光的折射现象
一 复习导航
1. 主要概念和公式
(1) 光的折射规律
折射光线、入射光线和法线在同一平面上;折射光线和入射光线分居在法线两侧.
光从空气斜射入水或玻璃时,折射角小于入射角;反之,折射角大于入射角. 入射角增大时,折射角也增大.
当光线垂直射向介质
面时,传播方向不变. 在折射中光路是可逆的.
(2) 近视眼与远视眼
人的眼睛的晶状体相当于一个凸透镜,来自物体的光经晶状体成像于视网膜上,再
通过视觉神经把信息传到大脑,产生视觉.
? 近视眼是指远处的物体通过晶状体所成的像落在视网膜的前方,所以近视眼看不
清远处的物体. 因为凹透镜对光线有发散作用,所以通过配戴凹透镜可以使像成在视网膜
上,起到矫正视力看清远处物体的作用.
? 远视眼是指近处的物体通过晶状体所成的像落在视网膜的后方,所以远视眼看不
清近处的物休. 因为凸透镜对光线有会聚作用,所以通过配戴凸透镜可以使像成在视网膜
上,起到矫正视力的作用.
(3) 凸透镜成像的特点
? 焦点是物体成实像与虚像的分界点,物体在焦点处不成像.
? 二倍焦距处是成放大与缩小像的分界点,在2f处,物体成等大的像.
? 实像总是倒立的,虚像总是正立的
? 实像与物分居在镜的两侧,虚像与物在同侧.
? 物距大于像距时,物大于像(即成缩小的像) ;物距小于像距时,物就小于像
(即成放大的像) .
? 物体向右移,像也向右移;物体向左移,像也向左移.
? 物距大于一倍焦距时,“物(距)近、像(距) 远、像变大;物(距) 远、像(距)近、像变小”
? 成实像时,物像“左右相反;上下颠倒”
2. 基本物理方法
(1) 建模法: 通过建立折射光线、入射光线、法线等物理模型表述相关规律.
(2) 对比法: 通过对比了解凸透镜的会聚作用与凹透镜发散作用的区别.
(3) 归纳法: 通过归纳探讨凸透镜成像规律及特点.
3. 易错易混的问题
(1) 实像和虚像的区别
实像是实际光线会聚而形成的,在像的所在位置,有实际光线到达,是能用光屏接
收得到的;虚像是反射光线或折射光线的反向延长线相交而成的,反射延长线并不是实
际光线,因而在虚像所在的位置,并没有实际光线到达,用光屏是接收不到的. 实像和虚
像的成因不同. 如: 小孔成实像是由于光的直线传播;凸透镜能成实像(u>f) 是由于
光的折射,平面镜成虚像是由于光的反射.
(2) 凸透镜成像规律中u>2f和f
总结规律,运用作图法去解决实际问题.
题 4 如图4(a)所示,一条光线对着凸透镜另一侧的焦点射去,试确定它经过凸透
镜偏折后的传播的方向.
解析 此题如果直接作图比较困难,不妨转换一下思路,便可方便解题,如图(b) 在入射光线上任找一点S,假设它是发光点,现利用三条特殊光线中任两条作出S的像S′,因为折射光线一定要通过像点,所以以连接PS′点即为所求的折射光线.
点评 光路作图是光学考查的基本内容,应熟练掌握三条特殊光线的作图方法,在此
基础上,我们应把握像是折射光线相交而成的,物体发出的入射光线经凸透镜后,其所
有的折射光线必经过像点. 利用特殊光线作出像点,再利用以上规律作出任意光线的折射
光线是解决此类问题的重要方法.
题 5 小宇做完凸透镜成像实验后,又想用手表代替蜡烛,看到光屏上能成什么样的像. 于是他在透明的玻璃板上用黑色笔画了个手表盘,如图5(甲)所示. 把这个玻璃板放在蜡烛的位置上,并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射,如图5(乙)所示. 移动光屏直到成清晰像为止. 此时表盘在光屏上所成的像是图5(丙)中的哪一个?() .
解析 像对于原来的物体而言: 左右颠倒、上下颠倒. 将手表左右颠倒如图B,再上下颠倒如图D所示,故选D.
点评 特别强调的是重视实验,注意观察实验现象,亲历实验探究过程,从实验中总
结规律和结论,列表对比相近或相类似的现象及规律,灵活运用,加深理解光学规律,
升华内化为自己的知识和技能.
题 6 在研究凸透镜成像情况的实验中,当烛焰到凸透镜的距离是20cm时,在透镜另一侧的光屏上得到一个放大的像,则下列判断不正确的是() .
A. 该透镜的焦距是20cm
B. 该透镜可作为放大镜
C. 当蜡烛距透镜的距离是40cm时,光屏上可得到缩小的像
D. 当蜡烛距透镜的距离是10cm时,在光屏上得不到像
解析 本题是考查灵活运用凸透镜成像规律分析问题的能力. 在凸透镜成像中,若要
分析物体经过透镜后的成像性质,必须知道凸透镜的焦距和物距,按凸透镜成像规律“抓
两点,观两变”. 本题的关键是算出焦距f的大小及物体在镜前不同位置与焦点的相对位
置,再判断像的性质,根据题意,当u=20cm时,在光屏上得到放大的像,可以知道此像
一定是倒立的实像,则f
导游 正在介绍商品,试着与她
握手,却发现是一个虚拟导游,可望而不可及. 后来他发现这个女导游只是在一个玻璃屏
风后倒立的电视机屏幕上经过处理的一个形象而已
解析 从图中不难发现,屏风前的“女导游”相对屏风后电视机里的女导游是倒立的,
且两者在屏风的两侧,故屏风相当于一个凸透镜,这个“女导游”是电视机里的女导游
经屏风成的实像. 再比较发现,看到的“女导游”比电视机里的女导游要大,根据凸透镜
的成像规律可知,电视机屏幕与玻璃屏风的距离(即物距u) 应满足: f