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专题 02 光学实验
【知识储备】
1. 平面镜成像特点：
1) 平面镜成的是虚像；
2) 像与物体大小相等；
3) 像与到镜面的距离相等；
4) 像与物体的连线与镜面垂直。
平面镜应用：(1)成像；(2)改变光路。
2. 光的反射定律：
反射光线与入射光线、法线在同一
平面上，反射光线与入射光线分居法线
两侧，反射角等于入射角。（注：光路
是可逆的）。漫反射和镜面反射一样遵
循光的反射定律。
3. 光的折射规律：
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) 入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质
表面时，传播方向不改变。（折射光路也是可逆的）
【专题突破】
1．图甲是小明做“探究平面镜成像的特点”的实验装置。（1）实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于 ；
（2）实验时选择两个相同的棋子A、B，目的是比较 ，小明操作后得到了正确的结论，
支持该结论的实验现象是 ；
（3）实验结束后，小明想，若把玻璃板沿虚线截成两部分（如图乙所示），并分别向两侧平移
一小段距离，则棋子通过左右两部分玻璃板成像的情况是 （填序号）。
①都成完整的像，且两个像在同一位置
②各成半个像，合起来成一个完整的像
2．（一）如图1是小华对水沸腾现象进行的实验探究，当温度升高到90℃时开始记录数据，以后
每隔1min记录一次水的温度，直到水沸腾了5min为止。通过实验得到下表数据。
时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
t/min
温度 90 92 94 96 98 99 99 99 99 99
t/℃
（1）如图甲所示，小华在实验中使用温度计时，不当之处是： 。
（2）其中水沸腾时的气泡现象如图乙中的 （选填“A”或“B”）图所描述一样，水在
沸腾时吸热，温度会 （选填“继续升高”“降低”或“保持不变”）。（3）图丙是实验过程某一时刻的温度，此时水温是 ℃。
（二）某小组选用了图2甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究
“光从空气射入水中时的折射规律”。
（1）如图乙，光屏可折转，是为了观察折射光线、入射光线和法线是否 。
（2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实
验结果画在图丙中，其中1和1'、2和2'、3和3'、4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光
线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 ，且折射
角 （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角。
3．我们利用如图甲所示的装置进行探究“平面镜成像特点“的实验。
（1）选用玻璃板代替平面镜的目的是便于 。
（2）实验中，先固定蜡烛A的位置，再移动蜡烛B，直至观察到B与A的像 。透过玻
璃看到的蜡烛B，实际上是光的 形成的虚像。移开蜡烛B并在其位置处放一光屏，直接
观察光屏，在光屏上 （填“能”或“不能”）看见蜡烛的像；
（3）如果实验中采用厚玻璃板，实验中会观测到蜡烛A通过玻璃板在不同位置成了两个像，其
中靠近玻璃板的一个像是玻璃 （选填“前”或“后”）侧表面反射所成的像；若测得两
个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为 cm；
（4）如图乙所示，玻璃板原来沿直线BC竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定
角度 （ ＜90°）后，蜡烛A成的像移动到点A 处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则
1
＝ θ θ 。
4．θ如图为某实验小组“探究光的反射规律”的实验装置，平面镜放在水平桌面上，A、B是两块粘
接起来的硬纸板，而且B板可绕ON转动。（1）如图甲所示，使纸板与水平桌面上的平面镜 。
（2）实验时，小亮同学发现每次用铅笔把光的传播路径描下来非常不方便，认真思考后，他认
为在正确操作时，只要在光传播的路径上标记两个合适的点就能确定了，他用到的光学知识是
。
（3）在图乙中，将纸板B沿PQ剪开，把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到
现象，表明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
（4）小强同学对实验进行了改进，如图丙：先用加湿器使实验空间充满雾气，将平面镜放在一
个能转动的水平圆台上，在柱M上固定一红色激光笔，使其发出的光垂直射向平面镜上的O点，
其作用是为了显示 的位置。打开固定的绿色激光笔，使绿色激光射向O点。该同学水平
方向缓缓转动圆台，他认为当我们观察到
的现象时，可判定反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
5．在“探究平面镜成像的特点”的实验中：
（1）选择图甲中的蜡烛c作为物体，为完成实验，另一支蜡烛应选择图甲中的 ；
（2）将点燃的蜡烛放在玻璃板前A处，移动玻璃板后的蜡烛直至与像完全重合，记录玻璃板前
后蜡烛的位置A和A′，如图乙所示，用刻度尺分别测出物、像到镜面的距离，图中用刻度尺
测量蜡烛到镜面的距离为 cm；改变蜡烛的位置，进行多次实验，测量并记录物、像到镜面的距离。分析数据可知：平面镜成的像与物体到镜面的距离 ；
（3）实验中，若将白纸板放在像的位置，白纸板上能承接到蜡烛的像吗？ ，原因是：
；
（4）请画出图丙的物体AB在平面镜中所成的像。
6．在进行“光的反射定律”的探究实验中，小华设计如图所示的实验。平面镜放在水平桌面上，
可旋转的光屏（如图甲所示，光屏的EF两部分均可绕轴ON旋转）立放在水平放置的平面镜上。
（1）实验中光屏E是用来呈现入射光线的，为了观察到完整的光路，光屏F需旋转到图乙中的
位置 （填字母“a”、“b”或“c”），说明反射光线、入射光线和法线应在 。
（2）若将入射光线AO顺时针转10°，则反射光线OB将 （填“顺时针”或“逆时
针”）转10°。
（3）改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是 。
（4）若将光线从BO入射，则反射光线会从OA射出，这说明光路是 。
7．小明为探究光的折射规律设计了如下实验装置：在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由 E和F两个
半圆形光屏组成的，NOM为两半圆的分界线，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
实验测量数据如表所示：
入射角 0° 30° 45° 60°
反射角α 0° 30° 45° 60°
折射角γ 0° 22° 32° 41°
（1）实验β时，在光屏前从不同方向可以看到纸板上入射光 AO的径迹，这是因为光在光屏上发生了 （选填“镜面反射”或“漫反射”）。
（2）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光
屏F上可以看到折射后的光束；小明将光屏F向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到折射光，
说明折射光线和入射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面内。
（3）由表中数据可知，光从空气斜射入水中时，折射角 （选填“大于”、“等于”或
“小于”）入射角。
（4）小明继续用另一支激光笔让光沿BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明：在
折射现象中， 。
（5）在实验过程中，多次改变入射角的目的是： 。
8．如图甲所示是探究“平面镜成像特点”的实验，垂直桌面的透明玻璃板下方放一张白纸，再准
备两支完全相同的蜡烛，将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面，然后将蜡烛B放置在玻璃板后
面。
实验序号 1 2 3 4
物距u/cm 4.2 5.0 6.8 10.0
像距v/cm 3.7 4.5 6.3 9.5
（1）该实验选择两支相同的蜡烛A和B，是为了比较像与物的 关系。该实验最好选择
在较暗的环境中进行，这样做的目的是 。
（2）将蜡烛B在玻璃板后来回移动，发现无论怎么移动也无法让它和蜡烛A的像完全重合。请
你分析出现这种情况的原因可能是 。
（3）解决问题后，若将蜡烛A靠近玻璃板，则像将 （选填“靠近”或“远离”）玻璃板。实验中，玲玲同学发现在玻璃板的后面总是有两个相距很近的像（如图乙），产生此现象
的原因是 。
（4）她继续实验，按照图乙中的测量方法，多次改变蜡烛A的位置，认真测量并记录了对应的
数据（如上表）。根据表中数据分析得出：像距小于物距。这个结论与平面镜成像特点不相符，
主要是 （选填“物距”或“像距”）测量不正确。根据表中数据推算出玻璃板的厚度
为 mm。
9．图1是“探究光的折射规律”的实验光路。
（1）如图2，将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，观察到光屏上无折射光线，得出结
论：折射光线、入射光线与法线 。
（2）改变入射角的大小，观察折射光线和折射角的变化情况，记录如下：
入射角i 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 85°
折射角r 8° 15° 22° 29° 35° 41° 45° 47° 48°
折射光线亮度 亮→暗
分析实验数据发现：光从空气斜射入水时，折射角 入射角，折射角随入射角增大而
。
（3）由表格数据猜想，随着入射角的增大，反射光线的亮度变化情况为 。
10．一束激光从某种玻璃中射向空气（如图一所示），保持入射点不动，改变入射角（每次增加
0.2°），当入射角增大到41.8°时，折射光线消失（如图二所示），只存在入射光线与反射光线，
这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临
界 角 时 ， 只 发 生 反 射 ， 不 发 生 折 射 。（1）上述玻璃的临界角是 。
（2）当光从空气射向玻璃， （填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。
（3）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入（如图三所示），
请在图中完成这束入射光的光路图。
11．小聪同学所在实验小组跟老师一起设计了如图所示的实验装置，探究光的反射规律。
（1）在组装实验器材时，应将可转折的硬纸板与镜面 放置，刚开始实验时，小聪的操
作如图甲所示，他将呈现反射光线光路的活动硬纸板向后折，活动硬纸板上就观察不到反射光
线，这说明反射光线、法线和入射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面。
（2）实验中多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，记录了多组入射角和反射角的大小，
分析数据可得出的结论是： 。
（3）实验过程中，小组的每位同学在不同位置都能观察到硬纸板上的光线，这是因为光线在硬
纸板上发生了 反射。（4）有一种液面微变监视器如图乙所示，光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束
细光，光束经液面反射后，其反射光被水平放置的平面光电转换接收器接收，光电转换接收器
将光信号转换为电信号，并通过显示器显示出来，若反射光线到光电转换接收器接收平面上的
光点从S 移向S ，则光斑移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离 （选填“有”
1 2
或“没有”）关系。
（5）利用激光测转的原理如图丙所示，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上涂有一小段很
薄的反光材料，当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收
到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图丁所示），若图丁中示波器显示
屏横向的每大格（5小格）对应的时间500×10﹣2s，则圆盘的转速为 转/s。
