2021年初中物理竞赛及自主招生专题讲义第四讲光现象初步第一节光的直线传播与反射含解析
初中物理竞赛辅导第四讲 光现象初步3(光的折射)
第四讲光现象初步1（光的折射）光的折射：当光由一种介质斜射人另一种介质中时,光的传播路径发生偏折的现象叫做光的折射，光的折射遵从折射定律，它由荷兰物理学家斯涅耳发现。
(一)折射定律如图1所示，在光的折射现象中，折射光线、人射光线和法线在同一平面内；折射光线和人射光线分居法线两侧;当光从真空斜射入其他介质时,人射角i与折射角γ满足sinisinr=n,式中n 叫做介质的折射率。
一般说来,介质的折射率只与介质种类有关。
表1给出了几种介质对光的折射率。
图1 表1折射率反映了介质对光折射本领的强弱，折射率越大，介质对光的折射能力越强。
同一介质对各种色光的折射率并不相同，红光的折射率最小，紫光的折射率最大，这也是白光通过三棱镜后能发生色散的原因。
表2.1实际上给出的是各种介质对黄光的折射率。
由于空气的折射率非常接近于真空,空气的折射率也往往被认为等于1。
【例1】如图所示,水池的宽度为L,在水池右侧距离池底高度为H处有一激光束，水池内无水时恰好在水池的左下角产生一个光斑。
已知L= H,现向水池内注水，水面匀速上升，则光斑( )。
A.匀速向右移动，且移动速度小于水面上升的速度B.匀速向右移动，且移动速度大于水面上升的速度C.减速向右移动，但速度始终大于水面上升的速度D.加速向右移动，但速度始终小于水面上升的速度【例2】如图所示，上下表面平行的玻璃砖，折射率n=√3，厚度为h ，某单色光以人射角i=60°从上表面的O 点射人，试画出光线穿过玻璃砖的光路图，并计算光线穿出玻璃砖时的偏移量。
(二)光的全反射当光由水或其他介质斜射向空气时，在分界面上，有一部分 光线会发生反射而返回到原介质中，另一部分光线发生折射，折射角大于人射角，从而折射光线远离法线。
当人射角增大时.折射角也会随之增大,同时折射光强度变弱,反射光强度增强。
当人射角增大到某一值C(还未到90°时，折射角就已经达到90°，折射光线与界面重合。
初中八年级物理上册 《光的直线传播》光现象优质课件PPT
第1节 光的直线传播
规律方法综合练
11．下列关于声和光的说法中，正确的是( B ) A．声和光的传播都需要介质 B．声的传播需要介质，光的传播不需要介质 C．光速和声速一样大 D．光在空气中的传播速度为340 m/s
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第1节 光的直线传播
12．下列叙述与图4－1－5中情景不相符的是( C )
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第1节 光的直线传播
5．在研究光的传播时，为了使问题简单化，引入了光线，这 种研究方法是( B ) A．等效替代法 B．模型法 C．控制变量法 D．转换法
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第1节 光的直线传播
6．光可以在空气、水、玻璃等物质中传播，这些物质叫做介__质___。 如图4－1－2所示显示了光在水中的传播情况，光在空气、玻 璃中的传播特点与在水中相似，可见：光在同种均匀介质中 _沿_直__线__传_播__。
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第1节 光的直线传播
3．生活中许多物体可以发光，下列物体不属于光源的是( A )
图4－1－1
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第1节 光的直线传播
知识点 2 光的直线传播
4．关于光的传播，下列说法中正确的是( D ) A．光在液体中不能沿直线传播 B．光只有在空气中才沿直线传播 C．光在任何情况下都沿直线传播 D．光在同种均匀介质中是沿直线传播的
图4－1－2
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第1节 光的直线传播
7．小明在春游时拍下了如图4－1－3所示的景色，这幅图片说 明光在空气中_沿__直_线__传_播___，请举出一个利用这一原理的例子： _激__光_准__直_(_合__理_即__可_)__。
中考物理考前考点梳理第4讲光现象精讲课件
知识梳理 自主测试
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3.如图所示,发光点S发出一条射向水面处的光线,在水面处发生反 射和折射,反射光线经过P点。请在图中作出入射光线、反射光线 及大致方向的折射光线。
答案:如图所示
知识梳理 自主测试
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解析:根据平面镜成像的规律:像与物关于镜面对称,作出点光源S关 于水面的对称点S',即像点。连接S'P,与水面的交点O即为入射点, 连接SO即为入射光线;连接OP即为反射光线;过入射点O作水面的 垂线即为法线,根据确定的入射光线和法线可以确定入射角,利用 光的折射规律:折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入 射角。可以作出对应的折射光线OA。
知识梳理 自主测试
一二三四五
注 (1)发生折射现象的位置是在两种透明介质的分界面; 意 (2)因为光在两种透明介质中传播,所以传播的速度各不相同; 问 (3)发生折射时,同时在界面上也一定发生反射; 题 (4)当光从空气垂直射入其他透明介质(或从其他透明介质射入
空气),折射角等于入射角,为 0° (1)水底看起来比实际浅;(2)海市蜃楼;(3)斜插入水中的筷子在 现 水下的部分看起来向上弯折;(4)从空气看水中的物体,或从水 象 中看空气中的物体,看到的位置比物体实际位置高;(5)透过厚 玻璃砖看到的钢笔“错位”等
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1.正确区分光的三种现象 对于三种光现象的区分,关键是抓住“介质”:(1)光的直线传播 是指在同一种均匀介质中光的传播方向不变;(2)光的反射是在同 一种均匀介质中,光的传播方向改变,光速不变;(3)光的折射是在两 种介质中发生的光现象,光的传播方向一般发生改变。
答案:C
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解析:A图中光从水中斜射入空气时,折射光线应向远离法线方向偏 折,而图中折射光线的传播方向不变,故选项A错误;B图中光从水中 斜射入空气时,折射光线应向远离法线方向偏折,而图中折射光线 向法线靠近了,故选项B错误;C图中描述的是光从水中斜射入空气 的情境,反射角等于入射角,符合反射定律,折射角大于入射角,符合 折射规律,故选项C正确;D图中描述的是光从水中斜射入空气的情 境,反射光线与入射光线在两种介质中,故选项D错误。
最新初中物理课件-光的直线传播与反射教学讲义ppt课件
➢ 三、反射实验
➢ 实验步骤： ①装配好实验器材，使光屏垂直于平面镜； ②让光线沿着光屏投射到平面镜，观察反射光线及方向； ③用笔画出反射光线、入射光线的位置，用量角器测量并
比较它们的大小关系； ④将有反射光线的半面光屏向后转一个角度，观察反射光
线；
➢ 三、反射实验
➢ 必考点： （1）纸板作用： 显示光路，探究三线是否共面
➢ 基本概念 入射点：入射光线和反射面的交点，用字母“ O ”表示； 法线：过入射点且与反射面垂直的直线，如图中NO ； 入射角：入射光线与法线的夹角，如图中∠i； 反射角：反射光线与法线的夹角，如图中∠r．
➢ 二、光的反射定律 ➢ 反射光线、入射光线、法线在同一平面内 ➢ 反射光线、入射光线分居法线两侧 ➢ 反射角等于入射角
➢ 角度转动问题小结： ➢ 反射面不变时，反射光线转动角度=入射光线转动角度
➢ 入射光线不变时，反射光线转动角度=反射面转动角度 的两倍
➢ 三、反射实验 ➢ 实验目的： ①探究反射光线、入射光线、法线的共面性 ②探究反射角和入射角的关系 ③探究光路是否可逆
➢ 实验器材： 光源、平面镜、可转折的光屏、量角器、笔
（9）肝：
位于腹腔前部，隔的后面，分叶明显，左叶最 大，右叶位于胆囊右侧，尾叶发达有尾状突，方叶 最小，胆囊位于肝的脏面，在右叶与方叶之间的胆 囊管与肝叶的肝管汇合，开口于十二指肠起始段。
（10） 胰：
位于十二指肠襻间的系膜内，叶呈分散的中叶 状，兔胰只有一条胰管。
（11）大肠：
大肠分盲肠、结肠、直肠。盲肠为粗大的囊， 与结肠并列，系膜与结肠联系起来，与回肠连接处 形成膨大而壁厚的圆小囊。尾端变细称之为蚓突。 圆小囊和蚓突均为兔特有，在对兔的肉品检查时， 要详细检查。
2021人教版初中物理八年级上光现象4-1光的直线传播同步精品教案
物理八年级（上）4.1光的直线传播一、教学目标1．知识与能力①了解光源，知道光源大致分为自然光源和人造光源两类.②理解光沿直线传播及其应用.③了解光在真空和空气中的传播速度3×108 m/s2.过程与方法观察光在水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法.3.情感态度与价值观①观察、实验以及探究的学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度.②通过亲身的体验和感悟，使学生获得感性认识，为后继学习打基础.③通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动.二、教学重点、难点1.（重点）了解光源及光源的分类.2.（重点、难点）理解光沿直线传播及其应用.3.（重点、难点）用光的直线传播来解释简单的光现象.4. 了解光在真空和空气中的传播速度.三、教学过程1. 情景引入教师：你见过的生活中最亮的物体是什么？（同学们讨论）教师：有太阳，有探照灯，有焊枪….教师：咱们为什么可以看到物体？（同学们讨论）教师：总结下来，有两点，我们有眼睛，并且有光进入到我们的眼睛中。
来自太阳，灯，星星，蜡烛的光，来到我们的眼睛，我们才能看到它们。
2. 导入新课：①光源教师：大家觉得我们看到的所有物体，来自它们的光都是它们自己造出来的，比如桌子，凳子，灯，蜡烛？（同学们讨论）教师：桌子到了晚上，就看不到了，点燃的蜡烛，白天晚上都可以看到，所以，并不是所有物体都可以自己制造光，而这些能够自己制造光的物体，我们叫它们光源。
板书光源：能够发光的物体叫做光源光源分类：自然光源-太阳（恒星）、发光水母、萤火虫等人造光源-火把、点燃的蜡烛、发光的灯泡等练习：小试牛刀②光的直线传播教师：现在大家晚上出门都用手机照明，有没有用过手电筒的，或者玩过激光笔的，它们发出的光是一条线段，直线，还是射线？是射线，生活常识告诉我们光是会沿着直线向前传播。
接下来，我们做个实验来验证下这个经验受否正确。
实验探究探究光在水中是如何传播的器材：激光笔、水槽、清水、牛奶步骤：在盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中的传播径迹结论：光在水中沿直线传播教师：除了水，光在空气中，在玻璃中，也是按照直线传播的，我们想一下，这些物质的特点是什么？（同学们讨论）教师：首先，它要是透明的，其次，它应该均匀的，我们肯定有同学见过海市蜃楼，前边本来没有高楼大厦，我们却能看到它们，就是因为光线拐弯了，这就是因为空气不均匀造成的。
初中物理 知识竞赛辅导讲座 四光现象
初中应用物理知识竞赛辅导讲座（四）光现象【知识要点解读】1.光的直线传播.光只有在同一种均匀介质中才是沿直线传播的.若介质不均匀,即使在同一种介质中,光的传播方向也会发生改变.光在真空中的传播速度为3×108m/s,光在其他介质中的传播速度都小于在真空中的传播速度为3×108m/s,2.光在两种介质的界面上一般会发生反射和折射,光的反射遵循反射定律,光的折射遵循折射定律.在光的反射现象和折射现象中,光路是可逆的.3.平面镜：平面镜是利用光的反射来控制光路和成像的光学器件.平面镜成像的特点：①虚像.虚像是指光线的反向延长线的交点所成的像,虚像可以看到,但光屏无法接收到；虚像不是真实存在的.②像与物等大.平面镜所成的虚像与物大小相等,与平面镜的大小和物体离平面镜的距离无关.③像与物到平面镜的距离相等.④像与物关于平面镜镜面对称.像与物关于平面镜镜面对称是指以平面镜为轴折叠时,像与物完全重合.4.光的色散：白光(复色光)通过三棱镜后会分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,这说明白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成.在红光之外,有一种人眼看不见的光线,叫做红外线.红外线的主要特征是热效应,利用红外线可加热物体和实现遥感、遥控.在紫光之外,有一种人眼看不见的光线,叫做紫外线.红外线的主要特征是化学作用,具有荧光效应,具有杀菌消毒作用,适量的紫外线照射有助于人体合成维生素D,过量的紫外线照射可引起皮肤癌.5.物体的颜色.透明体的颜色是由透过的色光决定的,不透明体的颜色是由它反射的色光决定的.6.光的折射定律：折射光线跟入射光线和界面的法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居法线两侧.同一束光在空气中传播时光线与法线的夹角大于在介质中传播时光线与法线的夹角.【竞赛知识拓展】初中应用物理知识竞赛关于光现象拓展的知识点主要有：7.影.影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面的后方围成的区域.发光面较小的光源在投影物体后形成的光线完全不能到达的区域称为本影；发光面较大的光源在投影物体后形成的只有部分光线照射的区域称为半影.8.日食和月食.人位于月球的本影区域内可看到日全食,位于月球的半影区域内可看到日偏食,位于月球的本影的延伸区域内（称为为本影）可看到日环食.因此,地球上不同区域的人可同时看到日全食和日偏食,或同时看到日环食和日偏食.当地球的本影部分将月球的反光面遮住（即月球一部分进入地球的本影区）可看到月偏食,当地球的本影全部将月球的反光面遮住（即月球全部进入地球的本影区）可看到月全食.9.光在两种介质的界面上一般会发生反射和折射,光的反射遵循反射定律,光的折射遵循折射定律.在光的反射现象和折射现象中,光路是可逆的.9.平面镜.（1）平面镜只能改变光束的传播方向,不改变光束性质.即入射光束分别为平行、发散、会聚光束,经平面镜反射后仍然分别是平行、发散、会聚光束,且发散和会聚的程度相同.（2）光线入射方向保持不变时,平面镜绕在镜表面的轴转过α角,反射光线转过2α角.（3）平面镜成像作图可以根据反射定律作图,也可根据平面镜成像的对称性直接作图.（4）平面镜的视场.通过平面镜看虚像的情况就像通过与平面镜等大的“窗口”看窗外物体一样,其观察范围(视场)为眼睛在平面镜中的像点与平面镜的边缘连线所限定的范围.要看到物体在平面镜中的像,可先根据像与物关于平面镜镜面对称作出物体的像,再由物体像的两端点与镜面边界的连线的延长线确定可看到该物的视场区,如图所示.A点发出的光线在平面镜两端点的反射光线所夹的范围为看到A点的视场范围,B点发出的光线在平面镜两端点的反射光线所夹的范围为看到B点的视场范围,两区域的公共部分为看到AB 完整像的范围.【经典竞赛题分析】例1．（2009上海初中应用物理知识竞赛）如图所示,P 是一个光屏,屏上有直径为5厘米的圆孔. Q 是一块平面镜,与屏平行放置且相距10厘米.O1、O2 是过圆孔中心O垂直于Q的直线,已知P和Q都足够大,现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S,则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为（）A． 3π/320米2B．π/100米2C． 3π/200米2D．π/64米2【解析】：关于平面镜作出光屏P的像P’,如图.连接点光源S和圆孔边缘与光屏P的像P’相交,设两交点之间的距离为2R,由相似三角形知识可得5/5=25/2R,解得R=12.5cm=0.125m=5/40m.则以R为半径的圆面积为πR2=25π/1600m2..平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为S=πR2-πr2=25π/1600m2-π/1600m2=3π/200 m2,选项C正确.【答案】C【名师点评】此题考查平面镜成像及其相关数学知识的应用与运算.例2. （2009年上海竞赛题）如图所示,水池的宽度为L,在水池右侧距离池底高度H处有一激光束,水池内无水时恰好在水池的左下角产生一个光斑.已知L=H.现向水池内注水,水面匀速上升,则光斑（）A．匀速向右移动,且移动速度小于水面上升速度B．匀速向右移动,且移动速度大于水面上升速度C．减速向右移动,但速度始终大于水面上升速度D．加速向右移动,但速度始终小于水面上升速度【解析】：在水面匀速上升过程中,入射角不变,由折射定律可知折射角r不变.设光斑移动距离x,光斑与法线之间距离y,水面上升高度h,则有tan r=y/h,tan i=(y+x)/h,联立解得x=h(tani—tan r).显然,当水面匀速上升时,光斑匀速向右移动；由于tani<1,tani—tan r<1,所以光斑移动速度小于水面上升速度,选项A正确.【答案】A【名师点评】此题考查光的折射及其相关数学知识的应用与运算.【竞赛实战训练】一．选择题1．（2008株洲物理竞赛题）验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”,能用来控制电风扇、电视机、空调器等.对于它们发出的“光”,下列说法中正确的是（）A．验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线B．验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线C．验钞机发出的“光”是紫外线,遥控器发出的“光”是红外线D．验钞机发出的“光”是红外线,遥控器发出的“光”是紫外线1．答案：C解析：能使钞票上的荧光物质发光的是紫外线,遥控家用电器的是红外线,所以验钞机发出的“光”是紫外线,遥控器发出的“光”是红外线,选项C正确.2．（2008株洲物理竞赛题）下列哪个情景中的“影”是由于光的折射产生的（）A．立竿见影 B．毕业合影 C．湖光倒影 D．树影婆娑2．答案：B解析：立竿见影是光的直线传播,毕业合影是光通过凸透镜折射在底片上所成的实像,湖光倒影是光的反射所成的虚像,树影婆娑是光的直线传播.3.（2007株洲物理竞赛题）电视机的开启关闭及频道选择可以通过遥控器实现. 遥控器用来控制电视机的是A.红光B.红外线C.紫光D.紫外线3.答案： B 解析：红外线可以用来遥控,遥控器用来控制电视机的是红外线.4.（2002年全国初中应用物理知识竞赛题）小明的写字台上有一盏台灯.晚上在灯前学习时,铺在台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光,影响阅读.在下面的解决方案中,最简单、效果最好的是A．把台灯换成吊灯B．把台灯放在正前方C．把台灯移到左臂外侧D．把台灯移到右臂外侧4.答案：C 解析：铺在台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光一般是由于台灯可能正好在人的正前方,从而有较强的反射光朝人反射,如将台灯移到人的侧旁,即可避免这种现象.通常人以右手写字,则应以台灯移到左臂外侧最好.如果台灯移到右臂外侧时,右手的影子将落到纸上,影响看书写字.5. （2007株洲物理竞赛题）蓝天上飘着白云,平静清澈的池塘中鱼在自由游动.人向池塘中看去,好像鱼在白云中游动.关于人观察到的鱼和白云,下列说法正确的是A. 鱼是实物,白云是光的反射形成的虚像B. 鱼和白云都是光的反射形成的虚像C. 鱼是实物,白云是光的折射形成的虚像D. 鱼和白云分别是光的折射和反射形成的虚像5．答案：D 解析：人向池塘中观察到的鱼是光的折射形成的虚像, 观察到的白云是光的反射形成的虚像,选项D正确.6. （2007株洲物理竞赛题）成语“白纸黑字”喻指证据确凿,不容抵赖和否认.从物理学角度看A. 黑字比白纸反射光的本领强B. 白纸和黑字分别发出不同颜色的光进入眼睛C. 白纸和黑字分别反射出白光和黑光进入眼睛D. 白纸反射出白光进入眼睛,而黑字不反光6．答案： D 解析：“白纸黑字”从物理学角度看是白纸反射出白光进入眼睛,而黑字不反光,选项D正确,7．（江苏第11界初中物理竞赛题）如图所示,平面镜M1和M2的夹角为60°,物点S经这两块平面镜所成的清晰像共有A．2个 B．3个 C．4个 D．5个7. 答案：C 解析：画出物点S经这两块平面镜所成的像的光路图,由图可知,物点S经这两块平面镜所成的清晰像共有4个.8．（江苏第11界初中物理竞赛题）如图2是潜望镜的示意图,观察者通过该潜望镜看到的物体的像的情况是A．同实际物体上下、左右关系都是一致的B．同实际物体的上下、左右关系都是相反的C．同实际物体的上下关系是一致的,而左右关系是相反的D．同实际物体的上下关系是相反的,而左右关系是一致的8. 答案：A 解析：经过两个平面镜的反射,所成的像同实际物体上下、左右关系都是一致的,选项A正确.9．（江苏第11界初中物理竞赛题）一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时,观众看到她一身艳丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时,观众看到她的上装为绿色而裙子为黑色．那么,这位演员服装的实际颜色是( )．A．上装和裙子都是红色B．上装和裙子都是绿色c．上装为绿色,裙子为黑色D．上装为白色,裙子为红色9. 答案：D 解析：根据题述,用红色追光灯照射到她时,观众看到她一身艳丽的红色服装,说明她的服装可能是白色或红色；用绿色追光灯照射她时,观众看到她的上装为绿色而裙子为黑色．说明她的上装为白色而裙子为红色,选项D正确.10. （2009上海初中应用物理知识竞赛）细心的小明注意到这样一个现象：如果打开窗户,直接看远处的高架电线,电线呈规则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看,电线虽然整体上也呈弧形,但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲,当轻微摆动头部让视线移动时,电线上的不规则弯曲情景也在移动.产生这种现象的主要原因是（）A．玻璃上不同部位对光的吸收程度不同B．玻璃上不同部位的透光程度不同C．玻璃上不同部位的厚度不同D．玻璃上不同部位对光的反射不同10. 答案：C 解析：隔着窗玻璃看,电线上的不同部位有明显的不规则弯曲,说明玻璃上不同部位的厚度不同,选项C正确.11．（2007年湖州竞赛题）电视机的遥控器可以发射一种不可见光（红外线）,用它来传递信息,实现对电视机的控制.某同学发现遥控器不对准电视机的控制窗口,而对着房中某些物体,按一下按钮,有时竟然也可以控制电视.这是因为A．遥控器发出的红外线发生了反射B．遥控器发出的红外线可以沿任意曲线传播C．遥控器发出的红外线会自动拐弯D．这种情况纯属偶然,没有什么科学依据11. 答案：A 解析：照射到墙壁上的红外线发生反射,反射后的红外线对准了电视机的控制窗口,选项A正确.12. （2002年全国初中应用物理知识竞赛题）小明在听讲座时,想把银幕上用投影仪投影的彩色幻灯片图像用照相机拍摄下来.由于会场比较暗,他使用了闪光灯.这样拍出来的照片A．反而看不清投影到银幕上的图像,倒是把银幕上的一些污渍拍出来了B．色彩鲜艳,比不用闪光灯清楚多了C．色彩被“闪”掉了,拍到的仅有黑色的字和线条D．与不用闪光灯时效果一样,因为拍摄的是银幕上的像,而不是实际的景物12.答案：A 解析：投影仪投影彩色幻灯片时,是投影仪将彩色幻灯片成像在银幕上,即投影仪投射到银幕上不同位置处有不同的彩色光,发生漫反射,使银幕前的观众看到银幕上各处的色彩不同而构成一幅与幻灯片相似的彩色画面.若拍摄时采用闪光灯,则银幕对将闪光同样予以反射,而闪光灯的闪光为白色光,它均匀地照射到整个银幕上,这样会冲淡银幕上原来画面的对比度,是原来的画面模糊不清.若是闪光灯的光强度比幻灯片投射光强度强很多时,则将会原来的画面基本看不出来,整个银幕几乎成一片白色,而白色中倒会把银幕上的一些污渍呈现出来,选项A正确.13（2007年湖州竞赛题）有茶色玻璃的汽车内的人能看到车外的人,而在车外的人不容易看到车内的人,对这种现象的解释正确的是（1）车外射入的光线要被茶色玻璃吸收一部分,车内的人受到较弱的光照射；（2）车外人反射到茶色玻璃上的光比车内人反射到茶色玻璃上的光强；（3）车内比车外暗,车内人的瞳孔张开得比车外大.A．只有（1）（2） B．只有（1）（3） C．只有（２）（３） D．（１）（２）（３）13.答案：A 解析：车外射入的光线要被茶色玻璃吸收一部分,车内的人受到较弱的光照射,使在车外的人不容易看到车内的人；车外人反射到茶色玻璃上的光比车内人反射到茶色玻璃上的光强,使在车外的人不容易看到车内的人；能否看到主要是射入人眼反射光的强度,人的瞳孔张开得大小与能否看到无关.所以正确选项为A.14.（2007年湖州竞赛题）假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比A．将延后 B．将提前 C．不变D．在某些地区将提前,在另一些地区将延后14.答案：A 解析：由于大气的折射,我们观察到的日出时刻实际上太阳还处于地平线以下,所以假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将延后,选项A正确.15.（2007年湖州竞赛题）刘文同学发现浙北大酒店的大门是一种自动门,当有人靠近时,门会实现自动开闭.刘文同学对此产生了浓厚的兴趣,他很想知道自动门是如何实现自动控制的,为此他反复做了几次实验：当他轻轻地靠近自动门时,门自动打开,当把一个足球滚向自动门时,门自动打开,当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板直立着滑向自动门时,门不打开,刘文同学根据探究结果,对自动门的自控原理提出了以下几种猜想,你认为最合理的是（）A．自动门听到来者的声音时通过声控装置实现自动开闭B．自动门探测到靠近的物体发射出的红外线,通过光控装置实现自动开闭C．自动门本身能发出红外线信号,当此信号被靠近的物体反射时,就实现自动开闭D．靠近门的物体通过空气能产生一种压力传给自动门,实现自动开闭15. 答案：C 解析：根据题述刘文同学的实验探究可知,自动门本身能发出红外线信号,当此信号被靠近的物体反射时,就实现自动开闭,选项C正确.16．（2008全国初中应用物理知识竞赛）检查视力时,要求眼睛与视力表相距5 m.医院里常按图1所示的方式检查视力,让被检查者面对平面镜而坐,身后是视力表.已知人距平面镜2 m,那么视力表离平面镜的距离是A．5m B．2m C．3mD．4m16．答案：C解析：视力表所成像关于平面镜对称,所以视力表离平面镜的距离是3m.17．（2008全国初中应用物理知识竞赛）光在同种均匀介质中是沿直线传播的,小红一直不明白：在光纤通信中,光信号是怎样经过漫长而又曲折的线路,从一端传到另一端的呢?后来通过“探究光纤怎样传输光信号”的活动中,她终于明白了：光信号在光纤中（）A．是靠光纤壁不断地反射而向前传播B．就像电流沿弯曲导线那样传播C．就像水流沿弯曲水管流动那样传播D．是靠光纤壁不断地折射而向前传播17．答案：A解析：光信号在光纤中是靠光纤壁不断地反射而向前传播的,选项A正确. 18．（2009上海初中应用物理知识竞赛）如图所示,平面镜OM与ON夹角为θ,一条平行于平面镜ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路返回.则两平面镜之间的夹角不可能．．．是A．20° B．15° C．10° D．5°18.. 答案：A 解析：设两平面镜之间的夹角为α,光线经过平面镜OM反射,光线方向改变2α,经过平面镜ON反射,光线方向改变180°-2×(90°-2α)=4α,假设经过n次反射,沿着原来的光路返回.则有6αn=180°,解得α=180°/6n,即α=30°,15°,10°,5°.即两平面镜之间的夹角不可能．．．是20°.19．（2009上海初中应用物理知识竞赛）如图所示,P 是一个光屏,屏上有直径为5厘米的圆孔. Q 是一块平面镜,与屏平行放置且相距10厘米.O1、O2 是过圆孔中心O垂直于Q的直线,已知P和Q都足够大,现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S,则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为（）A． 3π/320米2B．π/100米2C． 3π/200米2D．π/64米219.答案：C 解析：关于平面镜作出光屏P的像,连接点光源S和圆孔边缘与光屏P的像相交,设两交点之间的距离为2R,由相似三角形知识可得5/5=25/2R,解得R=12.5cm=0.125m.反以R 为半径的圆面积为πR2=25π/16m2..平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为S=πR2-πr2=3π/200 m2,选项C正确.20. （2009年上海竞赛题）如图所示,水池的宽度为L,在水池右侧距离池底高度H处有一激光束,水池内无水时恰好中水池的左下角产生一个光斑.已知L=H.现向水池内注水,水面匀速上升,则光斑（）A．匀速向右移动,且移动速度小于水面上升速度B．匀速向右移动,且移动速度大于水面上升速度C．减速向右移动,但速度始终大于水面上升速度D．加速向右移动,但速度始终小于水面上升速度20．答案：A解析：在水面匀速上升过程中,入射角不变,由折射定律可知折射角r不变.设光斑移动距离x,光斑与法线之间距离y,水面上升高度h,则有tan r=y/h,tan i=(y+x)/h,联立解得x=h(tani—tan r).显然,当水面匀速上升时,光斑匀速向右移动；由于tani<1,tani—tan r<1,所以光斑移动速度小于水面上升速度.21. （2009上海初中应用物理知识竞赛）如图(a)所示,平面镜OM与ON夹角为θ,光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD.现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过O点的轴转过一个较小的角度β,而入射光线不变,如图（b)所示.此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将（）A．与原先的出射光线CD平行B．与原先的出射光线CD重合C．与原先的出射光线CD之间的夹角为2βD．与原先的出射光线CD之间的夹角为β21.答案： B 解析：只要两平面镜的夹角不变,同时绕垂直纸面过O点的轴转过一个较小的角度β,而入射光线不变,经过平面镜的两次反射后的出射光线将与原先的出射光线CD重合,选项B正确.二．非选择题1．（2008株洲物理竞赛题）晴天,在茂密的树林下面,阳光透过树叶的缝隙,会在地上留下许多圆形的光斑,这是由于的原理.如果是在发生日偏食的短暂时间里,则地上的光斑是圆形的光斑（填“仍然”或“不再”）.1．答案：光的直线传播（或小孔成像）、不再解析：阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多圆形的光斑实质是太阳通过小孔在地面成像,原理是光的直线传播.2.（2007全国初中应用物理知识竞赛）暑假中小明参加学校的生存夏令营,学到了野外生存的很多知识和技能.其中之一是用影子辨别方向.如图所示,将一根直杆竖直插在水平地面上的O点.中午前后,用描点的方法在地面上画出杆的阴影顶端的运行轨迹,在轨迹上找出其中距O点最近的点A,则OA所指示的方向就是（选填“东”“西”“南”“北”）方向,这一判断应用的光学知识是.2.答案：南光沿直线传播3．（2008全国初中应用物理知识竞赛）为什么汽车前灯的玻璃灯罩要用有一些横竖条纹的玻璃（如图10所示）制成.3.解答：汽车前灯装有横竖条纹的玻璃罩相当于一些小棱镜：灯泡发出的光经反射镜反射后形成近似平行光向前射去．通过灯罩上的这些小棱镜折射后分散到需要的各个方向上,使光柔和地照亮汽车前进的道路、路边的景物及路标和里程碑,从而确保行车安全.同时可以增加玻瑞罩的机械强度．使其更坚实.4．（2007株洲初中应用物理知识竞赛）小马在探究光的折射规律时做了如图6所示的实验 ,右表中是她测出的数据,根据实验现象和表中数据,她得出了如下结论：光从空气斜射入其他介质中时,折射光线靠近法线,折射角r小于入射角i.你认为小马的探究结论是否可靠？说出你的理由.4.解答：不可靠.不能只有一组结论就得出结论,不能只由一种介质（比例）就推广到其它介质.5. （2007株洲初中应用物理知识竞赛）图7是一张在湖边拍摄的照片.因为湖水平静,岸上景物与湖中倒影在照片上十分相似.你可以使用哪些方法来正确区分真实景物与它在湖中的倒影？5．答案方法1：景物射向水面的光除了一部分被反射,其余被水折射和吸收,故倒影比景物暗淡,可以通过比较明暗来辨别景物与倒影.图7 方法2：由于水的透明程度比空气低,故倒影较景物模糊,可以通过比较清晰度来辨别景物与倒影.方法3：平静的水面相当于平面镜,由于平面镜成像时“左”“右”相反,可以通过比较倒影中景物（如房屋）排列的左右位置与拍照时的真实位置来辨别景物与倒影.说明：以上三种方法任意答出两种即可.6．（2007全国初中应用物理知识竞赛）图9是李阳把刻度尺直立在玻璃镜面上拍得的.一张照片,请根据照片上的信息,估算一下玻璃镜的厚度,并说明估算的依据Array 6.解答：（１）利用平面镜成像的特点可知,镜中刻度尺的像与镜面上的刻度尺之间的距离等于镜厚的2倍．根据该距离的大小,就可估侧镜子的厚度.7.（2008河南初中应用物理知识竞赛）如图所示,ABC为一直角三角形玻璃砖的横截面.一束光线垂直于AB入射,在AC面上同时发生反射和折射,请画出这束光线在AC面上的反射光线和折射光线.7.答案：如图所示.解析：将入射光线延长与AC面相交,在交点作AC面的垂线为法线,根据反射角等于入射角作出反射线,折射角大于入射角作出折射线.8、（2008河南初中应用物理知识竞赛）2008年北京奥运会比赛主要场馆——国家游泳馆,因其形状而被称为“水立方”.如图,“水立方”外层膜结构采用ETFE材料,质地轻巧,透光性好,跟玻璃相比,它可以透进更多的阳光和空气.“水立方”的外膜用什么颜色更能节能呢?设计者要考虑“水立方”馆内光线和夏天的室温.设计者做了几组实验.实验一：对透明物体和不透明物体的颜色由什么决定进行了如下的探究.先后用不同颜色的膜对着不同颜色的光进行观察．得到的结果如表一所示.表一：透明物体的颜色照射光的颜色绿色红色红色绿色白光膜的颜色绿色红色蓝色红色黄色观察到的颜色绿色红色黑色黑色黄色。
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100.越有故事的人越沉静简单，越肤浅单薄的人越浮躁不安，真正的强者，不是没有眼泪的人，而是含着眼泪依然奔跑的人！ 32.一切皆有因果。 35.天生我材必有用，谁都不会是一无是处。 66.每一个人都拥有生命，却不是每个人都能读懂生命；每一个人都拥有头脑，却不是每个人都善用头脑。 88.今天的成就就是昨天的积累，明天的成功有赖于今天的努力。 49.人生就是一万米长跑，如果有人非议你，那你就要跑得快一点，这样，那些声音就会在你的身后，你就再也听不见了。 9.学习这件事，不是缺乏时间，而是缺乏努力。 20.勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳 34.你穷，是因为没有极度渴望成功的野心！你不努力，是因为还没有穷够！努力奋斗！给自己的人生建立一条源源不断的财富管道！ 4.你若继续做过去的事，你将一直是过去的你。以自我为中心的人所拆毁的，以他人为中心的人可以重建。忍耐不仅是忍受困难，更是将忍耐化为能力。天够黑的时候，才能看见星星。 29.苦心人天不负，卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。有志者事竞成，破釜沉舟，百二秦川终属楚。 7.原以为“得不到”和“已失去”是最珍贵的，可原来把握眼前才是最重要的。 20.骏马是跑出来的，强兵是打出来的。 88.投资知识是明智的，投资网络中的知识就更加明智。 98.人生，就是人们渴求幸福和享受幸福的过程。渴求幸福，驱赶着人们去奋斗；享受幸福，就是在甜美之中品尝到奋斗的结果。 94.人的价值是由自己决定的。——卢梭 40.生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。 95.不知道明天干什么的人是不幸的！ 51.生命不要求我们成为最好的，只要求我们做最大努力。 44.世上没有白费的努力，更没有碰巧的成功，不要揠苗助长，不要急于求成，只要一点一点去做，一步步去走，成功，不过是水到渠成！ 40.懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。 23.没有伞的孩子，必须努力奔跑。
初中物理竞赛：第4讲 光的直线传播和光的反射
初中物理竞赛专题：第4讲光的直线传播和光的反射【赛点图解】【技法透析】1．影①日食、月蚀的形成由于光在同种均匀介质中沿直线传播，就会在障碍物的后方留下一个光不能到达的区域，这个区域和障碍物的轮廓类似，这就是物体的影．形成影子是形成日食、月蚀前提．如图2 -1是月球（或地球）的影，当地面上的人恰好在月球的本影内时，太阳光就完全不能进入人的眼睛，就看到日全食；当地面上的人恰好在月球的半影内时，只有部分太阳发出的光线进入人的眼睛，就只能看到部分太阳，这就是日偏食；若地面上的人恰好在月球的伪本影内时，只有外圆环太阳发出的光线进入人的眼睛，就只能看到外圆环太阳，太阳中间部分看不到，这就是日环食．在晚上若月球全部进入地球的本影内，就不会有光照射到月球上，也就不会有经月球反射的光进入人眼，即看不到月球，这就是月全食；若只有部分月球进入地球的本影内，太阳光照射到没进入地球影子内的那部分月球上时，这部分月球反射的光进入人眼，人看得到月球的这一部分，进入地球影子内的那部分就看不到，这就是月偏食；因为月球经过处地球的本影比月球大，故不会发生月环食．②影的运动如果物体是运动的，那么物体的影也是运动的，如何寻找物体影或一部分物体的影的运动规律呢？首先画出光路一成影图，然后利用几何知识求出影子的运动规律，最后将整个物体的影子看作是部分物体（如人头）的运动距离，就找到了部分物体的影的运动规律．③影长和范围2．小孔成像物体通过小孔所成的像是一个倒立的实像．像的形状仅与物体相似，与孔的形状无关，可以用光路图来研究小孔成像，如图．由左图可以看出，当光屏放在A、B两处时，都能接收到像，所以小孔所成的像个数不唯一．光屏和小孔的位置不变，物体由C位置移到D位置，光屏上的像变小；物体和小孔的位置不变，光屏由A位置移到B位置时，光屏上的像变大，所以像的大小由物体到小孔的距离即物距和光屏到小孔的距离即像距共同决定．像的亮度由成像的光的多少决定，成像光多，像就亮，否则就暗，而像的亮度随物体的亮度和像的大小而变，同一物体成的像越大，成像的光越分散，所以像也越暗．3．平面镜成像的应用平面镜成的虚像是反射光线反向延长线的交点，所以反射光线会经过入射点和像点，如果人要看到物体的像或画出经过某一定点的光线，那么这条反射光线还会经过人眼或定点，也就是说会经过两个点．利用反射光线经过像点、定点或人眼这两个点，可以在不知道入射光的情况下确定反射光的方向和入射点的位置，如图．这个光路有很多的应用，如照出人的全身像需要的镜子的最小高度和宽度；在墙上什么位置反弹时才会让小球经过空中某一点；打台球时母球在球台边沿哪里反弹，才能击中球台中间的彩球；光源被障碍物挡住，那么光源发出的光经平面镜反射后能照亮多大的区域；人眼位置确定后把镜子的哪个区域挡住，就不能看到点光源经平面镜成的像等等．4．像光的每个传播规律都能成像，小孔成像是光的直线传播形成的；平面镜、水面、球面镜成像是光的反射形成的；看到水中的物体的像和透镜成像是光的折射形成的，这些成像的规律都可以用光路图来研究它，平面镜成像以点光源为代表，画出反射光线反向延长线，其交点就是像；球面镜用三条特殊光线（即经过法线或者说过球面球心的光线沿原路返回，经过主光轴的光线反射后经过焦点，经过焦点的光线反射后平行于主光轴射出）来作图；透镜成像也可用三条特殊光线作图．实像是实际光线会聚而成，既可以用光屏接收也可以在光线经过的地方用眼睛看；虚像是反向延长线的交点，不能用光屏接收，只能在光线经过的地方用眼睛看，成实像时若光屏不在像的位置上，而在像位置的前或后，则光屏接收的像是模糊的，不清晰；若成像的光多则像的亮度大，成像光少，则像较暗．像的模糊与否，亮度情况是两个概念，不能混淆．【名题精讲】赛点1影的运动例1 路灯高度为6.8米，人的高度为1.7米，当人行走时，头顶的影子在地面上以1m/s的速度匀速移动，则( )A．人不可能匀速行走；B．人以0.75m／s的速度匀速行走；C．人以4m／s的速度匀速行走；D．人以0.25m／s的速度匀速行走．【切题技巧】如图，O为路灯，BD表示人，当人在A点时，人头的影也在A点，当人运动到B位置时，人头的影运动到C点，所以在此过程中，人运动的距离为AB，头顶的影运动的距离为AC．【规范解答】 B【借题发挥】求“影长的增长速度和人头的影的移动速度”这类问题时，为了解题的简单往往设定人从路灯正下方开始运动，经过一段时间t后，画出人的成影光路图，然后利用几何知识求出影长随人速度的函数关系或头顶影的移动距离和人速度的函数关系．如本题中求出的人运动的距离l＝34v影t，根据这个函数关系可以知道：在灯高H和人身长相同时，人运动的距离与人头影运动的速度和时间成正比，将t除等式左边得到的物理量就是人运动速度，即ltv入＝34v影，人的速度仅与影的速度成正比，影做匀速直线运动，那么人也做匀速直线运动，反之依然，用同样的思路和方法也可以求出影的增长规律或增长速度．综上所述：在路灯下，人若做匀速直线运动，那么人头的影也做匀速直线运动，人影的长度会均匀增加，与人运动的速度成正比．【同类拓展】当你背着路灯匀速行走时，定量分析你的身影长度的变化规律？赛点2 光的直线传播的应用例2 夜晚，人们仰望天空，有时能看到闪烁的人造地球卫星．地球赤道处有一观察者，在日落4小时后看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过，设地球半径为R，则这颗人造地球卫星距赤道地面的高度至少为多少？( )A．0.5R B．R C．2R D．4R【切题技巧】如图，假设正圆形为地球的赤道，箭头表示太阳光，人最后看到太阳时人位于光线和赤道圆的切点，即刚好在A点，日落后4小时即地球转过60°，人站的A点转到B点．必须有太阳光照亮卫星并经它反射的光进入人眼，人才能看到卫星，所以人看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过，说明卫星不仅在赤道上空而且在太阳光线上，即在图中光线AD和OD的交点处的D点（求的是距离地面的最小高度，所以光线AD 和赤道圆相切）．在△OAD 中，∠DAO ＝90°，∠DOA ＝60°，∠ODA ＝30°，所以OD ＝2OA ＝2R ，即DB ＝OD-OB ＝2R-R ＝R ．【规范解答】 B【借题发挥】 看到一个物体必须有从物体来的光进入人眼，所以人看到落日说明太阳光中与地面相切的那条光线刚好进入人眼，即图中的A 点处，若人的位置向左偏离A 一点，就没有太阳光进人眼，此时相对于人来说太阳已经落山了．看到本身不发光的物体，必须有光照到物体且物体的反射光进入人眼，所以人看到空中的卫星，应该有太阳光照到卫星上．【同类拓展】 早在公元前305年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%．他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城（今埃及阿斯旺）正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S 千米以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ°，由此得出地球的周长为( )A ．360S θ∙千米 B ．360S θ∙ C ．180S θ∙千米 D ．180S θ∙赛点3 反射光的转动和光速的测量例3 为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射镜面组成的多面体棱镜（简称镜鼓），如图所示．当激光束以固定方向入射到镜鼓的一个反射面上时，由于反射镜绕竖直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线．依次每块反射镜都将轮流扫描一次．如果要求扫描的范围θ＝45°且每秒钟扫描48次，那么镜鼓的反射镜面数目是个_______，是_______转／min ．【切题技巧】 扫描的范围θ＝45°，则镜子转过的角度为45°／2＝22.5°，即每个小镜子在镜鼓上所占的圆心角为22.5°，则反射镜面数目n ＝360°/22.5°＝16．每秒钟扫描48次，镜鼓上共有16面镜子，那么每秒钟镜鼓需转3周，则镜鼓旋转的转速v ＝31min60r ＝180r ／min ． 【规范解答】 16，180【借题发挥】 镜面不动，入射光旋转一个角度θ，由于法线不动，所以反射光也转动一个θ角；若入射光不动，镜面旋转一个角度θ，由于法线也旋转一个角度θ，所以反射光转动的角度为2θ．【同类拓展】 用旋转八面镜法可以测量光速，实验装置如图，S为发光点，T为望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统．八面镜M距反射系统的距离AB为L（L可长达几十千米），且远大于OB以及S和T到八面镜的距离，调整八面镜的位置直到通过望远镜就能看到发光点S，然后使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速（1s内转过的圈数），当转速达到n0时，恰能在望远镜中再一次看到发光点S，由此得到光速c的表达式是( )A. c=4Ln0B.c=8Ln0C.c=16Ln0D.c=32Ln0赛点4光在相交的平面镜中的反射和成像个数例４如图甲所示，两平面镜夹角为60°，OS为角平分线，某人站在p点，则平面镜M内此人所成的像的个数是( )A.2个B．3个C．5个D．6个【切题技巧】人反射的光一部分直接射到M上，我们称之为A光束，另一部分直接射到N上，我们称之为B光束．直接射到M上的A光束，经过M第一次反射形成像S1，这些反射光射到N上，在N上经过第二次反射形成像S2，经过N第二次反射的反射光再射到M上，经过第三次反射形成像S3，如此类推，每次反射成一个像，那么到底能进行多少次反射，能成几个像呢？如图乙，只要S n还在下一个反射镜子的正面，就能继续成像，但若S n到了下一个反射镜子的反面．即像S n和O的连线与下一个反射镜子的夹角大于180°，则反射和成像就停止了．直接射到M上的B光束的成像情况与A光束的成像原理和成像个数的判断方法完全一样．A光束的成像：SO与M夹角30°，成第1个像；S1O与N夹角90°，成第2个像；S2O与M夹角150°，成第3个像；S3O与N夹角210°，夹角大于180°，不成像，共成3个像．B光束的成像：SO与N夹角30°，成第1个像；S1'O与M夹角90°，成第2个像；S2'O与N夹角150°，成第3个像；S3'O与M夹角210°，夹角大于180°，不成像，共成3个像．从图上可以看出，S3和S3'重合，所以一共成5个像．【规范解答】 C【借题发挥】如图丙，按照上面的分析方法，A光束的成像个数n1满足的关系是（n1-1）θ＋a<180°；B光束的成像个n2满足的关系是（n2-1）θ＋β<180°，若180°能被θ整除，则n1和n2中有一个像重合，总成像数为n1＋n2-1；若180°不能被θ整除，总成像数为n1＋n2．【同类拓展】如图所示，光滑桌面上放有两个光滑固定挡板OM、ON，夹角为60°．角平分线上有两个相同的弹性小球P和Q，某同学给小球P一个速度，经过挡板的一次或多次反弹后恰能击中小球Q，假如不允许小球P直接击中Q，小球的大小不计，也不考虑P球击中O点时的情况，该同学要想实现上述想法，可选择的小球P运动的路线有( )A．2条．B．4条．C．6条．D．8条．赛点5光在相交的平面镜中沿原路返回例5如图，两个很大的平面镜，其夹角为a＝5°，当一束光以与A镜成β＝30°的方向向B镜入射时，则光束会在两镜间共经过_______次反射．【切题技巧】只有光在某次反射时入射角等于0°，光才能在两相交的平面镜中沿原路反射回来，当一束光入射到B镜时，第一次反射的入射角为55°，在A镜上第二次反射的入射角为50°，再在B镜上第三次反射的入射角为45°，下一次反射的入射角比前一次的入射角减小5°．所以向角内传播时入射角分别为55°，50°，45°，40°，35°，30°，25°，20°，15°，10°，5°，0°，然后再沿原路返回，入射角分别为5°，10°，15°，20°，25°，30°，35°，40°，45°，50°，55°，共23次反射．【规范解答】23【借题发挥】做这类题时的常见方法是：首先，找到入射角变化的规律；然后直接用数数的方法找到反射的次数就行了．光每经过一次反射后，下一次入射角就减小一个大小等于两镜夹角的角度a，所以反射次数由a、β的值决定，当然也有可能入射角永远不等于0°，那么光在这样的两块相交镜间就不能沿原路反射回来．【同类拓展】如图所示，平面镜OM与ON夹角为θ，一条平行于平面镜ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回．则两平面镜之间的夹角不可能是( )A．20° B．15° C．10° D．5°赛点6平面镜的观察范围例6如图甲中c是一口水池，地面ab、cd与水面处在同一水平面上．aa'是高为10米的电线杆，ab＝4米，bc＝2米，cd＝2米，立在d点的观察者弯腰观察电线杆在水中的像，已知观察者的两眼距地面高为1.5米，则他能看到电线杆在水中所成像的长度为( )甲乙A．4.5米B．6米C．3米D．1.5米【切题技巧】如图乙看到的范围由水面最边缘的b、c反射的进入人眼的光决定的，这两条反射光bd'和cd'对应的入射光分别来自于电线杆上的Q、P两点（它们对应的像点为Q'，P'）．由成像原理和几何知识可知：△aQb∽△dd'b，△aPc'∽△dd'c，可得，即ae abdd db=，即41.54ae mm m=，得aQ＝1.5m，同理可求得aP＝4.5m则只能看到电线杆中间QP＝4.5m-1. 5＝3m长一段．【规范解答】 C【借题发挥】知道点光源和光经过的定点（人眼）来寻找入射点的位置，应用的知识是“平面镜成像原理：像是反射光线反向延长线的交点”，先作出点光源的像，然后连接像和定点来确定反射光，与镜面的交点为入射点，再连接点光源和入射点即为入射光，这就是根据像作光路图的方法。
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初中物理竞赛及自主招生专题讲义：第四讲 光现象初步第一节 光的直线传播与反射一、光源与光速光源：本身能够发光的物体叫做光源，例如太阳、点燃的蜡烛、发光的灯泡等。
按照几何形状不同，光源可以分为点、线、面、体光源。
它们都是实际光源的抽象和近似。
点光源：凡是本身的大小与被它照到的物体间的距离大小相比可以忽略不计的光源，都可以看做“点光源”。
点光源是一种理想化模型。
光线：物理学中用来表示光传播的方向和路径的一条带箭头的射线叫做光线。
光线是由一小光束抽象而建立的物理模型。
光束：光束分为会聚、平行、发散光束。
点光源发出的是发散光束，太阳发出的是平行光束。
光在不同介质中的传播速度不同。
光可以在真空中传播，并且在真空中的传播速度最大，为83.010m /s c =⨯。
光在空气中的传播速度十分接近光在真空中的传播速度，通常也可以近似认为是83.010m /s ⨯。
光速c 是速度的上限，任何物体的速度都不可能超过光速c 。
二、光的直线传播光在同种均匀的介质中沿直线传播。
阳光下树木、建筑物的影子，月食、日食以及小孔成像，就是由于光的直线传播形成的。
光在不同的或不均匀的介质中，则不一定沿直线传播。
根据光沿直线传播的性质，如果知道一个发光体S 射出的两条光线，只要把这两条光线向相反方向延长到它们的交点，就能确定发光体的位置，如图2.1所示。
在人用眼睛观察物体的时候，根据两只眼睛对物体的视线间的夹角可以判断物体的位置也是这个道理。
（一）影点光源发出的光照射到不透明的物体上时，物体向光的表面被照亮，在背光面的后方形成一个光照不到的黑暗区域，这就是物体的影。
图2.2所示为点光源的影。
影区是发自光源并与被照物体的表面相切的光线围成的。
如果用一个发光面比较大的光源来代替点光源，影的情形就会不同。
发光面上的每个发光点都可以看做一个点光源，它们都在物体的背后造成影区，这些影共有的完全不会受到光照射的范围叫做本影。
本影的周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，叫做半影。
图2.3所示为面光源的本影与半影。
光源的发光面越大，本影区越小。
（二）日食和月食发生日食时，太阳、月球和地球位于同一直线上，月球在中间。
太阳发出的光线经月球遮挡后，形成如图2.4所示的a，b，c，d四个影区，其中a为本影区，没有光线能够照射到该区域，b为伪本影区，只有太阳边缘发出的光线可以照射到该区域，c和d为半影区。
当地球上的观察者位于a 区域内时，将观察到日全食，位于b区域时，可以观察到日环食，位于c和d区域时则可以观察到日偏食。
发生月食时，太阳、地球和月球位于同一直线上，地球在中间，如图2.5所示。
当月球有一部分进入地球的本影区时，在本影区的部分由于没有光线到达，因此该部分不能被看到，形成月偏食。
当月球全部进入地球的本影区a时，由于没有太阳的光线照射到月球表面，月球也不再反光，因此地球上的观察者会看到月全食。
在月食现象中，不可能出现月环食。
三、光的反射光在入射到两种介质的分界面上时，又返回到原来介质中继续传播的现象叫做光的反射。
反射分为镜面反射和漫反射。
无论哪种反射，对每一条光线而言，都遵从光的反射定律。
（一）光的反射定律在反射现象中，反射光线和入射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角（图 2.6）。
在反射现象中，光路是可逆的。
（二）平面镜对光线的反射作用平面镜可以使光线发生镜面反射，我们可以用平面镜来控制和改变光路。
1．当入射光线方向不变时，平面镜旋转θ角，反射光线将转过2θ角例1（上海第27届大同杯初赛）入射光线与平面镜的夹角为70︒，若入射光线方向不变，使平面镜绕入射点沿入射光线与法线构成的平面顺时针方向旋转40︒后，入射光线与反射光线的夹角为（）。
A．40︒B．80︒C．120︒D．160︒分析与解本题有两种情况，先分别画出示意图，如图2.7（a）和（b）所示。
在图2.7（a）中，平面镜顺时针转过40︒后，反射光线OB转过80︒角至OB'的位置，由几何关系知此时入射光线与反射光线的夹角为120︒；在图2.7（b）中，平面镜顺时针转过40︒后，反射光线OB转过80︒角至OB'的位置，同样根据角度间关系知此时入射光线与反射光线的夹角为40︒。
本题正确选项为AC。
2．角镜反射问题所谓角镜，是指两个平面镜反射面相对，互成一定夹角。
当光线入射时，可以在两平面镜间发生两次甚至多次反射。
两块互相垂直的平面镜是同学们所熟知的一种角镜，当有一条光线射入两个互相垂直的平面镜，其反射光线必与入射光线平行。
更一般的情况请看下面例题。
例2如图2.8所示，两平面镜1OM ，2OM 之间的夹角为θ，入射光与平面镜2OM 平行，经两个镜面两次反射后，出射光与1OM 平行，那么θ角应为（ ）。
A ．30︒B ．45︒C ．60︒D ．75︒分析与解 如图2.9所示，入射光线平行于2OM ，则1θ∠=，反射光线平行于1OM ，则4θ∠=。
又根据反射定律，反射角等于入射角，则反射光线与镜面的夹角也等于入射光线与镜面的夹角，即12∠=∠，34∠=∠，所以ABC △为等边三角形，60θ=︒。
本题正确选项为C 。
例3到若使一束光先后经两平面镜反射后，出射光线与入射光线垂直，这两平面镜应如何放置？分析与解 画出如图2.10所示的光路示意图，我们只要找到镜面夹角θ与反射光线和入射光线夹角ϕ的关系，并令90ϕ=︒，即可求得θ的值。
设入射光线与镜面OM 的夹角为α，则结合反射定律可知OBC α∠=，1802ABC α∠=︒-则180OCB αθ∠=︒--180222180BCD OCB αθ∠=︒-∠=+-︒1801802ABC BCD ϕθ=︒-∠-∠=︒-令90ϕ=︒，可得45θ=︒。
因此两镜面夹角应为45︒。
例4 （上海第29届大同杯初赛）如图2.11所示，平面镜OM 与ON 之间夹角为α，在两平面镜角平分线上有一个点光源S ，如果要保证S 发出的任意一条光线最多只能产生两次反射，则α的最小值是（ ）。
A ．120︒B ．90︒C ．72︒D ．60︒分析与解画出光路图如图2.12所示，若经两次反射后，出射光线BC 与镜面ON 的夹角ϕ满足ϕα时，第三次反射将不会发生。
设入射光线SA 与镜面OM 夹角为θ，则2αθ。
根据光的反射原理并结合几何关系可得 OAB θ∠=，180OBA αθϕ∠=︒--=又ϕα，即180αθα︒--，得2180αθ+︒，当2αθ=时，72α︒，因此α的最小值为72︒，本题正确选项为C 。
值得说明的是，若要求从S 发出的任意一条光线最多只能产生三次、四次……反射，解决方法类似。
较之角镜的两次反射，多次反射问题要复杂一些，下面给出一些例题及解题方法。
例5 如图2.13所示，平面镜OM 与ON 的夹角为θ，一条平行于平面镜ON 的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回，则平面镜之间的夹角不可能是（ ）。
A ．1︒B ．2︒C ．3︒D ．4︒ 分析与解要使光线能够原路返回，就需要让光线最终能垂直入射到某一镜面上。
画出如图2.14所示的光路图，根据光的反射定律及角度间的关系，可知ABM θ∠=，2BCN θ∠=3CDM θ∠=，4DEC θ∠=，……因此经过N 次反射后，入射光线与平面镜的夹角变为N θ，只需90N θ=︒，90Nθ︒=即可使光线原路返回。
因为N 为1，2，3，4，…等自然数，因此θ不可能等于4︒。
本题正确选项为D 。
对于光线在角镜之间多次反射的问题，也可以进行如下处理：如图2.15（a ）所示，点光源S 发出一条光线SA ，在平面镜ON ，OM 上的A ，B ，C 点发生三次反射的情形（C 处的反射光线未画出）可以转化为图2.15（b ）所示情形：以平面镜ON 为对称轴画出平面镜OM 的对称图形1OM 、光线AB 的对称图形1AB 、光线BC 的对称图形1B C ；然后，再以1OM 为对称轴，画出平面镜ON 的对称图形1ON 和1B C 的对称图形11B C ，显然，S ，A ，1B ，1C 四点共线，即光线相当于沿着直线从S 到达1C 点，1SC 与ON ，1OM ，1ON ；亦有三个交点A ，1B ，1C ，这代表了光线SA 在角镜之间发生了三次反射。
在解题时，若能灵活运用上述规律，则可以省去寻找角度间的复杂关系的过程。
例6 （上海第29届大同杯初赛）如图2.16所示，平面镜OM 与ON 镜面之间的夹角为α，在两平面镜角平分线上有一个点光源S ，如果要保证S 发出的任意一条光线最多只能产生四次反射，则α的最小值是（ ）。
A ．30︒B ．40︒C ．50︒D ．60︒分析与解由于入射光线在两平面镜间反射了4次不再与镜面相遇，说明我们从OM 开始连续沿逆时针作夹角为α的平面若干个（注意OM 与ON 不是所作的平面），如图2.17所示，当任意一条入射光线与所作的第4个平面不再有交点时，就说明不再与镜面相遇了，由几何关系知41802αα︒-，解得40α︒。
所以本题正确选项为B 。
例7（上海第28届大同杯初赛）如图2.18所示，两平面镜OM 和ON 的夹角为θ，入射光线平行于ON 镜且在两镜面间经12次反射后不再与镜面相遇，则两镜面之间的夹角θ可能为（ ）。
A ．13︒B ．14︒C ．15︒D ．16︒分析与解如图2.19所示，由于入射光线在两平面镜间反射了12次不再与镜面相遇，说明我们从OM 开始连续沿逆时针作夹角为θ的平面12个，当入射光线与所作的最后一个平面不再有交点时，就说明不再与镜面相遇了，即120180θθ︒-，解得13.8θ︒；当入射光线在两平面镜间反射11次时，11180θθ<︒-，解得15θ<︒。
故13.815θ<︒，所以本题正确选项为B 。
练习题1．（上海第8届大同杯复赛）在阳光照射下，竖立的木杆AB 在地面上的投影为BC ，如图2.20所示。
图中点M 为木杆AB 的中点，3S C 为BCA ∠的角平分线。
由图可知，阳光的照射方向沿着（ ）。
A ．1S AB ．4S BC ．2S MD ．3S C2．月球位于太阳和地球之间时，月球的影子如图2.21所示，下面说法中正确的是（ ）。
A ．位于区域a 和b 内的人可看到月全食B ．位于区域c 和d 内的人可看到日全食C ．位于区域b 内的人可看到日环食D ．位于区域c 和d 内的人可看到日偏食3．（上海第28届大同杯初赛）日食、月食是我们在地球上通过肉眼能直接观测到的天文现象，如果定义月球的半径为1，则地球的半径约为3.7，太阳的半径约为400，地、月距离约为220，地、日距离约为48.610⨯，参考上述数据可以判断，在地球上看不到的现象是（ ）。