第四章 光現(xiàn)象【知識(shí)架構(gòu)+難點(diǎn)點(diǎn)播+拓展提升】 中考物理 核心知識(shí)必備

第四章光現(xiàn)象【思維導(dǎo)圖】【必背手冊(cè)】★知識(shí)點(diǎn)一：光的直線傳播一、光源1.光源：自身能發(fā)光的物體叫光源。2.光源的分類（1）自然光源：太陽(yáng)、恒星、螢火蟲(chóng)等。（2）人造光源：火把、電燈、蠟燭等。3.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光可以在真空中傳播二、光的直線傳播1.光線：為了表示光的傳播情況，我們通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向，這樣的直線叫光線。（1）光線是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM(jìn)的一個(gè)抽象工具，它是一個(gè)理想模型，而不是真實(shí)存在的。（2）人眼能看到東西是由于光進(jìn)入人的眼睛。2.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。3.光可以在真空中傳播：太陽(yáng)光能通過(guò)太空和大氣層傳播到地球表面，說(shuō)明光可以在真空中傳播。4.光速：光在真空中的傳播速度c=2.99792×108m/s。光在空氣中的傳播速度近似等于光在真空中的傳播速度c，也可以近似為c=3×108m/s。光在水中的傳播速度約為c；光在玻璃中的傳播速度近約為c。3.小孔成像：由于光沿直線傳播，經(jīng)小孔在光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的實(shí)像；像的大小與物（蠟燭）的大小以及光屏所在位置有關(guān)。三、光的直線傳播引起的光現(xiàn)象1.影子：光在傳播過(guò)程中，遇到不透明的物體，會(huì)使物體后面光不能到達(dá)的區(qū)域形成一個(gè)陰暗區(qū)域，即物體的影子。2.日食和月食（1）日食：當(dāng)月球運(yùn)行到太陽(yáng)和地球之間時(shí)，由于光沿直線傳播，月球就擋住了太陽(yáng)射向地球的光。（2）月食：當(dāng)?shù)厍蛱幱谠虑蚝吞?yáng)之間時(shí)，地球擋住了射向月球的光。3.小孔成像用給一個(gè)帶有小孔的板遮擋在光屏與蠟燭之間，光屏上就會(huì)形成燭焰倒立的像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。由于光沿直線傳播，來(lái)自燭焰上方的光通過(guò)小孔后就射到了光屏的下部，來(lái)自燭焰下方的光通過(guò)小孔后就射向了上部。這樣，光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的像。像的大小與物（蠟燭）的大小以及光屏所在位置有關(guān)。4.其他應(yīng)用由于光的直線傳播，在開(kāi)鑿隧道時(shí)，工人們可以用激光束引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)，使掘進(jìn)機(jī)沿直線前進(jìn)，保證隧道方向不會(huì)出現(xiàn)偏差；士兵瞄準(zhǔn)射擊；站隊(duì)時(shí)隊(duì)列排直等。像“井底之蛙”、“一葉障目不見(jiàn)泰山”也都是可以用光的直線傳播進(jìn)行解釋的?！镏R(shí)點(diǎn)二：光的反射一、光的反射現(xiàn)象1.光的反射：光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的表面時(shí)，會(huì)有一部分光在介質(zhì)表面反射回原介質(zhì)中，這種傳播現(xiàn)象叫光的反射。2.一點(diǎn)、三線、兩角（1）“一點(diǎn)”：投射到兩種介質(zhì)表面上的光線與表面的交點(diǎn)叫入射點(diǎn)；（2）“三線”：入射到介質(zhì)表面的光線叫入射光線；經(jīng)入射點(diǎn)做垂直于兩種介質(zhì)表面的輔助線叫法線；經(jīng)介質(zhì)表面，反射回原來(lái)介質(zhì)的光線叫反射光線。（3）“兩角”：入射光線與法線的夾角叫入射角；反射光線與法線的夾角叫反射角。3.生活中光的反射現(xiàn)象（1）看到物體的原因：我們能看到太陽(yáng)、明亮的日光燈等光源，是因?yàn)楣庠窗l(fā)出的光進(jìn)入我們的眼睛，產(chǎn)生了視覺(jué)。同時(shí)，我們也能看到本身不發(fā)光的物體，如書(shū)、平面鏡、月亮等，是因?yàn)檫@些物體反射的光進(jìn)入了我們的眼睛，產(chǎn)生視覺(jué)。（2）生活中的反射現(xiàn)象1）生活中，大部分物體表面反射的都是漫反射，因而才使我們能夠從不同方向看清物體。2）當(dāng)強(qiáng)烈的太陽(yáng)光照射到高樓大廈的玻璃幕墻、磨光的大理石墻面時(shí)，這些光滑的表面就會(huì)發(fā)生鏡面反射，炫目的反射光會(huì)干擾人們的正常生活，造成“光污染”。3）水中倒影是最典型的光的反射現(xiàn)象；還有“猴子撈月”、“照鏡子”等也都是由光的反射引起的。二、光的反射定律1.光的反射規(guī)律（定律）：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)；反射光線、入射光線分別位于法線兩側(cè)；反射角等于入射角。2.光的反射光路可逆：在探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，如果讓光逆著反射光的方向射到平面鏡上，它被反射后就會(huì)逆著原來(lái)的入射光的方向射出。這表明，在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如圖所示。3.光現(xiàn)象作圖要求：所有實(shí)際傳播的光（無(wú)論是反射光還是入射光）都要畫(huà)成實(shí)線，并用箭頭表示它的傳播方向；法線用虛線，要垂直于反射面。三、鏡面反射和漫反射1.鏡面反射：當(dāng)一束平行光照射到平面鏡上時(shí)，在平面鏡上發(fā)生光的反射，反射光也平行射出，這種發(fā)生叫鏡面反射。2.漫反射：當(dāng)一束平行光照射的凹凸不平的表面時(shí)，反射光會(huì)朝四面八方射出，這種反射叫漫反射。3.球面鏡：如果鏡子的反射面是球面的一部分，這樣的鏡子叫球面鏡。球面鏡分為凸面鏡和凹面鏡。4.無(wú)論鏡面反射還是漫反射，都遵循光的反射定律。四、探究光反射時(shí)的規(guī)律1.紙板在實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)作用（1）顯示光的傳播路徑；（2）驗(yàn)證反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，具體操作是將紙板NOF向前或向后折轉(zhuǎn)，使其和紙板EON不在同一平面內(nèi)，觀察有無(wú)反射光的徑跡；（3）記錄光路。具體操作是在紙板上畫(huà)出入射光和反射光的徑跡，以分析反射角隨入射角的變化而變化情況。2.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）應(yīng)在光線較暗的室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，紙板必須與平面鏡垂直，否則在紙板上看不到反射光；（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)禁將激光對(duì)著人眼，以防灼傷眼睛；（4）通過(guò)鏡面對(duì)入射光的反射作用，可以看出鏡子有改變光路的作用；（5）本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)歸納性實(shí)驗(yàn)，改變?nèi)肷涔獾姆较蚨啻螌?shí)驗(yàn)的目的是為了得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而得出普遍規(guī)律，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論的偶然性。3.考向點(diǎn)撥（1）驗(yàn)證三線共面：沿折版中軸折轉(zhuǎn)光屏是否還能看見(jiàn)反射光線；（2）驗(yàn)證分居：觀察反射光線、入射光線是否在中軸兩側(cè)；（3）驗(yàn)證等角：通過(guò)量角器測(cè)量或帶有刻度的折板光屏測(cè)量；（4）觀察光路是否可逆：沿原反射光線路徑改變?nèi)肷涔饩€，觀察反射光線；（5）漫反射：能看見(jiàn)光線的傳播方向說(shuō)明折板發(fā)生了漫反射；（6）改變?nèi)肷浣牵ǜ淖內(nèi)肷涔饩€方向），進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的：尋找實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性；（7）光線的理想化模型：觀察激光筆射出的光線即可構(gòu)建用帶箭頭的直線表示光的傳播方向和路徑；（8）折轉(zhuǎn)光屏用白色的目的：顯示光線的路徑；（9）實(shí)驗(yàn)應(yīng)選較暗的環(huán)境目的是：便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（10）實(shí)驗(yàn)時(shí)，折板應(yīng)與平面鏡垂直的目的：否則折板上看不到反射光；（11）當(dāng)光垂直鏡面入射時(shí)，入射角為零，為什么看不到反射光線：有反射光線，但反射角也為零，反射光線與入射光線在一條直線上。★知識(shí)點(diǎn)三：平面鏡成像一、平面鏡成像規(guī)律1.平面鏡成像的特點(diǎn)：平面鏡所成像的大小與物體大小相等，像和物體到平面鏡的距離相等，像和物體對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線與平面鏡垂直，平面鏡所成的像與物體關(guān)于平面鏡對(duì)稱，平面鏡成像是虛像。2.平面鏡成虛像：在探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，在平面鏡前放一支點(diǎn)燃的蠟燭，在鏡子中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)正立蠟燭的像，但將光屏放在平面鏡后蠟燭像的位置時(shí)，光屏上卻沒(méi)有出現(xiàn)蠟燭的像，可見(jiàn)平面鏡所成的像是不存在的，是虛像。3.平面鏡成像作圖：（1）根據(jù)平面鏡成像原理（光的反射定律）作圖；（2）根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)作圖（對(duì)稱法）。4.凸面鏡特點(diǎn)：凸面鏡對(duì)光有發(fā)散作用，平行光射到凸面鏡上，反射后成為發(fā)散光。5.凹面鏡特點(diǎn)：凹面鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，平行光射到凹面鏡上，反射后會(huì)聚到一點(diǎn)。二、探究平面鏡成像的特點(diǎn)1.分析論證（1）未點(diǎn)燃的蠟燭可以與點(diǎn)燃的蠟燭的像完全重合，說(shuō)明蠟燭的像的大小與蠟燭大小相等；（2）蠟燭和它的像的連線與鏡面垂直，蠟燭的像到平面鏡的距離與蠟燭到平面鏡的距離相等2.實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)（1）為了使觀察到的像更為清晰，實(shí)驗(yàn)最好在較暗的環(huán)境中進(jìn)行；（2）實(shí)驗(yàn)中用玻璃板代替平面鏡，目的是便于觀察和確定像的位置，并比較物像的大小關(guān)系，原因是玻璃板既能反射光又能透過(guò)光，即透過(guò)玻璃板能看到未點(diǎn)燃的蠟燭，也能看到點(diǎn)燃的蠟燭所成的像；（3）實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用較薄的玻璃板。因?yàn)椴ＡО宓那昂蟊砻婵梢愿鞒梢粋€(gè)像，當(dāng)玻璃板較厚時(shí)，兩個(gè)像有較大的錯(cuò)位，難以確定像的位置；（4）實(shí)驗(yàn)中，玻璃板要豎直立在水平桌面上。若玻璃板沒(méi)有豎直放置，則未點(diǎn)燃的蠟燭和點(diǎn)燃的蠟燭將不能完全重合；（5）實(shí)驗(yàn)中，使用兩支完全相同的蠟燭，目的是比較像與物體的大小關(guān)系；（6）用點(diǎn)燃的蠟燭做實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是所成的像比較亮，便于觀察；（7）白紙用于標(biāo)注玻璃板的位置、蠟燭以及蠟燭的像的位置，刻度尺用于測(cè)量蠟燭以及蠟燭的像到玻璃板的距離；（8）改變蠟燭與玻璃板的距離進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，是為了尋找普遍規(guī)律。3.考向點(diǎn)撥（1）探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)選擇玻璃板做為平面鏡。（2）為什么選玻璃板而不選鏡子是為了準(zhǔn)確確定像的位置。（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)中的兩只蠟燭要求是完全相同。（4）選擇兩只完全相同的蠟燭是為了比較像與物的大小。（5）實(shí)驗(yàn)中玻璃板垂直于桌面。（6）玻璃板沒(méi)與桌面垂直對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響事不論怎樣移動(dòng)后面的蠟燭,都不會(huì)與前面蠟燭的像完全重合。（7）蠟燭的像不能用光屏接收到。（8）像不能用光屏接收到,說(shuō)明平面鏡成的像是虛像。（9）實(shí)驗(yàn)時(shí)用另一只等大的蠟燭與前面蠟燭的像完全重合,目的是比較像與物的大小;確定像的位置。（10）刻度尺在此實(shí)驗(yàn)中的作用是比較像與物到鏡面距離的關(guān)系。（11）一只蠟燭在玻璃板后面卻成了兩個(gè)像,原因是玻璃板有兩個(gè)反射面。（12）怎樣驗(yàn)證成兩個(gè)像是玻璃板有兩個(gè)反射面的原因是用一個(gè)薄玻璃板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（13）驗(yàn)證像與物到鏡面距離關(guān)系時(shí),要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),目的是找到普遍規(guī)律。（14）多次實(shí)驗(yàn)要改變蠟燭的位置。（15）用跳棋子代替蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),缺點(diǎn)是像比較暗,看不清。（16）用跳棋子實(shí)驗(yàn)時(shí),怎樣看清像？用手電筒照亮玻璃板前面的跳棋子。（17）平面鏡成像的原理是光的反射。（18）為便于觀察，該實(shí)驗(yàn)最好在什么環(huán)境中進(jìn)行？較暗處。（19）實(shí)驗(yàn)中用未點(diǎn)燃的蠟燭與點(diǎn)燃的蠟燭的像重合，未點(diǎn)燃的蠟燭位置即是像的位置，這種研究物理的方法等效替代法。（20）如果有3mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板，應(yīng)選擇哪個(gè)玻璃板做實(shí)驗(yàn)效果好？2mm厚的兩塊玻璃板。因?yàn)楹癫ＡО宓膬蓚€(gè)面都可以當(dāng)作反射面，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)像，影響到實(shí)驗(yàn)效果，所以應(yīng)選用薄玻璃板。（21）本實(shí)驗(yàn)還可能出現(xiàn)的考查點(diǎn)有哪些？說(shuō)出一點(diǎn)即可。測(cè)量誤差。四、平面鏡成像的應(yīng)用1.平面鏡成像應(yīng)用：平面交叉在生活中，常見(jiàn)的應(yīng)用有利于平面鏡成像、改變光路、擴(kuò)大空間視野。2.凸面鏡應(yīng)用：使用凸面鏡能起到擴(kuò)大視野的作用，所以汽車(chē)的后視鏡和道路轉(zhuǎn)彎處的反射鏡都是凸面鏡。3.凹面鏡應(yīng)用（1）使用凹面鏡對(duì)光的會(huì)聚作用的有：太陽(yáng)灶、奧運(yùn)圣火采集器等。（2）由光路可逆原理可知，由一點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)凹面鏡反射后可成為平行光，這一特點(diǎn)的常見(jiàn)應(yīng)用有：探照燈、各種機(jī)動(dòng)車(chē)的前燈、醫(yī)用頭燈等?！镏R(shí)點(diǎn)四：光的折射一、光的折射現(xiàn)象1.光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射。2.一點(diǎn)、三線、兩角（1）“一點(diǎn)”：入射光與分界面的交點(diǎn)；（2）“三線”：入射到兩種介質(zhì)表面的光線叫入射光線；過(guò)入射點(diǎn)且垂直于兩種介質(zhì)分界面的輔助線叫法線；進(jìn)入另一種介質(zhì)的光線叫折射光線；（3）“兩角”：入射光線與法線的夾角叫入射角；折射光線與法線的夾角叫折射角。二、光的折射規(guī)律1.光的折射規(guī)律（定律）（1）折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；（2）折射光線、入射光線分別位于法線兩側(cè)；（3）當(dāng)光從空氣斜射入水中（或其他介質(zhì)）時(shí)，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；當(dāng)光線從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射光線遠(yuǎn)離法線，折射角大于入射角；（4）在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。2.光的折射成虛像：由于光的折射，從一種介質(zhì)看另一種介質(zhì)中的物體時(shí)，所看到的一般不是物體本身，而是由光的折射所形成的物體的虛像。三、探究光的折射的特點(diǎn)考向點(diǎn)撥1.判斷三線共面：沿折版中軸折轉(zhuǎn)光屏是否還能看見(jiàn)折射光線；2.判斷分居：觀察折射光線、入射光線是否在中軸兩側(cè)；3.不等角：通過(guò)量角器測(cè)量；4.判斷是否可逆：沿原反射光線路徑改變?nèi)肷涔饩€，觀察反射光線；5.如何實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性：改變?nèi)肷浣牵ǜ淖內(nèi)肷涔饩€方向），進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)；6.光線的理想化模型：觀察激光筆射出的光線即可構(gòu)建用帶箭頭的直線表示光的傳播方向和路徑；7.光從空氣射入水（或其他介質(zhì)）時(shí)：入射角大于折射角；8.光從水（或其他介質(zhì)）射入空氣時(shí)：折射角大于入射角；9.光從水（或其他介質(zhì)）射入空氣時(shí)，當(dāng)入射角較大時(shí)：不再反生折射現(xiàn)象，只有發(fā)射光線（全反射）；10.光從空氣垂直射入水（或其他介質(zhì)）中時(shí)：傳播方向不變（光速會(huì)改變）。四、生活中光的折射現(xiàn)象1.海市蜃樓：夏天，海面附近空氣溫度較低，密度較大，來(lái)自地平線以下遠(yuǎn)處的物體的光，傳播時(shí)由于不同高度空氣的密度不同而向地面多次彎曲后進(jìn)入我們的眼中，形成“蜃景”的現(xiàn)象。2.“錯(cuò)位的奧秘”：來(lái)自水面以下的筆上物點(diǎn)的光，從水中射向空氣反生折射，折射角大于入射角，我們眼睛看到的光好像是從直線傳播方向發(fā)出的，這樣看起來(lái)就好像筆錯(cuò)位了。3.“叉魚(yú)的訣竅”：因?yàn)槿藗兛吹降氖撬械聂~(yú)的虛像，它比魚(yú)的實(shí)際位置淺，所以要瞄準(zhǔn)看到的“魚(yú)”的下方才能叉到魚(yú)。4.“變高的奧秘”：因?yàn)楣鈴目諝膺M(jìn)入水中時(shí)發(fā)生折射，所以水中的人看到的是岸上的樹(shù)的虛像，它比樹(shù)的真實(shí)位置要高?！镏R(shí)點(diǎn)五：光的色散一、光的色散1.太陽(yáng)光（白光）不是單色光，而是由各種顏色的光混合而成的，白光是復(fù)色光；2.不同的單色光通過(guò)三棱鏡時(shí)偏折程度不同，紅光偏折最小，紫光偏折程度最大。各種單色光偏折程度從小到大依次為紅光、橙光、黃光、綠光、藍(lán)光、靛光和紫光。3.雨后彩虹：雨后天空懸浮著大量細(xì)小的水珠，太陽(yáng)光照射到這些小水珠上，經(jīng)反射和折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，形成絢麗的彩虹。二、物體的顏色物體的顏色：一般來(lái)說(shuō)，物體呈現(xiàn)出不同的顏色是由物體對(duì)不同色光的作用決定的。（1）透明物體的顏色是由該物體能透過(guò)的色光決定的。（2）不