“光現(xiàn)象”“透鏡”競賽專題輔導(dǎo)

例1 如圖所示．一束光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生了反射和折射．請判斷： 是入射光線．玻璃在 (選填\"AB面的左方”“AB面的右方”“CD面的上方”或“CD面的下方”)．

解析 這條題目考查反射規(guī)律和折射規(guī)律的綜合運(yùn)用．由圖可以判斷：AB和CD分別是界面和法線。FO、EO和GO是三條光線，根據(jù)反射規(guī)律：反射角和入射角相等并共用一條邊即法線，可知FO和E0應(yīng)是入射光線或反射光線．再根據(jù)折射規(guī)律：折射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)，可確定EO是入射光線，OF是反射光線，OG是折射光線．根據(jù)入射角小于折射角，可知光從玻璃進(jìn)入空氣，所以玻璃在AB面的左方．

例2小星同學(xué)利用太陽光測量凸透鏡的焦距．方法如圖所示．他注意到讓凸透鏡正對陽光。但沒有仔細(xì)調(diào)節(jié)紙片與透鏡的距離，在紙片上的光斑并不是最小時(shí)，就測出了光癍到凸透鏡中心的距離L，那么，凸透鏡的實(shí)際焦距( )．

A．一定小于L

B．一定大于L

C．可能等于L

D．可能小于L．也可能大于L

解析凸透鏡對光線有會聚作用．調(diào)節(jié)紙片與透鏡的距離，在紙片上的光斑是最小時(shí)，這時(shí)向里移，發(fā)現(xiàn)光斑變大，向外移時(shí)光斑也是變大，因?yàn)楣饩€會聚后繼續(xù)向前，就成了發(fā)散的光線．所以。正確選項(xiàng)是D．

另由此想到，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，所以在紙上得到的光斑只能是變大的．若該題是用一個(gè)透鏡來做實(shí)驗(yàn)。在紙上得到變大的光斑，能否就能確定是凹透鏡?顯然是不能，因用凹透鏡肯定是得到變大的光斑，而用凸透鏡則得到變小、變大的光斑都有可能．

例3 某班同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，記錄并繪制了物體到凸透鏡的距離u跟像到凸透鏡的距離v之間關(guān)系的圖像．如圖所示．下列判斷正確的是( )．

A．該凸透鏡的焦距是20cm

B．當(dāng)u=15cm時(shí)，在光屏上能得到一個(gè)縮小的像

C．當(dāng)u=25cm時(shí)，得到放大的像．投影儀就是根據(jù)這一原理制成的

D．把物體從距凸透鏡10cm處移動(dòng)到30cm處的過程中，像逐漸變小

解析 解答本題的關(guān)鍵是凸透鏡焦距的確定，回憶凸透鏡成像規(guī)律：當(dāng)u=2廠時(shí)，v=2f，成倒立等大的實(shí)像，u等于v就只有這一個(gè)點(diǎn)，由圖可知，f=10cm．當(dāng)u=15cm時(shí)，是介于f和2f之間，成倒立放大實(shí)像．當(dāng)u=25cm時(shí)成倒立縮小的實(shí)像．照相機(jī)就是根據(jù)這一原理制成的．

例4人眼中的晶狀體相當(dāng)于________眼球后的視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏．人跟看物體時(shí)，在視網(wǎng)膜上形成________、縮小的________像．下圖是魚眼與人眼的結(jié)構(gòu)示意圖．我們觀察發(fā)現(xiàn)：魚眼晶狀體的形狀比人眼更加

些．像魚這樣的眼睛如果到陸地上觀察物體，像將成在視網(wǎng)膜的前面．童話世界中生活在水里的美人魚，上岸后。若要看清遠(yuǎn)處的物體．應(yīng)該配戴(選填“近視眼鏡”或“遠(yuǎn)視眼鏡”)．下圖中(選填“甲”或“乙”)為遠(yuǎn)視眼鏡．

解析人的眼睛像一架神奇的照相機(jī)，晶狀體相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭(凸透鏡)，視網(wǎng)膜相當(dāng)于照相機(jī)內(nèi)的膠片，來自物體的光經(jīng)過晶狀體后成像于視網(wǎng)膜上．再通過視覺神經(jīng)把信息傳到大腦，產(chǎn)生視覺．魚的晶狀體要比人的凸，所以折光能力強(qiáng)，即光線會聚于視網(wǎng)膜的前方，相當(dāng)于近視眼．近視眼鏡是凹透鏡，成正立縮小的虛像．遠(yuǎn)視眼鏡是凸透鏡，成正立放大的虛像．

例5如圖所示．S是凸透鏡主軸上的一個(gè)發(fā)光點(diǎn)．SA是發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的一條射向凸透鏡的光線．經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線可能是( )．

A．AB B．AG

C．AD D．AE

解析這是一條非常規(guī)的入射光線的作圖題．解題有兩種方法：

方法一。推理法．根據(jù)凸透鏡對光線的作用規(guī)律可知，從焦點(diǎn)發(fā)出的光線折射后一定平行于光軸，即為AE光線；如果從二倍焦距處發(fā)出的光線，折射后一定通過二倍焦距處，所以，當(dāng)光線從一倍焦距至二倍焦距之間發(fā)出的光線，折射后只能在剛才所說的二條折射光線之間．所以SA光線的折射光線是AB．

方法二，在S處畫一個(gè)假想物(垂直主軸的箭頭)，找到其所成像的位置，連接像與主軸的交點(diǎn)，即為折射光線．

試題拓展

如果把一個(gè)玻璃球分割成五塊．其截面如圖所示，再將這五塊玻璃a、b、c、d、 e分別放在太陽光下，那么能使光線發(fā)散的是()．

A．a(chǎn)

B．6

C．c

D．d

例6如圖12所示．OO’為凸透鏡的主光軸，S’為點(diǎn)光源S經(jīng)凸透鏡成的像．SA為光源S發(fā)出的一條光線．請?jiān)趫D中適當(dāng)?shù)奈恢卯嫵鐾雇哥R，并完成光線SA通過凸透鏡的光路圖．

例7某學(xué)校課外活動(dòng)興趣小組在黑暗的實(shí)驗(yàn)室里．對透明物體和不透明物體的顏色由什么決定進(jìn)行了如下探究．

實(shí)驗(yàn)一：先后用不同顏色的玻璃對著不同顏色的光進(jìn)行觀察，得到的結(jié)果如表一所示．

(1)由表一可以得出：透明物體的顏色由——決定；

實(shí)驗(yàn)二：將不同顏色的光分別照射到不同顏色的紙上，觀察紙的顏色，得到的結(jié)果如表二所示．

(2)由表二可以得出：不透明物體的顏色由______決定．

(3)請你由上述結(jié)論解釋，為什么水果店賣西瓜(紅瓤)時(shí)，總喜歡撐一頂紅色的遮陽傘?

解析我們所看到的不透明物體的顏色，是由它反射的色光決定的．白色物體能反射所有色光，黑色物體不能反射所有色光．我們所看到的透明物體的顏色，是由它透過的色光決定的．紅傘反射紅光照到西瓜上，你看到的西瓜瓤就特別紅．

例8小明同學(xué)根據(jù)課本中的“試一試”用易拉罐做小孔成像實(shí)驗(yàn)．

(1)小孔成像的原理是光的______若光源是圓形的，小孔是方形的．則成的像是______形的．

(2)請?jiān)趫D中畫出蠟燭AB在半透明紙上成的像A’B’．

(3)小明發(fā)現(xiàn)蠟燭和小孔的位置固定后．半透明紙離小孔越遠(yuǎn)．像就越大．于是他測出了不同距離時(shí)像的高度。填在表格中：

請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在下圖坐標(biāo)中畫出h與s的關(guān)系圖像．

(4)從圖像中可以看出：當(dāng)蠟燭和小孔的距離保持不變時(shí)，半透明紙離小孔越遠(yuǎn)．像越______

(5)請你根據(jù)有關(guān)結(jié)論判斷：當(dāng)半透明紙距小孔12cm時(shí)．像的高度是______cm．

(6)通過實(shí)驗(yàn)，小明得到了正確的結(jié)論，很是高興．但他又想，像的大小會不會跟蠟燭離小孔的距離有關(guān)呢?請你針對這個(gè)問題，并根據(jù)有關(guān)幾何原理和物理原理．對像的大小跟蠟燭離小孔的距離有怎樣的關(guān)系，提出你的猜想：__________________

解析根據(jù)光的直線傳播原理．可畫

出小孔成像的光路圖，并且，小孔所成的像與小孔的形狀無關(guān)，像應(yīng)和物體一樣．另根據(jù)幾何知識，結(jié)合圖形可推出，像高與屏到小孔的距離成正比，與物到小孔的距離成反比．蠟燭離小孔的距離越遠(yuǎn)．像越小．

例9如下圖所示．小剛將盛滿水的圓柱形透明玻璃杯貼近書本．透過玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片(圓圈中的鸚鵡圖與書本中的鸚鵡圖實(shí)際大小相等)，他所看到的虛像可能是( )．

解析此題運(yùn)用了凸透鏡近距離看放大的虛像原理，但作為盛滿水的圓柱形透明玻璃，只能在水平方向上有放大作用，即起到凸透鏡的作用．而在豎直方向，圓柱形玻璃杯沒有球面弧度．也就沒有放大作用．所以，小剛看到的鸚鵡圖片只能是水平方向變長，而豎直方向大小不變，則答案是A．

試題拓展

盛有清水的封閉試管水平放置，內(nèi)有一較大的空氣泡．如下圖所示．陽光垂直照射試管，在試管下方的白紙上，會形成

例10利用身邊常見的物品。做一些小實(shí)驗(yàn)是我們學(xué)習(xí)、研究物理的好方法，也是一種創(chuàng)新．請你用圖所示的塑料吸管和激光筆．從肯定與否定兩方面分別設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案．探究光在空氣中是沿直線傳播的．

(1)肯定：探究光在空氣中是沿直線傳播的．

(2)否定：探究光在空氣中不可能是沿曲線傳播的．

解析物理實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是科學(xué)探究能力之一，是近年來考試的熱點(diǎn)．本題利用同學(xué)們身邊的物品，進(jìn)行探究性小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，著重考查同學(xué)們的創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)探究方案設(shè)計(jì)能力和語言表達(dá)能力．物理實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)首要根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材來確定實(shí)驗(yàn)原理，然后制定實(shí)驗(yàn)步驟和具體做法．另外，設(shè)計(jì)補(bǔ)給方案時(shí)，要注意多次實(shí)驗(yàn)才能得出具有普遍意義的結(jié)論．該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何確定光傳播路徑是否為直線，確定是否為直線的方法有：一是實(shí)驗(yàn)室中標(biāo)準(zhǔn)直尺。二是兩點(diǎn)確定一直線．我們可以用第二種方法，吸管的兩端是在同一直線上的，使激光筆與吸管放在同一直線上，從一個(gè)管口進(jìn)行照射，在另一管口尋找光斑，從而探究光的傳播路徑是否為直線．具體方案如：(1)將塑料吸管和激光筆放在同一條直線上，將激光筆從吸管的一端照射，在另一端用手看能否接收到光斑；(2)將吸管在伸縮節(jié)處彎曲成任意的角度，將激光筆從吸管的一端照射。在彎曲端用手看能否接收到光斑．