初中物理光学

初中物理光学知识导图，知识点涵盖了光的反射、平面镜成像、光的折射、凸透镜成像、光的色散、神奇的眼睛等内容。

第四章光学

• 光的反射
  • 光源：能发光的物体称为光源
  • 光的传播：光在同种均匀物质中沿直线传播
  • ⭐⭐⭐小孔成像
    • 1. 成倒立的可放大，可缩小的实像
    • 2. 像的大小由物体与小孔的距离和小孔与光屏的距离有关
    • 3. 成像指与原物体的形状有关，与小孔形状无关
  • 光的传播速度：3×10的八次方m/s
  • ⭐⭐⭐光的反射定律
    • 反射光线，入射光线和法线在同一平面内
    • 反射角等于入射角（反射角随着入射角的增大而增大）
    • 光路是可逆的
    • 反射光线入射光线分别居于法线两侧
  • 镜面反射和漫反射
    • 一束平行光照射到镜面上后，会被平行地反射，这种反射叫镜面反射
    • 子主题平行光线入射到凹凸不平的反射面上将沿各个方向反射出去，这种反射叫漫反射
    • 镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律
• 平面镜成像
  • 平面镜成像的原理：光的反射定律。平面镜就是平时我们用的镜子
  • ⭐⭐⭐平面镜成像特点
    • 平面镜成的像和物体等大
    • 像和物到平面镜的距离相等平面镜成的像和物体等大
    • 像与物的连线与平面镜垂直
    • 平面镜成的是正立的虚像
  • 平面镜的作用
    • 成像
    • 改变光的传播方向(潜望镜)
  • ⭐⭐⭐用垂直等距和光路图找物体的像。光路图的画法
    • (1)实际光线用实线画，加箭头表示光线的行进方向;
    • (2)反向延长线不是实际光线，所以用虚线画，不加箭头;
    • (3)实像用实线画，虚像用虚线画，都要加箭头表示像的正倒;
    • (4)法线等辅助线要用虚线画
  • 补充
    • 轿车上装有茶色玻璃后，行人很难看清车中人的面孔。茶色玻璃能反射一部分光，还会吸收一部分光，这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔，必须要从面孔反射足够强的光透射到玻璃外面。由于车内光线较弱，没有足够的光透射出来，所以很难看清乘客的面孔
    • 除大型客车外，绝大多数汽车的前窗都是倾斜的。当汽车的前窗玻璃倾斜时，车内乘客经玻璃反射成的像在车的前上方，而路上的行人是不可能出现在上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来，司机就不会出现错觉。大型客车较大，前窗离地面要比小汽车高得多，即使前窗竖直装，像是与窗同高的，而路上的行人不可能出现在这个高度，所以司机也不会将乘客在窗外的像与路上的行人相混淆。
• 光的折射
  • 在光的折射中，三线共面，法线居中
  • 光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折；光从水或其它介质斜射入空气中时，折射光线远离法线（要求会画折射光线、入射光线的光路图）
  • 斜射时，总是空气中的角大；垂直入射时，折射角和入射角都等于0°
  • 折射角随入射角的增大而增大
  • 光的折射中光路可逆
  • ⭐⭐⭐光的折射在生活中的应用
    • （1）夏天看到天上的星斗的位置比星斗实际位置高些
    • （2）水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些
    • （3）生活中与光的折射有关的例子：水中的鱼的位置看起来比实际位置高一些（鱼实际在看到位置的后下方）
  • ⭐⭐⭐
• 凸透镜成像
  • 凸透镜的应用
    • 照相机能成倒立的、缩小的像
    • 投影片上的图案通过凸透镜形成一个放大的、倒立的实像
    • 放大镜就是凸透镜,能成放大的、正立的虚像
  • ⭐⭐⭐实验
    • 实验目的：探究凸透镜成像规律
    • 实验器材：蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等
    • 物距(u)： 物体 到凸透镜中心的距离 像距(v)： 像 到凸透镜中心的距离
    • 1.将蜡烛放在2 f之外的地方，移动光屏，直到光屏上出现清晰的像，观察像的大小与倒正
    • 2、把物体放在2倍焦距上，观察像的大小、倒正、虚实
    • 3、将蜡烛移到2f和f 之间，重复以上的操作，进行观察和测量
    • 4、把物体放在焦点上，观察能否成像：不成像
  • 记忆口诀
    • 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。 物近像远像变大；物远像近像变小。
  • 经典例题
    • 1.如图甲，平行光正对着凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜侧焦距为多少？实验前应该调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使他们满足什么条件？
      • 第一问答案：焦距为10㎝。三者的中心应该在同一高度！
    • 2.实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如乙图所示时，在光屏上可以得到一个清晰的什么像？生活中常用这个规律制成什么光学仪器？
      • 第二问答案：由于物距大小为15㎝，在一二倍焦距之间，因此在光屏上成一个清晰的倒立、放大的实像，生活应用仪器是投影仪
    • 3.实验过程中，蜡烛越来越短，烛焰的像在光屏上的位置会向什么方向移动？
      • 第三问答案：由于过光心的光线传播方向不变，因此当物体向下移动时，所成的实像会向上移动，类似的，当物体向左移动时，所成的实像会向右移动。
    • 4.如丙图，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，结果发现光屏上的像由清晰变得模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是近视镜还是远视镜？
      • 第四问答案：根据此问的第二句话，光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，可知，放上了这幅眼镜后，像距变小，也就是说，此透镜使光的会聚能力更强了，所以，此透镜为凸透镜
    • 5.如图乙所示，光屏上已经呈现清晰的像，若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜到什么位置时，光屏上能够再次呈现清晰的像？
      • 第五问答案：40㎝处！为什么呢？这里涉及到一个非常经典的结论：当物体经过透镜成实像时，物体和像的位置可以互换，但是像的大小会发生改变，原来放大的实像会变成缩小的实像
    • 6.如果将乙图中的蜡烛远离透镜，像在光屏上再次呈现清晰的像，则光屏向什么方向移动？此时所成的像的大小怎么变化？
      • 第六问答案：如果当初仔细观察并记住了凸透镜成像规律的动画，像随着物体移动时的变化情况，那么此问就变得太容易了。此变化情况可以总结为一句口诀：“物远像近像变小”！因此此问的答案是光屏向左移动，所成的像会变小
    • 7.如丁图所示，蜡烛不动，把透镜移动到16㎝处，则人眼在什么地方能观察到烛焰的像？
      • 第七问答案：可以读出物距为6㎝，小于焦距，根据凸透镜成像规律，此时成虚像，因此必须从B处观察
    • 8.若光屏上已成清晰的像，此时换一个焦距稍小的凸透镜进行实验，则光屏应该向什么方向移动才能成清晰的像？此时成的像比换凸透镜前的像发生了什么变化？
      • 第八问答案：此问其实考查的是画光路图能力，此问的光路图在脑中既可以画出，焦距既然变小，像距必然变小，因此光屏应该向左移动，可以想象一下光路图，可得所成的像变小
• 光的色散
  • 太阳光通过三棱镜后，依次被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，这种现象叫色散;天边的彩虹是光的色散现象
  • 色光的三原色是：红、绿、蓝，颜其它色光可由这三种色光混合而成，白光是红、绿、蓝三种色光混合而成的，颜料的三原色是品红、青、黄，三原色混合是黑色;
  • 透明体的颜色由它透过的色光决定(透过什么颜色的光物体就成什么颜色);不透明体的颜色由它反射的色光决定(什么颜色反射什么颜色的光，吸收其它颜色的光，白色物体发射所有颜色的光，黑色吸收所有颜色的光)
• 神奇的眼睛
  • 1、放大镜的成像原理：物体在焦距以内，凸透镜成正立、放大的虚像
  • 2、显微镜 ①结构：目镜、物镜。 ②成像原理：物镜成倒立、放大的实像，目镜相当于普通放大镜，把实像再次放大成虚像
  • 3、望远镜 ①结构：目镜、物镜。 ②成像原理：物镜成倒立、缩小的实像，目镜相当于普通放大镜，把实像再次放大成虚像
  • 4、照相机 ①结构：镜头、光圈、快门、胶片。 ②成像原理：当物距大于两倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像
  • 5、投影仪 ①结构：凸透镜、平面镜、屏幕。 ②成像原理：当物距在焦距与两倍焦距之间时，凸透镜成倒立、放大的实像
• 雷煜涵