，但像比物大，哈哈镜上表面凸的部分可看作凸面镜，所看到的像应当比实际的物体小，感觉是把人变短了．表面凹的部分可看做凹面镜，所看到的像比实际的物体大，感觉是把人变长了．所以选项B、C是正确的．本题应选B、C．
例6关于平面镜成像，下列说法正确的是()．
A.物体离平面镜越远时像就越小
B.只有在平面镜正前方的物体才能在平面镜中成像
C.比平面镜大的物体，不能在平面镜内形成完整的像
D.某人通过平面镜能观察到自己的像，当他靠近平面镜时，反而有可能看不到自己的像
解析根据平面镜成像知识，镜中成像大小与物体的大小相等，它不会随物体离镜子距离的变化而变化．生活中的经验和光学知识告诉我们，平面镜前方的物体不论是正前方还是旁边的都能在平面镜中成像，如图8所示．设AB为一个站立着的人，认为人眼就在A处，Q为斜放在地面上的镜子，当人站立在A1B1位置时，由平面镜成像的对称性作图，成像位置在A′1B′1，此时人能看到自己的脸和全身像，我们发现镜子Q的长度比人的高度要小．当人向镜子走近到A2B2处时，成像位置在A′2B′2，此时像
A′2B′2发出的光不能全部到达人眼，因此人不能看到自己的脸和全身像了．选D．
例7如图9所示，天花板上有一不透明的物体P，左侧S为发光点，M为与天花板平行的平面镜，用作图法标出S发出的光经平面镜反射后照到球右端天花板上的范围．
解析根据平面镜成像的对称性，作出发光点S在平面镜中的虚像S′，如图10所示，反射光线好像都是从S′发出的．一方面应考虑障碍物对光线的遮挡，画出对应的光线AC以及入射光线SA；另一方面还应考虑到障碍物的像对光线的阻挡，画出对应的光线BD以及入射光线SB.因此，通过作图可得天花板上照到的范围是CD．
例8如图11所示把两个平面镜垂直放置，一人站在镜面前不断走动，则()．
A.在任意位置都只能看到自己的一个像
B.最多看到自己的一个像
C.最多看到自己的两个像
D.最多只能看到自己的三个像
解析由于两平面镜互相垂直，从一个镜面反射的光无法在第二个镜面上再次反射，这两个镜面对成像的作用与一个镜面一样，所以这个人通过镜面只能看到自己的一个像.选B．
例9如图12所示，以平面镜MO和NO为两个侧面的一个黑盒子里有一个点光源S，黑盒子的另一侧面EN上开着一个小孔P．观察者在盒外沿EN走过时，他能几次看到S所发出的光?请画出光路图来证明你的回答．
解析光源不经任何反射直接向小孔射出一束光．另外经两个镜面一次反射后有两束光可射向小孔，第四束光经两次反射后射向小孔．故观察者在盒外沿EN走过时，他能四次看到S发出的光．光路如图13所示．
注意，在作光路图时，根据人从镜中看物体好像是光从像直线射入人眼的特点，为确定从小孔射出的光线，故应先根据对称性作出像的位置S′、S″、S?苁．其中S′是S在MO镜中的虚像；S″是S在ON镜中的虚像，而S?苁是S经MO镜和ON镜两次反射后的虚像，确定的方法是作关于镜的对称虚像．
例10夏天，当阳光透过树荫的缝隙时，常会见到地面上有一个圆形光斑，如图14所示．已知地球到太阳的距离是L，测得小光斑的直径为d，树高h，试列出估算太阳圆面的直径D的表达式．
解析地上的光斑是太阳经密集的树叶缝隙(小孔)所成的像，简化为图15所示．由相似三角形对应边成比例的关系得
■=■·D=■d≈■d.
例11已知太阳半径R=6.95×105km，月球半径r=1.75×103km，日全食时太阳与地面的距离H=1.5×l09km，则地面上能见到日全食区域的面积多大？
解析如图16所示，设地面上看到日全食区域的半径为x，由
■=■,得x=■
=■km
=1.57×103km.
例12如图17所示，在平面镜MM′前，有一物体AB，如果眼睛能看到物体AB的全像是在什么范围内？
解析根据平面镜成像的特点，物体和像对平面镜的对称性来确定AB在平面镜MM′所成的像A′B′的位置．
过像点A′，连接A′M并延长A′M至E点，连接A′M并延长A′M′至D点，则在MM′和EM、DM′所包围的范围内，全能看到A点的像．同样，过像点B′，连接B′M并延长B′M至C点，连接B′M′并延长B′M′至F点，则在MM′和MC，M′F所包围的范围内，都能看到B的像，如图中斜线所示的部分．
如果要在平面镜MM′中同时能看到物体 AB两点时像的范围，应在图中EM、MM′和M′F所包围的部分，即图示中斜线重合的部分．
在图示中EMC和FM′D所包围的范围中只能看到物体AB某一部分像，而看不到整个物体的像；在图示中CM、MM′、M′D所包围以外的部分，都不能看到物体AB的像．
例13透过蓝色的玻璃，进行下列观察，结果是()．
A.观察黄色气球，可以看到绿色
B.观察白色气球，可以看到蓝色.
C.观察红色气球，可以看到黑色
D.观察各种颜色的气球，看到的都是蓝色
解析物体分透明体和不透明体两大类，透明体的颜色是由它透过的色光决定．而有色的不透明体反射与它颜色相同的色光．
蓝色的玻璃只能透过蓝光，用它观察黄色气球时，气球反射的黄光无法透过蓝色的玻璃，由于没有光线进入人的眼睛中，因此看到的是黑色的气球．
用蓝玻璃观察白色气球时，气球反射的各种色光只有蓝光能透过蓝色玻璃进入人的眼睛中，因此人看到的是蓝色气球．
用蓝光观察红色气球时，气球反射的红光无法透过蓝色玻璃，由于没有光进人人的眼睛中，因此看到的也是黑色气球．
用蓝色玻璃观察各色气球时，只有白色的气球和蓝色的气球能反射蓝光，并透过蓝玻璃进入人的眼睛，使人看到是蓝气球.
而黄色、红色、绿色等其他颜色的气球，用蓝玻璃观察时，一律是黑色．
本题应选B、C．
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
(1)知道光在均匀介质中沿直线传播，了解光的镜面反射和漫反射．
(2)了解凸面镜、凹面镜对光的作用及应用．
(3)掌握平面镜成像特点及应用．
(4)掌握凸透镜成像规律及应用，会对放大镜、照相机、幻灯机的相关现象进行调节．
(5)理解凹透镜对光的作用，会应用凹透镜解释一些现象．
(6)理解色散及透明体、不透明体的颜色．
[应用举例]
例1关于日食和月食，下列说法中不正确的是()．
A.地球在月球的本影里能看到日全食
B.地球在月球的半影区内能看到日偏食
C.月球进入地球的半影区时，可看到月偏食
D.月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食
解析根据光的直线传播原理，由月球和地球形成的本影与半影区如图1(a)和(b)所示．
图(a)中，1是月球本影区，2是半影区(3称为伪本影区)．
图(b)中，1′是地球的本影区，2′是半影区．
当地球进入月球本影区1可以看到日全食，在半影区又可看到日偏食(在伪本影区3可看到日环食)．
当整个月球进入地球半影区2′，由于仍有部分太阳光射到整个月球，整个月球是亮的，故在地球上看不到月食．只有当部分月球进入地球本影区1′，部分进入半影区2′才能看到月偏食．当月球全部进入本影区，发生月全食(此时看不到月亮)，A、B、D都正确．本题应选C．
例2平面圆形发光片甲的直径为D1，圆形遮光板乙的直径为D2，已知D1＜D2，现如图2所示把甲、乙与很大的光屏MN平行放置在暗室内，在光屏上可看到乙的本影与半影，则()．
A.当甲向左移动时，光屏上本影的面积将增大
B.当甲向右移动时，光屏上半影的面积将减小
C.当甲的直径稍稍增大时，光屏上本影的面积将增大
D.当甲的直径稍稍增大时，光屏上半影的面积将增大
解析发光体甲经遮光板后，在屏上形成的本影和半影区域如图3中所示，由光路图可知：
甲左移时(如移至虚线位置)，本影面积减小；甲右移时(相当于从虚线位置移至实线位置)，半影面积增大；当甲的直径稍稍增大时，本影面积将减小.所以A、B、C都错．应选D．
例3某人站在木架上，其脚下地面有一光源S，眼睛到光源的高度为3m．现在人面前2m处竖立一块平面镜MN，如图4所示，则光源发出的光经平面镜反射后到达人眼所走过的路程是多少?
解析此题要作图后根据平面镜成像规律求解．
如图5所示，设p为眼睛，Q为入射点，S′为光源S在镜MN中的像．由题意SN=S′N=2m，SP=3m．由平面镜成像特点可知：SQ=S′Q，则有SQ+QP=S′Q+QP=S′P，
又△S′PS为直角三角形，SS′=SN+S′N=4m，
即SQ+QP=5m．
光源发出的光经平面镜反射后到达人眼走过的路程是5m．
另外，根据图示分析得到：
SQ+QP=S′P,Ｓ′、Q、P三点共线．由此可说明光遵守光的反射定律反射时光行进路程为最短.
例4如图6所示，MN为一平面镜，a、b、c、d表示一个不透明正方体的四个侧面，其中b面跟平面镜平行，e是观察者的眼睛所在位置(位于正方体的正下后方)，则图中观察者（）.
A.可以观察到a、b、c、d四个侧面
B.通过平面镜可以看到a面和b面
C.通过平面镜可以看到a面及部分b面
D.通过平面镜只能看到a面，不能看到b面的任何部分
解析人眼观察到物体的必要条件是：从物体发出(或反射)的光能直接到达眼睛或经平面镜反射后能到达眼睛，由图7可知，人眼无法直接观察到c面，也无法通过平面镜观察到d面，A、B错.由于a面各处经镜面反射的光都可到达e处，b面上图中p点以下各处镜面反射的光也可到达e处，所以C正确，D错．本题应选C．
例5游乐厅里的哈哈镜表面呈波浪形，使人像变形，令人发笑，那么()．
A.表面凸的部分是把人像拉长了
B.表面凹的部分是把人像拉长了
C.表面凸的部分是把人像变短了
D.表面凹的部分是把人像变短了
解析哈哈镜的镜面弯曲不平，有的部分是凸面镜，有的部分是凹面镜．人们所看到的是经哈哈镜所成的虚像．根据镜面成像的规律可知，凸面镜始终成缩小的虚像，而凹面镜能成实像，也能成虚像，但像比物大，哈哈镜上表面凸的部分可看作凸面镜，所看到的像应当比实际的物体小，感觉是把人变短了．表面凹的部分可看做凹面镜，所看到的像比实际的物体大，感觉是把人变长了．所以选项B、C是正确的．本题应选B、C．
例6关于平面镜成像，下列说法正确的是()．
A.物体离平面镜越远时像就越小
B.只有在平面镜正前方的物体才能在平面镜中成像
C.比平面镜大的物体，不能在平面镜内形成完整的像
D.某人通过平面镜能观察到自己的像，当他靠近平面镜时，反而有可能看不到自己的像
解析根据平面镜成像知识，镜中成像大小与物体的大小相等，它不会随物体离镜子距离的变化而变化．生活中的经验和光学知识告诉我们，平面镜前方的物体不论是正前方还是旁边的都能在平面镜中成像，如图8所示．设AB为一个站立着的人，认为人眼就在A处，Q为斜放在地面上的镜子，当人站立在A1B1位置时，由平面镜成像的对称性作图，成像位置在A′1B′1，此时人能看到自己的脸和全身像，我们发现镜子Q的长度比人的高度要小．当人向镜子走近到A2B2处时，成像位置在A′2B′2，此时像
A′2B′2发出的光不能全部到达人眼，因此人不能看到自己的脸和全身像了．选D．
例7如图9所示，天花板上有一不透明的物体P，左侧S为发光点，M为与天花板平行的平面镜，用作图法标出S发出的光经平面镜反射后照到球右端天花板上的范围．
解析根据平面镜成像的对称性，作出发光点S在平面镜中的虚像S′，如图10所示，反射光线好像都是从S′发出的．一方面应考虑障碍物对光线的遮挡，画出对应的光线AC以及入射光线SA；另一方面还应考虑到障碍物的像对光线的阻挡，画出对应的光线BD以及入射光线SB.因此，通过作图可得天花板上照到的范围是CD．
例8如图11所示把两个平面镜垂直放置，一人站在镜面前不断走动，则()．
A.在任意位置都只能看到自己的一个像
B.最多看到自己的一个像
C.最多看到自己的两个像
D.最多只能看到自己的三个像
解析由于两平面镜互相垂直，从一个镜面反射的光无法在第二个镜面上再次反射，这两个镜面对成像的作用与一个镜面一样，所以这个人通过镜面只能看到自己的一个像.选B．
例9如图12所示，以平面镜MO和NO为两个侧面的一个黑盒子里有一个点光源S，黑盒子的另一侧面EN上开着一个小孔P．观察者在盒外沿EN走过时，他能几次看到S所发出的光?请画出光路图来证明你的回答．
解析光源不经任何反射直接向小孔射出一束光．另外经两个镜面一次反射后有两束光可射向小孔，第四束光经两次反射后射向小孔．故观察者在盒外沿EN走过时，他能四次看到S发出的光．光路如图13所示．
注意，在作光路图时，根据人从镜中看物体好像是光从像直线射入人眼的特点，为确定从小孔射出的光线，故应先根据对称性作出像的位置S′、S″、S?苁．其中S′是S在MO镜中的虚像；S″是S在ON镜中的虚像，而S?苁是S经MO镜和ON镜两次反射后的虚像，确定的方法是作关于镜的对称虚像．
例10夏天，当阳光透过树荫的缝隙时，常会见到地面上有一个圆形光斑，如图14所示．已知地球到太阳的距离是L，测得小光斑的直径为d，树高h，试列出估算太阳圆面的直径D的表达式．
解析地上的光斑是太阳经密集的树叶缝隙(小孔)所成的像，简化为图15所示．由相似三角形对应边成比例的关系得
■=■·D=■d≈■d.
例11已知太阳半径R=6.95×105km，月球半径r=1.75×103km，日全食时太阳与地面的距离H=1.5×l09km，则地面上能见到日全食区域的面积多大？
解析如图16所示，设地面上看到日全食区域的半径为x，由
■=■,得x=■
=■km
=1.57×103km.
例12如图17所示，在平面镜MM′前，有一物体AB，如果眼睛能看到物体AB的全像是在什么范围内？
解析根据平面镜成像的特点，物体和像对平面镜的对称性来确定AB在平面镜MM′所成的像A′B′的位置．
过像点A′，连接A′M并延长A′M至E点，连接A′M并延长A′M′至D点，则在MM′和EM、DM′所包围的范围内，全能看到A点的像．同样，过像点B′，连接B′M并延长B′M至C点，连接B′M′并延长B′M′至F点，则在MM′和MC，M′F所包围的范围内，都能看到B的像，如图中斜线所示的部分．
如果要在平面镜MM′中同时能看到物体 AB两点时像的范围，应在图中EM、MM′和M′F所包围的部分，即图示中斜线重合的部分．
在图示中EMC和FM′D所包围的范围中只能看到物体AB某一部分像，而看不到整个物体的像；在图示中CM、MM′、M′D所包围以外的部分，都不能看到物体AB的像．
例13透过蓝色的玻璃，进行下列观察，结果是()．
A.观察黄色气球，可以看到绿色
B.观察白色气球，可以看到蓝色.
C.观察红色气球，可以看到黑色
D.观察各种颜色的气球，看到的都是蓝色
解析物体分透明体和不透明体两大类，透明体的颜色是由它透过的色光决定．而有色的不透明体反射与它颜色相同的色光．
蓝色的玻璃只能透过蓝光，用它观察黄色气球时，气球反射的黄光无法透过蓝色的玻璃，由于没有光线进入人的眼睛中，因此看到的是黑色的气球．
用蓝玻璃观察白色气球时，气球反射的各种色光只有蓝光能透过蓝色玻璃进入人的眼睛中，因此人看到的是蓝色气球．
用蓝光观察红色气球时，气球反射的红光无法透过蓝色玻璃，由于没有光进人人的眼睛中，因此看到的也是黑色气球．
用蓝色玻璃观察各色气球时，只有白色的气球和蓝色的气球能反射蓝光，并透过蓝玻璃进入人的眼睛，使人看到是蓝气球.
而黄色、红色、绿色等其他颜色的气球，用蓝玻璃观察时，一律是黑色．
本题应选B、C．
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”