第5节 光学

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考点一 光的直线传播

光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，在非均匀介质中不是沿直线传播的。日食、月食、影子和小孔成像等都证明了光的直线传播。

光在真空中速度最快，c=3×108m/s；光在空气中速度约为3×108m/s。光在水中速度为真空中速度的，在玻璃中速度为真空中速度的。

考点二 光的反射

1．定义

当光线投射到两种介质的分界面上时，一部分光线改变了传播方向，返回第一介质里继续传播，这种现象称为光的反射。光的反射分为镜面反射（规则反射）和漫反射（不规则反射）。

2．反射定律

反射光线在入射光线与法线所决定的平面内，反射光线与入射光线分居在法线两侧；入射角等于反射角：i1=i2。

3．平面镜成像规律

平面镜成像利用的是光的反射定律。平面镜成像的特点是：正立、等大的虚像；像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离；像与物的大小相等，方向相反。

考点三 光的折射

1．定义

光线到达两个介质的界面时，一部分光线在界面上反射，另一部分光线改变传播方向，进入另一种介质里继续传播，这种现象称为光的折射。

2．折射定律

折射光线在入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧；且=常数。

考点四 透镜成像

透镜成像特点：（1）跟主光轴平行的光线，折射后通过焦点；

（2）通过焦点的光线，折射后跟主光轴平行；

（3）通过光心的光线经过透镜后光线不变。

1．凸透镜成像规律

总结：u=f虚实分界点，u=2f成像大小分界点。

2．凹透镜成像规律

（1）当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像与物在透镜的同侧。

（2）当物体为虚像时，如下表所示：

【注意】透镜成像时物距、像距与焦点满足关系：。

真题示例

1．（上海2019A）已知电磁波遇到平滑的金属表面会像光遇到平面镜一样发生反射，反射过程中也遵循光的反射定律，如图所示，三块相互垂直的正方形薄金属平板可以组成最基本的角反射器，下面关于角反射器的特点和用途，说法不符合实际的是（　）。

A．角反射器会把电磁波沿着与入射方向平行的直线反射回去

B．角反射器可用来精确地测距

C．角反射器会把电磁波沿各个不同方向反射回去

D．救生艇悬挂角反射器是为了让雷达能够尽快发现救生艇

[解析] 根据光的反射定律，无论雷达波从哪个角度射向角反射器，反射波最终都会沿与入射方向平行的直线返回；通过计算光射出到返回的时间，就能够计算出距离，可以应用于测距仪；救生艇悬挂角反射器是为了让雷达能够尽快发现救生艇，开展营救。故C项不符合实际。

2．（上海2016A、B）下列四幅图中，属于近视眼成像原理和远视眼矫正方法的分别是（　）。

A．①和③

B．②和③

C．②和④

D．①和④

[解析] 光学原理透镜的应用。近视眼的成因是晶状体太厚，折光能力太强，远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会落在视网膜前方。其矫正方法是配戴用凹透镜做成的近视眼镜，凹透镜对光线起发散作用，远处物体反射来的光线通过凹透镜成正立、缩小的虚像，使像距变长，物像就恰好落在视网膜上了。远视眼的成因是晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，视网膜距晶状体过近，平行光的会聚点在视网膜后，使得来自近处某点的光线还没有会聚于一点就到达视网膜了，在视网膜上形成一个模糊的光斑。其矫正方法是配戴用凸透镜做成的远视眼镜，凸透镜对光线起会聚作用，平行射入的光线经凸透镜会聚后再射入眼睛，会聚点就能移到视网膜上。图①属于远视眼成像原理；图②属于近视眼成像原理；图③属于远视眼矫正方法；图④属于近视眼矫正方法。故本题选B。

3．（上海2016A、B）炎热的夏天开车行驶在高速公路上，常觉得公路远处似乎有水面，水面上还有汽车、电线杆等物体的倒影，但当车行驶至该处时，却发现不存在这样的水面。出现这种现象是因为（　）。

A．镜面反射

B．漫反射

C．直线传播

D．折射

[解析] 柏油马路因路面颜色深，夏天在灼热阳光照射下吸热能力强，会在路面上空形成上层空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征，那么从路面向上空气的折射率逐渐增大，从远处物体斜射向路面的光线进入折射率逐渐减小的热空气层被折射后，其折射角大于入射角，且入射角和折射角均逐渐增大，使传播方向总要向上偏一些。人眼逆着折射光线看去，看到的是物体形成的虚像，从而会出现题干中所述的现象。故本题选D。