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  4. 光的直线传播的应用球面镜(凸面镜、凹面镜)光的折射现象

(2011•大庆)在如图所示的四种情景中,属于光的直线传播的是()A.灯光照射下形成的影子B.透过放大镜形成的像C.看起来水没那么深D.光亮勺子中形成的像

一、题文

(2011•大庆)在如图所示的四种情景中,属于光的直线传播的是(  )
A.


灯光照射下形成的影子
B.


透过放大镜形成的像
C.


看起来水没那么深
D.


光亮勺子中形成的像

考点提示:光的直线传播的应用,球面镜(凸面镜、凹面镜),光的折射现象

二、答案

A、灯光照射下形成的影子是由于光的直线传播形成的,此选项符合题意;
B、透过放大镜形成的像是光的折射形成的,此选项不符合题意;
C、看起来水没那么深是光的折射形成的,此选项不符合题意;
D、光亮勺子中形成的像是光的反射形成的,此选项不符合题意;
故选A.

三、考点梳理

知名教师分析,《(2011•大庆)在如图所示的四种情景中,属于光的直线传播的是()A.灯光照射下形成的影子B.透过放大镜形成的像C.看起来水没那么深D.光亮勺子中形成的像》这道题主要考你对 光的直线传播的应用球面镜(凸面镜、凹面镜)光的折射现象 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:光的直线传播的应用,球面镜(凸面镜、凹面镜),光的折射现象

考点名称:光的直线传播的应用
  •  光直线传播的应用:
    1.激光准直:在开凿大山隧道时,T程师们常常用激光束引导掘进机,使掘进机沿直线前进,保证隧道方向不出偏差。(如图)

     
    2.射击时利用“三点一线”进行瞄准。(如图)


    3.站队成直线:前面的人挡住了后面人的视线,使后面的人只能看到前面相邻人的后脑勺。

    4.木工检测木料的表面是否平滑。

  •  

考点名称:球面镜(凸面镜、凹面镜)
  • 凸面镜定义:
    用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凸面镜。

    凹面镜定义:
    凹面的抛物面镜,平行光照于其上时,通过其反射而聚在镜面前的焦点上,反射面为凹面,焦点在镜前,当光源在焦点上,所发出的光反射后形成平行光束,也叫凹镜,会聚镜。

  • 凸面镜:
    1. 原理:
        平行光线投射到凸面镜上,反射的光线将成为散开光线,如果顺着反射光线的相反方向延伸到凸面镜镜面的后面,可会聚并相交于一点,这一点就是凸面镜的主焦点(F),属虚性焦点   
         从物体的某一点(A)作一与主轴平行的直线为入射光线,入射光线到达球面镜镜面时,发生反射,反射后的方向相反的直线为反射光线,此反射光线必然通过主焦点(F)。
         从物体的同一点(A)通过镜面的曲率中心(C)的连线为副轴,此副轴与上述通过主焦点的反射光线发生相交的点(A′),即为该物体成像之处。

    顶点 镜面的中心点O称为镜的顶点。
    中心 球面的球心C称为镜面中心。
    主轴 连结顶点O与镜面中心的点划线。
    焦点 跟主轴平行的近轴光线射到球面上,反射光线会聚于主轴上一点,这一点称为焦点,用字母F表示。
    焦距 焦点到顶点的距离叫焦距,用字母f表示。
    作用 凸面镜具有发散作用。

    2. 应用:
        凸面镜应用较为广泛,可用于转弯镜、广角镜等,最为常见的就是倒车镜与哈哈镜,利用了对光发散的原理,可以扩大视野,从而更好地注意到后方车辆的情况。(汤匙的背面就相当于一个凸面镜,而正面凹下去的地方就相当于一个凹面镜)

    凹面镜:
    1. 成像原理:凹面镜的原理是反射成像。

    2. 成像规律:
          当物距小于焦距时成正立、放大的虚像,物体离镜面越远,像越大。当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时,成倒立、放大的实像,当物距等于2倍焦距时,成倒立、等大的实像,当物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,物体离镜面越远,像越小。成的实像与物体在同侧,成的虚像与物体在异侧。
          凹镜不仅可以使平行光线汇聚于焦点,还能使焦点发出的光线反射成平行光。

    3. 焦距:
    物体位于凹球面镜球心外时,成倒立缩小的实像,像位于焦点与球心之间;
    物体位于焦点与球心之间时,成倒立放大的实像,像位于球心外侧;物体位于焦点以内时,成正立放大的虚像,像在镜面的另一侧。
    U=f时不成像。 焦距在镜面前圆心后,但不在R/2处。
    但如果入射光线是近轴光线,则可近似认为焦距在R/2处。

    4. 光学特点:
    (1)凹面镜上的反射现象都遵从光的反射定律。
    (2)平行于主轴的光线经凹面镜反射后,反射光线会聚于焦点处。凹面镜的焦点是实际光线的会聚点,因此是实焦点。
    (3)凹面镜对光线起会聚作用,因此焦距越小,会聚本领越大。
    (4)四条特殊光线:平行于主轴的光线经凹面镜反射后,会聚于焦点;过焦点的入射光线经反射后平行于主轴;过球面中心的入射光线沿原路反回;从顶点入射的光线与其反射光线关于主轴对称。

    5. 应用:
    (1)利用凹面镜对光线的会聚作用:太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达。
    (2)利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯。 还有太阳能焊接机,医用头灯,反射式望远镜等。
  • 三种面镜的比较:
    平面镜凸面镜凹面镜
    反射面平面凸面凹面
    示意图
    对平行光的反射特点(1)既不会聚也不发散

    (2)光路可逆
    (3)遵守光的反射定律
    (1)有发散作用

    (2)F是虚焦点
    (3)光路可逆
    (4)遵守光的反射定律
    (1)有会聚作用

    (2)F是实焦点
    (3)光路可逆
    (4)遵守光的反射定律
    成像正立,等大虚像正立,缩小虚像正立,缩小的虚像
    应用梳妆打扮用的镜子汽车观后镜太阳灶等
  • 实像、虚像及其异同:
    1.实像物体上某点发出的光,经过面镜反射或透镜折射后的实际光线,如果是会聚的,其会聚点就是该点的实像点。镜前物体可以看成是由许多点组成的,对应于物体上每一个物点都有一个像点,这些像点就组成r 物体的实像。简单地说,实像是由实际光线会聚彤成的像。实像既可以用肉眼看到,义能被光屏接到。

    2.虚像物体上某点发出的光,经过面镜反射或透镜折射后的实际光线,如果是发散的,则它们不可能会聚,这时它们的反向延长线的交点,就是虚像点。对应于物体上每一个物点都有一个虚像点,这些虚像点就组成了物体的虚像。简单地说,虚像是由实际光线的反向延长线会聚形成的像。虚像只能用肉眼看到,不能用光屏接到。

    3. 实像与虚像的异同
    实像虚像
    不同点是否由实际光线会聚而成不是
    是否能用光屏接收到不能
    正立还是倒立倒立正立
    相同点都能用肉眼看到,都可以是放大,缩小或等大的
  • 影子和倒影:
        影子和倒影影子(如图甲)是南于光在均匀介质中沿直线传播形成的,由于光线被不透明物体所遮挡,在不透明物体的后面形成一个光线达不到的区域,这就是所说的影子;倒影(如图乙)是平面镜成的虚像,水面相当于平面镜,岸边的景物在水中成虚像,这就是所说的倒影。
考点名称:光的折射现象
  • 概念:
    概念说明
    光的折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时,传播的方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线向法线方向偏折,如图所示
    (1)对光发生折射现象的理解:入射光和折射光分别在两种不同的介质中,因此它们的传播速度不同,传播方向也往往发生改变
    (2)通常在发生光的折射现象时,在界面上也同时会发生光的反射现象
    (3)光线垂直射人界面时,将不会看到折射现象,即光的传播方向不发生变化

    生活中的折射现象:
    斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折;往脸盆中倒水,看到盆底深度变浅;潜水中的人看岸边的人变高;从厚玻璃砖后看到钢笔“错位”等。
  • 常见折射现象及解释:
    1.光的折射现象光的折射会造成许多光学现象,如水底看起来比实际的浅,一半斜捅入水中的筷子变弯曲,鱼缸中的鱼看起来变大,海市蜃楼等。要解释这些现象,首先要知道看见的并非实际物体,而是物体经折射后成的虚像。

    2.举例分析光的折射现象以池水看起来“变浅”为例,其原因我们可以作如下分析:
          我们能够看见物体是由于有光射入我们的眼睛里,假设从水池底的一点A射出的两条光线经折射后射入人眼(如图甲所示),眼睛根据光沿直线传播的经验(人的感觉总认为光沿直线传播),逆着折射光线看过去,就会觉得光好像是从水中的A’射入我们眼睛里的,因此我们会觉得A’比A高了,即看起来池底升高,池水“变浅”了。有经验的渔民都知道,在叉鱼时,只有瞄准鱼的下方,才能把鱼叉到。

        若从水中去观察岸上的物体,P点的位置将会升高,如图乙所示。例如跳水运动员在水下观察10m跳台,就会感到其高度超过10m。
        因此可以得出结论:从岸上看水里和从水里看岸上相同,都是看到升高了的虚像。
        补充:人眼之所以看到物体的虚像,都是因为折射光线(或反射光线)进入人的眼睛,而人眼总认为光沿直线传播,这就使人在折射光线(或反射光线)的反向延长线上看到一个虚像。
  • 光的折射的特殊情况:
    全反射
    1. 定义:光由光密(即光在此介质中的折射率大的)媒质射到光疏(即光在此介质中折射率小的)媒质的界面时,全部被反射回原媒质内的现象。

    2. 原理:
    公式为n=sin90°/sinc=1/sinc
    sinc=1/n
    (c为临界角)
         当光射到两种介质界面,只产生反射而不产生折射的现象.当光由光密介质射向光疏介质时,折射角将大于入射角.当入射角增大到某一数值时,折射角将达到90°,这时在光疏介质中将不出现折射光线,只要入射角大于或等于上述数值时,均不再存在折射现象,这就是全反射.所以产生全反全反射全反射射的条件是:①光必须由光密介质射向光疏介质.②入射角必须大于或等于临界角(C).
        所谓光密介质和光疏介质是相对的。两物质相比,折射率较小的,光速在其中较快的,就为光疏介质;折射率较大的,光速在其中较慢的,就为光密介质。例如,水折射率大于空气,所以相对于空气而言,水就是光密介质,而玻璃的折射率比水大,所以相对于玻璃而言,水就是光疏介质。
        临界角是折射角为90度时对应的入射角(只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时,才会发生全反射)

    3. 全反射的应用:光导纤维是全反射现象的重要应用。蜃景的出现,是光在空气中全反射形成的。

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