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专题04 光现象
一、思维导图
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二、新课标要求
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验，了解光的折射现象及其特点。
2.3.4 探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
2.3.6 通过实验，了解白光的组成和不同色光混合的现象。
三、知识梳理与典例
一、光的直线传播
1. 光源
（1）能够发光的物体叫做光源。
（2）光源的分类
①天然光源：自然界本身存在的光源。如太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等。
②人造光源：人为制造的光源。如点燃的火把、点燃的油灯、发光的手电筒、发光的电灯、发光
的无影灯等。
（3）提示：光源是指自身能够发光的物体。有些物体本身不发光，但由于它们能反射阳光或其它
光源的光，好像它们也在发光，不要误认为是光源，如月亮、所有行星和反光的镜子等。
2. 光的直线传播
（1）光的传播介质：空气、水、玻璃等透明物质可以作为光传播的介质。
（2）光在同种均匀介质中沿直线传播。在不同介质或同种不均匀的介质中，不沿直线传播。
3. 光线
（1）概念：通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫做光线。
（2）光线是一种物理模型法。实际上光线是不存在的，人们是为了方便研究光的传播路径而引入
的一种物理模型。
4. 光的直线传播的一些现象
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体背面形成的阴暗区叫做影子。
（2）日食、月食的形成
①原理：光的直线传播。
②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。月
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食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。
当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成
了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形
成了月食。
（3）小孔成像
①小孔成像原理：光的直线传播。如图所示，烛焰上部的光，由于光的直线传播，通过小孔后，
射到了下部；同理，烛焰下部的光通过小孔后，射到了上部。
②成像性质：是倒立的实像，上下颠倒、左右相反。像的大小与物体到小孔的距离以及光屏到小
孔的距离有关。
③像的形状：与物体的形状相同，与小孔的形状无关。。
5. 光的直线传播的应用
利用激光引导开凿隧道；射击瞄准时的“三点一线”；站队列时，队列是否整齐等。
二. 光的传播速度
1. 光在真空中的传播速度
光在真空中的传播速度（用c表示）最快，通常情况下，真空中光速取c＝ 3.0×10 8 m/s。
2. 光在其他介质中的速度
（1）光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度，可以认为等于c。
3 2
（2）光在水中的传播速度约为 c，在玻璃中的传播速度约为 c。
4 3
3. 光年：“光年”是长度的单位，它等于光在1年内传播的距离。
1光年＝3×108m/s×（365×24×3600）s＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km
【例题1】小明在学习“光的传播”时，看到实验过程如下：①用激光笔射向水中，观察到光线是
一条直线（如图）；②用漏斗从容器底向水中缓慢注入浓盐水，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌后，
观察到光线又变直。该实验目的是为了得到下列哪个结论（ ）
A．光在水中沿直线传播 B．光在盐水中沿直线传播
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C．光在任何液体中都可以传播 D．光在同种均匀介质中沿直线传播
【答案】D
【详解】从①中我们发现光在水中沿直线传播，而②中的光线不再沿直线传播，不同于①的是介
质不再均匀，③现象中的光线又沿直线传播，是由于经搅拌后，介质又变得均匀，故可以得出，光在
同一种均匀介质中才沿直线传播。故选D。
【例题2】在体育50m跑步的测试中，起点发令的体育老师吹哨的同时将旗子向下挥，终点计时
的体育老师以 （选填“哨声”或“旗子”）为准开始计时；若按另一种方式计时，会导致运动
员成绩 （选填“偏好”或“偏差”），这说明在空气中光速比声速 （选填“大”或
“小”）。
【答案】旗子，偏好，大。
【详解】根据物理常识可知，空气中光速约为3×108m/s，声速约为340m/s，若听到哨声时再计时，
因为声音传播50m距离需要一定时间，会导致计时偏晚，根据速度公式，距离一定时，所用时间越少，
速度就越快，运动员成绩偏好，所以应以旗子为准开始计时，因为光速远大于声速，其传播50m的时
间可以忽略不计。
【例题3】在“制作小孔成像观察仪”活动中，需要在纸筒的A端蒙上用半透明薄纸做成的光屏，
再将纸筒插入易拉罐中（易拉罐顶部已切去），如图所示。
（1）小孔成像原理是 ；小孔观察仪最好放在较 （选填“亮”或“暗”）的环境
中进行观察；
（2）将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，能在光屏上看见 （选填“正立”或“倒立”）
的像，
移动纸筒位置，增大光屏与小孔之间距离，则光屏上像将 （选填“变大”“变小”或
“不变”）。
【答案】（1）光的直线传播，暗；（2）倒立，变大。
【详解】（1）小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用。
烛焰是成像物体，在明亮的环境中，烛焰和明亮环境的对比度降低，成像不太清晰。故该实验在
较暗的环境下效果更好。
（2）物体与小孔的距离不变时，像的大小与光屏和小孔之间的距离有关，光屏与小孔之间的距离
增大时，光屏上的像将变大；小孔成像是光的直线传播形成的，烛焰经小孔成倒立的实像。
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三、光的反射定律
1. 光的反射
光遇到桌面、水面以及其他许多物体的表面都会发生反射。我们能够看见不发光的物体，是因为
物体反射的光进入了我们的眼睛。
2. 描述光反射的有关概念（如图所示）
（1）入射点：入射光在反射面上的投射点O；
（2）法线：把经过入射点O并垂直于反射面的直线ON叫做法线；
（3）入射角：入射光线与法线之间的夹角i；
（4）反射角：反射光线与法线之间的夹角r。
（5）提示
①反射角和入射角都是光线与法线的夹角，而不是光线与反射面的夹角。
②反射光线与入射光线是是可以看见的，用带箭头的实线表示；法线则是人们为研究反射现象而
引入的一条位置参考线，所以在画光路图时，总是用虚线表示。
3. 光的反射定律
（1）内容
在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；
反射角等于入射角。
简记光的反射定律：三线共面、两线分居、两角相等。
（2）对光的反射定律的理解
①发生反射现象时，是先有入射光线，后有反射光线。反射光线是随着入射光线的改变而改变的，
所以不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
②光线垂直镜面入射时，入射角为0°，反射光线沿原路返回，反射角也为0°，光的传播方向改变
了180°，并不是没有发生反射。
4. 光路的可逆性
在反射现象中，光路是可逆的。如果你在一块平面镜中看到了一位同学的眼睛，那么，这位同学
也一定会通过这面镜子看到你的眼睛。
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四、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
（1）概念：一束平行光照射到镜面上后，会被平行地反射，这种反射叫做镜面反射。平静的水面、
抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
（2）现象：迎着太阳看平静的水面，特别亮；背着太阳看平静的水面，很暗；黑板“反光”会
“晃眼”等。
2. 漫反射
（1）概念：凹凸不平的表面会把平行的入射光向着四面八方反射，这种反射叫做漫反射。
（2）现象：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光照射到物体上发生了漫反射。
【例题4】小明用如图所示的装置探究光反射时的规律，将平面镜放在水平桌面上，纸板ENF竖
直地立在平面镜上。下列说法正确的是（ ）
A．为了便于观察，纸板ENF最好用光滑的白色纸板
B．把纸板NOF向后折，在纸板上看不到反射光线，说明反射光线与入射光线不在法线两侧
C．若纸板与平面镜不垂直，则不能在纸板上同时看到入射光EO和反射光OF
D．图中所示的入射角为46°
【答案】C
【详解】A．为了看清楚纸板上的光路，纸板材质应是较粗糙，光线射在上面发生了漫反射，反射
光线射向各个方向，无论从哪个角度看，都能看得清楚，故A错误；
B．把纸板NOF向后折，这时，在NOF上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同
一平面内，反射光线与入射光线在法线两侧，故B错误；
C．法线在纸板上，法线与镜面垂直，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，如果纸板与平面
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镜不垂直，则镜面的法线不在纸板上，入射光沿纸板照射后，反射光线不在纸板上，则我们在纸板上
看不到反射光线，故C正确；
D．已知入射光线与镜面的夹角为46°，所以入射角为90°-46°=44°，故D错误。
故选C。
【例题5】如图所示，小明想利用一块平面镜使此时的太阳光直射入枯井中。请你在图中画出平面
镜的位置 ，并标出反射角的度数。如果入射光线逆时针旋转10°，要想使反射光线依然直射入井
中，平面镜需要 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转 度。
【答案】见右图，逆时针，5。
【详解】（1）由于反射光线竖直射入井内，过入射点O竖直向下做出反射光线OB；然后作
∠AOB的角平分线即为法线ON，由图可知，反射光线和入射光线的夹角为
∠AOB=40°+90°=130°
1 1
则反射角为 ∠BON= ∠AOB= ×130°=65°，如图所示。
2 2
（2）如果入射光线逆时针旋转10°，太阳光与地平线的夹角为40°-10°=30°
因为反射光线与水平面垂直，所以反射光线和入射光线的夹角为
∠AOB=30°+90°=120°
1
入射光线与平面镜夹角为 （180°﹣120°）=30°
2
故平面镜与水平方向的夹角为30°+30°=60°
即平面镜应绕入射点逆时针旋转的角度为65°-60°=5°
【例题6】镜面反射和漫反射是光的反射两种类型（如图所示）。雨后的夜晚，迎着月光行走在有
积水的路上时，会发现水坑处和干燥的地面亮度不一样。结合光的反射知识，下列说法正确的是（
）
A．水面发生漫反射，遵循光的反射定律
B．干燥的地面发生漫反射，不遵循光的反射定律
C．干燥的地面比较暗，水坑处比较亮
D．干的地面比较亮，水坑处比较暗
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【答案】C
【详解】A．水面表面光滑，月光经水面发生镜面反射，遵循光的反射定律，故A错误；
B．地面凹凸不平，月光经地面发生漫反射，遵循光的反射定律，故B错误；
CD．迎着月光走，月光经水面发生镜面反射，进入人的眼睛反射光多，所以人感觉水洼处比较亮；
月光经地面发生漫反射，进入人眼睛的光少，所以人感觉地面比较暗，故C正确，D错误。
故选C。
五、平面镜成像
1. 平面镜成像的特点
平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物的连线与镜面
垂直。
利用数学对称的知识，平面镜成像规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
2. 平面镜成虚像
（1）平面镜成像的原理：光的反射。
（2）平面镜成虚像：如图所示，从光源点S处射来的一部分光经平面镜反射后进入眼睛，引起视
觉。由于有光沿直线传播的经验，人会感觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点S’处发
出的。S′就是S在平面镜中的像。由于平面镜后并不存在光源S′，进入眼睛的光并非真正来自S′，所以
把S′叫做虚像。
平面镜成虚像原理 小孔成实像原理
3. 平面镜的应用
（1）利用平面镜来成像。如在练功房内，利用平面镜演员可以矫正自己的舞姿；家庭用的穿衣镜；
医生用来检查牙齿的小镜子等。
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（2）利用平面镜可以改变光的传播方向。如潜水艇用的潜望镜、显微镜、投影仪中的平面镜等，
都利用到了平面镜能改变光路的特点。
（3）利用平面镜来扩大视觉空间。理论上，在一个房间内安装一个尺寸合适的平面镜，能使人感
觉到空间增大了一倍。
4. 平面镜成像作图的两种方法
（1）利用平面镜的成像原理作图。如图甲所示，步骤如下：
①从发光点S引出两条光线，照射到平面镜上；
②作两条入射光线的法线；
③根据光的反射定律，作两条入射光线的反射光线；
④作反射光线的反向延长线，交点S'即为发光点S的像点。
甲 乙
（2）用像与物关于镜面对称作图。如图乙所示，步骤如下：
①过发光点S点作平面镜的垂线（像与物的连线跟镜面垂直），用虚线表示；
②取S '点，使S '到镜面的距离等于S到镜面的距离（像与物到镜面的距离相等）；
③用虚线画出像点S '（像与物大小相等）。
六、凸面镜和凹面镜
1. 球面镜
如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫做球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。
2. 凸面镜
（1）概念：反射面是凸面的镜子叫凸面镜。
（2）作用：凸面镜对光有发散作用，常用来扩大视野。
（3）应用：汽车的后视镜、街头路口的反光镜。
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凸面镜对光的发散 凹面镜对光的会聚
3. 凹面镜
（1）概念：反射面是凹面的镜子叫凹面镜。
（2）作用：凹面镜对光有会聚作用。
（3）应用：太阳灶、手电筒反光镜、医生检查耳朵用的医用反光镜。
4. 凸面镜和凹面镜都是利用光的反射成像的，都遵循光的反射定律且符合光路可逆性。
【例题7】雨过天晴，地面上会出现建筑物的影子，影子是由于 形成的。通过地面上一层
薄薄的积水还可以看到建筑物的像，如图所示，像的大小与建筑物的大小 。一些建筑物外部采
用了玻璃幕墙作为装饰，强光照射到玻璃幕墙时会发生 反射，造成“光污染”。
【答案】光在同种均匀介质中沿直线传播，相等，镜面。
【详解】影子是由于光传播过程中遇到不透明障碍物，在光达不到的区域形成的阴影，是光的直
线传播形成的。
地面上一层薄薄的积水可以看成平面镜，还可以看到建筑物的像，实际上是通过平面镜（水面）
成的像，由平面镜成像特点可知，平面镜成的像与建筑物的大小始终相等。
一些建筑物外部采用了玻璃幕墙作为装饰，当强烈的太阳光照射到这些光滑的表面时，就会发生
镜面反射，反射光线非常集中，炫目的光干扰人们的正常生活，造成光污染。
【例题8】水平过道上方有一盏灯（如图）。小明站在1号地砖上时，通过2号地砖看到灯的像；
走到2号地砖上时，通过3号地砖看到灯的像。则小明通过两块地砖所看到的像（ ）
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A．大小相同、位置不同 B．大小相同、位置相同
C．大小不同、位置相同 D．大小不同位置不同
【答案】B
【详解】根据平面镜成像的特点可知，平面镜所成的像是虚像，物体和像大小相等，物体和平面
镜的距离与像和平面镜的距离相等，灯的位置和大小不变，所以小明通过两块地砖所看到的像大小相
同、位置相同，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
【例题9】小红发现生活中用到很多特殊“反光镜”，这些“反光镜”引起小红浓厚的兴趣，她仔
细观察，并思考其中的物理原理。请你帮助小红将以下内容补充完整：
（1）小红看到“街头路口的反光镜”如图所示，小红发现它是一个凸面镜，凸面镜能起到
（选填“扩大”或“缩小”）视野的作用。
（2）小红和爸爸、妈妈一起到西藏旅行时，看到藏民用面积很大的凹面镜制成的太阳灶烧水，如
图甲所示，小红很好奇，于是她用不锈钢汤勺的内表面当作凹面镜，将平行光正对“凹面镜”照射，
依据反射和入射情况绘制出了如图乙所示的光路图，可见凹面镜可以使光线 （选填“会聚”或
“发散”）。使用太阳灶烧水时，水壶应放在图乙中的 （选填“a”、“b”或“c”）点。
（3）小红骑自行车放学时，发现自行车尾灯的“反光镜”利用了相互垂直的镜面组合。它本身不
发光，但在夜晚，当有汽车灯光照射到自行车尾灯上时，可以引起汽车司机的注意。尾灯的结构如图
丙、丁所示。
①请完成图戊中的光路图。
②自行车尾灯采用相互垂直的镜面组合，从光学角度分析，这样做的突出优点是 。
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【答案】（1）扩大；（2）会聚，b；（3）见解析；光可按原来方向返回到汽车司机眼睛。
【详解】（1）街头路口的反光镜，从中可以看到更广的地方，说明凸面镜对光具有发散的作用，
凸面镜成正立、缩小的虚像，能增大司机的观察范围，减少了交通事故的发生。
（2）由图可知，凹面镜对光线有会聚作用，所以在使用太阳灶烧水时，水壶应放在焦点位置，即
应放在图乙中的b点。
（3）①先画出垂直于镜面的法线，再根据反射角等于入射角画出反射光线，同理，再画出经过第
二块镜面时的反射光线，如图所示：
②由图可知，自行车尾灯采用相互垂直的镜面组合能够把车后任何方向射来的光都朝着相反方向
反射回去，从而引起司机的注意，防止交通事故的发生。
七、光的折射
1. 光的折射现象
（1）光的折射：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叫光的折射。
（2）发生折射的条件
①光从一种介质斜射入另一种介质。若垂直入射，则传播方向不发生改变。
②光在同种不均匀介质中传播时，也会发生折射现象。如太阳光穿过大气层时传播方向会发生改
变。
（3）光从一种透明介质进入另一种透明介质时，在两种介质的分界面上，一部分光发生折射，同
时还有一部分光发生反射返回到原介质中，即反射和折射现象同时发生。
（4）光发生折射的原因：光在不同种介质中传播的速度不同。
2. 光的折射规律
（1）描述光的折射的概念
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①法线：过入射点O垂直与两分界面的直线ON；
②入射角：入射光线与法线之间的夹角i；
③折射角：折射光线与法线之间的夹角r。
（2）光的折射规律内容
①光从空气斜射入水或其它介质时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射角增
大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
②光从空气垂直射入水（或其它介质）中时，传播方向不变。
③折射时光路可逆。
（3）对光的折射规律的理解
①折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线的两侧。
②折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小），叙述时应先说折射角后说入射角。
③无论光是从空气斜射入水中或其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的
角（入射角或折射角）总是大于在水中或其他介质中的角（折射角或入射角）。
八、生活中的折射现象
1. “池水变浅”：从岸上看水中的物体（池底、鱼等），会看到它们的位置“升高”。
如图甲所示，从鱼身上A点反射出的光线经折射后射入人眼，因为光从水中斜射入空气中，折射
角大于入射角，所以折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从S点发出的，S点就是
人看到的鱼的虚像，它比鱼的实际位置偏高。
2. 从水中看岸上的物体“变高”，例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。
如图乙所示，从昆虫上点A射出的光线经折射后射入鱼眼，因为光由空气中斜射入水中，折射角
小于入射角，所以折射光线靠拢法线，鱼眼逆着折射光线看，感觉光好像是从A′点发出的，A′点就
是鱼看到的昆虫的虚像，它比鱼的实际位置偏高。
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甲 在岸边看水里的物体 乙 在水中看岸上的物体
3. 海市蜃楼和沙漠蜃景
多发生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比较低。
海面地表上方不同高度的空气层相当于一层层密度不同的透明介质。远方景物射出的光在层与层之间
连续发生折射。从整体来看，光逐渐向地面弯曲进入观察者的眼中。在观察者看来，光好像是从海面
上空的物体射出的。
海市蜃楼的成因
【例题10】“大漠孤烟直，长河落日圆”蕴含了光的折射知识，如图所示属于光的折射的是（
）
A B C D
A． 桥在水中的倒影 B． 河底看起来变浅
C． 透过树林的光束 D． 长廊上的树影
【答案】B
【详解】A．桥在水中的倒影是由于光的反射形成的虚像，故A不符合题意；
B．河底看起来变浅，是由于光的折射造成的，故B符合题意；
C．透过树林的光束是由于光的直线传播形成的，故C不符合题意；
D．长廊上的树影是由于光的直线传播形成的，故D不符合题意。
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故选B。
【例题11】岸上的人看到水中小鱼的光路图是（ ）
A B C D
【答案】B
【详解】人在岸边看水中的鱼，是鱼反射的光进入人的眼睛；光由水斜射入空气中，而AD选项
中的传播方向不对，表示的是从空气斜射入水中；光由水斜射入空气中折射角大于入射角，C选项折
射角小于入射角，因此符合要求的是B选项。故选B。
【例题12】学校新建成一个喷水池，在池底中央安装了一只射灯。射灯发出的一束光照在右边的
池壁上，当池内无水时，站在池旁左边的人，看到在S点形成一个亮斑，如图所示。现往池内灌水，
水面升至a位置时，人看到亮斑的位置在P点；如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，
则（ ）
A．P点在S点的上方，Q点与S点重合
B．P点在S点的下方，Q点与S点重合
C．P点在S点的上方，Q点在S点的上方
D．P点在S点的下方，Q点在S点的上方
【答案】D
【详解】如图所示，往池内灌水，水面升至a位置时，光从水中斜射到空气发生折射，折射角大
于入射角，折射光线向远离法线的方向偏折，所以人看到亮斑的位置P点在S点的下方；如果水面升
至b位置时，光在同种介质中沿直线传播，光点仍然落在S点，但这个光点在水下，由于光从水里斜射
到空气中要发生折射现象，所以岸上的人看到的光点是在折射光线的反向延长线上，故人看到亮斑的
位置Q点在S点的上方。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
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九、光的色散
1. 光的色散概念
太阳光（白光）经过三棱镜后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光，这种现
象叫光的色散。
2. 单色光与复色光
（1）不能分解的光叫单色光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
（2）由几种单色光混合而成的光叫复色光，白光（太阳光）是复色光。
3. 光发生色散的实质
光发生色散的实质是光的折射现象。不同颜色的光经三棱镜后，偏折（折射）程度不同，其中红
光偏折程度最小，紫光偏折程度最大；所以白光经三棱镜后，在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、
蓝、靛、紫七种颜色。
4. 生活中的色散现象
彩虹是太阳光被空气中水滴色散形成的；彩色的肥皂泡是太阳光经气泡发生色散形成的。
十、色光的混合
1. 光的三原色
把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。
红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光；红、绿、蓝三种色光按等比例
混合可以产生白光。但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光无法用其他颜色的光混合的。
2. 彩色电视机画面上的丰富色彩就是由三原色光混合而成的。
十一、看不见的光
1. 可见光谱：把可见光按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列形成的光谱叫可见光谱。
2. 红外线
（1）在光谱中，把红光之外的辐射光叫做红外线。
（2）特点与应用
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①一切物体都在不停地向外辐射红外线，物体的温度越高，辐射的红外线越强。根据这一特点，
可以用红外胶片拍摄 “热谱图”，此外，还制成了红外线夜视仪、红外线体温计等。
②红外线遥控。如电视机遥控器的发光二极管，可以发出红外线对电视机遥控。
③穿透云雾的能力比较强。可以进行红外线高空摄像机、红外线遥感仪等。
3. 紫外线
（1）在光谱的紫端以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。
（2）特点与应用
①适当的紫外线照射对于骨骼的生长和身体健康的许多方面都有好处。
②紫外线能杀死微生物。在医院的手术室、病房里，常用紫外线灯来灭菌。
③紫外线能使荧光物质发光。钞票或商标的某些位置用荧光物质印上标记，在紫外线下识别这些
标记，这是一种有效的防伪措施。
【例题13】2022年4月28日，君君中午一进家门就激动地喊道：“妈妈快看，太阳好漂亮！”妈
妈到阳台往天空一看，原来达州上空出现了漂亮的日晕。日晕，又叫圆虹，是一种大气光学现象。它
形成的原因是：在高空中有卷层云时，高空中会飘浮着无数由水蒸气 （填物态变化）成的冰
晶，当光线射入卷层云中的冰晶后会发生反射和 ，太阳光被分解成红、黄、绿、紫等多种色
光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环，称为晕。
【答案】凝华，折射。
【详解】水蒸气变成小冰晶，物质由气态变成固态，属于凝华过程。太阳光被分解成红、黄、绿、
紫等多种色光的现象是光的色散现象，光的色散是由光的折射形成的。
【例题14】如图，是某兴趣小组学完光现象后做的实验。
（1）太阳的热主要以 （选填“红外线”或“紫外线”）的形式传送到地球上的。太
阳光经过三棱镜后，被分解成各种色光，这是 现象。将三种色光适当混合能产生其它任
何色光，这三种色光分别是红光、 和蓝光；
（2）如图，让一束太阳光照射三棱镜，射出的光射到竖直放置的白屏上。如果我们把照相底片放
在区域 （选填“①”、“②”或“③”）发现底片感光了；
（3）下列应用中：①遥控器②验钞机③激光准直器④灭菌消毒，属于①区域光线应用的是
（选填序号）。
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【答案】（1）红外线，色散，绿光；（2） ③；（2）②。
【详解】（1）实验发现，太阳的热主要以红外线的形式传送到地球上的；太阳光经过三棱镜后，
被分解成各种色光，这是光的色散现象，说明太阳光时复色光。将三种色光适当混合能产生其它任何
色光，这三种色光分别是红光、绿光、蓝光，称为光的三原色。
（2）红外线胶片对可见光不敏感，而红外线却能使它感光，因此如果我们把照相底片放在区域③
发现底片感光了。
（3）①区域的光线是紫外线，遥控器利用的是红外线，验钞机、灭菌消毒是利用了紫外线可以使
荧光物质发光的特点，激光准直器利用的是红外线，故只有②验钞机符合题意。
四、实验专题
一、探究光的反射定律
1. 设计实验
（1）实验器材：激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板等。
①量角器：测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用：一是显示光的传播路径，对光线起漫反射作用；二是探究入射
光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
（2）实验与装置
把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直
于镜面。用激光代替光线照射到镜面上，为了能观察到激光传播的路径，将激光笔贴着可以折的白纸
板照射，并用笔记录下激光传播径迹，观察激光传播径迹并进行比较，从而找到光反射时遵循的规律。
2. 进行实验
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（1）如图甲所示，把一个平面镜放在水平桌面上， 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上
（ON垂直于镜面）。
（2）让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出，在硬纸板上
用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
（3）改变入射光 EO 跟法线之间的夹角，重做两次实验，均用铅笔描出入射光和对应的反射光
的径迹.
（4）把右侧纸板 NOF 向前或向后折转某一角度（如图乙所示）， 仍使激光束贴着硬纸板射到
O点，观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
（5）如图丙所示，让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时，这时的反射光将沿着什么方
向射出？
3. 收集证据
（1）记录表一
（2）入射光和对应的反射光的径迹
次数 ∠i ∠r
（3）记录1表二 30° 30°
2 45° 45°
3 35° 35°
纸板的位置 是否看到反射光
纸板 NOF 向前折 看不见
两纸板在同一平面内 看见
4. 分析与论证
纸板 NOF 向后折 看不见
（1）分析实验现象
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①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系：可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线，
右半部分向前折或向后折，观察不到反射光线。说明：反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
③改变入射光线的路径，分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜，记录对应反射光线的路径分别
为OA'、OB'、OC'。发现：反射光线和入射光线总是分居法线的两侧（选填“同侧”或“异侧”）。
④将光线逆着反射光线的方向射入，观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。表明
光路可逆。
（2）实验结论
光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线
分居法线的两侧；反射角等于入射角。
在反射现象中，光路可逆。
5. 交流与评估
（1）对应关系：每一条反射光线对应一条入射光线。
（2）让光线紧贴纸板（光屏）射向O点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路。
（3）实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。
（4）区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同
颜色的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号。
二、探究平面镜成像的特点
1. 设计实验
（1）实验器材：薄玻璃板、白纸、两根相同的蜡烛、火柴、刻度尺、支架。
（2）确定像的位置方法：把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，再拿另一支未点燃的蜡烛放在成
像的位置，直到看上去与像完全重合，这个位置就是像的位置。
（3）判断平面镜后面的蜡烛与像完全重合的方法：在玻璃板的前面，改变眼睛的位置，直到从不
同位置看起来后面的蜡烛好像被点燃。
（4）实验时，用玻璃板代替平面镜的目的：使用玻璃板，既可以成像，又可以看到后面的蜡烛是
否与像完全重合，这是“等效替代法”。
（5）准备两支完全一样的蜡烛的目的：便于验证像与物体大小是否相等。
2. 进行实验
（1）如图所示，在桌面上铺一张白纸，沿着纸中间的直线上竖直放置一块玻璃板作为平面镜。
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（2）在玻璃板前放一支点燃的蜡烛，移动玻璃板后的那支相同的未点燃的蜡烛，直到看上去好像
被点燃一样，此时玻璃板后蜡烛的位置就是像的位置，然后记下两支蜡烛的位置。
（3）移开玻璃板，用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，
记录下来，再观察它们是否与镜面垂直。把测量结果填在表格中。
（4）改变点燃的蜡烛的位置，重做几次实验。
（5）在玻璃板的后面像的位置放一张白纸时，观察白纸上面有没有烛焰的像。
（6）记录实验数据与现象：
蜡烛到平面镜 像到平面镜 像与物的
次数
的距离/cm 距离/cm 大小关系
1
2
3
3. 分析论证
（1）分析实验数据与现象，可得：
①因为两支蜡烛完全一样，其像与物完全重合，表明平面镜所成像的大小与物体的大小 相等 。
②比较两支蜡烛到玻璃板的距离，发现平面镜所成的像和物体到平面镜的距离相等 相等 。
③平面镜所成的像和物体的连线与镜面 垂直 。
④把光屏放在像的位置观察，结果发现光屏上 没有 （选填“有”或“没有”）出现蜡烛的像，
实验说明：平面镜所成的像是 虚 （虚/实）像。
（2）归纳结论
平面镜成像的特点：平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，
像和物的连线与镜面垂直。
利用数学对称的知识，平面镜成像规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
三、探究光折射时的特点
1.设计实验
（1）实验器材：激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度），或光的折射演示器。
（2）实验方案
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如图所示，让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中，观察光束在空气和玻璃砖
中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。
让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。
让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气），观察光的传播路线。
2. 进行实验
（1）让光从空气斜射入玻璃中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小且记录在表
格中。
（2）改变入射角的大小，观察并记录折射角的变化情况。
（3）让光从玻璃斜射入空气中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小。
（4）改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。
（5）让光垂直射入玻璃，观察光的整个传播路径。
（6）让光从空气斜射入玻璃，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光在空气中的传播途径。
实验数据记录表格：
实验次数 介质 入射角 折射角
光从空气斜射入玻璃
1
2 光从空气斜射入玻璃
3 光从空气斜射入玻璃
4 光从空气垂直入玻璃
3. 分析论证
（1）当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，
折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
（2）当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。
（3）光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射
出，就是说，在折射中光路也是可逆的，这时的折射角大于入射角。
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（4）综合以上分析，归纳出实验结论：
光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大
时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
在折射现象中，光路可逆。
【例题15】如图甲所示，M是水平放置的小镜子，上面竖直放置一块的长方形硬纸板（用来显示
光的传播路径），纸板是由两个大小相同的小纸板E、F连接而成的。E、F可绕接缝ON转动，ON是
镜面的法线，AO表示入射光线，OB表示反射光线。利用上述器材和量角器、激光笔等探究“光的反
射规律”。
（1）实验小组的每一位同学从不同方向都能看到入射光AO在纸板E上的径迹，这是因为光在纸
板上发生了 （选填“镜面”或“漫”）反射；
（2）根据测量可以得出：BON AON（选填“等于”或“不等于”）；
（3）在其他条件不变的情况下，将纸板F绕ON向后折，此时在纸板F上看不到反射光，如图乙
所示。再多次改变入射光AO与ON的夹角，在纸板F上均看不到反射光。此实验现象初步得出：光在
发生反射时， ；
（4）利用这些实验器材还可以进行的实验探究有： 。
【答案】（1）漫；（2）等于；（3）反射光线、入射光线与法线在同一平面内；（4）在光的反
射现象中，光路是否可逆.
【详解】（1）当光入射到较粗糙的表面时，由于表面凹凸不平，反射光线就会杂乱无章地射向不
同的方向，使不同方向上的同学都能看到光在纸板上的路径，这种反射叫作漫反射。
（2）在光的反射规律中，反射角等于入射角；如图BON为反射角， AON为入射角，BON
等于AON。
（3）将纸板F绕ON向后折，此时F与E不再在同一平面内，在F上看不到反射光线；这说明，
在光的反射中，反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
（4）利用这些实验器材还可以探究“光路是否可逆”：把光沿着原来的反射光线入射，观察现在
的反射光线是否沿着原来的入射光线射出。
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【例题16】小红为探究平面镜成像的特点，她在水平桌面上铺上白纸，用支架将薄透明玻璃板立
在白纸上，再取来两支相同的蜡烛A和B，如图所示。
（1）实验中她把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，将未点燃的蜡烛B放在玻璃板后面，借助蜡烛
B探究蜡烛A所成像的情况，此操作中蜡烛B的作用是为了便于确定 和比较 ；
（2）实验中在寻找蜡烛A像的位置时，眼睛应该在蜡烛 （选填“A”或“B”）这一侧观察，
把光屏放在蜡烛A所成像的位置处，在光屏上并没有看到蜡烛A的像，说明平面镜所成的是
（选填“虚”或“实”）像；
（3）若实验过程中无论怎样在水平桌面上调节蜡烛B的位置，发现都不能使之与蜡烛A的像完全
重合，发生这种现象的原因可能是 。
【答案】（1）像的位置，像与物的大小；（2）A， 虚；（3）玻璃板没有竖直放置.
【详解】（1）实验中将未点燃的蜡烛B放在玻璃板后面，借助蜡烛B探究蜡烛A所成像的情况，
可以在观察到蜡烛B的同时能观察到蜡烛A的像，便于确定像的位置和比较像和物的大小。
（2）平面镜成的像是由光的反射形成的，A蜡烛发出的光线经玻璃板反射后，被人眼接收，才能
看到像，故实验中在寻找蜡烛A像的位置时，眼睛应该在蜡烛A这一侧观察。
因光屏上只能承接实像，不能承接虚像，故把光屏放在蜡烛A所成像的位置处，在光屏上并没有
看到蜡烛A的像，说明平面镜所成的是虚像。
（3）若实验过程中无论怎样在水平桌面上调节蜡烛B的位置，发现都不能使之与蜡烛A的像完全
重合，说明此时蜡烛B与蜡烛A的像不在同一平面内，故原因可能是玻璃板没有竖直放置。
【例题17】如图所示，是小武探究“光的折射规律”的实验情景。他将一块半圆形玻璃砖吸附在
金属光具盘上，用激光笔照射，让光线贴着光具盘从空气斜射入玻璃砖中，多次改变入射角度并记录
数据如表格所示：
（1）让光线贴着光具盘照射，是为了 ；
（2）分析表格中的数据可知：光从空气斜射入玻璃中时，折射角 入射角。当入射角增大时，
折射角将 ；
（3）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 。
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入射角α 30° 45° 60°
折射角β 21° 30° 38°
【答案】（1）显示光从空气斜射入玻璃砖中时的光路；（2）小于，增大；（3）45°
【详解】（1）让光线贴着光具盘照射，是为了显示光从空气斜射入玻璃砖中时的光路。
（2）由图知，光不管是从空气斜射入水中，还是从空气斜射入玻璃中，折射角随着入射角的增大
而增大，而且折射角总小于入射角。
（3）根据在光的折射中，光路是可逆的，当光由玻璃射入空气时，折射角大于入射角，且当入射
角等于30°时，折射角为45°。
五、综合练习
1. 黑暗的房间里有两盏电灯，只有一盏灯点亮，但人能看到未点亮的灯泡。以下对于“看到未点
亮灯泡”所画的光路图，正确的是（ ）
A B C D
【答案】D
【详解】点亮的灯泡属于光源，会发出光，未点亮的灯泡会反射点亮的灯泡的光线，使光线进入
人的眼睛，从而人看到了未点亮的灯泡，故D光路图正确，ABC错误。故选D。
2．晚上，小明在客厅的窗户玻璃上看到了客厅里边灯的像，水平向左缓缓推动玻璃窗，则小明通
过玻璃所看到的像的运动情况和大小情况是（ ）
A．水平向左运动，像的大小不变 B．水平向左运动，像的大小变大
C．静止，像的大小不变 D．静止，像的大小变大
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【答案】C
【详解】根据平面镜成像特点：物与像大小相等，所以像的大小不变。由于灯在平面镜中成像时，
像与灯相对平面镜对称，水平向左缓缓推动玻璃窗，看到的像是静止的，故C符合题意，ABD不符合
题意。故选C。
3. 小明给弟弟变了个魔术，他将装有一枚硬币的杯子放在弟弟面前，如图所示，弟弟在A处看不
到硬币，这是因为光沿 传播。小明向杯中缓缓注水后，弟弟能看到硬币了，这是由光的 产
生的现象，弟弟看到的是硬币的 （选填“实”或“虚”）像。
【答案】直线传播，折射，虚。
【详解】硬币放在杯底，因为光沿直线传播，杯子挡住了硬币到眼睛的光线，人眼看不到硬币。
倒入水后，硬币出来的光在水面发生折射，远离法线，人逆着光看，能看到硬币，这是光的折射
现象。
弟弟看到的硬币是杯底硬币的像，是折射形成的虚像，是光反向延长线的交点会聚而成的。
4．有一工作间，人在B处要想看到外间A处的花盆，需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C
画到合适的位置，并完成由B看到A的光路（只需在图中画出一条光的完整路径）。
【答案】见右图。
【详解】利用平面镜成像，像与物关于平面镜对称的规律作花盆A的像，用直线连接B和花盆A
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的像与工作间的边界相交，交点为入射点，则平面镜即应该在入射点的位置，入射点到B点的光线为
反射光线，花盆A到入射点的光线为入射光线，如图所示：
5. 如图所示，点S为光源，点S＇为S通过平面镜所成的像，在光源发出的光线中，有一条经平面
镜反射后经过点A，S、A、S＇恰好位于一等腰直角三角形的三个顶点。
（1）试用作图法画出这条光线，并写出作图过程；
（2）试求这条光线的入射角和反射角。
【答案】（1）见右图；（2）45°，45°
【详解】（1）平面镜成的像和物体到镜面距离相等，关于镜面对称；如图所示，连接SS＇，作
SS＇的垂直平分线PP，即为平面镜所在位置；连接AS＇交平面镜于点O，即为所求光线的入射点；
1 2
连接SO ，OA为反射光线，SO为入射光线，如图所示：
（2）在上图的基础上连接AS，如下图。
由题可知，S、A、S＇恰好位于一等腰直角三角形的三个顶点，则ΔSAS＇是等腰直角三角形，
∠ASS'是直角，PP 是SS＇的垂直平分线，所以O为ΔSAS＇斜边的中点，则SO为斜边的垂直平分
1 2
线，所以SO是∠ASS'是的角平分线，所以∠ASO=45°，OB为法线，与SS＇平行，故可得入射角
为45°，又因为SO为斜边的垂直平分线，则反射角与入射角互余，所以反射角也为45°。
6. 在天宫课堂中，航天员王亚平将空气注入水球，形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光
线从空气射入水球的光路如图所示，其中球心O与入射点O 的连线为法线。则进入气泡球的折射光线
1
可能为（ ）
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A．① B．② C．③ D．④
【答案】A
【详解】 如图所示，连接O 与O，即为第二次折射的法线；
2
B．从水中斜射入空气，会发生偏折，而②是传播方向不变，故B不符合题意；
C．从水中斜射入空气，折射角大于入射角，故C不符合题意；
D．根据折射光线与入射光线分居法线两侧，故D不符合题意；
A．综上所述，只有①满足折射光线与入射光线分居法线两侧，且折射角大于入射角，故A符合
题意。
故选A。
7．在下列探究光现象实验中。
（1）如图甲所示，这种现象叫做光的 。把温度计玻璃泡放在彩色光带外侧A点处，发现其
示数升高明显，表明该处存在人眼看不见的 。
（2）在探究平面镜成像特点的实验中，如图乙所示。
①组装器材时，要使玻璃板与水平桌面相互 ；
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②实验需要记录像与物的大小关系，还需要记录物理量 和 ；
③实验中如果将蜡烛B也点燃，对实验的影响是 （写出一条）。
【答案】（1）色散，红外线；（2）垂直（或竖直）；物体到平面镜的距离；像到平面镜的距离；
像会更不清晰。
【详解】（1）图甲中，太阳光经过三棱镜被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种色光的现
象叫作光的色散。
红外线具有热效应，处于其中的物体温度会升高，把温度计玻璃泡放在彩色光带外侧A点处，发
现其示数升高明显，表明该处存在红外线。
（2）①为了比较像和物大小及确定像的位置，要使玻璃板与水平桌面相互垂直放置。
②实验中，需要记录像与物的大小关系，为了比较像和物到平面镜的距离的大小关系，还需要记
录物体到平面镜的距离和像到平面镜的距离。
③将另一侧的蜡烛点燃，结果使得玻璃后面太亮，前后对比不明显，所以像会更不清晰。
8．为了探究平面镜成像特点，小薇同学准备了白纸、薄玻璃板、刻度尺、光屏和A、B两只大小
相同的蜡烛。
①实验时，薄玻璃板需 放置在水平桌面上；
②如图所示，点燃蜡烛A，她应从蜡烛 （选填“A”或“B”）所在一侧观察蜡烛A的像，
同时用蜡烛B与蜡烛A的像重合并记录位置；
③使用刻度尺的目的是便于比较像与物到平面镜的 关系。
【答案】① 垂直；②A；③距离。
【详解】①平面镜所成的像与物体关于镜面对称，实验时，为了便于确定像的位置，薄玻璃板需
垂直放置在水平桌面上。
②因平面镜所成的像为光的反射形成的虚像，故应从蜡烛A所在一侧观察蜡烛A的像。
③使用刻度尺可以测量物和像到平面镜的距离，从而比较像与物到平面镜的距离关系。
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