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八年級上冊物理專項訓練之光學現象
知識回顧與典型練習題
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核心提示：光是生活中一種常見的現象，光是一種物質，也是一種能量。學習教材第四、第五章，我們初步了解了光的直線傳播、反射、折射、色散現象及其本質規律，并用這些規律來分析生活中實驗上各種光現象，為高中學習奠定基礎。

一、能夠發光的物體叫光源。光源有自然光源（如太陽、星星、螢火蟲、水母、燈籠魚等，月亮自身不能發光，不是光源）和人造光源（LED燈、白熾燈泡、熒光燈）之分。
練習：下列物體哪個不是光源（　　）
A．點燃的火炬 B．太陽 C．月亮 D．螢火蟲
二、白色光是復色光：紅、綠、  藍 被稱為“三原色”。色光按照不同比例混合，幾乎可以得到自然界中的一切色光。比如相同比例的三原色就可以合成白光，白光是復色光，可以通過三棱鏡（三棱鏡是光學上橫截面為三角形的透明體，就是一個透鏡，我們的體溫計就是這樣一個透鏡。它是由透明材料作成的截面呈三角形的光學儀器，白色光經過三棱鏡后因為不同色光在同種介質折射能力不同，就進行了分解。其中紅色光穿透力最強，折射率最小）分解出七色光。
練習：畫出一束光通過三棱鏡后發生的色散現象并表示出不同光線名稱：

練習、體溫計的刻度通常是35℃到42℃。下面是關于體溫計構造特點的描述，運用物理知識來補充填空：
（1）裝有水銀。這是因為水銀會發生熱脹冷縮現象，對溫度變化很敏感。
（2）液泡很大，內徑很細，微小的溫度變化就能導致水銀柱長度顯著變化，精確度高。
（3）靠近液泡處有一個很狹窄的曲頸，當體溫計離開人體后，外界氣溫較低，水銀遇冷體積收縮，就在狹窄的曲頸部分斷開，使已升入管內的部分水銀退不回來，仍保持水銀柱在與人體接觸時所達到的高度。這樣體溫計可以離開人體讀數，使用方便。
（4）體溫計外形是三棱形，相當于一個放大鏡，從較窄的一面看有放大作用（正立、放大的虛像），便于讀數。
練習：以下儀器或裝置中用到透鏡放大原理的是：
A．汽車車前燈 B．體溫計 C．汽車觀后鏡 D．照相機
這就是光的色散現象（光的色散指復色光通過折射分解為單色的現象）。生活中最典型的色散現象就是雨后的彩虹：大雨過后天空布滿許多微小的小水珠，這些小水珠相當于許多小三棱鏡，當太陽光斜照在這些小水珠上時，發生色散現象，形成美麗的彩虹。大自然中虹、霓、暈、華現象也是由光的色散現象形成的。
練習：下列物理事實中屬于光的色散現象的是（　　）
A. 霓虹燈的燈光五顏六色              B. 電視機畫面五彩繽紛
C. 雨后天空出現美麗的彩虹            D. 色彩豐富的水彩畫
分析：
A、霓虹燈的五光十色是因為燈管中充入稀有氣體可以產生各種顏色的光．
B、五彩繽紛的電視畫面色光的三原色是：紅、綠、藍組合而成的．
C、雨過天晴時，常在天空出現彩虹，這是太陽光通過懸浮在空氣中細小的水珠折射而成的，白光經水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現象叫做光的色散現象．
D、色彩豐富的水彩畫是顏料的三原色紅、黃、藍調和而成的．
故選C．
這就是說，光的色散實際就是光的折射現象。
練習：關于光的色散，下列說法中不正確的是（　　）
A．白光通過棱鏡后，傳播方向發生改變
B．色散現象表明白光是由多種色光組成的
C．紅色光通過三棱鏡時，傳播方向不發生改變
D．藍色光通過三棱鏡時，不會產生色散現象
練習：我們看到物體有不同的顏色，那是物體反射不同的色光。例如：陽光下看樹葉是綠色的，是因為樹葉反射    光，而將其他色光都被     吸收了。
據此我們通過觀察、推測可以知道：
▲如果一個物體能反射所有色光，則該物體呈現     。
▲如果一個物體能吸收所有色光，則該物體呈現      
▲如果一個物體能透過所有色光，則該物體是         。
這就是我們看到的物體顏色不同的原因了。
三、光的直線傳播：
1、光直線傳播及條件：光在同種、均勻介質（也可以理解為，材料相同、密度均勻的物質）中沿一條直線傳播。
注意：（1）光由一種物質照射到另一種物質上或者內部，方向會發生變化，變化后的傳播路徑還是直線。不能因為方向改變就說光不沿直線傳播了，那只是因為介質不同罷了。所以為研究方便，我們把光線看成一條直線。（2）光在同種均勻介質中沿直線傳播，說的是光傳播的路徑而不是方向，并不是說光只沿一個方向傳播。我們知道光源發出的光，只要在人眼視野之內，人人都可以看到這個光源發出的光線。
生活中的光現象說明了光在空氣中是沿直線傳播，這道理也可以解釋生活中一些光學現象，比如日食月食現象、用激光引導掘進機開挖隧道（激光準直），用眼睛瞄直，影子，坐井觀天（天很小），為什么有些物體（比如被遮擋）我們看不到等等。同時光傳播路徑的這種特點為我們研究光路畫光路圖提供了理論依據。
練習：關于光的傳播，下列說法正確的是:
A.光在玻璃中不是沿直線傳播的;     B.光只有在空氣中才沿直線傳播;
C.光在任何情況下都沿直線傳播；     D.光在同種均勻介質中沿直線傳播.
練習：（1）畫圖并說明青蛙坐在井里為什么看到的天空很小。
（2）畫出日食月食形成簡圖：

  
2、光傳播的速度：在真空中的速度為c=299792458m/s=299792.458km/s。光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。
 
由此我們得出：
①光在固體（一般指透明的固體）、液體、氣體、真空中都可以傳播。
②光在真空中傳播速度最大，在固體中傳播速度最小。
練習：光與聲音的傳播有許多不同，比較一下寫出結論：

練習：夏天打雷時，小明看到閃電后4秒才聽到雷聲，求打雷處離小明的距離是多少米？（設聲音在空氣中的傳播速度為340m/s）
練習：米賽跑時，如果終點的計時員不是看到發令槍冒白煙開始記時，而是等聽到發令槍的槍聲開始計時，他計得的某運動員百米成績是12.5秒，這個成績準確嗎？是提高了他的成績還是降低了他的成績？較準確的成績為多少？請結合物理知識，并通過計算回答。（若聲音在空氣的傳播速度是340m/s）
3、小孔成像實驗：
（1）實驗目的：驗證光在空氣中是沿直線傳播的。
（2）主要實驗器材：易拉罐、蠟燭、半透明塑料膜（相當于光屏）等。
（3）實驗環境：暗室（效果最明顯）。
（4）實驗現象：塑料膜上成倒立的實像（可以在光屏顯示出來，是實際光線會聚形成）。
（5）得出結論：光在空氣中沿直線傳播。
（6）小孔成像的規律：①像的形狀是物體的像，跟物體形狀一樣，左右相反，大小不一樣，跟小孔沒有任何關系。②像的大小：個實驗里面易拉罐和塑料膜的距離（像距）是不變的，小孔距離（物距）物體越近成的像越大，越暗，反之越小越亮；當物距等于像距時，像與物等大。如果物距不變，像距增大（減小），像變大（變小）。
  
練習：小明將易拉罐的上部剪去，蒙上半透明紙，在罐底部開一個小孔，用它做小孔成像實驗，下列說法中錯誤的是（ ）

A．像與物上下顛倒，左右相反。B．它的成像原理是光的折射規律。
C．物體離得越遠，像就越小。
D．在物體距小孔不變的情況下，半透明紙與小孔距離越大，像也越大。
 
四、光的反射：
1、當光從一種物質向另一種不同的物質傳播時，當到達兩種傳播物質的分界面時，會返回到原來傳播的物質中，這種現象叫做光的反射。空氣中大量微粒也反射光。晴朗的天空呈現藍色，是這些微粒反射了大量紫、藍、青色光形成的，因為這些光穿透能力比較差。
2、所有反射現象遵循反射定律：三線共面法居中，入反兩線在兩側。兩角相等有順序，不能隨意顛倒說。（光路可逆）
 
3、反射有鏡面反射和漫反射之分，都遵循反射定律。在生活中我們有時候要利用這兩種反射，有時候要防止。防止鏡面反射，就要使反射面粗糙一些，防止漫反射就要使反射面平滑一些。
（1）鏡面反射。鏡面反射是指若反射面比較光滑，當平行入射的光線射到這個反射面時，仍會平行地向一個方向反射出來，這種反射就屬于鏡面反射。例如鏡子、使用久了的黑板等。
★自行車尾燈的科學原理：
自行車后面裝著一個紅色的尾燈，里面沒有燈泡，它有什么用處呢？白天，它的紅顏色會引起后面的汽車司機的注意。夜晚，你拿個手電筒照一下，它會“發光”。它的本領是不管入射光從哪個角度射來，它的反射光都能逆著原方向反射回去。自行車尾部安上它，后面的汽車燈光照在它上面，司機看上去特別耀眼，就引起了司機的注意，避免汽車撞上。這又是什么原理呢？簡單一點說就是這個燈里面有很多平面鏡，都是互相垂直的，像蜂窩一樣。這個可以用幾何方法證明。
（2）漫反射是在粗糙表面上的光向各個方向反射的現象。
4、我們只所以能看見不發光的物體正是因為物體反射的光線進入了我們的眼睛。物體表面的入射光線有無數條，反射光也有無數條。物體表面越粗糙，反射光線越弱，但因為向各個方向反射，不同角度都容易看見；物體表面越光滑，反射光線越強烈，但只有特定角度可以看見。
5、我們利用反射現象就是利用反射面改變光的傳播方向。對于一束光，只要我們合理調整反射面，可以任意改變反射光線的角度方向。
6、反射作圖：①已知反射面以及入射光或者反射光線（一般就一條線），作出反射光線或者入射光線；②已知入射光線、反射光線確定鏡面位置。千萬別忘記首先作出法線，法線是垂直反射面且平分入射光線與反射光線的夾角。
練習：
（1）關于光的反射，下列說法錯誤的是（   ）
A．反射光線跟入射光線和法線在同一平面內
B．反射光線和入射光線分居在法線的兩側
C．入射角增大，反射角也同樣增大
D．入射角大于反射角
（2）入射光線與反射光線間的夾角為60°，則反射光線與鏡面間的夾角為（  ） A．60°     B．30°     C．120°     D．150°
（3）一束光線照在水平放置的平面鏡上，光線向下與水平方向成30°角，在入射線不變時①轉動鏡面使反射光線豎直向上，入射線與鏡面間的夾角是     °，入射光線與反射光線的夾角是   °。②若使鏡面向入射光線靠近10°，則入射光線和反射光線的夾角是    °
★雨后晴朗的夜晚，迎著月光走時，地上發亮處是     （路或水洼）；背著月光走，地上發亮處是        （ 路或水洼）。
雨后的地面上有許多積水，在有月光的夜晚，小明走路時，不想自己踩到積水，則下列行走的方法中正確的是（　　）
A. 迎著月光時走暗處，背著月光時走亮處  B. 迎著月光時走亮處，背著月光時走暗處
C. 迎著月光和背著月光時，都走暗處      D. 迎著月光和背著月光時，都走亮處
（4）下列光學現象中屬于光的反射的是:
A．日食的形成;　　　　　　　　　 B．利用放大鏡看郵票;
C．平靜的水面上，映出橋的倒影;　 D．在岸上看池底變淺.
（5）下列現象中，屬于光的漫反射現象的是
A.黑板反光，看不清粉筆字      B.電影畫面照在銀幕上
C.霓虹燈光照在櫥窗玻璃上      D.太陽光照在平靜的湖面上
（6）下列光學現象中說法不正確的是（ ）
A．電影院的屏幕用粗糙的白布做是利用了漫反射。
B．電影院的座位前后排錯開是為防止光沿直線傳播后排人被前排人擋住。
C．甲同學通過平面鏡看到乙同學的眼睛，據光路可逆，乙也一定能看到甲。
D．人看到水中的魚是光的折射現象形成的實像，水中樹的倒影是光沿直線傳播形成的。
（7）下列現象可以用光的直線傳播原理解釋的是（   ）可以用反射原理解釋的是（   ）。
A．立竿見影      B．水中倒影    C．杯弓蛇影     D．海市蜃樓
（8）把一個物體放在下列光學儀器前，進行必要調整后能看到放大的像的儀器是（   ）
A、平面鏡 B、凸面鏡 C、凹面鏡  D、凸透鏡
（9）用手電筒同時斜射在和一張放置著一面小鏡子的灰色紙上，觀察發現(   )。
A.鏡子亮    B.灰紙亮   C.一樣亮    D、都不亮
（10）從以下的哪種鏡子中看到的像一定是全身像(    )。
A.平面鏡    B.兩個相交為90°的平面鏡    C.兩個相交為45°的平面鏡   D、哈哈鏡
（11）下列可能是實像也可能是虛像的是（   ）
A、太陽下的身影   B、鏡子中的小貓  C、汽車后視鏡看到的景物  D、凸透鏡看到的物體
五、平面鏡成像實驗及結論：
（1）、實驗目的：
①探究物體和像分別到平面鏡的距離的關系，探究物、像的大小關系；
②通過實驗了解平面鏡成像的4個特點；
③感受并體會什么是“虛”像。
（2）實驗原理： 平面鏡成像是由光的反射形成的。
（3）實驗器材：
玻璃板、光具座、刻度尺、鉛筆、兩只完全相同的模擬蠟燭、白紙板（光屏）。
（4）實驗步驟
 
利用上圖所示的實驗裝置進行試驗：
① 在桌面上鋪上一張大紙，紙上豎立一塊玻璃板，作為平面鏡。
② 在紙上記下平面鏡的位置。
③ 把一支點燃的蠟燭放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支沒有點燃的同樣的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合。這個位置就是前面蠟燭的像的位置。在紙上記下這兩個位置。
④ 移動點燃的蠟燭，重復第③步。
⑤ 熄滅蠟燭，整理實驗器材，結束實驗。
（5）實驗記錄
    用刻度尺把每次實驗中蠟燭和它的像的位置連起來，用刻度尺測出他們到平面鏡的距離。
 物到平面鏡的距離/cm 像到平面鏡的距離/cm 像與物大小比較
第一次 10 10 相同
第二次 15 15 相同
第三次 20 20 相同
（6）分析論證
平面鏡成像的特點：
①像和物的  大小相同  ；左右相反。②像和物到鏡面的 距離相同；
③物和像的對應點的連線跟平面鏡 垂直  ；④所成的像是正立的 虛像  。
（7）探究性思考：
A、本實驗應用了  等效替代法（用蠟燭代替虛像）  的研究方法。物理常用的方法還有控制變量法。
B、玻璃板替代平面鏡的目的：便于找到像的位置_
C、用薄的玻璃的目的：防止前后兩個面各自反射成像
D、本實驗中薄玻璃板相當于平面鏡，白紙板相當于光屏。   
E、玻璃板必須豎直放置，不能傾斜，是為了防止成像在斜上方或斜下方，物象不能重合。
F、選兩只相同的蠟燭的目的：_便于比較物體和像大小關系
G、刻度尺作用：測量物體和像到鏡子的距離
H、白紙板作用：相當光屏，探究成的像是實像還是虛像
I、反復做三次目的：避免實驗結果出現偶然性
J、移去蠟燭B，并在其所在位置上放一光屏，則光屏上不能接收到蠟燭A的燭焰的像(填“能”或“不能”)，這說明平面鏡成的是_虛_像．這就是等效替代法。
K、將玻璃板和蠟燭放在方格紙上做實驗的而非白紙上的好處是：方格紙可以直接在紙上判斷物體與像之間的位置關系，更容易判斷像與物的連線與鏡面是否垂直。            
L、蠟燭B與蠟燭A的像能夠完全重合，說明蠟燭A與其所成像的大小相同       
M、如光將蠟燭A和B全部點燃，然后放于玻璃板兩側做實驗，這樣行嗎？這樣做得后果是什么？ 因為那樣會在玻璃板的兩側都會出現虛像，形成重影，無法探究像和物的關系。
N、小明以5cm/s的速度勻速將A蠟燭遠離玻璃板，那么鏡中的像相對于A蠟燭移動速度是       cm/s，像相對于鏡面移動速度為     cm/s，物像距離增大    cm。
O、人眼是如何看到鏡中的像？平面鏡成像光路圖如下，這是我們畫平面鏡成像光路圖的依據。你有什么發現？
練習：（1）小明從平面鏡里看到鏡子對面電子鐘所成的像如圖所示，這時的時刻應是
A、 21∶10 B、10∶21   C、10∶05      D、12∶01
（2）一個人身高1.6m站在豎直懸掛的平面鏡前1m處觀察，試問
①鏡中的像多高？
②要想從鏡中看到自己的全身像，鏡子至少多高？此時人像相距多大？
③若鏡子不動，人向前走了0.25m，像移動距離多大？
④若人不動，鏡子向前走了0.25m，像又移動距離多大？
（3）完成下列光路圖：
 
(4) 檢查視力時，人與視力表之間的距離應為5m。現因屋子太小而使用了一個平面鏡（如圖所示），視力表到平面鏡的距離為3m，那么人到鏡子的距離應為__________m。若視力表高為0.8m，則視力表在鏡中的像的高度為__________m。
除了平面鏡，還有凸面鏡、凹面鏡在實際生活中用處很大，它們也完全遵循光的反射定律。汽車后視鏡用的凸面鏡可以擴大視野；車前燈、太陽灶都用到凹面鏡，車前燈使用凹面鏡將燈泡的光變成平行光，太陽灶使用凹面鏡將照射的太陽光匯聚起來。
六、光的折射現象：
1、
 
★光從空氣中斜射入水中或者與水相似的透明物質才會發生折射，垂直射入不折射。折射和反射。
★在折射現象中入射角、折射角也分居法線兩側。入射角增大，折射角也增大。入射角與折射角哪個大要看實際情況。從空氣斜射到水或者玻璃里面，折射角小于入射角，折射光線靠近法線；從水里或者玻璃里面射入空氣，折射角大于入射角。（從密度小的介質里斜射入密度大的物質，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角）
★折射現象中，光路可逆。
★光從空氣斜射在水面發生折射后，在水里依然沿直線傳播。
★我們看到物體在水中的部分是一個虛像。
2、折射作圖：
3、練習：
（1）
（2）下列有關光現象的解釋，正確的是（ ）
A．小孔成像是因為光沿直線傳播。
B．雨后彩虹是光的反射現象。
C．城市玻璃幕墻造成的“光污染”是光的折射現象。
D．電影屏幕制成白色是因為白色吸收各種色光。
（3）在水中的筷子看起來變彎，是由于光從______射入______發生______的緣故．
（4）插入水中的筷子，在水中的部分看起來向上彎折，如圖所示，人眼在C點處看到筷子B點的像在位置B＇點。請畫出B點的一條光線經水面折射后過C點的光路圖。
 
（4）圖所示，一束光射向一塊玻璃磚．畫出這束光線進入玻璃和離開玻璃后的徑跡（注意標出法線）．

（5）光從空氣斜射入水中時，折射角__________入射角（填”大于”或”小于”）；若使入射光線遠離法線，則折射角將__________。
（6）若入射角大于折射角，則光可能是（    ）
A、從玻璃斜射入空氣中    B、從空氣中斜射入水中
C、從水中垂直射向空氣中  D、從空氣中垂直射向玻璃中
（7）
 

（8）下列現象中，不屬于光的折射現象的是（　　）
A．盛有水的碗，看上去碗底變淺了
B．晴天看見“白云在水中飄動”
C．夏天發生在海面上的海市蜃樓現象。
D．透過一張透明塑料紙上的水珠看到的字放大了
（9）魚兒在清澈的水里游來游去，我們沿著看到的魚的方向去叉它，叉不到，因為我們看到的“魚”是光    射形成的   （“虛”“實”）像。而有經驗的漁民對準魚的      去叉，就能叉到魚。
總結一下：下列都是光的折射現象：
（1）從岸上看水里的物體感覺變  淺 （“深、淺”)
（2）從水里看岸上的物體感覺變  高 （“高、低”）
（3）斜插在水里的筷子在水面處“彎折”
（4）海市蜃樓、光的色散、凸透鏡成像。
七、看不見的光：

1.  光譜：棱鏡可以把太陽光分解為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫幾種不同顏色的光。把它們按這個順序排列起來，就是光譜。在       之外是紅外線，       之外是紫外線，人眼都       。
2. 紅外線：在光譜上         的部分叫做紅外線。
 一切物體都在不停地發射紅外線。物體的溫度越高，輻射出的紅外線就越多。
 物體在輻射紅外線的同時，也在吸收紅外線。
 紅外線有以下三個特性：
（1）紅外線的主要特性是熱作用力強。
（2）紅外線穿透云霧的能力比較強。
（3）紅外線可以用來進行遙控。
 紅外線的應用：用紅外線加熱物體、紅外線烤箱、紅外線取暖、用紅外線診斷病情、紅外線夜視儀、紅外線烘干汽車表面的噴漆、全自動感應水龍頭、電視的遙控器等。
3. 紫外線：在光譜上       的部分叫做紫外線。
 高溫物體，如太陽、弧光燈和其他熾熱物體會發出不同顏色的熒光，同時發出紫外線。
 紫外線有以下特征：
（1）紫外線的主要特征是化學作用強，很容易使照相底片感光。
（2）紫外線的生理作用強，能殺菌。
（3）紫外線具有熒光效應，能使熒光物質發光。
（4）適當的紫外線可以幫助人們促進合成維生素D，促進鈣的吸收。
 紫外線過度照射會損害身體健康，不要用眼睛直視紫外光，不要照射過量的紫外線。
 太陽光中有大量的紫外線，但大部分被大氣層上的臭氧吸收，不能到達地面。
 紫外線的應用：驗鈔機、紫外線殺菌、紫外線鑒別古字畫、曬糧食等。
4. 光的散射：
地球周圍的大氣能夠把陽光向四面八方散射，所以整個天空都是明亮的。如果沒有大氣，散射將無法進行。
不同色光的波長不同，依照紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的順序，它們的波長一個比一個短。那么顯然紅外線的波長比紅光還長，紫外線的波長比紫光還短。
大氣對光的散射有一個特點：波長越短的光容易被散射，波長較長的光不容易被散射。天空是藍色的，是因為大氣對陽光中波長較短的藍光散射得較多。
大霧彌漫時，汽車必須打開霧燈才能保證行車安全。汽車霧燈使用黃色光，是因為黃色光的穿透能力比較強，不容易被散射。
練習：
（1）關于紅外線，下列敘述正確的是（    ）
A．只有燃燒的物體才能發射紅外線
B．物體溫度越高，輻射出的紅外線越多
C．物體在輻射紅外線的同時，不能吸收紅外線
D．物體在輻射紅外線的同時，葉子吸收紅外線
（2）下列應用屬于應用紅外線遙感技術的是（AB　　）
A．在飛機上利用紅外線勘測地熱，尋找水源，監測森林火災
B．在氣象服務中應用紅外線預測臺風、寒潮
C．銀行柜臺用的驗鈔機檢驗鈔票的真偽
D．醫院的病房利用的殺菌燈殺菌
（2）過度曬太陽會使皮膚粗糙，甚至會引起皮膚癌，這是由于太陽光含有     光線造成的。
（3）應用紫外線的熒光效應，進行(      )
A．使照相底片感光　　B．殺菌 　　C．防偽　　D．浴室用來取暖
（4）下列有關不可見光的說法錯誤的是（   ）
 A．不可見光是一種假想的光，實際并不存在
 B．不可見光也可以傳遞能量
C．不可見光也可以在空氣中直線傳播
D．不可見光遇到物體也可以被反射