2024年中考物理备考知识点详解_光学

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光源：能自行发光的物体称为光源，所以月亮不是光源。（因为月亮是通过反射太阳光而被人们看见）
光沿直线传播：光在同种、均匀介质中沿直线传播。若介质不同种或同种介质不均匀，则光的传播路径也会弯曲即发生折射。
常见现象及其原理：
光沿直线传播：小孔成像；影子的形成；激光准直仪；射击瞄准；光斑；垂柳成荫；日月食等。
光的折射：彩虹；海市蜃楼；河水变浅；叉鱼要往鱼的下方×；三棱镜色散等。
光的反射：照镜子；潜望镜；水中捞月；湖水倒影等。
小孔成像拓展：
小孔形成的像可能是放大的，缩小的或者等大的；成的像是倒立的实像(相对于物体)；
像的大小与物体到孔的距离和光屏到孔的距离有关；像的形状与物体相同，与孔的形状无关。
光的反射与平面镜成像
光射到物体表面（或者两种介质的交界面）时，一部分光返回到原来介质中，使光的传播方向发生改变，这种现象叫做光的反射。
光的反射定律：反射光线与入射光线、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。（此处不能说入射角等于反射角，参考不能说你妈像你，只能说你像你妈）
归纳总结：三线共面，法线居中，两角相等。
①入射点（O）：光线射到反射面上的点。
②入射光线（AO）：射到反射面上的光线。
③法线(ON）：通过入射点，垂直于反射面的直线。
④反射光线（OB）：入射光线射到反射面上后，被反射面反射的光线。
⑤入射角（α）：入射光线与法线的夹角。
⑥反射角（β）：反射光线与法线的夹角。
镜面反射和漫反射辨析：镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律
镜面反射：平行光入射到光滑反射面时，经界面反射后沿某一方向平行射出，只能在某一方向接收到反射光线；漫反射：平行光入射到粗糙反射面时，经界面反射后向各个方向射出，在各个方向都能接收到反射光线；
人在镜面反射范围内，看到物体非常明亮，反之，非常昏暗，所以观察镜面反射有方向要求。漫反射从各个方向都能看到物体，没有方向要求。
平面镜成像特点：物像对称，成虚像
平面镜成的是虚像；像与物体大小相等；
像与物体到镜面的距离相等；像与物体的连线与镜面垂直；像与物体左右倒置。
观察成像应在A侧
B侧蜡烛不能点燃，通过不断改变B侧蜡烛位置，使蜡烛和像重合
蜡烛换成LED灯，实验环境偏昏暗都可使得便于确定像的位置和成像情况
若玻璃板换成平面镜会确定不了B侧成像的位置
若玻璃板太厚会使得成像出现重影，所以玻璃板应偏薄
若玻璃板倾斜，成像位置会改变，像也会与物关于玻璃板对称
（5）平面镜成像实验：
平面镜成像作图的两种方式：

平面镜成像作图画出s点所成的像 平面镜成像作图画出A点所成的像
（6）球面镜
(1)凸面镜对光有发散作用，凹面镜对光有会聚作用，且凸面镜和凹面镜都能成像。
(2)实际应用：①凸面镜：车辆的后视镜、直角路口处的反光镜等；
②手电筒的反光罩、太阳灶等。
1. 应在光线较暗的室内进行实验，以便于观察实验现象。
2. 实验时，纸板与平面镜垂直，否则在纸板上看不到反射光。
3. 纸板在实验中的作用：
（1）显示光的传播路径；
（2）验证反射光线、入射光线和法线在同一平面内，将纸版NOF向前或向后折，使其和纸板EON不在同一平面内，观察有无反射光径迹；
（3）记录光路，在纸板上画出入射光和反射光的径迹，以分析反射角随入射角的变化情况。
4. 通过镜面对入射光线的反射作用，可以看出镜子有改变光路的作用。
5. 本实验是一个归纳性实验，改变入射光的方向多做几次实验是为了得到多组实验数据，从而得出普遍规律，避免实验结论的偶然性。
6.如果让光逆着反射光的方向射到平面镜上，它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出，证明光路是可逆的。
（7）光的反射规律的实验
反射现象作图
光的折射
折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象。
折射定律：
①光从空气斜射入水或其他介质，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；
②折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角小于入射角；
③入射角增大（减小）时，折射角也随着增大（减小）；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。
④光的折射中光路可逆。
从密度小的介质射入密度大的介质，折射光线偏向法线
从密度大的介质射入密度小的介质，折射光线远离法线
发生折射时，会伴随发生反射；发生反射则不一定有折射
在理解入射角变化时，折射角如何变化，可以将原有两个光线当成固定形状来处理，譬如AO往下运动，入射角变大，OC会往上翘，折射角变大
如左图所示，人眼看到的实际上是鱼的虚像

光的色散
色散：太阳光是白光，它通过棱镜后被分解成各种颜色的光，这种现象叫光的色散。
太阳光通过三棱镜偏折后照到白屏上，结果在白屏上出现一条彩色光带，称为可见光谱，光带的颜色依次是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
太阳光（白光）不是单色光，而是由各种颜色的光混合而成的，是复色光。不同的单色光通过三棱镜时偏折的程度不同。红光偏折的程度最小，紫光偏折的程度最大，各单色光偏折的程度从小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合后，可产生各种颜色的光，故把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
物体的颜色：（综合题常考考点）
透明物体的颜色：透明物体的颜色由该物体能透过的色光决定，例如，红色玻璃片呈红色，是因为它只能透过红色的光，其它色光被吸收。
不透明物体的颜色：不透明物体的颜色由该物体能反射的色光决定。绿纸呈绿色,是因为它只反射绿色光，而其它色光被吸收。黑色物体吸收各种色光，不反射任何色光。灰色物体无差别地吸收并反射各种色光。如果反射的较多，则呈浅灰色；如果吸收的较多，则呈深灰色。白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。
红外线和紫外线：光谱中，红光之外有红外线，紫光之外后紫外线，二者皆为不看见光
一切物体都在不断的辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强，应用：红外线测温仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制、红外遥控器等。
紫外线化学作用：紫外线可使照相机胶片感光，因而可利用紫外线摄影；
紫外线生理作用：可以促进人体维生素D的合成，能杀死微生物，可用紫外线灯灭菌、治疗皮肤病等。
紫外线具有荧光效应：能使荧光物质发光，可以鉴别古字画、人民币、商标的真伪。
紫外线的危害：过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌；太阳光是天然紫外线的来源，大气层上部的臭氧层有吸收太阳光中紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护了地球生物不受紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层不被破坏具有重要的意义。
如图，ABD为凸透镜、CE为凹凸镜
透镜及其折射光路
（1）透镜认识： 凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，例如老花镜等。
凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，例如近视镜等。
光心
主光轴
焦点
焦距：焦点到光心的距离，用f表示。凸透镜和凹透镜两侧各有一个焦点，凸透镜是实焦点，凹透镜是虚焦点。
（2）三条特殊光线
①通过光心的光线，传播方向不变；
②平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点；
③通过焦点的光线经透镜折射后通过主光轴。
作图：由左图可知，凸透镜成像作图必须要作两条光线，一条平行主光轴射入，一条过光心射入，成像位置为两折射光线的交点或反向延长线交点。
成像规律：以物体的位置为参考
在2f处，成像为：等大等距倒立异侧实像
移动规律：物像同向移动
像的大小随物体移动而变化的规律：
成实像（倒立），左小右大；
成虚像（正立），左大右小；
应用：
2f处左移为照相机原理，像的位置随物左移而无限靠近f处；
2f处右移且未到f处为投影仪原理；
移到f处不成像，移到f以内为放大镜，成放大正立同侧虚像；
凸透镜成像作图和规律
凸透镜成像实验
实验器材分析：光具座（带刻度）、光屏、蜡烛（或LED灯）、凸透镜
考点分析：
①光屏能承接的像必定是实像，与物体上下颠倒、左右颠倒；
②符合凸透镜成像规律：
当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会往上偏离光屏中心；
用烛焰作为发光物体完成“探究凸透镜成像规律”实验存在的两点不足之处：蜡烛燃烧会变短，使烛焰位置发生变化；烛焰容易晃动影响观察；
③点燃蜡烛后,调节烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心大致在同一高度,目的是使像成在光屏中央
④LED灯代替蜡烛的好处：成像稳定，能更全面反应像的倒立情况和像的亮度更高。
⑤实验环境偏昏暗的好处：更利于观察成像情况，确定像的倒立情况形状。
⑥如果透镜上半部分被遮挡或者截断拿走，成像情况是：像的大小、形状不变，但是像的亮度变暗。
⑦如果透镜中间被取走一段，那么会成两个像。（把中间挖走一段，相当于变成两个凸透镜了）
⑧当能清晰成像时：物距比像距大，为照相机原理；物距比像距小则为投影仪原理。
⑨图像识别焦距：由成像规律可知，当物体位于两倍焦距处，此时物距和像距相等都为2f，由下图可知，当v为20厘米时，u也为20厘米，可知2f=20cm，故此凸透镜焦距f=10cm
⑩焦距范围问题详解：
把烛焰移到距透镜18cm的位置时，在光屏上观察到倒立放大清晰的像，求焦距范围。
解析：分析可知，成像倒立放大，为投影仪原理，此时物距必定在2f~f之间，有2f＞18＞f，解得9＜f＜18
把光屏移到距透镜18cm的位置时，在光屏上观察到倒立缩小清晰的像，求焦距范围。
解析：分析可知，成像倒立缩小，为照相机原理，此时像距必定在f~2f之间，有f＜18＜2f，解得9＜f＜18
近视眼和远视眼、显微镜和望远镜
近视眼和远视眼成因：眼睛相当于一个照相机，它通过睫状体改变晶状体的形状，进而改变晶状体对光线的偏折能力，即改变了晶状体的焦距，使不同距离的物体的像都能清晰地成在视网膜上。
补充知识点：
当凸透镜变厚，折射能力变强，焦距会变小；凸透镜变薄，折射能力变弱，焦距会变大；
从另一个角度分析，根据相对运动可知，虽然物体相对透镜来说没移动，但因为焦距变短，物体相对透镜的焦点来说发生了向左的运动，此时像也会跟着向左移动。
近视眼：晶状体变厚，成像位置落在视网膜前方
远视眼：晶状体变薄，成像位置落在视网膜后方
矫正手段：
近视眼就佩戴凹透镜减弱折射能力，使得成像位置后移，落在视网膜上；
远视眼就佩戴凸透镜增强折射能力，使得成像位置前移，落在视网膜上。
显微镜：具有物镜和目镜，放大倍数就是物镜放大倍数×目镜放大倍数
一般而言，物镜是投影仪，目镜是放大镜
望远镜：也具有物镜和目镜
一般而言，物镜是照相机，目镜是放大镜
拓展知识点：为何天文望远镜的物镜会造得特别大，特别薄？
根据天文望远镜观测的一般是天体，距离地球特别遥远，如果目镜的焦距不够大，就会导致成像无限靠近焦点f处，成像就特别小，不利于用目镜（放大镜）去观察。当物镜焦距很大的时候，成像就会更大，更利于目镜观察。