上海科技版初三物理专项复习一 光学 教案

初三物理专项复习一光学
一. 本周教学内容：专项复习一：光学
二. 教学过程：
知识结构：
多彩的光：
（一）光的直线传播
1. 知识提要
光源：能够发光的物体。

光的直线传播：光在同种均匀介质中沿直线传播。

光速：真空中光速是3×108m/s，其他介质中的光速都小于真空中光速。

2. 要点点拨
（l）光源的特点
光源指自身能发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源，有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其它光源射出的光，好像它们也在发光一样，不要被误认为是光源，如月亮和所有行星，它们并不是物理学所指的光源。

（2）光沿直线传播的条件及例证
只有在同种、均匀、透明介质中，光才是沿直线传播的，小孔成像和不透明障碍物后影子的形成，都是光沿直线传播的例证。

（3）光速与介质有关
光在不同介质中的传播速度不同，光在真空中的传播速度最大：c=3×108m/s或c=3×105km/s。

光在空气
中的速度近似地等于真空中的速度，光在水中的速度大约为c
4
3。

光在玻璃中的速度为c
3
2。

由于光的速度远大于声的速度，所以，打雷时，雷声和闪电虽然同时发生，但总是先看到闪电，后听到雷声。

（4）光线
研究光的传播时，沿光的传播路线画一条直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向，这种表示光的传播方向的直线叫光线。

光线并不是真实存在的，而是为了研究方便，假想的理想模型。

（二）光的反射
1. 知识提要
光的反射定律：反射光线和入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

漫反射：反射面凸凹不平，使得入射的平行光线向不同方向反射。

镜面反射：反射面很光滑，使得入射的平行光线成平行反射。

2. 要点点拨
（1）光的反射及反射定律
反射是指光从一种介质射到另一种介质表面时，有部分光返回原介质中传播的现象。

光的反射所遵循的规律称为光的反射定律，由此决定了反射光线的位置。

必须注意：①对应于一条入射光线，只有一条反射光线；②反射光线的位置是随入射光线的改变而改变的，即入射光线是“因”，反射光线是“果”，所以叙述反射定律时不能说成“入射角等于反射角”。

（2）反射现象中光路可逆
光线沿原来的反射光线的方向射到界面上，这时的反射光线定会沿原来的入射光线的方向射出去。

（3）镜面反射和漫反射
物体表面情况不同对光的反射不同，但无论是镜面反射还是漫反射，对于每一条反射线与入射线之间的关系，同样遵守反射定律。

必须注意：日常见到的绝大部分反射面都会发生漫反射，由于漫反射才能够使我们从不同方向看到物体，教室里的黑板用毛玻璃、电影幕布用粗布，都是为了使各个方向的人都能看到。

而黑板用久了，会出现“反光”现象，就是因为发生了镜面反射，使有些方向没有反射光线，从而看不见了。

（三）平面镜
1. 知识提要
平面镜成像特点：像和物到镜面距离相等、像与物体大小相等，是一个正立的虚像。

2. 要点点拨
（l）平面镜中像的形成
平面镜所成像是物体发出（或反射出）的光线入射到镜面，发生反射，由反射光的延长线在镜后相交而形成的。

光源在平面镜后的像并不是实际光线会聚而成的，是由反射光线的反向延长线会聚而成，这样的像就叫虚像。

如果用光屏放在平面镜后，是接收不到这个像的。

（2）平面镜的应用
①形成清晰的像；②改变光的传播方向，如潜望镜就是利用两块互相平行的平面镜可以从水下观察水面上的船只。

（四）关于光的折射现象和折射规律
1. 光的折射现象。

光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。

光折射时，传播方向是在两种介质的交界面处发生改变的，然后在另一种透明介质中再沿直线传播（第二种介质如果是均匀的）；由于光折射时是在两种介质中传播，所以传播速度各不相同。

2. 光的折射规律。

光的折射规律的内容可简记为“三线共面、两线分居、法线居中、两角不等”。

要注意它跟反射定律的区别：
（1）反射光线与入射光线都在同种介质中传播，而折射光线与入射光线分别是在两种介质中传播的。

（2）反射角等于入射角，而折射角不等于入射角，但它们之间有一定的因果关系，即折射角也是随入射角的变化而变化的，入射角增大时，折射角也随着增大；入射角减小时，折射角也随着减小。

（3）当光垂直于两种介质的界面入射时，入射角是0°，反射角也是0°，折射角也是0°，但反射光线与入射光线方向相反，而折射光线与入射光线方向是相同的。

3. 在光的折射现象中，光路也是可逆的。

（五）关于凸透镜成像规律及其应用
1. 有关透镜的几个概念。

透镜：由玻璃或其它透明物质制成的，表面是球面的一部分。

凸透镜：中间厚边缘薄的透镜。

凹透镜：中间薄边缘厚的透镜。

主光轴：通过两个球面球心的直线叫透镜的主光轴。

光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫透镜的光心，薄透镜的光心在透镜的中心。

2. 焦点和焦距。

（1）凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点。

焦点到凸透镜光心的距离叫焦距。

凸透镜的两侧各有一个焦点，两侧的焦距相等。

（2）凹透镜能使跟主轴平行的光线变得发散，这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上的一点，这点叫凹透镜的焦点。

由于它不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。

凹透镜两侧各有一个虚焦点，两侧的焦距相等。

3. 透镜的作用。

凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜。

凹透镜对光线有发散作用，所以也叫发散透镜。

4. 凸透镜的成像规律
通过实验或者作图，都可以看出凸透镜能够使物体成像。

物体处于不同的位置时，凸透镜所成像的虚实、正立还是倒立、放大还是缩小、同侧还是异侧、像与凸透镜的间距等情况不一样。

凸透镜的成像规律说明了物体的位置与所成像之间的关系。

像的性质发生突然变化的两个特殊点：一个是焦点F，另一个是距凸透镜2f的点M。

F是物体成虚像还是实像的分界点，M是物体成缩小实像还是放大实像的分界点。

这两个点把物体所在位置分为5个区域。

我们可以将物体与凸透镜之间的距离称为物距，记作u；将像与凸透镜之间的距离称为像距，记作v。

表1说明当物距变化时，像的位置和性质是如何变化的。

表1凸透镜的成像规律
5. 照相机的原理是根据凸透镜成像的规律
将物体放在凸透镜的2倍焦距以外，能成倒立、缩小的实像、物像分别在凸透镜的两侧。

如图所示：照相机的基本结构并不复杂，镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，照像时，景物到镜头的距离远大于2倍焦距，经过正确调焦，就会在底片上形成清晰的像。

6. 幻灯机是利用物体（幻灯片）到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间时成倒立、放大、实像的原理制成的，如图所示。

7. 放大镜是利用物体到凸透镜的距离小于焦距时成正立、放大、虚像原理制成的，如图所示。

（六）眼睛及视力的矫正
1. 人眼的主要构造是瞳孔,角膜晶状体，玻璃体视网膜。

晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏。

外界的物体处于凸透镜的二倍焦距以外，在视网膜上就会得到一个倒立缩小的实像。

通过视神经再将这种信号传给大脑，人就看到了物体。

正常人的眼睛自我调节本领非常强,可以使远近物体的像都能成在视网膜上,所以人能看清远近不同的物体。

2. 近视眼及其矫正
有的人看远处物体相当吃力，他们要把物体放在离眼睛较近的位置才能看清楚，这种现象在青少年中常见，称其为近视眼。

当其看近处的物体时，近处的物体发出或反射的光类似于发散光线。

其能将像成在视网膜上，主要是因为晶状体这个凸透镜对光的折射能力太强了，也就是说其焦距太短了。

所以当其看远处的物体时，由于远处的物体发出或反射的光到达人眼时，几乎已经成为平行光线了，由于晶状体的集中太短，再加眼睛肌肉对晶状体焦距的调节功能不起作用，所以像便成在视网膜的前面，因而视网膜上不能出现清晰的像，人就看不到清晰的物体了。

所以为了矫正近视眼，我们要给它配凹透镜，使光线在进入眼睛之前先发散一些，再经过晶状体较强的会聚之后方可将像成在视网膜上。

3. 远视眼及其矫正
有的人看近处的物体相当吃力，他们要把物体放在离眼睛较远的位置才能看清楚，这种现象在老年人中常见,称其为老花眼。

当然在青少年中也有这种情况,称其为远视眼。

当其看近处的物体时，近处物体发出或反射的光类似于发散光线，加之晶状体的焦距较长，其对光线的会聚能力较差，所以可以将像成在视网膜上，所以人可以看到清晰的物体的像。

而如果看较远的物体，则只能将清晰的像成在视网膜之后，当然此时在视网膜上成的像就是不清晰的像。

由此看来，远视眼主要是因为晶状体的焦距太长，会聚能力太差所致，所以我们要通过凸透镜来矫正。

也就是通过对光的两次折射，使清晰的像能成在视网膜上。

学习这部分知识，有些疑难问题，做些扼要剖析。

1. 如何理解光线？怎样画光线？
光从光源发出来，经过一定路线，照射到物体上，我们就把光通过的路线叫光线。

一个点光源发出的光线有无数条，一束平行光也包含无数条光线，但在表示这些光时，我们只需画出其中有代表性的几条光线就行了。

因为光在同一种物质中是沿直线传播的，所以我们可以用带箭头的直线来表示光线，其中直线表示光通过的路线，箭头表示光的传播方向。

在画光线时，箭头常常标在直线中间的适当位置，对于反射光线或折射光线，箭头也可标在直线的头上，在作虚像时，常要画出反射光线或折射光线的延长线，这个延长线不是实际光线通过的路线，所以要画成虚线，并且不能标箭头。

顺便指出，光线这个概念是为了形象表示光的传播而引入的，光源周围实际上并不存在这些线，但是，正确表示光线，画好光路图，对学好本章却是十分重要的。

2. 如何理解光的反射定律？
光的反射定律告诉我们：反射光线跟入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。

这个定律准确表述了反射光线与入射光线的位置关系，这里有两层意思：一是三线共面；即反射光线、法线、入射光线位于同一平面。

再是两角相等，即反射角等于入射角。

这样，对于某一入射光线，其反射光线在空间的位置就唯一地被确定了。

但有的同学把这个定律简单地说成是反射角等于入射角，这是不全面的。

如果单是两角相等，而没有三线共面的条件，那么，对应于某一入射光线，反射光线可以画出无数条，这显然是错误的。

光的反射定律是光发生反射时普遍遵循的规律（即使在漫反射时也不例外），也是作反射光路图的依据。

本章中，反射定律也是唯一的一个详细阐述的定律，希望同学们能完整理解掌握它。

3. 光不进入眼睛，我们能看见它吗？
古希腊人认为光是从人的眼睛里流出来的，人们因此而看到了周围的东西。

当然，现在我们都知道这种观念是错误的。

人的眼睛是一个感光器官，它本身不会发光，只有当外界光线进入眼睛，刺激视网膜上的感光细胞，人才能产生光的感觉。

如果这些光是由某物体表面反射来的，我们就会看到这个物体。

在漆黑的夜晚，因为没有光可供物体反射，因此我们也就看不见周围的物体了。

那么，有同学会说，穿过门缝或树缝的阳光，没有直接进入眼睛，为什么也能看到它在空中沿直线传播呢？这是因为空气中悬浮着较多的灰尘、烟雾等微粒，由于这些悬浮微粒的反射，光传播的路线被显示出来了。

如果空气很干净，那么我们只能看到地上的亮斑，而看不到空中有一束笔直的光。

这正如地球周围的宇宙空间充满着阳光，但夜晚如果没有月亮的反射，天空仍然是黑暗的，我们一点也感觉不到我们的上空存在着阳光。

4. 凸透镜和凹面镜对光都有会聚作用，两者有何不同？
如图甲所示，平行于主轴的光线射向凸透镜，在两个侧面都要发生折射。

光先从空气射入玻璃，再由玻璃射向空气，根据光的折射规律不难看出，经过两次折射，出射光线都偏向凸透镜的主轴，因而产生了会聚作用。

凹面镜是反射镜，它可以看成由许多块小平面镜连接而成。

光线射向凹面镜，根据光的反射定律可知，上半部分的光线向下反射，下半部分的光线向上反射（如图乙所示），因而也产生了会聚作用。

由上面分析可知，凸透镜和凹面镜对光都有会聚作用，前者是因光的折射产生的，后者是因光的反射产生的。

5. 实像和虚像有何不同？
实像和虚像都是与物体相似并反映物体外貌特征的图景，有时可由同一光具（如凸透镜）产生。

它们的不同主要是：
（1）这两种像产生的原因不同。

实像是由实际光线会聚而成，物体发出（或反射出）的光到达了实像处；虚像是由发散光线的反向延长线相交而产生，光线实际上并没有到达虚像处。

（2）观察这两种像的方法不同。

实像一般用屏幕显示（如幻灯、电影），或用胶片记录，也可直接用眼睛观察；而虚像只能用眼睛观察。

虚像所以能被看到，是因为人们习惯于根据光的直线传播来确定物体的位置。

这里顺便指出，有的同学认为虚像是不存在的，它是人的一种幻觉，这是不对的。

虚像也是客观存在的，只有当物体上的光线经反射或折射后，形成发散光束并进入眼睛，人们才能观察到物体的虚像。

6. 小孔成像，平面镜成像和凸透镜成像，它们有什么区别？
小孔、平面镜和凸透镜都能成像，但它们成像的情况是不同的。

小孔只能成倒立的缩小实像，平面镜只能成正立的等大虚像，凸透镜则可以成倒立的实像，也可以成正立的虚像。

所成的实像可以是放大的，也可以是缩小的，但所成的虚像都是放大的。

其次，它们成像的原理也不同。

小孔是由于光的直线传播而成像，平面镜是靠光的反射而成像，凸透镜则是通过光的折射来成像的。

7. 垂直射向介质表面时的折射现象
光从一种介质进入第二种介质时，在介质表面一定发生折射现象。

折射规律已经说明了三种情况：即光以某个角度由空气射入水或其他介质，从其他介质射入空气，垂直射向介质表面。

在这三种情况中，折射角不一样。

需要说明，在垂直入射时，入射角是零、折射角也是零，此时同样存在折射现象。

可以理解为随着入射角的减小，折射角也减小；当入射角很小甚至为零时，折射角也很小甚至减为零。

8. 怎样理解透镜的会聚和发散？
有的人以为“凸透镜一定能把光线会聚到一点。

”这种看法是片面的。

在凸透镜的焦点F上放一个点光源，它射到透镜的光线，经凸透镜后平行射出，它们并不能相交于一点，但我们知道凸透镜仍对光线起到了会聚作用。

怎样理解凸透镜对光线的会聚作用呢？显然不能从经透镜折射的光线是否相交来判定，我们可以比较折射光线的方向与入射到透镜的光线的方向，如果折射光线相互“收拢”了，则是凸透镜起到的会聚作用，如果折射光线相互“远离”了，则是凹透镜对光线起到的发散作用。

9. 凸透镜成像规律的注意点
关于凸透镜成像规律，首先要注意“一焦”（一倍焦距）、“二焦”（二倍焦距）这两个转折点。

当u＞f时，凸透镜成的总是实像，当u＜f时，凸透镜成的一定是虚像，所以一倍焦距处（焦点）是实像和虚像的转折点。

当u>2f时，凸透镜成的是缩小的实像；当2f＞u＞f时，凸透镜成的是放大的实像，因此两倍焦距处（二焦）是放大实像和缩小实像的转折点。

另外，我们还可以发现：在凸透镜成实像的范围内，当物体向透镜靠拢时（即物距减小），像远离透镜（即像距增大），也就是说，在物体沿主光轴移动时，物和像是同向移动的。

上述两点，对我们讨论凸透镜成像及其应用的有关问题时是很重要的。

10. 怎样区别实像和虚像？
（1）成像原理不同。

物点射出的光线经过光学器件的反射和折射后，实际光线会聚到一点，则所成的像是实像；物点射出的光线经过光学器件的反射和折射后，实际光线发散，反向延长后相交到一点，则所成的像是虚像。

（2）承接的方法不同。

实像既能用光屏承接，也能用眼睛直接观看；虚像只能用眼睛观看，而不能用光屏承接。

当我们观看虚像时，仍然是有光线进入了人眼，但光线实际上并不是来自虚像那里，只是人眼凭着光沿直线传播的经验，以为光线是从虚像射出的。

当然虚像既可因反射而形成（如：平面镜成像），也可因折射而形成。

（如：凸透镜成像）。