【本讲教育信息】
一. 教学内容：
光学复习
二. 重点、难点：
重点是：光的作图
难点：光的作图
三. 知识点分析
1. 光的直线传播作图
利用光的直线传播知识进行的作图有小孔成像，影子的形成的作图
2. 光的反射作图
3. 平面镜成像的作图
4. 凸透镜凹透镜的作图
5. 光的折射的作图
【典型例题】
例1. 完成下列图中的光路图。
分析：对凸透镜而言，平行于主光轴的光线经凸透镜后，过焦点；过焦点的光线经凸透镜后与主光轴平行；对凹透镜而言，平行于主光轴的光线经凸透镜后，发散光线的反向延长线过入射方的虚焦点；延长线是折射方过焦点的光线，经凹透镜后与主光轴平行
解答：
说明：利用凸透镜和凹透镜的对光的作用来进行作图是同学们应该掌握的作图内容
例2.
如图，AB表示平面镜前的物体。请根据平面镜成像特点，画出物体AB经平面镜所成的像。
分析：平面镜成像的作图可有两种方法：一是对称法，二是规律法。对于较复杂的图形宜采用对称法；对于点光源的问题可以采用规律法。本题采用对称法，即作出AB两点的对称点即可。
解答：
说明：平面镜的作图方法中，我们可以利用平面镜成像的特点：等大、等距、对称、虚像的特点来画图。
例3. 如图示，一束光射向三棱镜，画出这束光两次折射的大致光路。
分析：三棱镜能够使白光发生色散，其主要原因是光的折射。对于光的折射我们应该知道：光从空气进入水或者其它透明物质中的时候，折射角总是小于入射角，而从其它透明的物质进入空气中的时候，折射角大于入射角。
解答：
说明：利用光的折射规律来作图是光学部分的一种重要题型。
例4. 如图示，电视遥控器对着天棚也能遥控电视机。图中从A点发出的光经天棚MN反射后射入电视机的接收窗口B，试画出其光路图。
分析：这是一个光直线传播的题型，但是这个题目中又利用光的反射的知识来解决问题作出A点的对称点A′，然后连接A′B与平面镜交于O点，连接AO即可。同时要注意光线的虚实。
解答：
说明：红外线也是一种光，因此它的传播也满足光的传播的所有规律，本题就是利用光的直线传播规律来工作的。
例5. 如图是光源S发出的光经透镜折射后其中的两条折射光线，试用作图的方法．确定点光源S及像点S’的位置，并完成光路图。
分析：对于凸透镜而言，它的光路决定了成像的特点；对凸透镜而言，平行于主光轴的光线经凸透镜后，过焦点；过焦点的光线经凸透镜后与主光轴平行；作出这样的两条光线也就能够作出像的位置。
解答：
说明：对于凸透镜而言记住三条光线就能解决基础的作图。以此来应对题目的变化。
例6. 如图，由发光点S发出的光射到水面上，同时发生反射和折射，反射光线经过A点，试在图中画出入射光线、反射光线和折射光线。
分析：这是一个光反射与折射同时考查的题型，利用光的反射的知识来解决问题作出A点的对称点A′，然后连接A′S与界面交于O点即入射点，再作出折射光线即可。
解答：
说明：当光的反射与光的折射同时出现时，我们可以分别按照不同的规律来画图，每一
种规律彼此是不矛盾的。
例7. 丁俊晖在某次比赛中（如图所示），母球遇到障碍球的直线阻挡，而不能直接击中目标球（A是母球，B是障碍球，C是目标球）。丁击出的母球不能击中目标球，造成失分。请你利用平面镜成像和光反射的物理规律告诉他知识的用处：母球借助球桌边缘（相当于镜面）的一次反弹，躲开障碍球，击中目标球。在下图中作出母球的运动轨迹及必要的作图痕迹。
分析：这是一个利用光的反射的知识来解决的问题。作出C点的对称点C′，然后连接C’A与平面镜交于O点，用杆子将A球击到O点即可。
解答：
说明：物理学的知识在各种体育竞技中都有一定的用途，利用光的反射规律在有关球类比赛中往往都能派上用场。
例8.
A′B′是物体AB经过凸透镜所成的像，CC′是主光轴，在下图中大致的位置上画出透镜和焦点。
分析：由于A′B′相对物体AB而言是正立的而且是放大的像，因此是虚像，这时候，物与像在透镜的同一侧，因此是透过透镜看到物体，将A′A连接并延长一定与主光轴相交于一点，这个点就应该是光。于是我们就可以找出凸透镜的位置，平行于光轴的光线经凸透镜后应该过焦点，从凸透镜这一侧看上去感觉是从像点发出的，可以作出这条光线。
解答：
说明：对于凸透镜的作图我们弄明白三条光线是非常重要的，这也是我们将来继续学习的基础。
【模拟试题】（试卷完成时间：60分钟 满分100分）
一. 填空题 （每空1分，共34分）
1. 光在____________中沿直线传播。光在真空中的传播速度是____________米/秒。
2. 光线与镜面成30°角射在平面镜上，则入射角为____________，反射光线与入射光线的夹角为____________。如果将镜面沿顺时针方向转动10°，则反射光线和入射光线的夹角是____________。
3. 我们在教室的各个方向都能看到黑板上的字，这是利用光的__________________现象；而学习用的台灯上有一个灯罩，其作用是利用光的__________________规律将光线尽量集中照射，因此灯罩内表面尽量__________________。（填“平滑”或“粗糙”）；如果你习惯用右手写字，那么台灯最好放在手的_____________的位置。（请选“左前方”或“右前方”）
4. 小兰站在平面镜前1.5米处，此人距她的像____________米，如果她向后退，她与自己的像相距4米，则她后退____________米；她在后退时，她的像大小____________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
5. 平静、清澈的湖面是天然_________镜，晴朗的月夜，站在湖边赏月，已知湖水深度为8米，月球到地球的距离为3.84×105千米，赏月人低头看到湖中月亮的像与湖面的距离是________ 千米。
6. 一束光线以20°的入射角从空气射到水面，发生了________ 和________ 现象，则反射角是________ 度，折射角与入射角相比，较小的角是________。
7. 在空碗里放一枚硬币，当碗中注满水时，看上去碗底的硬币要比实际的深度____ 些（选填“深”或“浅”），这是由于光的________ 现象的缘故。
8. 远在公元前2世纪，我国就有人用冰磨成____ 透镜的形状，对着太阳光取火，这是利用它对光的________作用。如图所示是____ 透镜，它对光线起____ 作用。
9. 人的眼睛是高度精密的光学器官，角膜、水样液、晶状体和玻璃体对通过的光均产生折射作用，它们共同的作用相当于一个凸透镜。外界的物体发出的光，通过上述作用，在视网膜上成像。当人观察物体时，物体在视网膜上所形成的像是：________ 、____________ 、____________ 。
10. 小民用照相机给同学们照相，在底片上得到清晰的像，物距u与镜头焦距f应满足的关系是________ (填 u与f的关系)。他想使照片上的人像大一些，可以将照相机离人________ 些。（填“近”或“远”）
11. 生活中使用的放大镜是一个________镜，用它观察物体时，物体到放大镜的距离是________ ，观察到的像是________ 、________ 、____________ 。
二. 选择题 （每题3分，共33分）
12. 下列物质中属于光源的是____________________________________ （ ）
A. 生活中使用的镜子 B. 点燃的蜡烛
C. 圆圆的月亮 D. 黑板上的图片
13. 一条光线在镜面发生反射，反射光线与入射光线垂直，则________ （ ）
A. 入射角45° B. 入射角90°
C. 反射角90° D. 入射光线与镜面垂直
14. 当人走向平面镜时，此人在镜中的像 （ ）
A. 由大变小 B. 由小变大 C. 大小不变 D. 总比人小
15. 如图1所示，光由水中斜射到空气中时发生了反射和折射现象，其中正确的是（ ）
16. 关于透镜，下列说法正确的是 （ ）
A. 凸透镜和凹透镜都有实焦点
B. 凸透镜对光线有会聚作用，因此通过凸透镜的光线都一定会聚在焦点
C. 凸透镜只对平行光有会聚作用
D. 平行主轴的光，通过凸透镜后一定过焦点
17. 要使光线发生如图2所示的偏折，则可使用的光学元件是 （ ）
A. 一定是平面镜 B. 一定是凸透镜
C. 一定是凹透镜 D. 三者均有可能
18. 关于凸透镜所成实像、虚像的判断，下列说法正确的是（ ）
A. 清晰的像是实像，不清晰的像是虚像
B. 缩小的像是实像，放大的像是实像
C. 倒立的像是实像，正立的像是虚像
D. 能直接用眼睛看到的像是虚像，不能用眼睛直接看到，而必须用光屏接收才能看到的像是实像。
19. 用焦距是38毫米的照相机拍照时，被照物体到镜头的距离应（ ）
A. 大于3.8厘米 B. 大于7.6厘米
C. 小于3.8厘米 D. 介于3.8~7.6厘米之间
20. 放映幻灯机时，在屏幕上看到的是幻灯机片上景物的（ ）
A. 倒立、放大的实像 B. 正立、放大的实像
C. 倒立、缩小的实像 D. 正立、放大的虚像
21. 研究凸透镜成像规律实验中，当蜡烛位于凸透镜一倍焦距内时，眼睛通过凸透镜观察到的现象是可能是下图3中的（ ）
图3
22. 如图4，纸筒A的一端蒙了一层半透明纸，纸筒B的一端嵌有一个凸透镜，两纸筒套在一起组成了一个微型照相机。为了在A端得到清晰的像，要调整A、B间的距离，这时（ ）
A. 眼睛应朝B筒内观察，看看像是否清楚
B. 如果看远处的景物清楚，再看近处的景物时应将B筒向外拉，增加A、B间的距离
C. 如果看远处的景物清楚，再看近处的景物时应将B筒向里拉，减小A、B间的距离
D. 应把A端朝着明亮的室外，B端朝着较暗的室内，否则看不清楚
三. 作图题（每图1分，共7分）
23. 画出图5中凹透镜、凸透镜和平面镜的入射光线。
24. 根据光线通过某种镜子前、后的传播方向，在图6的方框内添上适当的镜子。
25. 根据平面镜成像特点，画出图7中物体AB在平面镜中的像。
四. 26.请将下列现象与所对应光的传播规律的序号填出来。（每空1分，共6分）
（ ）太阳光穿过茂密的树叶，在地面上留下光斑
（ ）人在河边看见“白云”在水中飘动
（ ）奇妙的“海市蜃楼”现象
（ ）盛了水的碗，看起来好象变浅了
（ ）教室里的黑板反光
（ ）人在路灯下，地面上出现了人的影子
A. 表示光的直线传播规律
B. 表示光的反射规律
C. 表示光的折射规律
五. 实验题（第27题每空1分，第28题每问2分，第29、30题每空2分 共20分）
27. 如图所示为研究光的反射定律的实验装置，其中O点为入射点，ON为法线，面板上每一格对应的角度均为10°。实验时，当入射光线为AO时，反射光线为OB；当入射光线为CO时，反射光线为OD；当入射光线为EO时，反射光线为OF。请完成下列表格的填写。
|
实验序号 |
入射光线 |
入射角 |
反射角 |
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1 |
AO
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50° |
|
|
2 |
CO |
40° |
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3 |
EO |
20° |
|
分析上述数据可得出的初步结论是：__________________；减小入射角则反射角变_____________________；若把此装置中的小门向后转动一角度，则小门上不能看到反射光线这一现象表明_________________________。
28. 研究平面镜成像的实验
（1）在这个实验中，下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃板后面的蜡烛应该比点燃的那支蜡烛小
B. 若把点燃的蜡烛移近玻璃板，像变大
C. 若用更大的玻璃板，像变大
D. 需要使用测量长度的工具
（2）若把蜡烛的位置和它像的位置用直线连接起来，则连线与镜面_______________。（选填“垂直”或“不垂直”）
（3）你能想出几种方法来研究平面镜所成的像和物体到平面镜的距离是相等的。简写出你的方法。
（4）移去玻璃板后的那支蜡烛，并在其所在的位置上放一光屏，这时，观察者直接对屏观察，看不到玻璃板前蜡烛的像，由此可知平面镜所成的像是______________像。
29. 研究凸透镜成像规律的实验中，在水平放置的光具座上放上蜡烛、凸透镜、光屏，并调节三者的高度，使它们的中心大致在同一高度。如果光屏上的像要变小，要把蜡烛向_____________凸透镜移动（选填“靠近”或“远离”）；如果蜡烛燃烧时间较长，蜡烛变短，则光屏向___________移动（选填“上”或“下”）。
30. 观察实验时，如果凸透镜的焦距为5厘米，点燃的蜡烛放在距凸透镜25厘米处，则烛焰在光屏上所成的像是 。
六. 选做题
31. 你有几种测量凸透镜焦距的方法（每写出一种方法可得2分）
32. 如图8所示，一束光线射向图中O处的某光学元件后，会聚于主光轴的S点，去掉此光学元件后，光线会聚于S`点，则该光学元件可能是 （ ）
A. 凸面镜 B. 凹面镜 C. 凸透镜 D. 凹透镜
【试题答案】
一. 填空题（每空1分，共34分）
1. 均匀介质；3.0×108
2. 60°；120°；140°
3. 漫反射；反射；平滑；左前方
4. 3；0.5；不变
5. 平面；3.84×105
6. 反射 折射；20；折射角
7. 浅；折射
8. 凸；会聚；凹；发散
9. 倒立、缩小、实像
10. u>2f；近
11. 凸透；u<f；正立、放大、虚像
二. 选择题（每题3分，共33分）
12. B 13. A 14. C 15. D
16. D 17. D 18. C 19. B
20. A 21. B 22. B
三. 作图题（每图1分，共7分）
23.
图5
24.
25.
图7
四. （每题1分，共6分）
26. A B C C B A
五. 实验题（第27题每空1分，第28题每问2分，第29、30题每空2分 共20分）
27. （1）
|
实验序号 |
入射光线 |
入射角 |
反射角 |
|
1 |
AO
|
50° |
50° |
|
2 |
CO |
40° |
40° |
|
3 |
EO |
20° |
20° |
结论是：反射角等于入射角；小；反射光线与入射光线在同一平面上。
28. （1）D （2）垂直
（3）用刻度尺测量像点和物点到镜面的距离；使用坐标纸，数物体到镜面的格数和像点到镜面的格数是否相等；以镜面为对称轴，对折后物点和像点是否重合
（4）虚
29. 远离；下
30. 倒立、缩小的实像
六. 选做题
31. （1）将太阳光聚焦法，测量光斑到凸透镜的距离
（2）利用凸透镜的成像原理找焦距，方法是在光具座上找到物体成等大像的位置，则此时物距的一半就是焦距。
其它方法正确均得分（物像共扼法；凸透镜与平面镜结合法等等）
32. BC