第三讲平面镜成像和光的折射

1第三讲平面镜成像和光的折射一、一周知识概述1、镜面反射：平滑镜面将互相平行的入射光线都沿某一相同的方向反射出去的反射。（反射光线之间也是平行的）2、漫反射：粗糙表面将平行的入射光线向各个方向反射出去的反射。3、平面镜成像规律：平面镜所成的像是正立的虚像，物体到平面镜的距离与所成的像到平面镜的距离相等。像的大小与物体的大小相等。4、凸面镜和凹面镜：凹镜、凸镜的反射面都是球面的一部分。凹镜能把射向它的平行光会聚在一点。凹镜应用：A、利用凹镜聚光；B、利用凹镜得到平行光。凸镜和平面镜成像相同点：正立的虚像。不同点：凸镜观察到的范围比平面镜观察到的范围大。凸镜可以扩大视野。5、光的折射：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一般发生变化的现象。6、光的折射规律：光从空气斜射入水或玻璃表面时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；折射光线和入射光线分居法线两侧，折射光线向法线靠拢，折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。（折射光路也是可逆的）二、重难点知识讲解1、表面是光滑平面的镜子叫做平面镜。2、虚像的物理意义：虚像不是实际光线的会聚点。3、平面镜成像特点：(1)像与物体大小相同(2)像到镜面的距离等于物体到镜面的距离(3)像与物体的连线与镜面垂直(4)平面镜成的是虚像。4、平面镜应用：根据平面镜的成像特点，人们常有以下应用：（1）用来观察眼睛不能直接看到的物体，如自己的笑容、姿势等；（2）用于间接观察。用潜望镜从水下观察海面上的情况或从战壕里观察地面敌情等；（3）用来改变光路以按要求控制光线的走向。如正交的两块平面镜对任意入射光线的传播方向均改变180°且产生侧移。而相互平行的两块平面镜对任意入射的光线不改变其传播方向，仅产生侧向平移。例1、一人立于镜前2m处，这个人在镜子里的像离他本人多远？如果人向镜面前进0.8m，人和像间距离又是多远？解答：根据对称特点，像与人相距4m.如果人向镜面移近0.8m，像也向镜面移近0.8m，人与像间的距离为2.4m.思维方式：应用平面镜成像的对称特点分析。像与物到镜面的距离相等，像随物的改变而改变。5、平面镜及其作图法根据平面镜成像的对称性可知，从物体上发出的任意一条光线，只要它经过平面镜反射，反射光线的反向延长线都要经过像点，为了确定成像位置或作出成像光路图，只需选择两条光路就行了，原则上这两条光路可以任意选取，作图时根据反射定律把图做准即可。但一般情况下都选用了最简单的一条光路，即从物点向平面镜做垂线，这条入射光线通过镜面是垂2直反射的，这样既简单快速地做出了一条反射光线，同时又将像与物的连线做好了，如图，再另选一条光路做好就可以确定像的位置。值得注意的是光线是有向射线，不能忘记用箭头来表示其传播方向。6、球面镜的光学性质与特殊光路。球面镜有凸镜与凹镜两类。凸镜对光有发散作用，凹镜对光有会聚作用，其会聚作用与发散作用正是遵循光的反射定律的结果。球面镜上各点的法线是这一点与球心的连线，根据光的反射定律均可做出它的反射光线。如图，O为球面的球心。一束平行光线经球面镜反射后都会交于F点或反向延长线交于F点。F点称为球面镜的焦点。知道了球面镜的球心O，可以根据反射定律作出任意入射光线的反射线。知道了球面的焦点F，可以做出特殊入射光线的反射光线。例2、请你分析一下太阳灶的工作原理。解答：太阳灶实际上是一个集能装置，它由凹镜构成，凹镜的聚光性质体现在它能将平行于主光轴的入射光线通过反射会聚于焦点。用凹镜做太阳灶，由于太阳光非常近似于平行光，故它能将太阳光会聚于某一点，使该点的温度升高，把太阳的热能集中起来对物质加热。思维方式：用凹镜的聚光性进行分析。同时太阳发出的光线经过远距离传播到达地面上，可近似看成平行光。7、重点问题光的折射现象和规律光从一种透明物质传播进入另一种透明物质时，在两种透明物质的分界面上会发生反射现象和折射现象。发生折射的根本原因是由于两种透明物质对光的传播速度不同。当光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；折射光线与入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角；且入射角增大时，折射角也随之增大。当光垂直分界面时，传播方向不发生改变，但光速发生了突变，如图，从水面上看，水池变浅了，是因为池底一物体S发生出的光线SO在水与空气的分界面上发生折射，折射光线OA偏离法线，眼睛逆着折射光线看去，好像是从S′点射出一样。在折射现象中，光路是可逆的。3例3、潜水员在水下观察岸边的树比实际的高了还是矮了？为什么？解答：如图所示，当潜水员潜入水中观察岸上的树AB的端点A时，A发出的两条入射光线AO和AO'在水面发生折射现象，由于光从空气射入水中，折射角小于入射角，所以两条折射光线OC和O'D都向法线方向偏折，潜水员逆着折射光线向水面看去，其折射光线的反向延长线的交点A'在A的上方，A'点就是A点的虚像，所以潜水员看到AB杆的虚像比AB杆本身要高些。A卷一、选择题1、以相等的入射角射到镜面上的某点的光线数（）A．只能有一条B．可以有两条C．可以有四条D．可以有无数条2、若平行光线被某种镜面反射后，反射光线象是从镜后某一点发出的，则这种镜是（）A．平面镜B．凹镜C．凸镜D．潜望镜3、下列光学仪器中能得到缩小虚像的是（）A．照相机B．平面镜C．放大镜D．观后镜4、一张白纸上有一个钟的表面图，判断它在平面镜中的指针读数，最简单的方法是（）A．作出指针的对称图B．用24减图上读数C．用12减图上读数D．把白纸反过来对着光线读数45、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哪一个（）A．B．C．D．6、入射光线与平面镜夹角为θ，则（）A．入射角为B．入射角为90°－C．反射光线与入射光线夹角为180°－D．反射光线与入射光线的夹角为答案：DCDDBCB卷二、填空题7、某同学离平面镜4米，像和他之间的距离是________，当他以1米/秒的速度向平面镜走近时，那么像的移动速度是________，这时平面镜中像的大小将________，而他看到的像大小是________。8、太阳灶是________镜，为了受热快必须把加热物体放在________；汽车上的观后镜是________镜，使用它的目的是________。9、在空碗里放一枚硬币，当碗内盛满水时，看上去碗底的硬币要比实际的深度_________些（选填：深、浅），这是由于光的_________的缘故。10、入射光线与平面镜成45°角，将平面镜绕入射点向入射光线方向转动20°，入射光线与反射光线间的夹角变为。若将平面镜绕入射点向入射光线方向转动10°，入射光线与镜面之间的夹角度为。11、晚上，要桌面上铺一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，如图1所示，从侧面看去，则：（1）白纸比较，（填“亮”或“暗”），因为它发生反射；（2）镜子比较，因为它发生反射。5图112、镜面反射和漫反射的不同，是由于反射面的结构所造成的。当反射面极为光滑时，将发生________反射，当反射面粗糙不平时，则会发生_________反射。答案：7、8米；1米/秒；不变；变大8、凹；焦点；凸；扩大视野9、浅折射10、130°，35°11、亮；漫；暗；镜面12、镜面，漫三、作图题13、如图所示，太阳光与水平面的夹角为30°。现在要利用平面镜使太阳光沿图中的虚线照亮井中的Ａ处，请在图中画出平面镜放置的位置，并标出镜面与水平面的夹角。答案：14、如图所示，光点Ｓ发出的一条光线经平面镜反射后经过Ｐ点．请根据平面镜的成像规律，画出入射光线和反射光线的光路图，并标出这条光线在平面镜上的入射点Ｏ。6答案：15、如图所示，点Ｓ是一个发光点，点Ｓ′是它在平面镜中成的像，ＳＡ是发光点Ｓ发出的一条光线，请在图中画出平面镜的位置和入射光线ＳＡ经平面镜反射后的反射光线。答案：中考解析例1、（青岛）课题一：各种各样的镜子（本题满分12分，共3小题）。1、小组首先回顾了几个重要的探究：（1）探究平面镜成像时，由于平面镜成_____像，无法用光屏承接。为了找到像的位置，小马用透明玻璃代替平面镜，将一支点燃的蜡烛放在玻璃前，将另一支未点燃的同样蜡烛放在玻璃后面，使它与点燃蜡烛的像的位置____________。这在物理学中称作等效法。2、小马发现金属图钉的光亮表面可以看成是一种称作凸面镜的光学镜子，于是他对凸面镜探究如下：（1）他用多支激光手电筒正对着一只凸面镜照射时，情况如图所示，可见凸面镜对光线有_______（填“会聚”或“发散”）作用。（2）小马设计如下方案研究凸面镜成的像：①器材；透明弧形(球冠形)玻璃、光屏、长短不同的多支蜡烛、光具座。②步骤：在光具座上，在透明弧形玻璃前某位置放一支点燃的蜡烛，先用光屏进行像的承接；然后再选择另一支与这个像长短_______的蜡烛，放在玻璃后面，与像的位置________。7改变蜡烛的位置做多次实验③实验记录如下：蜡烛离弧形玻璃的距离光屏上的像玻璃后的像很近无缩小正立较远无缩小正立很远无缩小正立（3）小马得出结论：凸面镜只能成________、_________的_______像。（4）日常生活中能看到的凸面镜有：金属图钉面、______________________。凸面镜的主要优点是：相同面积的凸面镜比平面镜观察到的范围_________。解答：1、虚重合2、发散相同重合缩小正立虚汽车观后镜大课外拓展1、手中有一个透镜，不用其它仪器，怎样判断这个透镜是凸透镜还是凹透镜？要能说出两种方法。2、看电影时，不知你是否想过为什么电影银幕往往都是用粗糙的白布做呢？如改用大平面镜情况怎样呢？