第1页 第1页 第十四章第十四章 光学光学第一课时第一课时 光的直线传播光的直线传播 光的反射光的反射第2页 第2页 第一关第一关:基础关基础关 展望高考展望高考基础知识基础知识第3页 第3页 一一 光的直线传播光的直线传播知识讲解知识讲解1.光源光源:自行发光的物体自行发光的物体.特点特点:光源具有能量且能将其它形式的能转化为光能光源具有能量且能将其它形式的能转化为光能.光在介光在介质中的传播就是能量的传播质中的传播就是能量的传播.2.介质介质:光能在其中传播的物质光能在其中传播的物质.3.光的直线传播光的直线传播:光在同种均匀介质中总是沿着直线传播的光在同种均匀介质中总是沿着直线传播的.光在真空中的传播速度光在真空中的传播速度c=3.0108m/s;在任何介质中的传在任何介质中的传播速度都小于播速度都小于c,v=c/n(n为该介质的折射率为该介质的折射率)第4页 第4页 4.本影和半影本影和半影(1)影影:影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光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面的后方围成的区域.(2)本影本影:发光面较小的光源在投影物体后形成的光线完全不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能到达的区域.(3)半影半影:发光面较大的光源在投影物体后形成的只有部分光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线照射的区域.第5页 第5页 活学活用活学活用1.如图所示如图所示,A是直径为是直径为10 cm的发光圆的发光圆,B是直径为是直径为5 cm的遮的遮光板光板,C为光屏为光屏,三者中心共轴三者中心共轴,A B之间相隔之间相隔200 cm.当当C离离B为多远时正好屏上的本影消失为多远时正好屏上的本影消失,只有半影只有半影?这时半影环的这时半影环的半径是多少半径是多少?本影可取的最大直径是多少本影可取的最大直径是多少?第6页 第6页 第7页 第7页 第8页 第8页 答案答案:当当C离离B200 cm时屏上的本影正好消失时屏上的本影正好消失,这时半影环的这时半影环的半径为半径为10 cm 本影可取的最大直径是本影可取的最大直径是5 cm.点评点评:影的形成是光的直线传播规律的实际应用影的形成是光的直线传播规律的实际应用,用光的直线用光的直线传播规律来解决影的形成问题传播规律来解决影的形成问题.第9页 第9页 二二 光的反射光的反射知识讲解知识讲解1.反射现象反射现象:光从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原光从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原介质的现象介质的现象.2.反射定律反射定律:反射光线跟入射光线还有法线在同一平面内反射光线跟入射光线还有法线在同一平面内,且且反射光线和入射光线分居法线两侧反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角反射角等于入射角.3.分类分类:镜面反射和漫反射镜面反射和漫反射.注意镜面反射和漫反射都遵循反注意镜面反射和漫反射都遵循反射定律射定律.4.光路可逆原理光路可逆原理:所有几何光学中的光现象所有几何光学中的光现象,光路都是可逆的光路都是可逆的.第10页 第10页 5.平面镜的作用和成像特点平面镜的作用和成像特点(1)作用作用:只改变光束的传播方向只改变光束的传播方向,不改变光束的聚散性质不改变光束的聚散性质.(2)成像特点成像特点:等大等大 正立的虚像正立的虚像,物和像关于镜面对称物和像关于镜面对称.第11页 第11页 活学活用活学活用2.一个半径为一个半径为5 m的圆形蓄水池装满水的圆形蓄水池装满水,水面与地面相平水面与地面相平,在在池的中心上空离水面池的中心上空离水面3 m处吊着一盏灯处吊着一盏灯,求一个身高求一个身高1.8 m的人可以离开水池边缘多远的距离还能看到灯在水中的像的人可以离开水池边缘多远的距离还能看到灯在水中的像.第12页 第12页 解析解析:水面相当于平面镜水面相当于平面镜,作反射光光路图如图所示作反射光光路图如图所示,若人在若人在某位置时恰能通过水池的边缘看到灯在水中的像某位置时恰能通过水池的边缘看到灯在水中的像,这时光源这时光源发出的光恰好通过水池边缘反射入人的眼睛发出的光恰好通过水池边缘反射入人的眼睛.由反射定律可知由反射定律可知=.由几何分析得由几何分析得SBODCO,故有故有 即即答案答案:3 m点评点评:正确作出反射光路图正确作出反射光路图,结合反射定律进行分析结合反射定律进行分析,是解决是解决这类问题的关键这类问题的关键.第13页 第13页 第二关第二关:技法关技法关 解读高考解读高考解题技法解题技法第14页 第14页 一一 平面镜成像的作图方法平面镜成像的作图方法技法讲解技法讲解方法一方法一:根据光的反射定律作成像光路图根据光的反射定律作成像光路图.先作出物点射到平先作出物点射到平面镜上的任意两条光线面镜上的任意两条光线,然后根据反射定律作出其反射光然后根据反射定律作出其反射光线线,最后将反射光线反向延长交于平面镜后的一点最后将反射光线反向延长交于平面镜后的一点,该点即该点即为像点为像点.方法二方法二:根据平面镜成像的特点作图根据平面镜成像的特点作图.先根据物像的对称性作先根据物像的对称性作出像点出像点,然后作出物点射到平面镜上的任意两条光线然后作出物点射到平面镜上的任意两条光线,最后最后将像点与两入射光线在平面镜上的入射点分别用直线连接将像点与两入射光线在平面镜上的入射点分别用直线连接,并在镜前延长这两条直线并在镜前延长这两条直线,即为两条反射光线即为两条反射光线,如图所示如图所示.第15页 第15页 第16页 第16页 利用方法二比方法一有明显的优点利用方法二比方法一有明显的优点:作图准确作图准确,迅速方便迅速方便.不不管利用哪种方法作图都应注意管利用哪种方法作图都应注意:(1)实际光线用实线画出并带箭头实际光线用实线画出并带箭头,实际光线的反向延长线用实际光线的反向延长线用虚线表示虚线表示.(2)至少要画两条光线至少要画两条光线,因为至少要有两条光线因为至少要有两条光线,才能找出像才能找出像的位置的位置.(3)对称法只能用来确定像的位置对称法只能用来确定像的位置,作光路时必须补画上光线作光路时必须补画上光线.第17页 第17页 典例剖析典例剖析【例例1】 为了在竖直悬挂的穿衣镜前看到自己的全身为了在竖直悬挂的穿衣镜前看到自己的全身,试分试分析析:平面镜至少得多高平面镜至少得多高?这时镜的最高点或者最低点应在什这时镜的最高点或者最低点应在什么位置么位置?第18页 第18页 解析解析 根据人与像对称于镜面根据人与像对称于镜面,其光路如图所示其光路如图所示,设身高设身高AB=H,眼睛眼睛(E)到头顶的竖直距离到头顶的竖直距离EA=h,根据三角形的两边中根据三角形的两边中线的长度等于底边长度的一半线的长度等于底边长度的一半,所以镜的最小高度为所以镜的最小高度为Hmin= .镜的下边镜的下边D距地面的最大允许高度为距地面的最大允许高度为hmax= (H-h).镜的上边镜的上边C位于位于AE的中垂线上的中垂线上,即镜的悬挂点距地面高度即镜的悬挂点距地面高度为为H=H-第19页 第19页 二二 平面镜的视场问题平面镜的视场问题技法讲解技法讲解1.人眼看到物体的条件人眼看到物体的条件从物体发射出来的光线直接射入或经反射从物体发射出来的光线直接射入或经反射 折射后进入人的折射后进入人的眼睛眼睛,在下图中在下图中,带箭头的水平线表示一条光线带箭头的水平线表示一条光线,只有眼睛只有眼睛位于位于a处才能看到这条光线处才能看到这条光线,在在b、c、d处均不能看到这条处均不能看到这条光线光线.第20页 第20页 2.确定平面镜成像的观察范围的方法确定平面镜成像的观察范围的方法在用遮光板将由物点射向平面镜的光线不全部挡住的情况下在用遮光板将由物点射向平面镜的光线不全部挡住的情况下,平面镜前的物体总能在镜中成像平面镜前的物体总能在镜中成像,但只有在一定范围内才但只有在一定范围内才能看到能看到.若要看到平面镜中完整的像若要看到平面镜中完整的像,则需借助边界光线则需借助边界光线,边界光线的公共部分边界光线的公共部分,即为完整像的观察范围即为完整像的观察范围.通过平面镜看虚像的情况就像通过与平面镜等大的通过平面镜看虚像的情况就像通过与平面镜等大的“窗口窗口”看窗外物体一样看窗外物体一样.具体观察范围为像点和平面镜的边缘连具体观察范围为像点和平面镜的边缘连线所限定线所限定.第21页 第21页 典例剖析典例剖析【例例2】 如图所示如图所示,在竖直平面在竖直平面xOy上上,人眼位于人眼位于x轴上轴上+3坐坐标点标点H,一平面镜位于图示位置一平面镜位于图示位置,平面镜两端坐标为平面镜两端坐标为N(-1,3)与与M(0,3),那么当一发光点那么当一发光点P从坐标原点沿从坐标原点沿x轴负方向运动轴负方向运动过程中过程中,当当P点在以下哪个区域中运动时点在以下哪个区域中运动时,人眼可以从平面人眼可以从平面镜上观察到镜上观察到P的像的像( )第22页 第22页 A.0至至-1区间区间 B.-1至至-3区间区间C.0至至-区间区间 D.-3至至-5区间区间 解析解析 设想设想H处有一点光源处有一点光源,它发出的光被平面镜反射后照它发出的光被平面镜反射后照到到x轴上的轴上的A B区间区间,具体光路如图所示具体光路如图所示,那么根据光路可那么根据光路可逆知识逆知识,当发光点当发光点P在在A B之间运动时之间运动时,能被处于能被处于H的人眼的人眼通过平面镜看到通过平面镜看到,具体范围为发光点具体范围为发光点P在在-3至至-5区间内区间内.答案答案 D第23页 第23页 三三 物或平面镜移动问题的分析方法物或平面镜移动问题的分析方法技法讲解技法讲解1.当物或平面镜平动时当物或平面镜平动时;如图若镜不动如图若镜不动,物速为物速为v且垂直镜面移且垂直镜面移动动,则像速为则像速为v且垂直镜面与物运动方向相反且垂直镜面与物运动方向相反.第24页 第24页 若镜动而物不动若镜动而物不动,当镜速为当镜速为v时时,像对物速度为像对物速度为2v,且方向与镜且方向与镜移动方向相同移动方向相同.2.当平面镜绕镜上某点转过一微小角度当平面镜绕镜上某点转过一微小角度角时角时,据反射定律据反射定律,法线也随之转过法线也随之转过角角,反射光线则偏转反射光线则偏转2角角.第25页 第25页 典例剖析典例剖析【例例3】 一个点光源一个点光源S对平面镜成像对平面镜成像,设光源不动设光源不动,平面镜以平面镜以速率速率v沿沿OS方向向光源平移方向向光源平移,镜面与镜面与OS方向之间的夹角为方向之间的夹角为30,如图所示如图所示,则光源的像则光源的像S将将( )第26页 第26页 A.以速率以速率0.5v沿沿SS连线向连线向S运动运动B.以速率以速率v沿沿SS连线向连线向S运动运动C.以速率以速率 沿沿SS连线向连线向S运动运动D.以速率以速率2v沿沿SS连线向连线向S运动运动第27页 第27页 解析解析 利用平面镜成像规律作出像点利用平面镜成像规律作出像点S,如图所示如图所示,连接连接SS、AS,利用对称关系利用对称关系,可知可知ASS为等边三角形为等边三角形,当平面镜当平面镜从从A向右移到向右移到S点点,像点也从像点也从S移至移至S点点.显然像点沿显然像点沿SS连连线向线向S运动运动,速率速率v等于等于v.故选故选B.答案答案 B第28页 第28页 第三关第三关:训练关训练关 笑对高考笑对高考随堂随堂训练训练第29页 第29页 1.如图所示如图所示,为发生日食时影区的分布情况为发生日食时影区的分布情况,则下列叙述中正则下列叙述中正确的是确的是( )A.在在D区的观察者可观察到日环食区的观察者可观察到日环食B.在在B区的观察者可观察到日全食区的观察者可观察到日全食C.在在A区的观察者可观察到日全食区的观察者可观察到日全食D.在在A区的观察者可观察到日偏食区的观察者可观察到日偏食第30页 第30页 解析解析:由题图所示的光路及本影、半影的定义可知由题图所示的光路及本影、半影的定义可知:D是本影是本影区区,A、C为半影区为半影区,B是本影是本影D的倒圆锥体的倒圆锥体,进入进入B区的光线区的光线均为太阳周围的光线均为太阳周围的光线,故有故有A、C区观察均为日偏食区观察均为日偏食,在在B区区观察为日环食观察为日环食.所以所以,D选项正确选项正确.答案答案:D第31页 第31页 2.一个点光源一个点光源S,放在平面镜放在平面镜MN前前.若若MN不动不动,光源光源S以速率以速率2 m/s沿与镜面成沿与镜面成60角的方向向右做匀速直线运动角的方向向右做匀速直线运动,如图所如图所示示,则光源在镜中的像将则光源在镜中的像将( )第32页 第32页 A.以以2 m/s的速率做直线运动的速率做直线运动,且运动方向与且运动方向与S的运动方向夹的运动方向夹角为角为120B.以以2 m/s的速率垂直于的速率垂直于MN做直线运动做直线运动C.以以 m/s的速率相对于的速率相对于S做直线运动做直线运动D.以以 m/s的垂直于的垂直于MN的速率向的速率向MN做直线运动做直线运动第33页 第33页 解析解析:根据平面镜成像规律根据平面镜成像规律,作作S的像的像S,如右图所示如右图所示,经过经过t时时间间,光源光源S的位置为的位置为S1,其像就为其像就为S1.由物像对称性可知由物像对称性可知SS1=SS1,所以所以S相对平面镜是以相对平面镜是以2 m/s的速率的速率,沿与镜成沿与镜成60角的角的SO方向做匀速直线运动方向做匀速直线运动,并且与并且与S的运动方向的运动方向SO的夹角为的夹角为120,所以选项所以选项A是正确的是正确的,B是错误的是错误的.第34页 第34页 S的速度为的速度为v,垂直于平面镜的分速度垂直于平面镜的分速度v1=vcos30=2 m/s,由物像对称性知由物像对称性知,S相对于镜的垂直分速度也为相对于镜的垂直分速度也为 m/s,所所以选项以选项D是错误的是错误的.若以若以S为参照物为参照物,则则S相对于相对于S是以是以 m/s的速率向的速率向S做匀做匀速直线运动速直线运动,所以选项所以选项C是正确的是正确的.答案答案:AC第35页 第35页 3.凌日是内行星经过日面的一种天文现象凌日是内行星经过日面的一种天文现象.我们把绕日运行轨我们把绕日运行轨道在地球以内的行星道在地球以内的行星,称为内行星称为内行星.如果内行星的一颗恰好如果内行星的一颗恰好从地球与太阳之间经过从地球与太阳之间经过,地球上的观察者就会看到有一个地球上的观察者就会看到有一个黑点从太阳圆面通过黑点从太阳圆面通过,大约需要一个多小时大约需要一个多小时,人们把这种现人们把这种现象称为凌日象称为凌日.根据上面的材料可知下面说法正确的是根据上面的材料可知下面说法正确的是( )第36页 第36页 A.地球上的人们能看到的只有水星和金星凌日地球上的人们能看到的只有水星和金星凌日B.发生凌日现象属于光的折射现象发生凌日现象属于光的折射现象C.发生凌日现象属于光的直线传播现象发生凌日现象属于光的直线传播现象D.凌日现象是人们看到的内行星的影子凌日现象是人们看到的内行星的影子答案答案:ACD第37页 第37页 4.半径为半径为R的圆柱体放在地面上的圆柱体放在地面上,在距地面在距地面 的上方放一的上方放一与地面平行的平面镜与地面平行的平面镜MN;在圆柱体左侧地面上有一点光源在圆柱体左侧地面上有一点光源S,地面上圆柱体右侧地面上圆柱体右侧AB部分没有被光线照到部分没有被光线照到,如图所示如图所示.已知已知SB=8R,试求试求AB的长度的长度.第38页 第38页 解析解析:光路图如下图所示光路图如下图所示,第39页 第39页 第40页 第40页 5.如图所示如图所示,平面镜平面镜M以角速度以角速度= rad/s绕垂直于纸面绕垂直于纸面且过且过O点的轴顺时针转动点的轴顺时针转动,AB为一段圆弧屏幕为一段圆弧屏幕,它的圆心在它的圆心在O点点,张角为张角为60,现有一束来自频闪光源的细平行光线以一现有一束来自频闪光源的细平行光线以一个固定的方向射向平面镜个固定的方向射向平面镜M上的上的O点点,光源每秒闪光源每秒闪12次次,则则平面镜每转一周在屏幕平面镜每转一周在屏幕AB上出现的亮点数最多可能是几上出现的亮点数最多可能是几个个?第41页 第41页 解析解析:由由= 可得平面镜转动的周期可得平面镜转动的周期T=6 s,平面镜转过平面镜转过30对应对应AB上的光点转过上的光点转过60,所需时间为所需时间为 =0.5 s,光源每光源每秒闪秒闪12次次,0.5 s内将闪内将闪6次次,若第一次光点正好照到若第一次光点正好照到B点点,则屏则屏幕上形成的最后一个光点恰好照到幕上形成的最后一个光点恰好照到A点点,这样在这样在0.5 s内实际内实际上有上有7个光点出现在屏幕个光点出现在屏幕AB上上.答案答案:7个个