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要点一光源与光速
1.光源:自身能够发光的物体,分为人造光源和自然光源。如太阳、萤火虫、电灯等。月亮不是光源,因为它本身不发光。
2.光速:光在不同介质中的传播速度是不同的,在真空中的传播速度是3×108m/s,在空气、水、玻璃等透明介质中的传播速度要小一些,通常近似地认为,光在空气中的传播速度是3×108m/s。
要点二光的直线传播和光线
1.光的直线传播规律:光在均匀透明介质中沿直线传播。
2.光线:光的传播是有方向性的,用一根带箭头的直线形象地表示。
要点三光的反射
1.反射现象:光在传播过程中遇到障碍物时,一部分光会改变原来的传播方向返回到原来的介质中去传播。
2.反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。
3.反射的分类:漫反射和镜面反射。
提示:人眼能够看见各种物体,就是因为物体反射的光进入人的眼睛的缘故。正确理解反射定律首先要弄清几个概念,即一点(入射点)、两角(入射角、反射角)、三线(入射光线、反射光线、法线)。其次要掌握反射定律的构成部分,即三线(三线共面与两线分居)、两角(两角相等)。最后还要清楚定律叙述的逻辑性,即先有入射再有反射,入射决定反射,反射角等于入射角。
要点四光的折射和光的可逆性
1.折射现象:光从一种介质斜射进入到另一种介质中时,在界面处传播方向发生改变。
2.折射规律:当光线从空气斜射入水等其他介质时,折射光线、入射光线和法线在同一平面内;折射光线、入射光线分居在法线的两侧;折射角小于入射角。
3.光的可逆性:不论是光的直线传播、反射、还是折射,光路都是可逆的。
提示:同光的反射一样,正确理解折射定律首先要弄清几个概念,即一点(入射点)、两角(入射角和折射角)、三线(入射光线、折射光线、法线)。其次要把握折射规律的构成部分,即三线(三线共面与两线分居)与两角(入射角与折射角的大小关系)。最后,要清楚定律叙述的逻辑性,即先有入射再有折射,入射决定折射。特别要注意折射的条件,即从什么介质进入到什么介质。从不同介质进入时,折射光线的偏折程度是不同的,例如从水、玻璃进入空气时,折射光线将远离法线。
要点五平面镜成像
1.平面镜成像原理:光的反射。
2.平面镜成像特点:等大、等距、虚像、像与物体相对于平面镜对称。
3.平面镜的应用:一是改变光的传播方向,二是成像。
要点六红外线和紫外线
1.光谱:三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种不同颜色的可见光,按这个顺序排列起来就成了光谱。
2.红外线:在光谱图中,红色可见光之外的就是红外线,人眼看不见。一切物体都在不停地发射红外线,物体温度越高,辐射的红外线越多。红外线主要应用于摄影、遥感技术等领域。
3.紫外线:在光谱图中,紫色可见光之外的就是紫外线,人眼也看不见。太阳光是天然的紫外线的最重要来源,紫外线多应用于杀菌消毒、防伪等方面。
典型例题精析
例1下图所示的4种现象中,属于光的反射现象的是()。
解析:光的反射是指光在传播过程中遇到障碍物传播方向发生改变,一部分光又回到原来介质中传播的光学现象。而平面镜成像的原理是光的反射。桥的倒影属于平面镜成像,其原理是光的反射;一叶障目是因为树叶阻挡了光的直线传播;钢笔错位是典型的光的折射现象;树林间的光线可以说明我们看见的光是一束一束的、沿直线传播的。答案为A。
点评:判断生活中的光现象属于光的哪种传播类型是光学中最基本的考查点。解答时抓住现象发生的条件和特点即可。
例2如图1所示,两面平面镜互相垂直,一束光斜射到平面镜上,请完成光路图。
解析:光射到平面镜上发生的是镜面反射。首先找到入射点,通过入射点作镜面的垂线即法线,通过入射光线和法线确定入射角;在法线的另一侧,以入射点为顶点,以法线为一边作入射角的等角,在这个角的另一边上标上箭头表示光的传播方向。这条反射光线射向另一面垂直放置的镜子,就成了射向另一个镜面的入射光线,再按照上述方法作图即可。注意,最后的反射光线应与入射光线平行,但传播方向正好相反。
答案:如图2。
点评:作光的反射图时,要对照光的反射定律进行检查,看是否符合光的反射定律。特别要注意的有两点,一是什么线画实线,什么线画虚线;二是一次反射最多出现3个角,切莫出现第四角。
解析:平面镜成像有两种作图方法。
第一种方法是原理法,即严格按照光的反射规律作图。在物体上寻找出几个特殊发光(反光)点,分别从这些点画出两条射向平面镜的入射光线,严格按照光的反射定律画出这两条入射光线的反射光线,然后用虚线反向延长两条反射光线,其相交的点就是像点,然后用虚线将各像点连接起来就组成了物体的像。
第二种方法是对称法,即按照平面镜成像规律作图。寻找出几个特殊的发光(反光)点,通过这些点作镜面的垂线并延长至镜面后,找出这些发光点的对称点,也就是像点,然后用虚线将各像点连接起来就组成了物体的像。因为此法比较简便,如果题目中没有明确要求,应尽量按此方法作图。
答案:如图4。
点评:在平面镜成像作图时,最好采取较简单的作图方法,同时注意实线、虚线的画法。
例4一束光线从空气斜射到水面上的O 点,同时发生反射和折射,如图5所示,则入射光线是 ,入射角是;反射光线是 ,反射角是 ;折射光线是;折射角是。
解析:光从空气斜射入水中时,同时发生反射和折射。反射时一定遵循光的反射定律,两线分居,两角相等;折射时一定遵循光的折射规律,同样也是两线分居,但折射光线向法线方向偏折,即折射角小于入射角。通过上述分析,相等的两角应在同一种介质中,即入射光线、反射光线在同一种介质中,反射光线与折射光线在法线的同一侧。
答案:AO,∠2,OB,∠3,OC,∠6。
点评:一般情况下,光的反射和折射同时发生。首先应通过两角相等确定法线,再通过两角不等确定入射角和折射角。
1.光源:自身能够发光的物体,分为人造光源和自然光源。如太阳、萤火虫、电灯等。月亮不是光源,因为它本身不发光。
2.光速:光在不同介质中的传播速度是不同的,在真空中的传播速度是3×108m/s,在空气、水、玻璃等透明介质中的传播速度要小一些,通常近似地认为,光在空气中的传播速度是3×108m/s。
要点二光的直线传播和光线
1.光的直线传播规律:光在均匀透明介质中沿直线传播。
2.光线:光的传播是有方向性的,用一根带箭头的直线形象地表示。
要点三光的反射
1.反射现象:光在传播过程中遇到障碍物时,一部分光会改变原来的传播方向返回到原来的介质中去传播。
2.反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。
3.反射的分类:漫反射和镜面反射。
提示:人眼能够看见各种物体,就是因为物体反射的光进入人的眼睛的缘故。正确理解反射定律首先要弄清几个概念,即一点(入射点)、两角(入射角、反射角)、三线(入射光线、反射光线、法线)。其次要掌握反射定律的构成部分,即三线(三线共面与两线分居)、两角(两角相等)。最后还要清楚定律叙述的逻辑性,即先有入射再有反射,入射决定反射,反射角等于入射角。
要点四光的折射和光的可逆性
1.折射现象:光从一种介质斜射进入到另一种介质中时,在界面处传播方向发生改变。
2.折射规律:当光线从空气斜射入水等其他介质时,折射光线、入射光线和法线在同一平面内;折射光线、入射光线分居在法线的两侧;折射角小于入射角。
3.光的可逆性:不论是光的直线传播、反射、还是折射,光路都是可逆的。
提示:同光的反射一样,正确理解折射定律首先要弄清几个概念,即一点(入射点)、两角(入射角和折射角)、三线(入射光线、折射光线、法线)。其次要把握折射规律的构成部分,即三线(三线共面与两线分居)与两角(入射角与折射角的大小关系)。最后,要清楚定律叙述的逻辑性,即先有入射再有折射,入射决定折射。特别要注意折射的条件,即从什么介质进入到什么介质。从不同介质进入时,折射光线的偏折程度是不同的,例如从水、玻璃进入空气时,折射光线将远离法线。
要点五平面镜成像
1.平面镜成像原理:光的反射。
2.平面镜成像特点:等大、等距、虚像、像与物体相对于平面镜对称。
3.平面镜的应用:一是改变光的传播方向,二是成像。
要点六红外线和紫外线
1.光谱:三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种不同颜色的可见光,按这个顺序排列起来就成了光谱。
2.红外线:在光谱图中,红色可见光之外的就是红外线,人眼看不见。一切物体都在不停地发射红外线,物体温度越高,辐射的红外线越多。红外线主要应用于摄影、遥感技术等领域。
3.紫外线:在光谱图中,紫色可见光之外的就是紫外线,人眼也看不见。太阳光是天然的紫外线的最重要来源,紫外线多应用于杀菌消毒、防伪等方面。
典型例题精析
例1下图所示的4种现象中,属于光的反射现象的是()。
解析:光的反射是指光在传播过程中遇到障碍物传播方向发生改变,一部分光又回到原来介质中传播的光学现象。而平面镜成像的原理是光的反射。桥的倒影属于平面镜成像,其原理是光的反射;一叶障目是因为树叶阻挡了光的直线传播;钢笔错位是典型的光的折射现象;树林间的光线可以说明我们看见的光是一束一束的、沿直线传播的。答案为A。
点评:判断生活中的光现象属于光的哪种传播类型是光学中最基本的考查点。解答时抓住现象发生的条件和特点即可。
例2如图1所示,两面平面镜互相垂直,一束光斜射到平面镜上,请完成光路图。
解析:光射到平面镜上发生的是镜面反射。首先找到入射点,通过入射点作镜面的垂线即法线,通过入射光线和法线确定入射角;在法线的另一侧,以入射点为顶点,以法线为一边作入射角的等角,在这个角的另一边上标上箭头表示光的传播方向。这条反射光线射向另一面垂直放置的镜子,就成了射向另一个镜面的入射光线,再按照上述方法作图即可。注意,最后的反射光线应与入射光线平行,但传播方向正好相反。
答案:如图2。
点评:作光的反射图时,要对照光的反射定律进行检查,看是否符合光的反射定律。特别要注意的有两点,一是什么线画实线,什么线画虚线;二是一次反射最多出现3个角,切莫出现第四角。
解析:平面镜成像有两种作图方法。
第一种方法是原理法,即严格按照光的反射规律作图。在物体上寻找出几个特殊发光(反光)点,分别从这些点画出两条射向平面镜的入射光线,严格按照光的反射定律画出这两条入射光线的反射光线,然后用虚线反向延长两条反射光线,其相交的点就是像点,然后用虚线将各像点连接起来就组成了物体的像。
第二种方法是对称法,即按照平面镜成像规律作图。寻找出几个特殊的发光(反光)点,通过这些点作镜面的垂线并延长至镜面后,找出这些发光点的对称点,也就是像点,然后用虚线将各像点连接起来就组成了物体的像。因为此法比较简便,如果题目中没有明确要求,应尽量按此方法作图。
答案:如图4。
点评:在平面镜成像作图时,最好采取较简单的作图方法,同时注意实线、虚线的画法。
例4一束光线从空气斜射到水面上的O 点,同时发生反射和折射,如图5所示,则入射光线是 ,入射角是;反射光线是 ,反射角是 ;折射光线是;折射角是。
解析:光从空气斜射入水中时,同时发生反射和折射。反射时一定遵循光的反射定律,两线分居,两角相等;折射时一定遵循光的折射规律,同样也是两线分居,但折射光线向法线方向偏折,即折射角小于入射角。通过上述分析,相等的两角应在同一种介质中,即入射光线、反射光线在同一种介质中,反射光线与折射光线在法线的同一侧。
答案:AO,∠2,OB,∠3,OC,∠6。
点评:一般情况下,光的反射和折射同时发生。首先应通过两角相等确定法线,再通过两角不等确定入射角和折射角。