光学实验

光学实验专题一、实验探究题（本大题共5小题，共30.0分）1.小刚同学做小孔成像实验并研究小孔成像的特点：请在如图甲所示的半透明纸上画出蜡烛AB的像．小刚发现蜡烛和小孔的位置固定之后，像离小孔越远，像就越大．他测出了不同距离时像的高度，填在表格中．表格中空缺的数据是请你根据表中的数据在如图乙所示的坐标系中画出与s的关系图象．蜡烛在塑料薄膜上所成的像是______填“实像”或“虚像”；其成像的原理是______；如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是______；A.三角形光斑圆形光斑蜡烛的正立像蜡烛的倒立像请你猜想要想使像明亮些，半透明纸应______填“靠近”或“远离”小孔．若将小孔遮去一半，像会变得更______清晰、模糊．晴天的正午时分，走在茂密的树林下，你会看到阳光透过树叶的缝隙而在地上留下许多大小不同的圆形光斑，这是______选填“太阳”、“树叶的缝隙”或“树叶”的______选填“像”或“影子”．2.如图所示，小云在探究光的反射定律时，将一块平面镜放在水平桌面上，再把一块白色硬纸板垂直放置在平面镜上．实验时让光贴着纸板入射是利用光的______选填“镜面反射”“漫反射”以便显示光路；图中反射角是______度；让入射光线EO靠近法线ON，则反射角会______选填“变大”或“变小”；将纸板B向后折转一定角度，在B板上______选填“能”或“不能”看到反射光，这说明_______________________________；逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：_____________________；实验中，同组的小马选择不同的入射角分别进行实验，结果得到了不同的数据，如表所示．经检查，四次试验中各角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背，你认为其中的原因应该是3.实验时应选较______选填“厚”或“薄”的玻璃板竖立在水平桌面上。

点燃蜡烛A，透过玻璃板观察到A的像，把与A完全相同的蜡烛B放在像的位置，观察到B与像完全重合，说明像与物______。

将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是______像。

用方格纸替代白纸，更方便探究像与物的______关系。

4.某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如表数据：光从空气斜射到水面时，将同时发生______和______现象。

光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而______选填“增大”、“不变”或“减小”，且折射角______选填“大于”、“等于”或“小于”入射角。

当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于______度。

该同学根据上述实验中的发现和结论总结出了光的折射特点。

若用激光沿CO方向从水中射入空气，激光在空气中传播的光路是______选填“OA”或“OB”；激光经过水面反射时的反射角大小等于______选填“”、“”或“”。

5.如图，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光．这个现象称为光的______ 从图中可以看出，三棱镜对______ “A”、“B”的偏折作用更强．由此说明太阳光是由各种色光组成的，可以把光屏上的光大致分为7种颜色：红、橙、黄、绿、蓝、______ 、紫，A处应该是______ 光，B应该是______ 光．答案和解析1.【答案】8；实像；光的直线传播；D；靠近；模糊；太阳；像【解析】解：小孔成像是光的直线传播现象．物体上部的光线通过小孔后，射到了光屏的下部；物体下部的光线通过小孔后，射到了光屏的上部，因此通过小孔后所成的像是倒立的像．如下图所示；据表格中的数据不难看出，蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h与像到小孔的距离S关系的数学表达式为，当横坐标上的点即半透明纸距小孔时，在h随s的变化曲线上对应的纵坐标的点为8cm，即为像的高度根据表格中的数据在坐标纸中的对应点，然后连接成平滑的曲线，如图：蜡烛在塑料薄膜上所成的像是实像，其成像的原理是光的直线传播；蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与蜡烛形状相同，像与小孔的形状无关，即蜡烛在塑料薄膜上成的像是蜡烛的倒立像，选D；要想使像明亮些，像应小些，所以半透明纸应靠近小孔，若将小孔遮去一半，由于入射到像点的光减少，像的大小不变，像将变模糊．故答案为：见上图；；见上图；实像；光的直线传播；；靠近；模糊；太阳；像．根据光的直线传播作出成的像；根据表格中像的高度和像到小孔的距离，能看出它们间的具体关系式，把表格中的数据描在图象中，然后连成平滑的曲线；物体发出或反射的光通过小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的实像，这就是小孔成像；在小孔成像现象中，物体经小孔成的像的形状由物体决定，像的形状与物体的形状相同，与孔的形状无关；要想使像明亮些，半透明纸应靠近小孔．若将小孔遮去一半，入射光线较少，像变暗；结合中小孔成像的知识分析即可判断．本题利用了光沿直线传播作图：小孔成的像是倒立的像，像的大小和物体与小孔的距离、小孔到光屏的距离有关．本题探究了小孔成像的原因及像的大小的影响因素．只有做过此类的实验才能明白小孔成的像与小孔的形状没有关系的，故在学习物理的过程中，能自己动手做的实验一定要做一下，才能加深对所学知识有进一步的理解．2.【答案】漫反射；；变小；不能；反射光线，入射光线，法线在同一平面内；反射时，光路是可逆的；将反射光线与镜面的夹角当成反射角了【解析】【分析】此题考查了光的反射定律的研究过程，需要学生能规范的用物理语言表达．在不同方向都能看到光的传播路径，是由于光在光屏上发生了漫反射而进入我们的眼里；根据反射定律，反射角等于入射角可知图中反射角，反射角随入射角的变化而变化；为了证明反射光线，入射光线，法线在同一平面内，应把反射光线所在纸板前后翻折；为了证明光路是可逆的，应该让光线沿着反射光线方向传播，看光线能否原路返回；由光的反射定律知，反射角应等于入射角，由表中数据可知，他所测量的角不是反射角，而是反射光线与镜面的夹角．【解答】实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径，是由于光屏表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故；由图可知，入射角为，根据反射角等于入射角可知图中反射角也为，让入射光线EO靠近法线ON，入射角减小，则反射角随之减小；因为反射光线，入射光线，法线在同一平面内，所以将纸板B向后折转一定角度，在B板上不能看到反射光；让光线沿着FO方向射向镜面，若反射光线沿着OE方向射出，则光路是可逆的；根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射光线与法线的夹角，入射角是入射光线与法线的夹角，当入射角分别为、、时，反射光线与法线的夹角，即反射角也应分别是、、，不是、、，而、、正好是反射光线与镜面的夹角，所以原因是将反射角看成了反射光线与镜面的夹角．故答案为：漫反射；；变小；不能；反射光线，入射光线，法线在同一平面内；反射时，光路是可逆的；将反射光线与镜面的夹角当成反射角了．3.【答案】薄；大小相等；虚；到平面镜的距离【解析】解：玻璃板越薄，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成两个像，会影响对实验结果的判断；点燃蜡烛A，透过玻璃板观察到A的像，把与A完全相同的蜡烛B放在像的位置，观察到B与像完全重合，说明像与物大小相等；因为虚像不能在光屏上承接，所以将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是虚像。

若将玻璃板和蜡烛下面的白纸换成方格纸进行实验，这种做法的优点是便于探究像和物到平面镜的距离关系；故答案为：薄；大小相等；虚；到平面镜的距离。

玻璃板有两个反射面，每个反射面都可以成一个像，这样由于两个像的干扰，像的位置不易确定准确，需要两个像距离越近越减小误差；实验中选择两根完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系。

实像和虚像的重要区别是实像能用光屏上承接，虚像不能在光屏上承接。

根据平面镜成像特点进行判断：物体在平面镜中成虚像，物像大小相等，物像连线与镜面垂直，物像到平面镜的距离相等。

本题主要考查了平面镜成像特点的实验及其应用。

这是光学中的一个重点，也是近几年来中考经常出现的题型，要求学生熟练掌握，并学会灵活运用。

4.【答案】反射折射增大小于零OA【解析】解：光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。

当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。

在光的折射现象中光路是可逆的，若用激光沿CO方向从水中射入空气，则激光在空气中的光路是OA，光从水中斜射入空气中，反射角等于入射角，所以反射角大小等于。

故答案为：反射；折射增大；小于；零；；。

光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变。

一束光线从空气垂直水面射入时，此时入射光线、折射光线与法线重合，所以夹角为，即入射角为，反射角也为，折射角为。

在光的折射现象中光路是可逆的，光从水中斜射如空气中，反射角等于入射角。

此题考查光的折射定律，光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变，在折射现象中光路是可逆的。

5.【答案】色散；B；靛；红；紫【解析】解：太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光，这就是光的色散现象，由图可知，三棱镜对B的偏折作用更强；由于不同颜色的光的波长不同，通过三棱镜的折射程度不同，所以白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，故A是红光，B是紫光．故答案为：色散；B；靛；红；紫．太阳光经过三棱镜折射后可以分散成七种颜色的光，从上到下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这就是光的色散现象．当让太阳光经过三棱镜后，在后面的光屏上依次被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种颜色的色光，即由此我们可以判断出各种色光的偏折能力，即红光最弱，紫光最强．。