第十講--光的折射與透鏡一、思維導(dǎo)圖二、知識梳理考點1光的折射1.定義：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會在界面上發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射現(xiàn)象。(1)垂直射入時，光線不發(fā)生偏折，折射角等于入射角且等于0°光的傳播速度不會發(fā)生改變(2)條件：①兩種介質(zhì)②斜射2.光的折射現(xiàn)象中的基本概念(1)入射光線AO：照射到兩介質(zhì)分界面的光線(2)折射光線OC：光進入另一種介質(zhì)被折射后的光線(3)法線NN，：過入射點0且垂直于兩介質(zhì)分界面的直線(4)入射角：入射光線和法線的夾角(∠AON)(5)折射角：折射光線與法線的夾角(∠NOC)3.光的折射規(guī)律：(1)折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)(2)折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)(3)折射角隨著入射角的增大而增大，減小而減小(4)當(dāng)光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)中時，折射角小于入射角；當(dāng)光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角(5)當(dāng)光垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不改變(6)在折射規(guī)律中光路是可逆的考點2生活中的折射現(xiàn)象1.從岸上看水中的物體:假設(shè)從A點射出的光線經(jīng)折射后射入人眼，則我們會覺得光好像是從A點射入我們眼睛里的，A’點就是A點的像，因此我們會覺得像A’點比A點的實際位置高。2.從水中看岸上的物體:若從水中觀察岸上的物體，則正好出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，看到的也是物體的像，比物體的實際位置升高了。3.海市屋樓的形成:海市蜃樓是一種由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象，多發(fā)生在夏天的海面上由于海面附近空氣的溫度比上層的低，所以上層的空氣比底層的空氣稀薄，有一些射向空中的光.由于不同高度空氣的疏密不同而發(fā)生彎折，逐漸彎向地面，進入觀察者的眼睛.考點3光的反射和折射比較考點4光的色散1.色散現(xiàn)象：太陽光通過棱角后分解成七種顏色的光，這種現(xiàn)象叫光的色散。2.光的色散現(xiàn)象解釋：(1)太陽光是白光，是由七種單色光組成的復(fù)色光。(2)不同的單色光通過棱鏡時偏折的程度不同，紅光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。3.色光的三原色：紅、綠、藍三種色光叫色光的三原色。4.透鏡的物體的顏色是由它透過的色光決定的，其他色光被吸收。5.不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的，其他色光被吸收。6.看不見的光：(1)可見光譜：三棱鏡把太陽光分解成不同顏色的光，它們按照一定的順序排列，形成可見光譜(2)紅外線①概念：在可見光譜的紅光以外存在著一種人眼看不見的光，叫紅外線。一切物體都不停地輻射紅外線，物體的溫度越高，輻射紅外線越強②紅外線的特性及應(yīng)用a.熱作用強：紅外線烘烤；紅外線取暖；醫(yī)療上紅外線診斷。b.穿透云霧能力強：紅外線遙感，可利用該技術(shù)勘測地?zé)帷.可用來進行遙控：家用電器的遙控器。(3)紫外線①概念：在可見光譜的紫光以外有一種看不見的光，叫紫外線②紫外線的特性及應(yīng)用a.紫外線的化學(xué)作用強：很容易使照相底片感光。b.紫外線的生理作用強，能殺菌，強度高時能傷害人體。c.紫外線具有熒光效應(yīng)，可用來鑒別字畫和人命幣的真?zhèn)巍.適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射可以促進人體對鈣的吸收考點5透鏡1.透鏡的分類2.三條特殊光線規(guī)律:(1)一側(cè)平行于主光軸，另一側(cè)一定過焦點。(2)光線會向厚的一側(cè)偏折。考點6凸透鏡成像規(guī)律1.觀察下列各圖并補充成像規(guī)律及其應(yīng)用:2.整體圖像的變化口訣:一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小;成實像:物近像遠像變大，物遠像近像變小。成虛像:物近像近像變小，物遠像遠像變大。【特別提醒】如果題目中沒有明確告訴u(物距）,v(像距）,f(焦距）可以通過比較u(物距）和v(像距）的大小關(guān)系來確定像的性質(zhì)。（1）若u=v（2）若u>v（3）若u<v【易錯點梳理】蠟燭燃燒過程中變短，像會逐漸往上移動，怎么使像重新呈現(xiàn)在光屏中央?2.用紙擋住上一半的凸透鏡，成的像也變成一半嗎?小科普：照相機成的倒立縮小的像，通過數(shù)字電路板，將倒立的像調(diào)整過來顯示小科普：照相機成的倒立縮小的像，通過數(shù)字電路板，將倒立的像調(diào)整過來顯示考點7凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用1.照相機(1)原理：利用凸透鏡成倒立、縮小的實像。(2)拍照時候，鏡頭離物體的距離越近，像離鏡頭的距離越遠，所成的像越大；鏡頭離物體的距離越遠，像離鏡頭的距離越近，所成的像越小。屏幕的特點:白色、粗糙(反射所有色光、漫反射2.屏幕的特點:白色、粗糙(反射所有色光、漫反射(1)原理:利用凸透鏡成倒立、放大的實像(2)成像特點:①投影片到鏡頭的距離(物距)小于鏡頭到屏幕的距離(像距)②投影片離鏡頭越近時，屏幕上所成的像越大，像到鏡頭的距離越大.3.放大鏡（1）原理：將放大鏡鏡片放在物體上方適當(dāng)?shù)奈恢茫高^放大鏡我們可以看到一個正立、放大的虛像。（2）成像特點：①被觀察的物體的像是正立，放大的。②物體和像在透鏡的同側(cè)。③像不能在光屏上呈現(xiàn)。考點8探究凸透鏡成像規(guī)律1.實驗儀器［光具座、凸透鏡、光屏（方格光屏）、蠟燭（二極管）和火柴等］2.調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一水平高度的目的---使像能成在光屏的中央3.焦距的測量（1）用平行光垂直照射到凸透鏡,在凸透鏡的另一側(cè)用光屏能承接到最小最亮的光斑，測出光斑到凸透鏡光心的距離即為焦距（2）移動光屏到某一位置恰能在光屏上成清晰的倒立、等大的像，此時蠟燭到透鏡距離的1/2為凸透鏡焦距（3）焦距范圍判斷4.透鏡成像規(guī)律與應(yīng)用（1）靜態(tài)規(guī)律及應(yīng)用（2）動態(tài)規(guī)律及應(yīng)用5.蠟燭長度變短，要使像仍成在光屏中心的調(diào)節(jié)的方法（1）將光屏向上移動（2）將蠟燭向上移動【交流與反思】6.光屏上找不到像的原因（1）燭焰中心、透鏡中心和光屏中心沒有在同一水平高度（2）物距等于或小于焦距（3）像的位置超出了光具座的范圍7.測量物距和焦距的誤差分析8.光屏上能看到像的原因（光發(fā)生了漫反射）9.實驗環(huán)境（為了使實驗現(xiàn)象更明顯，應(yīng)選擇較暗的環(huán)境）10.蠟燭可用發(fā)光二極管代替的原因（讓所成的像更穩(wěn)定并容易對比像物的大小關(guān)系）11.白色光屏可用方格光屏代替的目的（便于辨別像的大小）12.用紙遮住凸透鏡一部分時的實驗現(xiàn)象（還能成完整的像，但像會變暗些）13.光屏上成清晰像時，對調(diào)物與光屏的位置，光屏上還能成像的原因（光路可逆）14.凸透鏡前加鏡片的相關(guān)判斷（1）加遠視鏡（凸透鏡）（光線提前會聚、像距變小、像變小；光屏應(yīng)向靠近透鏡的方向移動）（2）加近視鏡（凹透鏡）（光線延遲會聚、像距變大、像變大；光屏應(yīng)向遠離透鏡的方向移動）實驗結(jié)論：（1）當(dāng)u>2f,f<v<2f時成倒立、縮小的實像（照相機）；（2）當(dāng)u=2f,v=2f時成倒立、等大的實像（測焦距）；（3）當(dāng)f<u<2f,v>2f時成倒立、放大的實像（投影儀）；（4）當(dāng)u=f時不成像；（5）當(dāng)u<f時成正立、放大的虛像（放大鏡）三、題型分類題型1光的折射規(guī)律1.（2023?溫州模擬）真實的光束是沒有“箭頭”的，如圖是光在空氣和水的界面上發(fā)生反射和折射時的三束光束。為了判斷光是從空氣斜射入水中的，下列事實中不能作為其判斷依據(jù)的是（）A．空氣一側(cè)有兩束光束 B．三束光束在同一平面內(nèi) C．光束AO明顯比其余兩束光束亮 D．光束AO與其余兩束光束分居左右兩側(cè)2.同學(xué)們學(xué)習(xí)了“光的折射”后，知道了光從空氣斜射入玻璃中時，折射角小于入射角。入射角增大，折射角也增大。那么當(dāng)光從空氣斜射入玻璃中時，折射角與入射角大小是否成正比呢?【建立猜想】折射角與入射角大小可能成正比。【實驗探究】同學(xué)們測得了四組實驗數(shù)據(jù)。第2次實驗如圖所示，請將實驗數(shù)據(jù)填入表格中。實驗序號1234入射角20°40°60°80°折射角13°⑴________35°41°【實驗結(jié)論】折射角與入射角大小________（選填“成正比”或（“不成正比”）。【評價與交流】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，還可以得出的結(jié)論是________________________________題型2光的折射現(xiàn)象1.（2023?杭州）陶瓷茶杯底部放有一枚硬幣，人移動到某一位置時看不見硬幣（如圖甲），往茶杯中倒入一些水后，又能夠看見硬幣了（如圖乙）。關(guān)于“看不見”和“又看見了”兩種情況，下列分析正確的是（）①“看不見”是由于硬幣沒有反射光②“看不見”是由于硬幣反射的光沒有到達眼睛③“又看見了”是由于硬幣反射的光通過水面的反射到達眼睛④“又看見了”是由于硬幣反射的光通過水面的折射到達眼睛A．①③ B．①④ C．②③ D．②④2.（2023?拱墅區(qū)校級二模）手電筒發(fā)出的光豎直向下照射到一個空燒杯底部，光線投射到燒杯底部形成一個圓形光斑（如圖中虛線所示），若再向燒杯中注水到一定高度時，燒杯底部的光圈會變?yōu)槿鐖D中的（）A． B． C． D．3.（2023?南潯區(qū)二模）生活中有許多常見的光學(xué)現(xiàn)象。下列現(xiàn)象由光的折射形成的是（）A．幕布上的皮影戲 B．水中塔的倒影 C．樹蔭下的圓形光斑 D．放大鏡放大的眼睛4.（2023?余杭區(qū)二模）一只白鷺在水中覓食（如圖所示），此時在水中形成兩個不同的“像”，關(guān)于這個現(xiàn)象說法正確的是（）A．“像”A是由光的直線傳播形成的 B．“像”B是由光的反射形成的 C．“像”A的大小與白鷺一定相同 D．“像”B是白鷺在水面形成的虛像題型3光的色散1.如圖所示，讓一太陽光通過棱鏡射到白屏上，屏上標(biāo)出了三個區(qū)域①②③，利用區(qū)域的光能遙控電視機，區(qū)域的光能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光，從而可識別鈔票真?zhèn)巍?.小紅在劇場里觀看晚間演出，一個穿白色上衣、藍色褲子的演員在紅色燈光下翩翩起舞，小紅看到演員服裝的顏色是（）A.上衣為白色，褲子為黑色B.上衣為紅色，褲子為藍色C上衣為白色，褲子為藍色D.上衣為紅色，褲子為黑色3.從牛頓的色散實驗中可知，不同的色光通過三棱鏡后的偏折能力是不同的。小明用紅光和紫光分別做實驗，請在圖甲中畫出紅光和紫光折射后的光路圖(圖甲中的A、B點分別為兩種色光經(jīng)過透鏡后的焦點）題型4光的作圖1.（2023?永嘉縣校級三模）下列是觀察空中月亮在湖水中倒影的光路圖，其中正確的是（）A． B． C． D．2.（2023?越城區(qū)一模）小華同學(xué)用激光筆照射水面，在水槽壁上出現(xiàn)兩個紅點A和B。（1）A是激光經(jīng)水面（選填“反射”或“折射”）后形成的像點。（2）若保持入射點O的位置不變，欲使A點下移至A′，應(yīng)使入射光線MO繞著點O沿（選填“順時針”或“逆時針”）方向轉(zhuǎn)動。（3）若保持入射光線不變，欲使B點上移至B′，應(yīng)使水面（選填“上升”或“下降”）。題型5凸透鏡成像規(guī)律1.（2023?紹興）小敏透過水杯看見《科學(xué)作業(yè)本》上的“科”字呈如圖所示的放大效果。下列選項中與其成像規(guī)律相同的是（）A． B． C． D．2.（2023?拱墅區(qū)校級一模）紅外線是一種不可見光（線）。由于玻璃對紅外線的折射能力比可見光弱，因而同一透鏡在紅外線射入時的焦距比可見光射入時長。有一種感光膠片叫紅外線膠片，它對可見光不敏感，而紅外線卻能使它感光。這種膠片可用普通相機進行紅外攝影。現(xiàn)有一幅書上的圖片用普通膠片攝影時剛好成等大的像，如換成紅外線膠片的話，仍要成等大的像，則應(yīng)該（）A．減小物距，增加暗箱長度 B．減小物距，縮短暗箱長度 C．增大物距，增加暗箱長度 D．增大物距，縮短暗箱長度3.（2023?衢州三模）將一蠟燭放在裝有水的燒瓶前，調(diào)整蠟燭和燒瓶至如圖所示位置，能在墻壁上得到清晰的像。裝有水的燒瓶相當(dāng)于一個凸透鏡，則該“凸透鏡”的焦距可能是（）A．7cm B．14cm C．20cm D．32cm4.（2023?衢州）小科選取了“F”光源、帶小孔的紙板、光屏等材料，按如圖順序依次固定在光具座上，通過左右移動光源和光屏，開展“小孔成像”實驗。實驗中光屏上不可能出現(xiàn)的是（）?A． B． C． D．題型6，探究凸透鏡成像規(guī)律實驗1.（2023?椒江區(qū)校級二模）小光用圖示裝置探究“凸透鏡成像規(guī)律”，當(dāng)蠟燭、透鏡位于圖示位置時，恰好在光屏上看到了清晰的燭焰像。則下列說法正確的是（）A．該透鏡的焦距是30cm B．將蠟燭向右移動5cm，向左移動光屏可以再次得到燭焰清晰的像 C．將蠟燭向左移動5cm，適當(dāng)移動光屏，可以得到倒立縮小的實像 D．保持蠟燭不動，將透鏡移到30cm處，眼睛位于光屏一側(cè)通過透鏡能看到縮小的燭焰像2.在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中。(1)某次實驗過程中，小敏移動光屏直到出現(xiàn)清晰的像，蠟燭、透鏡和光屏在光具座上位置如圖所示，此時所成的是倒立__________的實像。(2)若通過移動透鏡，使光屏上再次成清晰的像，透鏡應(yīng)該移到__________厘米刻度處。(3)實驗一段時間后，原來成在光屏中央的像“跑”到圖甲所示的位置。下列操作可以讓像重新回到光屏中央的有__________。①光屏上移一段距離②蠟燭下移一段距離③透鏡下移一段距離(4)研究好成像規(guī)律后，小敏模擬了近視和遠視的矯正。圖乙中，小敏給透鏡戴上“眼鏡”(凸透鏡B)，光屏上剛好出現(xiàn)清晰的像，摘下“眼鏡”后，光屏上的像變模糊，如圖丙所示。若要通過移動蠟燭使像再次清晰，應(yīng)將蠟燭向__________(選填“靠近”或“遠離”)透鏡方向移動一段距離。3.（2023?溫嶺市模擬）某同學(xué)在利用加水的燒杯進行實驗活動時，發(fā)現(xiàn)下列問題：（1）把金魚放入燒杯后發(fā)現(xiàn)魚“變大”了，圖2選項中與其原理相同的是。?（2）他把一張寫著字母“F”的白紙放在盛滿水的燒杯后面，如圖3甲所示。白紙從貼近燒杯到逐漸遠離燒杯的過程中，他透過燒杯觀察如圖3乙所示，先后觀察到A、B兩種不同的像。如圖3丙所示。對此，他用兩束平行激光進行探究，實驗現(xiàn)象如圖3丁所示，據(jù)此現(xiàn)象分析圖丙中A、B像產(chǎn)生的原因是帶水的燒杯具有的特點。（3）將白紙遠離燒杯，觀察到等大的像。繼續(xù)遠離又觀察到一個明顯不同的像，請在圖4虛線框中畫出該像。四、課后鞏固1.（2023?臺州）如圖是一只白鶴在水面散步時的優(yōu)美場景。關(guān)于白鶴兩個“影”的形成原理，正確的是（）A．影子——光的反射 B．影子——光的色散 C．倒影——光的反射 D．倒影——光的折射2.（2023?金華）某些高層建筑的玻璃幕墻會產(chǎn)生強烈的鏡面反射，造成光污染。下列各圖中光學(xué)現(xiàn)象的原理與玻璃幕墻發(fā)生鏡面反射的原理相同的是（）A．林中光束 B．拱橋倒影 C．水中鉛筆 D．人手影子3.（2023?紹興）小敏散步時看到了李白詩中“對影成三人”的真實場景：一只白鷺站在水中，形成了如圖的兩個“影”。下列說法正確的是（）?A．影子是光的反射形成的 B．倒影是光的折射形成的 C．兩個“影”形成原理相同 D．倒影是白鷺等大的虛像4.（2023?濱江區(qū)模擬）在進行“實驗室制取氧氣”實驗時，小寧透過毛玻璃片看不清后方的景物，當(dāng)毛玻璃片沾上水以后，又可以看見后方的景物。下列分析有誤的是（）甲圖乙圖A．干燥的毛玻璃片表面凹凸不平，光線經(jīng)過毛玻璃后向各個方向發(fā)散，不能成像 B．沾水的毛玻璃片表面變得更平整，乙圖中看到的“科”字是光線透過玻璃和水成的虛像C．公共浴室常用單面毛玻璃隔斷，若將粗糙面朝向浴室內(nèi)更能保護洗澡時的隱私 D．放在桌子上的毛玻璃比玻璃片更容易發(fā)現(xiàn)，這是因為毛玻璃表面的漫反射更強5.（2023?杭州模擬）小金同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間關(guān)系的圖象，如圖所示，下列判斷正確的是（）A．該凸透鏡的焦距是16cm B．當(dāng)u＝12cm時，在光屏上能得到一個縮小的像 C．當(dāng)u＝20cm時成縮小的像，照相機就是根據(jù)這一原理制成的 D．物體從距凸透鏡12cm處移動到24cm處的過程中，物像間距逐漸變小6.（2023?鄞州區(qū)一模）在“探究凸透鏡的成像特點”實驗中，所用凸透鏡的焦距為f，光屏是用表面涂有白漆的鐵板制成。小明把夜光顯示的手表置于光具座上，移動光屏，當(dāng)手表與光屏分別處于如圖甲所示的位置時，小明看到光屏上呈現(xiàn)清晰的像。若此時手表表盤指針位置如圖乙所示，則小明看到光屏上呈現(xiàn)的像為圖中的（）A． B． C． D．7.（2023?玉環(huán)市校級模擬）下列圖片中的科學(xué)現(xiàn)象與所對應(yīng)的物理知識相符的是（）A．手影游戲光的折射 B．小孔成像光的反射