专题03 光和眼睛（一 )
☞知识点1光源
1.定义：能够发光的物体叫光源。
2.分类
A.自然光源：太阳及其他恒星、萤火虫、灯笼鱼、水母等。
B.人造光源：点燃的蜡烛、火把、白炽灯、LED等。
3.对光的理解
光源是指能够自身发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源；有些物体，比如月亮和所有的行星，本身并不发光，而是反射太阳光才被看见，所以他们不是光源。
例1生活中许多物体可以发光，下列物体属于光源的是（）
A．阳光下闪闪发亮的金属
B．夜晚的星星
C．月亮
D．通电的霓虹灯
【答案】D
【解析】
C、月亮是反射的太阳光，在晚上才比较亮，不是光源；
D、通电的霓虹灯自身能够发光是光源，而且霓虹灯是人造光源．
【点评】
有的物体很亮，但不是自身发的光，也不是光源，如月亮，晃眼睛的玻璃、镜子等．有的物
20
体尽管发光很微弱，确实是自身发出的光，所以是光源，如荧火虫，深海生物灯笼鱼、斧头鱼、水母等．
例2以下各物体，属于光源的是（）
A洁白的月光B．晶莹的露珠C.璀璨的钻石D．浪漫的荧火虫
【答案】D
【解析】
【点评】
结合光源的定义正确区分光源。
☞知识点2光的直线传播
1.光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。如果介质不是同种或者不均匀，光的传播方向将会发生折射而改变。
例如，早晨太阳还在地平线以下时，我们就看到了它，是因为大气层不均匀，靠近地面附近的大气密集，而高空稀疏，不均匀的大气使光的传播路径发生折射而变得弯曲。
2.光线：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向，这样的直线叫光线。
光线实际上是不存在的，是为了方便研究光的传播情况而引入的一种表示光的传播路径和方向的理想模型，
3.光沿直线传播的现象
A．影子的形成：光的传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面光不能到达的区域便形成一个阴暗区域，即物体的影子。
B．日食和月食:当月球转到地球和太阳之间，并且在同一个直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光，形成日食；当地球转到月球和太阳之间，并且在同一直线上时，地球就挡住了
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射向月球的太阳光，形成月食。
C．小孔成像：由于光的直线传播，烛焰上部的光线，通过小孔后，射到了下部；蜡烛下部的光线，通过小孔后，射到了上部；夏天密林中地上圆斑就是太阳光经树叶缝隙所形成的太阳的像。
小孔成的像是倒立的实像，实像的形状与像物体相同，而与小孔的形状无关。
4.光沿直线传播的应用
站队时队列排直；士兵射击瞄准；工人检查木板是否平直；激光准直挖掘隧道。
例1下列现象中，对应的物理知识是“光的直线传播”的是（）
A．射击瞄准时要做到“三点一线”
B．游泳池注水后，看上去好像变浅了
C．在平静的湖面可以看到蓝天白云
D．太阳光经过三棱镜后可以产生彩色光带
【答案】A
【解析】
【点评】
（1）光在同一均匀介质中沿直线传播。实例有：小孔成像、激光准直、影子、日食和月食等；
（2）光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向就会发生偏转，即光的折射现象；
（3）光照在不同介质面上时，会发生反射现象，平面镜成像和水中“倒影”就是具体应用；
（4）太阳光经三棱镜折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象。
例2由我国成功发射的世界首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”。墨子第一次用科学方法解释了光沿直线传播，启发了量子通信。如图所示各选项中光现象的原理与墨子的这一解释相符的是（）
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A．日食现象B．雨后“彩虹”
C．水中“倒影”D．放大镜把字“放大”
【答案】A
【解答】
【点评】
（1）光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向会发生偏折，如：透镜的应用、池水变浅。
（2）光在同一均匀介质中是沿直线传播的，应用的实例有：小孔成像、影子的形成、日食和月食现象；
（3）光的反射是指光线遇到障碍物被反射回来的现象，比如我们平时看到的物体，平面镜成像等。
☞知识点3光的传播速度
1.光在真空中的传播速度：真空中的光速是宇宙中最快的速度，在物理学中用字母c表示，真空中的光速为c=2.99792x108m/s，在计算中，真空中常取c=3x108m/s。
光在空气中的速度取c=3x108m/s；光在水中的速度约为3/4c；光在玻璃中的速度约为2/3c。
2.由于光的速度比声音的速度大很多，打雷下雨天，雷声和闪电同时发生时，我们总是先看到闪电，后听到雷声。
现象
特点
传播速度
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光的传播
在透明物质中传播
在透明物质中比在真空中的速度小，真空中最快，c=3x108m/s
在真空中传播
声的传播
在固、液、气体中传播
一般情况，在固体中最快，其次液体，最后气体。15℃时，在空气中传播速度为340m/s。
在真空不能传播
3.光年：光在真空中一年内传播额距离叫做光年。光年是一个长度单位。
例1百米赛跑时，终点的计时裁判员正确的计时方法是（）
A.听到发令员的枪声开始计时
B.看到发令员的发令枪冒烟开始计时
C.听到发令员的最后一声口令开始计时
D.看到最先起跑的运动员起跑开始计时
【答案】B
【解析】
【点评】
通过生活中的事例，结合我们所学光速和声速的知识是解决问题的关键。
例2光在真空中传播速度为________ m/s;打雷时，常常先看见闪电，后听到雷声的原因是__________。为实现我国的探月计划，向月球发射的激光到达月球并返回地面共需2.56s，则地球和月球间的距离是___________m。
【答案】
3×108；光的传播速度（3×108m/s）远远大于声音的传播速度（340m/s）；3.84×108。
【解析】
光在真空中的传播速度为3×108m/s；闪电和打雷是同时发生的，之所以先看见闪电，后听到雷声，是因为光的传播速度（3×108m/s）远远大于声音的传播速度（340m/s）；知道激光到达月球并返回地面的时间，求出激光从地球到月球单趟用的时间，再利用速度公式求地
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球到月球的距离．光在真空中的传播速度为3×108m/s，激光从地球到月球单趟用的时间：t=1/2×2.56s=1.28s，地球到月球的距离：s=vt=3×108m/s×1.28s=3.84×108m.
【点评】
解决本题的关键是能确定激光从地球到月球用的时间（单趟）。
☞知识点4光的色散
1.白光：太阳光是白光，牛顿用三棱镜使太阳光分解成各种颜色的光，说明白光是由各种色光混合而成的。
2.光的色散
太阳光通过三棱镜折射到白纸屏上，从白纸屏上可以看到一条彩色的光带，这个现象称为光的色散。
3.色光的混合
A．色光的三原色：红、绿、蓝三种色光按照不同的比例混合可以产生各种不同的色光，所以称它们是色光的三原色。
B．颜料的三原色：红、黄、蓝三色颜料按不同的比例混合可以产生各种颜色，其中包括黑色，故把它们叫颜料的三原色。
例1以下属于光的色散现象的是（）
A．雨后彩虹，搭起天桥B．水面鸟儿，顾影成双
C．海市蜃楼，空中楼阁D．坐井观天，所见甚小
【答案】A
【解析】
B、水面上出现鸟的像，是水面成像，是由光的反射形成的，此选项不符合题意；
20
C、海市蜃楼是光的折射现象，不属于光的色散，此选项不符合题意；
D、“坐井观天，所见甚小”，这一现象说明了光在同一种均匀物质中是沿直线传播的，此选项不符合题意．
【点评】
掌握好基础知识结合我们生活中的现象是解决问题的关键，学习物理要多观察，多思考。
例2如图所示，是太阳光经过三棱镜色散后的色光，在白光屏的B处是________光；将温度计放至AB范围A处的外侧，温度计的示数会_________（填“升高”、“降低”或“不变”）．
【答案】紫；升高。
【解析】
【点评】
太阳光是复色光，当透过三棱镜时会发生折射，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七中单色光。
☞知识点5光的反射定律
1.光的反射现象
光在两种介质分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象，叫做光的反射。
入射点：光线射到反射面上的点，用字母O表示。
两角：入射角即入射光线与法线的夹角，如图中的∠i；反射角即反射光线与法线的夹角，如图中∠r。
20
三线：入射光线指射到反射面的光线，如图中EO；法线指经过入射点O垂直于反射面的直线，它是一条辅助线，通常用虚线表示，如图中ON；反射光线即入射光线射到反射面上后，被反射面反射后的光线，如图中OF。
注意：入射光线和反射光线是有方向的，当用字母表示时，应沿光线的传播方向叙述字母，如入射光线EO，反射光线OF，画光路图时，光线应该用带箭头的实线表示。
2.光的发射定律
A.内容:在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。简称“三线共面，法线居中，两角相等”。
B.理解：(1)因果关系，先有入射光线，后有反射光线；反射光线随着入射光线改变而改变，所以不能说把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
(2)当光线垂直射入时，入射角为0º，反射光线与入射光线在同一直线上，传播方向相反，并不是没有反生反射。
(3)将纸板旋转一定角度，是为了验证发射光线和入射光线是否在同一个平面内。
C.在发射现象中光路时可逆的。
例1如图所示的四种现象中，由于光的反射形成的是（）
A．小孔成像 B．鸟巢倒影
C．水面折枝 D．故宫日冕
20
【答案】B
【解答】
【点评】
要解决此题，需要掌握光的反射现象，知道平面镜成像是由于光的反射形成的；要掌握光的折射现象，知道水底看起来比实际的要浅、斜插入水中的筷子向上折、海市蜃楼、凸透镜成像都是光的折射；要掌握光沿直线传播现象，知道影子的形成、日月食的形成、小孔成像都是光沿直线传播形成的。
例2如图是“探究光的反射规律”的实验装置，其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏，并能沿ON折转，ON垂直于CD
实验次数
1
2
3
4
5
6
入射角
60°
50°
40°
30°
20°
0°
反射角
60°
50°
40°
60°
20°
0°
（1）实验时，将光屏____放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲：将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙。说明反射光线、入射光线与法线在_______ 。
（2）某同学的实验数据如上表，其中有一组数据测错了，这组数据是第____次实验的，原因可能是将反射光线与________的夹角当成反射角。
20
【答案】
（1）垂直；同一平面内；（2）4；平面镜。
【解析】
（1）实验时，将光屏垂直放置在平面镜上，让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点，可在光屏上看到反射光，如图甲；将光屏右半部分向后折转任意角度，光屏上都看不到反射光，如图乙。说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内；
（2）根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射线与法线的夹角，入射角是入射线与法线的夹角，某同学的实验数据如上表，其中有一组数据测错了，这组数据是第4次实验的，原因可能是将反射光线与平面镜的夹角当成反射角。
【点评】
（1）实验时，将光屏垂直放在平面镜上；根据入射光线、反射光线和法线的关系进行分析，使光屏不在一个平面内，观察现象，得出结论。
（2）由光的反射定律知，反射角应等于入射角，故他所测量的角不是反射角，而是反射光线与镜面的夹角。
☞知识点6镜面反射和漫反射
名称
定义
相同点
不同点
图像
举例
镜面反射
反射面是光滑的平面，能将平行光沿同一方向反射出去，其反射光也是平行的。
遵循光的反射定律
反射面光滑；平行射入，平行射出。
黑板反光、平静的湖面反射等。
漫反射
反射面是粗糙不平的表面，将平行光沿不同的方向发射出去。
反射面凹凸不平；平行射入，发散射出。
各方向都能看清黑板的字、电影屏幕用粗布不用玻璃。
20
注意：（1）光的反射分为镜面反射和漫反射，并不只是镜面才发生镜面反射，平静的水面、抛光的金属平面等都是镜面反射。
（2） 生活中的光污染主要是光的镜面反射造成的。
例1如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图，在晚上开车时（ ）
A.潮湿的路面更容易发生光漫发射
B.干燥的路面发生光的折射
C.对面无车时．驾驶员看潮湿的路面更暗
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
【答案】C
【解析】
【点评】
针对漫反射和镜面反射的知识点做考查，同时它们同样遵循光的反射定律。
例2一个雨后的晚上，天刚放晴，地面虽已干，但仍留有不少水潭，为了不踩在水潭里，下面判断正确的是：（）
A．迎着月光走时，地面上发亮处是水潭
B．迎着月光走时，地面上暗处是水潭
C．背着月光走时，地面上发亮处是水潭
D．无论迎着和背着月光走，地面上暗处是水潭
【答案】A
20
【解析】
1、当迎着月光走时，地面发亮处有水，因为迎着月光走，月光射到水面上时，水面发生镜面反射，反射光几乎全部射入人眼，而地面发生漫反射，只有少量光进入人眼，所以此时水面量，人应该走暗处；
【点评】
抓住镜面反射和漫反射的定义及性质就可以解答此类题目．
☞知识点7平面镜成像
1.实验探究平面镜成像的特点
A.把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。
B.在拿一支没有点燃的一样的蜡烛，竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面那支蜡烛的像重合，在纸上记下两支蜡烛的位置。实验时，注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同。
C.改变点燃的蜡烛的位置，重做上面的实验。量出每次实验中两支蜡烛到玻璃板的距离，并比较它们的大小和位置关系。
2.平面镜成像的特点
（1）像与物体的大小相等；
（2）像和物体到平面镜的距离相等；
（3）像和物体的连线与镜面垂直。
简称“等大、等距、对称、虚像”。
3.注意事项
（1）实验应在较暗的环境中进行，成像更明亮。
（2）玻璃板应与水平桌面垂直，像才能与后面胡蜡烛重合。
20
（3）实验中，多次进行实验，记录多组数据，是为了更好的发现像和物体之间的关系，避免偶然性。
（4）利用两支完全相同胡蜡烛实验，是为了用没有点燃胡蜡烛替代点燃的蜡烛，从而比较像与物体的关系，这种方法叫做等效替代法。
（5）实验中，用玻璃板而不用平面镜，是因为玻璃板既能反射光又能透过光，因此既可以通过玻璃板看到物体的像，又可以透过玻璃板看到另一侧的物体，便于确定像的的位置。
（6）物体远离或靠近平面镜，像的大小不变；像的大小只跟物体的大小有关。
4.平面镜成像原理
（1）平面镜成像利用光的反射定律，平面镜成的像是由实际反射光线的反向延长线汇聚而成的，故平面镜成虚像。
（2）作图方法
A.根据平面镜成像特点作图.从点S向平面镜作垂线,并延长到S’,使S和S’到镜面的距离相等,因S和S’的连线是辅助线,所以用虚线.
B.根据光的反射定律作图.从S任意作两条光线SO1、SO2,根据反射定律画出其对应的反射光线O1A、O2B，将两条光线反向延长，其交点即S’,因为反射光线的反向延长线不是实际光线会聚的，所以要用虚线。
例1在“探究平面镜成像特点”的实验中，如图1所示．
（1）现有厚度分别为5mm和2mm的两块玻璃板，应选择___mm厚的玻璃板做实验，原因是_____________．
（2）用玻璃板代替平面镜的原因是____________________________，便于研究平面镜的成像特点．
（3）若白纸上每方格长度是5cm，将点燃的蜡烛由A点移至B点，此时它与移动后在玻璃板中所成的像的距离是________cm，用光屏在玻璃板后面无论如何移动，在光屏上都___（选填“能”或“不能”）成像，说明平面镜所成的是_________像．
（4）如图2甲所示是从平面镜中看到墙上的时钟的像，请在乙图上画出时钟的实际时间．
20
【答案】
（1）2；因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，用2mm厚的；
（2）便于观察和确定像的位置；
（3）20；不能；虚；
（4）见上图．
【解析】
（1）透明的玻璃板，可以观察到玻璃板的另一侧；因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，用2mm厚的．
（4）根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像和物体关于平面镜对称．所以图中表盘数字的顺序与实际顺序左右相反，时针指向10和11之间，分针指向7，实际时间为10：35．如下图所示：
【点评】
掌握平面镜成像特点及玻璃板的作用是日常训练和中考的重要考点。
例2如图（甲）所示是小明利用透明玻璃板“探究平面镜成像特点”的实验装置．
（l）实验中选择两根完全一样的蜡烛A 和C，是为了比较像与物的______关系．
（2）实验时，小明应在______（填“A”或“B”）侧观察腊烛A经玻璃板所成的像．
（3）图（乙）是小明测蜡烛的像B离玻璃板最近处到玻璃板的距离为______cm．
（4）小明将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，它的像的大小将______（填“变大”、“不变”或“变小”）．
（5）细心的小芳透过玻璃观察蜡烛A的像时，看到在像B处的后面还有一个较模糊、与像B有部分重叠的像，出现两个像的原因是__________________________________.
20
【答案】
（1）大小 （2）A （3）2.35 （4）不变 （5）玻璃的两个表面同时反射.每个表面成一个像
【解析】
平面镜成像中，选择两个相同的蜡烛的原因是便于比较像和物体的大小；实验时，小明应在A观察蜡烛A经玻璃板所成的像；由图像可知，小明测蜡烛的像B离玻璃板最近处到玻璃板的距离为2.35cm；平面镜成像的大小和物体大小相等，所以小明将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，它的像的大小将不变；细心的小芳透过玻璃观察蜡烛A的像时，看到在像B处的后面还有一个较模糊、与像B有部分重叠的像，出现两个像的原因是玻璃的两个表面同时反射.每个表面成一个像。
【点评】
解决本题的关键是熟知平面镜成像特点实验的探究过程以及注意事项，难度中等，是中考热考题型。
☞知识点8凹面镜和凸面镜
1.球面镜：如果镜子的反射面是球面的一部分，这样胡镜子叫球面镜。球面镜又分为凹面镜和凸面镜。
2.凹面镜、凸面镜和平面镜
类别
定义
作用
图像
举例
相同点
凸面镜
反射面是凸面的叫凸面镜。
对光线有发散作用。
汽车后视镜、拐角反光镜。
都遵循光的反
20
射定律。
凹面镜
反射面是凹面的叫凹面镜。
对光线有会聚作用。
太阳灶、探照灯
医用头灯。
平面镜
反射面是平面的叫平面镜。
既不会聚，也不发散。
潜望镜、穿衣镜。
例1如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是（）
A．手在墙上形成“手影”B．水面上“折断”的筷子
C．“后视镜”中的景物D．树在水中的倒影
【答案】B
【解答】
【点评】
（1）光在同一均匀介质中沿直线传播。实例有：小孔成像、激光准直、影子、日食和月食等；
（2）光照在不同介质面上时，会发生反射现象，平面镜成像就是具体应用；
（3）光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向就会发生偏转，即光的折射现象，凸透镜成像就是具体应用。
例2图1所示是位于北京故宫的“日晷（音guǐ）”，它是一种利用晷针的影子随太阳运动来计时的工具，它的工作原理是利用光的_______________；2010年广州亚运会圣火采集仪式在北京居庸关长城顺利举行，采火使者康辰晨通过凹面镜（如图2），利用光的___________规律聚焦太阳光点燃采火棒．（以上两空选填“直线传播”、“反射”或“折射”）
20
【答案】直线传播；反射．
【解析】
（1）该计时工具是根据影子的变化计时的，因为影子的形成是光的直线传播形成的，所以它的工作原理是光的直线传播；
【点评】
本题考查光在同种均匀介质中沿直线传播及光的反射。
☞知识点9折射现象
1.定义:光由一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象叫做光的折射。
2.基本概念
名称
定义
图像
入射光线
从一种介质射向另一种介质的光线（AO)
折射光线
进入另一种介质的光线（OC）
法线
过入射点与界面垂直的直线（NN1)
入射角
入射光线与法线的夹角(∠AON)
折射角
折射光线与法线胡夹角(∠N1OB)
3.光的折射特点
（1）光折射时，折射光线、入射光线和法线三者在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧；光从空气斜射到水或玻璃表面时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也增大。光垂直射到水或玻璃的表面时，在水或玻璃中胡传播方向不变。
20
（2）无论光从空气斜射入水或者其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的角总是大的。
简称“三线共面、两线分居、垂射不变、空气角大”。
4.反射定律和折射定律的异同
对比项目
反射定律
折射定律
不同点
1
介质方面
反射光线和入射光线在同中介质中。
折射光线和入射光线在不同介质中（或同种不均匀介质）。
2
角度方面
反射角始终等于对应的入射角。
折射角与对应胡入射角一般不相等。
相同点
1
三线共面
反射光线、折射光线都与对应胡入射光线、法线在同一平面内。
2
法线居中
反射光线、折射光线都与对应的入射光线分居法线的两侧。
3
两角关系
反射角、折射角都随着入射角的变化而变化。
4
可逆性
光胡反射和折射光路都是可逆的。
5.生活中的折射现象
A．从岸上看水中的物体：鱼A射出的两条光线经折射后射入人眼，则我们会觉得光好像是从A’射入我们眼睛里，因此我们会觉得A’点比A点高了。
B.从水中看岸上的物体：若从水中观察岸上的物体，则正好出现相反的现象，水面上的物体位置将会升高。
20
无论是水中看岸上的物体，还是在岸上看水中的物体，看到的都是物体的像，像的位置都比实际物体的位置更高。
C.海市蜃楼的形成：一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上。由于海面附近空气的温度比上层的低，所以上层的空气比下层的空气稀疏。一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。
例1能正确反映水中的筷子看起来向上偏折的光路是（）
A． B． C． D．
【答案】C
【解答】
20
【点评】
光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向会发生偏折，这种现象叫光的折射；光从水中斜射入空气时，传播方向将远离法线，折射角大于入射角。
例2如图所示的光现象中，属于光的折射的是（）
A．舞台激光束B．错位的“铅笔”
C．反光镜中的像D.水中的“倒影”
【答案】B
【解析】
A、追光灯射出的光柱说明光是沿直线传播的，故A错误。
B、错位的“铅笔”，属于光的折射现象，故B正确；
C、汽车反光镜是凸面镜，属于光的反射现象，故C错误；
D、倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故D错误。
【点评】
（1）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等；
20
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