1、第第 4 讲讲 光的折射光的折射 人的眼睛人的眼睛 1太阳光穿过地球大气层时会发生折射。如果没有这层大气，会出现( C ) A日出会提前，日落会延迟 B日出和日落都会提前 C日出会延迟，日落会提前 D日出和日落都会延迟 2如图为某同学游酒埠江时拍下的一张照片。根据这张照 片 可推断( B ) A山峰有多高，湖水有多深 B照片中实景在上，倒影在下 C群山通过照相机镜头成正立、缩小的实像 D倒影通过照相机镜头成倒立、缩小的虚像 3将一蜡烛放在装有水的烧瓶前，调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置，在墙壁上得到清 晰的像。该像的性质是( D ) A缩小的虚像 B放大的虚像 C缩小的实像 D放大的实像 4用如图
2、所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为 10 cm，下列说法正确的是( C ) A烛焰在如图所示的位置时，成像特点与照相机成像特点相同 B若将蜡烛移到光具座 42 cm 刻度处时，烛焰所成的像是倒立、放大的 C若将蜡烛移到光具座 30 cm 刻度处时，烛焰所成的像是等大的 D若将蜡烛从光具座 30 cm 刻度处向远离凸透镜方向移动时，烛焰所成的像将逐渐变 大 5如图所示，将焦距为 10 cm 的凸透镜固定在光具座 50 cm 刻度线处，此时在光屏中 心已成烛焰清晰的像，下列说法正确的是( B ) A此时烛焰在光屏上的成像特点与投影仪成像特点相同 B若蜡烛移至 20 cm
3、 刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的像 C若蜡烛移至 45 cm 刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的像 D在图示中的烛焰和凸透镜之间放一副近视镜，将光屏左移可再次成清晰的像 6近年来流行一种“自拍神器”给旅行者自拍带来方便，如图所示，与直接拿手机自 拍相比，利用“自拍神器”可以( D ) A增大像距 B增大像的大小 C缩短景物到镜头距离 D增大取景范围 7有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度斜射一束激光，在容器底部产生一个光斑 O，如图所示，下列操作能使光斑向左移动的是( B ) A保持水面高度不变，使激光笔向右平移 B保持激光射入角度不变，使水面上升 C保持激光射
4、入角度不变，使水面下降 D保持水面高度和入射点不变，使激光入射角增大 8如图所示为某款数码相机的成像原理，镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于 光屏。拍照时，将镜头对准景物，相机通过自动调节，就能得到清晰的像。下列说法正 确的是( D ) A为拍摄到更大的像应将镜头远离景物 B为扩大拍摄范围应将镜头靠近景物 C影像传感器上成的是正立的实像 D景物在二倍焦距以外才能成缩小的像 9如图为眼球结构模型，下列说法不正确的是( C ) A为睫状肌，可调节晶状体的形状 B为角膜，无色透明，可让光透过 C为晶状体，的共同作用相当于一个凹透镜 D若成像在视网膜后面，可配戴相应的凸透镜矫正 10若来自近处物体
5、的光线，经某人眼球内的晶状体等折射后成像情况如图所示，则下 列说法正确的是( B ) A该人是远视眼，应配戴凹透镜矫正 B该人是远视眼，应配戴凸透镜矫正 C该人是近视眼，应配戴凹透镜矫正 D该人是近视眼，应配戴凸透镜矫正 11请在下面空格中填写光学元件名称： (1)医生检查耳道的额镜_凹面镜_。 (2)公路拐弯处的大圆镜_凸面镜_。 (3)照相机镜头_凸透镜_；汽车后视镜_凸面镜_。 (4)太阳灶_凹面镜_；潜望镜_平面镜_。 12如图所示，在“观看水中的硬币”活动中，把一枚硬 币 固定在空杯的底部，找一个角度使你刚好看不到硬币的最 右 端 A 点。保持眼睛和杯子的位置不变，在同学逐渐把水加
6、入 到杯中的过程中， 硬币上的 B 点和 C 点能先后被你看到。 (1)你所看到的水中硬币是一个变_浅_(填“深”或“浅”)的虚像。 (2)图中画出了刚看到 C 点时光的传播示意图，入射角是 C；如果刚看到 B 点时的入射 角是 B，则 B_等于_C。 13 用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。 图甲中一束平行光射向凸透镜， 光屏上得到一个最小、最亮的光斑(未画出)。 (1)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出)，则该像是倒立、_放大_的实像。 (2)若在图乙中将凸透镜移到 55cm 刻度线处，则将光屏移动到_75_cm 刻度线处，可 以再次看到清晰的像。 (3)若在图乙中烛焰
7、和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向_右_(填“左”或 “右”，下同)移动才能再次看到清晰的像。 (4)若在图乙中用塑料吸管对准 A 点沿垂直于纸面方向持续用力吹气， 发现光屏上“烛焰 尖部”变模糊，则将光屏向_左_移动，“烛焰尖部”又会变清晰。 14小明在实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。 (1)当小明在选择器材时，应选择图乙中所示的_A_(填“A”或“B”)透镜。 (2)保持蜡烛和光屏位置不变，小明在操作透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者高度相同 这个步骤中，将透镜向下移动，光屏上的像如何移动？_下移_(假设这个过程中像能 成在光屏上)。 (3)当移动光屏至图甲所示位置时，恰好能得
8、到一个清晰的像，此时像的性质是_缩小、 倒立、实像_。 15我国 618 岁学生的近视率已超过 80%，引起了全社 会 的高度关注。小明设计了模拟实验研究“近视眼的矫 正”，实验中用凸透镜模拟眼睛的晶状体，光屏模拟眼睛 的 视网膜。 如图所示， 小明拿一个近视眼镜放在凸透镜前，光 屏 上出现烛焰清晰的像，拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊。 (1)为模拟人眼，蜡烛到透镜的物距 u 和凸透镜焦距 f 之间关系为_u2f_。 (2)要再次在屏上呈清晰的像，光屏应_靠近透镜_(填“靠近透镜”“远离透镜”“竖 直上升”或“竖直下降”)。 (3)不改变蜡烛、透镜、光屏的位置，请设计另一种使像变清晰的办法：_
9、更换焦距更大 的凸透镜_。 1为了研究光的传播规律，小明在水槽底部安装了一 微 型光源 S，S 发出一束光照在右侧壁上形成一光斑，小 明 在光斑处固定了一小块橡皮泥 P(如图所示)。 现往水槽内缓慢加水至水面上升到 a 位置，期间小红 在 左上方观察，看到右壁上一直有光斑。在加水过程中， 小 红观察到光斑的移动情况正确的是( D ) A从 P 处缓慢下移到某一位置后再缓慢上移到与橡皮泥 P 重合 B从 P 处缓慢下移到某一位置后再缓慢上移到橡皮泥 P 上方某一位置 C从 P 处迅速下移到某一位置后再缓慢上移到与橡皮泥 P 重合 D从 P 处迅速下移到某一位置后再缓慢上移到橡皮泥 P 上方某一位
10、置 【解析】 往池内注水，水面升至 P 点以下的 b 位置时，发生折射，根据折射定律，光 斑位置在 S，如下图所示： 水面上升至 P 点以上的 a 位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射定律 和折射定律，光斑位置在 S，如下图所示： 通过画图可知：在加水过程中，由于开始的水很少，光斑会迅速下移到 P 点以下的某一 位置，然后随着水的增多光斑再缓慢上移到橡皮泥 P 上方某一位置，故 D 符合题意。 2一个圆柱形的烧杯内装水，将一根木棍竖直插入其中，位置比圆心偏左些(俯视图如 图)，现从侧面观察，则哪幅图能正确反映所看到的情景( B ) A. B. C. D. 【解析】 图为筷子竖直插
11、入盛水玻璃杯内的俯视图，A 处为筷子，ABP 表示由筷子发 出的穿过玻璃杯壁 B 射向观察者 P 处的一条光线；ON 为过 B 点沿半径方向的直线，即 在 B 处和空气的分界面的法线； 上述光线则相当于在 B 处由水中射入空气中，图中的角 i 和角 r 分别为此光线的入射角 和折射角，根据光的折射规律可知，应有 ri；所以观察者在 P 处看到的筷子 A 的像 A 的位置不是 A 的实际位置，即像 A的位置偏左；据此可知，筷子竖直插入玻璃杯中时， 其侧视图应该是 B 图才与实际情况相符。同时，玻璃杯此时相当于一个凸透镜，对筷子 起到了放大的作用，因此，观察到的筷子比实际粗些。 3关于光的折射现象
12、，下列说法错误的是( C ) A当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射光线偏向法线方向 B当光从玻璃(或水)斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向 C当光从空气垂直射入玻璃(或水)中时，传播方向改变 90 D当光从空气斜射入玻璃或水中时，在界面处同时发生反射和折射 【解析】 A光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角小于入射角，折射光线偏向法线， A 正确，不符合题意； B光从玻璃(或水)斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线偏离法线，B 正确， 不符合题意； C当光从空气垂直射入玻璃(或水)中时，传播方向不变，C 错误，符合题意； D当光从空气斜射入玻璃或水中等透明介质时，在界面处同时发生反射和折射
13、现象， D 正确，不符合题意。 4在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，把蜡烛和光屏固定在光具座上，当移动透 镜分别距光屏 6cm 和 34cm 均可在光屏上得到清晰像。下列判断正确的是 ( B ) A透镜距光屏 34cm 时成缩小的实像 B蜡烛和光屏的距离为 40cm C透镜的焦距范围为 3cmf6cm D如将蜡烛和光屏的位置互换，透镜仍可在上述两位置成像，且像的性质不变 【解析】 题干中说到当移动透镜分别距光屏 6cm 和 34cm 均可在光屏上得到清晰像， 根据凸透镜成实像的特点可以得到： 距光屏 6cm 时， 物距大于二倍焦距成倒立缩小实像， 像距大于一倍焦距小于二倍焦距，即 f6cm2
14、f， 距光屏 34cm 时， 物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像， 像距大于二倍焦距， 即 34cm2f，故 A 错误； 根据可得 3cmf6cm，故 C 错误； 根据成像分析，距光屏 6cm 和 34cm 成实像是两个互逆的光路，所以 u1v2，v1u2， 蜡烛和光屏的距离为 6cm34cm40cm，故 B 正确；如将蜡烛和光屏的位置互换，透 镜仍可在上述两位置成像，但是成像的性质正好与原先相反，故 D 错误。 5如图所示，AC 为入射光线，CB 为折射光线，且 AOOB。已知 AO10cm，该凸透 镜的焦距可能是( C ) Af10cm Bf5cm Cf8cm Df12cm 【解析
15、】 根据题意 AOOB 可知，A 点成像在 B 点，像距大于物距，满足 fu2f， 成倒立、放大的实像。因为 AO10cm，选项 A、B、D 不能满足 f10cm2f，选项 C 能满足 f10cm2f，故 A、B、D 不符合题意，C 符合题意。 6小丽在做凸透镜成像实验时，不慎将凸透镜上部碰掉一块，则在荧光屏上 ( D ) A得不到像 B得不到完整的像 C成像效果不受影响 D像是完整的，亮度变暗 【解析】 物体的每一点发出无数光线，这些光线一部分通过凸透镜的上部成像在光屏 上，也有一部分通过凸透镜的下部成像在光屏上，所以将凸透镜上部碰掉一块时，只是 去掉了该点发出的成像光线的一部分， 通过凸透
16、镜的下部的那部分光线仍能成像在光屏 上，所以成像的性质不变，由于通过的光在减少，所以像的亮度变暗。 7如图所示，小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出 现 两个红点 A 和 B。 (1)若保持入射点 O 的位置不变，欲使 A 点下移至 A1，应 使 入射光线 MO 绕着点 O 沿_顺时针_(填“顺时针”或“ 逆 时针”)方向转动；同时观察到另一亮点 B 点会移动到点 _B1_(填“B1”或“B2”)。 (2)若保持入射光线不变，欲使 B 点下移至 B2，应使水面_上升_(填“上升”“下降” 或“不变”)，在水面变化过程中，折射角_不变_(填“增大”“不变”或“减小”)。 【解析】 (1)当光从
17、空气斜射到水面时， 同时会发生反射和折射现象， 反射角等于入射角， 折射角小于入射角；如图所示：现保持入射点 O 的位置不变，欲使光点 A 下移至 A1处， 则反射光线偏离法线，反射角增大，根据反射角等于入射角，则入射角也需增大，故使 入射光线绕着 O 点沿顺时针方向转动。 同时， 入射角增大， 折射角也会相应增大， 因此， 会观察到另一亮点 B 点会移动到点 B1，如图所示。 (2)在水面变化过程中，由于入射光线不变，即入射角不变，则折射角也不发生改变，因 此过 B2点作 OB 的平行线即为光点下移的折射光线，如图所示。显然入射光线不变，欲 使 B 点下移至 B2，水面需上升。 8早晨漫步江
18、畔，江水清澈透明，水面下的石块，看起来比实际位置要浅一些，这是 由于光从水到空气时，发生了_折射_。中午在公园大树下休息，看到地面上有许多圆 形的光斑，它们都是太阳的_实像_(填“实像”“虚像”或“影子”)。傍晚，难得一 见的彩虹出现在天边，这是光的_色散_现象。 【解析】 水面下的石块，看起来比实际位置要浅一些，这是由于水中的石块反射的光 由水中斜射入空气中时发生折射，折射光线远离法线，人逆着光线看去，石块就会“变 浅了” ； 大树上树叶与树叶之间会形成很多小的缝隙，太阳光从这些小缝隙中照射下来，由于 光在同种均匀介质中沿直线传播， 所以在地面上会形成太阳的实像， 该现象为小孔成像； 雨过天
19、晴时， 常在天空出现彩虹， 这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的， 白光经水珠折射以后，分成各种色光，这种现象叫做光的色散。 9小杰同学探究光从空气射入不同介质发生折射时的一些规律，他将一束光从空气射 入水中发生折射的实验数据记录于下表： 实验序号 1 2 3 4 5 入射角 i 10 20 30 40 50 折射角 r 7.9 15.4 21.5 26.3 33.5 (1)分析实验序号 1(或 2 或 3 或 4 或 5)中折射角与入射角的大小关系，得出初步结论是： _光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角_； (2)分析实验序号 1、2、3、4、5 中折射角与入射角的变化关系，得
20、出初步结论是： _光从空气斜射入水中时，当入射角变大时，折射角也随之变大_； (3)该同学在得出以上结论后想要继续研究光在其他透明介质的分界面折射时有什么规 律。表中是光在几种不同介质中的传播速度，如图 1 是光在这几种介质中发生折射的光 路： 介质 水 玻璃 冰 空气 酒精 光速 (m/s) 2.25 108 2.0 108 2.30 108 3.0 108 2.2 108 图 1 图 2 综合分析表中的数据和图 1 中的光路图可以得出的结论是：当光从传播速度大的介 质斜射入传播速度小的介质中时，折射角_小于_(填“大于”“小于”或“等于”)入 射角。 如图 2 所示，根据上述结论，光从玻璃
21、斜射向酒精后经过了点 A，那么激光光源的 入射点应在_O 点左侧_(填“O 点左侧”“O 点处”或“O 点右侧”)。 【解析】(1)分析实验序号 1(或 2 或 3 或 4 或 5)中折射角与入射角的大小关系可知，折 射角小于入射角，可以得出初步结论是：光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角； (2)分析实验序号 1、2、3、4、5 实验数据可得：光从空气斜射入水中时，当入射角变大 时，折射角也随之变大； (3)v真空v空气、v空气v水、v空气v玻璃，由图得出，折射角小于入射角，由此可得：光 从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角； 光从玻璃斜射向酒精中，光的传播速度变
22、大，折射角大于入射角，入射点应该在 O 点 左侧。 10小丽同学用焦距为 15cm 的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验： (1)实验前需调节烛焰、 透镜、 光屏三者的中心在同一高度上， 比较规范的操作是_B_(填 选项前的字母)。 A将三者分散排列，然后用目测的方法调节 B将三者靠拢，然后用目测的方法调节 C将三者分散排列，用刻度尺分别测量高度进行调节 (2)实验过程中， 当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时， 在光屏上可得到一个清晰的倒立、 _缩小_的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是_照相机_。 (3)实验过程中，小丽发现当蜡烛成实像时，物距减小，像距与像都_变大_(填“变 大”“变
23、小”或“不变”)。 (4)实验过程中，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向_上_(填“上”或“下”)移 动。 (5)通过实验观察可知，在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是_B_(填符 号)。 (6)当固定透镜位置如图甲， 蜡烛由图示位置逐渐向右移动到标尺“25cm”处， 通过移动光 屏， 光屏上始终出现清晰的像， 在此次移动过程中， 蜡烛和光屏之间的距离变化是_C_。 A始终增大 B始终变小 C先变小后变大 D先变大后变小 E. 保持不变 【解析】(1)“调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上”的操作，比较规范的是 将三者靠拢，然后用目测的方法调节，这样误差较小，故 B 正确。 (
24、2)图中把烛焰放在距凸透镜 50cm 处时，即 u2f 时，由凸透镜成像规律可知，光屏上 可得到一个倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的。 (3)实验过程中，当蜡烛成实像时，物距减小，根据凸透镜成像规律可知，像距与像都变 大。 (4)实验过程中，蜡烛燃烧变短，根据“过光心的光线其传播方向不变”可知，像会向光 屏的上方移动。 (5)根据凸透镜成像规律可知，凸透镜能成倒立、缩小的实像，能成倒立、放大的实像， 能成正立、放大的虚像；不能成正立、缩小的实像，故 B 符合题意。 (6)凸透镜成实像时，物、像之间的距离在 uv2f 时最小，距离是 4f；因为凸透镜的 焦距为 15cm，2f30cm
25、，故当蜡烛在 20cm 处时，u2f，此时蜡烛和光屏的距离最小， 故由图示位置向 25cm 移动时，蜡烛和光屏之间的距离先变小再变大。故 C 正确。 11在探究“凸透镜成像规律”的实验中： (1)如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距 f_10.0_cm。 (2)如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立_放大_(填“放大”“缩小”或 “等大”)的实像。 (3)如图乙，若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至_40_cm 刻度线处，光屏上能再 次呈现清晰的像，此时的成像特点跟_照相机_(填“照相机”“投影仪”或“放大 镜”)很相似。 (4)如图丙，保持蜡烛位置
26、不变，移动透镜至 16cm 刻度线处，则人眼在图中_B_处能 观察到烛焰的像。 (5)如图丁，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏 向远离透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是_近视_(填“近 视”或“远视”)眼镜。 【解析】(1)由图甲知，焦点到凸透镜的距离为 20.0cm10.0cm10.0cm，所以凸透镜 的焦距为 f10.0cm； (2)由图可知，此时物距 u15cm，fu2f，此时成的是倒立、放大的实像； (3)光的折射中光路是可逆的，若保持蜡烛和光屏位置不变，是物距变为原来的像距，即 把凸透镜移至 40cm 刻度处，像距变为 15cm，成倒立、缩小的实像，是照相机的原理； (4)保持蜡烛位置不变，移动透镜至 16cm 刻度线处，此时 u16cm10cm6cm，uf 时，凸透镜成正立放大的虚像，光屏上接不到，透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚 像；虚像与成像物体同侧，所以应从 B 处观察； (5)将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，结果，光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光 屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，说明像距变 大了，故放置的是使光线发散的凹透镜，这种眼镜是用来矫正近视眼的。