光

八年级上册 第五章 透镜及其应用　由一次折射走向用透镜控制光：凸透镜会聚、凹透镜发散，物距不同，凸透镜所成的像就不同，由此说明照相机、投影仪、放大镜与眼睛，并用凹透镜、凸透镜矫正视力。　把折射从「一次偏折」推进到「用一块玻璃控制光的会聚与发散」。整章的核心是凸透镜成像的规律 —— 照相机、投影仪、放大镜以及人的眼睛，都是这条规律在不同物距下的应用。

第1节 透镜　凸透镜和凹透镜：中间厚的是凸透镜，中间薄的是凹透镜。　主光轴和光心：通过光心的光，传播方向不变。　会聚和发散：凸透镜会聚光线，凹透镜发散光线。　焦点和焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用 f 表示。　焦距与会聚作用：焦距越小，会聚作用越强。　三条特殊光线：平行变过焦点，过焦点变平行。

第2节 生活中的透镜　照相机：物体离镜头较远，成倒立、缩小的实像。　投影仪：物体离镜头较近，成倒立、放大的实像。　放大镜：透过放大镜看到正立、放大的像。　实像：实际光线会聚而成，能用光屏承接。　虚像：光屏承接不到，与物体在透镜同侧。

第3节 凸透镜成像的规律　物距和像距：物体到光心是物距 u，像到光心是像距 v。　实验装置：烛焰、透镜、光屏的中心大致同高。　二倍焦距处：放大与缩小的分界，此处成等大的像。　焦点处：实像与虚像的分界，此处不成像。　物近像远像变大：成实像时，物体越近，像越远越大。　挡住部分透镜：像仍然完整，只是变暗。

第4节 眼睛和眼镜　眼睛的成像：在视网膜上成倒立、缩小的实像。　眼睛的调节：看近处时，睫状体收缩，晶状体变厚。　明视距离：正常眼睛的明视距离约 25 textcm。　近视眼及其矫正：像成在视网膜前，用凹透镜矫正。　远视眼及其矫正：像成在视网膜后，用凸透镜矫正。　眼镜的度数：凸透镜的度数为正，凹透镜的为负。

第5节 跨学科实践：制作望远镜　物镜：使远处的物体在焦点附近成实像。　目镜：相当于一个放大镜，把这个像放大。　视角：视角越大，看起来就越大。　物镜的口径：口径越大，会聚的光越多，像越亮。　调节镜间距离：前后移动目镜，直到看得最清楚。

常见题型 透镜。　中间厚、边缘薄的透镜叫（　　）透镜，它对光有（　　）作用。　近视眼镜的镜片是（　　）透镜，远视眼镜的镜片是（　　）透镜。　把一个凸透镜正对太阳光，在透镜下方的白纸上得到一个最小、最亮的光斑，测得光斑到透镜光心的距离为 $10\ \text{cm}$，这个凸透镜的焦距为 ______ $\text{cm}$。

常见题型 透镜的光路。图中是光通过透镜的四幅光路图，$F$ 是焦点，$O$ 是光心。　光路正确的是（　　）。　平行于主光轴的光经过凹透镜后，折射光线的（　　）过焦点。　经过光心的光，通过透镜后传播方向（　　）。

常见题型 生活中的透镜。　照相机的镜头相当于一个凸透镜，在底片上成（　　）、缩小的（　　）像。　投影仪成（　　）、放大的实像，物体离镜头比照相机拍照时（　　）（填「远」或「近」）。　用凸透镜做放大镜时，看到的是（　　）、放大的（　　）像。　能用光屏承接的是（　　）像，不能用光屏承接的是（　　）像。

常见题型 探究凸透镜成像的规律。如图，凸透镜的焦距为 $10\ \text{cm}$，固定在光具座上 $50\ \text{cm}$ 刻度线处。　实验前，要调节烛焰、凸透镜、光屏，使它们的中心大致在（　　）。　蜡烛放在 $20\ \text{cm}$ 刻度线处，移动光屏，在光屏上得到倒立、（　　）的实像，（　　）就是利用这一原理制成的。　把蜡烛移到 $35\ \text{cm}$ 刻度线处，光屏应向（　　）透镜的方向移动（填「靠近」或「远离」），才能得到清晰的像，此时的像是倒立、（　　）的。　把蜡烛移到 $45\ \text{cm}$ 刻度线处，光屏上（　　）（填「能」或「不能」）承接到像，从光屏一侧透过透镜看去，看到的是正立、放大的（　　）像。

常见题型 成像的判断。一个凸透镜的焦距为 $10\ \text{cm}$。　物体离透镜 $25\ \text{cm}$ 时，成倒立、（　　）的（　　）像。　物体离透镜 $15\ \text{cm}$ 时，像离透镜的距离（　　）$20\ \text{cm}$（填「大于」「等于」或「小于」）。　物体离透镜 $8\ \text{cm}$ 时，成（　　）、放大的虚像。　另一个凸透镜成倒立、等大的实像时，物距为 $30\ \text{cm}$，它的焦距为 ______ $\text{cm}$。

常见题型 眼睛和眼镜。图中甲、乙表示眼睛的成像情况，丙、丁是两种透镜。　表示近视眼成像情况的是（　　）图，矫正时应配戴（　　）图中的透镜。　表示远视眼成像情况的是（　　）图，矫正时应配戴（　　）图中的透镜。　眼睛的晶状体和角膜共同作用相当于一个（　　），把来自物体的光会聚在视网膜上，成倒立、缩小的（　　）像。

常见题型 眼镜的度数。　焦距为 $0.5\ \text{m}$ 的透镜，焦度为 ______ $\text{m}^{-1}$，做成眼镜片时度数为 ______ 度（不考虑正负）。　$+300$ 度和 $-200$ 度的眼镜片中，远视镜片是（　　）度的那一片。　$-200$ 度的镜片是（　　）透镜，它的焦距为 ______ $\text{m}$。　正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离约为 ______ $\text{cm}$，这个距离叫做明视距离。

拓展提高 透镜的选择。图中虚线框内各放有一个透镜，请根据入射光线和出射光线判断。　甲框内应放（　　）透镜。　乙框内应放（　　）透镜。　凹透镜对光有发散作用，所以会聚的光通过凹透镜后（　　）（填「一定」或「不一定」）变成发散的光。

拓展提高 换用透镜。一位同学先用焦距为 $20\ \text{cm}$ 的凸透镜甲做实验，在光屏上得到了清晰的缩小实像。接下来不改变发光体和凸透镜的位置，改用焦距为 $10\ \text{cm}$ 的凸透镜乙继续实验。　要在光屏上成清晰的像，光屏应向（　　）透镜的方向移动（填「靠近」或「远离」）。　光屏上所成的像比原来的（　　）（填「大」或「小」）。

拓展提高 实验中的意外。在探究凸透镜成像规律的实验中，光屏上已得到烛焰清晰的像。　一位同学不小心用手指尖触摸到了凸透镜，光屏上（　　）（填「会」或「不会」）出现指尖的像。　烛焰的像仍然（　　）（填「完整」或「不完整」），但亮度变（　　）。　用一块纸板挡住凸透镜的上半部分，光屏上烛焰的像（　　）（填「只剩一半」或「仍然完整」）。

拓展提高 拍照。小丽在广场上拍摄城楼，发现取景框中只能看到城楼的一部分。　要拍到城楼的全景，她应该（　　）城楼（填「靠近」或「远离」）。　同时，相机镜头到底片（感光元件）的距离应（　　）（填「增大」或「减小」）。

拓展提高 焦距的范围。　物体放在凸透镜前 $30\ \text{cm}$ 处，在透镜另一侧的光屏上得到倒立、放大的实像，透镜的焦距 $f$ 满足 ______ $\text{cm}<f<$ ______ $\text{cm}$。　某次实验中，物距为 $16\ \text{cm}$，像距为 $24\ \text{cm}$，光屏上成倒立、（　　）的实像；由物距与像距的范围可知，透镜的焦距满足 ______ $\text{cm}<f<$ ______ $\text{cm}$。

拓展提高 模拟视力矫正。如图，在发光体和凸透镜之间放置眼镜片，观察光屏上像的变化。　放上一个镜片后，光屏上原来清晰的像变模糊了，使光屏远离透镜，又能得到清晰的像。这说明这个镜片对光有（　　）作用，它是（　　）透镜。　这个镜片可以矫正（　　）眼；矫正前，远处物体的像成在视网膜的（　　）（填「前方」或「后方」）。　换另一个镜片后，光屏上的像又变模糊，使光屏靠近透镜，又能得到清晰的像，这个镜片可以矫正（　　）眼。

拓展提高 望远镜。　望远镜的物镜使远处的物体在焦点附近成倒立、（　　）的实像，目镜的作用相当于一个（　　）。　物镜所成的像比物体小，用望远镜观察物体时却觉得物体变大了，这是因为像对眼睛所成的（　　）变大了。　天文望远镜的物镜口径做得很大，可以会聚更多的光，使所成的像更（　　），便于观测更暗的星。

选择性必修第一册 第四章 全反射与光的波动性　由定性走向定量：用折射定律与折射率描述折射，由此得到临界角与全反射；再以干涉、衍射、偏振三类现象说明光是一种横波，并介绍激光的特点。　八年级已经学过光的反射与折射，这一章把折射写成定量的规律，并由此得到全反射；随后用干涉、衍射与偏振三类现象说明光是一种波，而且是横波。光的粒子性留待选择性必修第三册讨论。

第1节 光的折射　光的反射和折射：光射到界面，一部分反射、一部分折射。　折射定律：三线共面，sinθ_1/sinθ_2=n_12。　光路可逆：逆着折射光射入，沿原来的路径射出。　折射率：n 越大，同样入射时偏折越大。　折射率与光速：n=c/v，任何介质 n>1。　测量玻璃的折射率：插针确定光路，量出两个角。

第2节 全反射　光疏介质与光密介质：折射率较小的为光疏，是相对的。　全反射：折射光完全消失，只剩下反射光。　临界角：sin C=1/n，n 越大 C 越小。　发生全反射的条件：光密射向光疏，入射角不小于 C。　全反射棱镜：改变光的方向，反射率几乎可达 100%。　光导纤维：内芯折射率大，光在界面上全反射。

第3节 光的干涉　光的双缝干涉：单色光通过双缝，屏上明暗相间。　亮条纹与暗条纹：路程差为波长整数倍处是亮条纹。　条纹间距：Delta x=l/dlambda，与波长成正比。　不同色光的条纹：红光条纹最宽，黄光次之，蓝光更窄。　薄膜干涉：膜前后两个面的反射光叠加。　薄膜干涉的应用：增透膜，检查平面的平整度。

第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长　实验原理：由 Delta x=l/dlambda 得 lambda=d/lDelta x。　实验装置：单缝、双缝平行，滤光片在单缝前。　测量头：中心刻线依次对齐亮条纹的中心。　测多条求间距：Delta x=a/n-1，分母是 n-1。　改变条纹的宽度：换波长较长的光或减小 d，条纹变宽。

第5节 光的衍射　光的衍射：光绕过障碍物，偏离直线传播。　单缝衍射的条纹：中央亮条纹最宽最亮，两侧渐暗。　缝越窄条纹越宽：缝越窄，中央亮条纹越宽。　泊松亮斑：圆板阴影的中心出现一个亮斑。　衍射与干涉的区分：干涉条纹等间距，衍射中央宽亮。　衍射光栅：狭缝越多，条纹越窄、越亮。

第6节 光的偏振 激光　横波的偏振：狭缝挡得住横波，挡不住纵波。　自然光：沿一切方向振动，各方向强度相同。　偏振片与偏振光：只有沿透振方向振动的光能通过。　反射光的偏振：玻璃、水面反射的光是偏振光。　偏振的应用：减弱反射光的干扰，观看立体电影。　激光的特点：相干性好、平行度好、亮度高。

常见题型 光的折射。如图，一束光以 $60^\circ$ 的入射角从空气射入折射率 $n=\sqrt{3}$ 的玻璃中。　折射角为 ______°。　反射光线与折射光线的夹角为 ______°。　光在这种玻璃中的传播速度为 ______ $\text{m/s}$（$c$ 取 $3.0\times10^{8}\ \text{m/s}$）。　若入射角减小，折射角将（　　）（填「增大」「减小」或「不变」）。

常见题型 临界角与全反射。　光从折射率为 $1.5$ 的玻璃射入空气，临界角的正弦值为 ______，临界角约为 ______°。　光从折射率为 $2.42$ 的金刚石射入空气，临界角约为 ______°，比玻璃的（　　）（填「大」或「小」）。　光从折射率为 $\sqrt{2}$ 的介质以 $40^\circ$ 的入射角射到它与空气的界面上，临界角为 ______°，（　　）（填「能」或「不能」）发生全反射。　光从空气斜射入水中，（　　）（填「能」或「不能」）发生全反射。

常见题型 半圆形玻璃砖。如图，一束光沿半径方向射入折射率 $n=\sqrt{2}$ 的半圆形玻璃砖，射到平直边的圆心 $O$ 处。　光从弧面射入玻璃砖时，传播方向（　　）（填「改变」或「不变」）。　入射角为 $30^\circ$ 时，从平直边射出的光的折射角为 ______°。　这种玻璃的临界角为 ______°。　入射角增大到 $60^\circ$ 时，（　　）（填「有」或「没有」）光从平直边射出，反射角为 ______°。

常见题型 亮条纹与暗条纹。在双缝干涉实验中，光屏上某点 $P$ 到双缝 $S_1$ 和 $S_2$ 的路程差为 $7.5\times10^{-7}\ \text{m}$。　用频率为 $6.0\times10^{14}\ \text{Hz}$ 的光照射双缝，光的波长为 ______ $\text{m}$。　这时路程差是半波长的 ______ 倍，$P$ 点出现（　　）条纹（填「亮」或「暗」）。　若改用波长为 $7.5\times10^{-7}\ \text{m}$ 的光照射，$P$ 点出现（　　）条纹。

常见题型 用双缝干涉测量光的波长。双缝间距 $d=0.30\ \text{mm}$，双缝到屏的距离 $l=1.20\ \text{m}$。如图，分划板中心刻线对齐第 $1$ 条亮条纹的中心时，手轮读数为 $2.320\ \text{mm}$（甲）；对齐第 $6$ 条亮条纹的中心时，读数为 $14.320\ \text{mm}$（乙）。　第 $1$ 条到第 $6$ 条亮条纹中心的距离 $a$ 为 ______ $\text{mm}$，其间有 ______ 个间距。　相邻两条亮条纹的间距 $\Delta x$ 为 ______ $\text{mm}$。　这种光的波长为 ______ $\text{m}$。　若误把 $a$ 除以 $6$ 作为 $\Delta x$，测得的波长将偏（　　）。

常见题型 干涉与衍射的图样。图中甲、乙、丙、丁是四种单色光通过狭缝后在屏上形成的条纹。　属于双缝干涉条纹的是（　　），属于单缝衍射条纹的是（　　）。　甲、丙由同一个双缝装置得到，所用光的波长较长的是（　　）。　乙、丁由同一种光得到，所用狭缝较窄的是（　　）。

常见题型 光的偏振与激光。　只有（　　）波才能发生偏振现象，光的偏振现象说明光是（　　）波。　两片偏振片的透振方向（　　）时，透过两片的光最强。　观看立体电影时戴的眼镜，两片偏振片的透振方向互相（　　）。　用激光精确测量地球到月球的距离，利用了激光（　　）好的特点；用激光做双缝干涉实验，利用了激光（　　）好的特点。

拓展提高 测定油的折射率。如图，储油桶的底面直径与高均为 $d$。桶内没有油时，从某点 $A$ 恰能看到桶底边缘的点 $B$（甲）；桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿 $AB$ 方向看去，恰好看到桶底上的点 $C$，$C$、$B$ 两点相距 $\frac{d}{4}$（乙）。　光线 $AO$ 在油面的入射角为 ______°。　折射角 $\angle CON'$ 的正弦值为 ______。　油的折射率为 ______（保留三位有效数字）。　光在油中的传播速度为 ______ $\text{m/s}$（$c$ 取 $3.0\times10^{8}\ \text{m/s}$）。

拓展提高 水中看岸上。潜水员在水中看岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里。水的折射率取 $1.33$。　几乎贴着水面射入水中的光，折射角等于水的（　　）。　水的临界角约为 ______°，这个圆锥的顶角约为 ______°。　水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了（　　）。

拓展提高 全反射棱镜。如图，玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，玻璃的折射率为 $1.5$。一束光垂直于一条直角边射入棱镜。　光射入棱镜时，传播方向（　　）（填「改变」或「不变」）。　光射到斜边上时，入射角为 ______°；玻璃的临界角约为 ______°，光在斜边上（　　）（填「能」或「不能」）发生全反射。　光从另一条直角边射出时，与原来的传播方向相比转过了 ______°。　若改用折射率为 $1.3$ 的材料做成同样的棱镜，光在斜边上（　　）（填「能」或「不能」）发生全反射。

拓展提高 条纹间距的变化。用双缝干涉实验装置观察绿光的干涉条纹，双缝间距为 $0.2\ \text{mm}$。　把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两条亮条纹中心的距离（　　）。　把绿色滤光片换成红色，相邻亮条纹的距离增大了，说明（　　）光的波长较长。　改用间距为 $0.3\ \text{mm}$ 的双缝，相邻亮条纹的距离（　　）。　双缝到屏的距离为 $0.80\ \text{m}$ 时，测得绿光相邻亮条纹的间距为 $2.2\ \text{mm}$，绿光的波长为 ______ $\text{m}$。

拓展提高 声波的干涉与劈尖干涉。　两个振动完全一样的声源发出波长为 $0.6\ \text{m}$ 的声波，观察者 $A$ 离两声源分别为 $4.5\ \text{m}$ 和 $5.4\ \text{m}$，路程差为 ______ $\text{m}$，是半波长的 ______ 倍。　观察者 $B$ 离两声源分别为 $4.3\ \text{m}$ 和 $5.5\ \text{m}$，（　　）听到的声音较响（填「$A$」或「$B$」）。　如图，两块平板玻璃的一端夹入两张纸片，形成劈形空气薄膜。任意相邻两条亮条纹所对应的薄膜厚度差（　　）（填「相等」或「不相等」）。　抽去一张纸片后，空气膜的倾角变小，从上往下看到的干涉条纹的间距变（　　）。

拓展提高 坦克的观察孔。如图（俯视图），坦克壁厚 $20\ \text{cm}$，观察孔左右两边相距 $12\ \text{cm}$，孔内安装一块折射率为 $1.52$、厚度与坦克壁厚相同的玻璃。　从孔的一边射到另一边的光线，在玻璃中与法线的夹角的正弦值约为 ______（保留三位有效数字）。　这条光线在玻璃外与法线的夹角约为 ______°（保留到整数）。　坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围约为 ______°。

拓展提高 洛埃镜实验。如图，$S$ 为单色光源，它发出的光一部分直接照在光屏上，一部分经平面镜反射后照在光屏上，反射光相当于从 $S$ 在平面镜中的像发出。$S$ 到平面镜的距离为 $a$，到光屏的距离为 $l$，光的波长为 $\lambda$。　这两个相干光源之间的距离为 ______。　相邻两条亮条纹的间距 $\Delta x=$ ______。　若 $a=0.25\ \text{mm}$，$l=1.0\ \text{m}$，$\lambda=6.0\times10^{-7}\ \text{m}$，相邻亮条纹的间距为 ______ $\text{mm}$。