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一、教法建议
【抛砖引玉】
为了培养具有创新能力的人材，教师不但要传授科学的定理、定律，还要传授这些定理，定律是如何被发现的。因此，讲一点相关的物理学史的内容，也是符合目前物理教学改革方向的措施之一。
几何光学是以反射定律和折射定律为理论基础的科学。而人们探索光的折射竟花费了1千多年的时间。
公元二世纪希腊人托勒密（Claudius Ptolemy，公元70-147）研究了折射现象，写了《光学》一书。书中记载了他通过实验测定的光由空气进入水中时，对应于不同的入射角所产生的折射角。根据他做的实验，托勒密认为折射角入射角成正比。虽然结论并不正确，但他是第一个用实验定量的研究折射现象的人。
随后有荷兰人斯涅耳（Willibrord Snell,1591-1626）和法国人笛卡耳（Rene Descartes,1596-1650）对折射现象进行更为精细的定量的实验研究，分别发现了具有现代形式的光的折射定律。
对物理现象进行精确的定量研究，才使之发展成为一门实验科学，随后将数学引进来，使之进一步理论化，使物理学具有了今天的面目。
光的折射定律和光的反射定律为几何光学奠定了基础。为了扩大人的观察能力，荷兰人李普赛制作了第一架望远镜，后经意大利人伽利略的研究，千方百计增加它的放大倍数，创制了用凸透镜作物镜，用凹透镜做目镜的伽里略望远镜。他的不朽的功勋之一是第一个把望远镜指向天空，当时的目的是为了证实哥白尼的日心说。他得到了比预期更好的效果，发现了大量用肉眼看不见的新星；证明了银河是由大量极小的星星汇集而成；发现了月球上存在山和凹地，并于1610年用放大率为30倍的望远镜观察到木星的四个卫星，它们好像月亮绕地球转动一样绕木星转动。这些观察到的事实，就完全证实了哥白尼学说的正确性。
【指点迷津】
学生学习本章，一般会对凸透镜在照相机、幻灯机、放大镜三种情况下的成像条件感到困难。这一方面要加强实验教学；另一方面可以通过组织光学课外小组来解决。
二、学海导航
【思维基础】
本章是光现象的第二部分，讲述折射现象、透镜初步知识和照相机、幻灯机、放大镜的原理。本章最后讲了物体的颜色的初步知识，是选学内容。研究光的折射现象是理解透镜作用的基础，也是理解日常生活中许多光现象的基础。本章的知识重点是透镜对光的作用和凸透镜成像的各种情况。
做下面一组填空题：
⒈光从一种介质射入另一种介质，传播方向一般________，这种现象叫光的折射。
⒉________与________的夹角叫做折射角。
⒊如果光垂直射向介质表面时，入射角是________度，折射角是________度。
⒋光源发生的光由水中斜射入空气，发生折射现象时，折射角________入射角。（填“大于”“小于”或“等于”）
⒌一束光在玻璃和空气的界面上发生反射和折射时，它们的光路图如图6-1所示，其中________是界面，________侧是玻璃，________是入射光线，________是反射光线，________是折射光线。
⒍中间厚边缘薄的透镜叫________，这种透镜有会聚作用，这种透镜能使与主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫________，一个透镜有两个________。
⒎当凸透镜到物体的距离大于2倍焦距时构成________的________的实像。
⒏物体在凸透镜的焦点以内， 在物体的________得到正立、放大的虚像，若再使物距减少，像距将________。
参考答案
⒈ 改变
⒉ 折射光线，法线
⒊ 0，0
⒋ 大于
⒌ NN’，右，BO，OC，OA
⒍ 凸透镜，焦点，焦点
⒎ 倒立，缩小
⒏ 同侧，加大
【学法指要】
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的反射。实验表明，光从空气斜射入水或其它介质时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；折射光线与入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角；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。学完后要求能正确叙述这个实验的结论。还要知道在折射现象中光线也是可逆的。
例题1：图6-2所示，是光在水面的反射、折射情况，NN¢为法线，图中反射光线是_______，折射光线是_______，入射角是Ð________，折射角是Ð_____。
分析：由图上来看，这是光从空气斜射入水发生的光的折射现象，同时在水面上发生光的反射现象。
O点是入射点，NN¢是法线，AO是入射光线，OB是反射光线，OD是折射光线，Ð2是入射角，Ð3是反射角，Ð6是折射角。还应注意到在这种情况下，反射角等于入射角，而折射角小于入射角。
答：此题应填OB，OD，2，6。
例题2：一束光线从水射向空气，如图6-3所示。请你画出：①反射光线并标明反射角的大小；②折射光线的大致方向。
 
分析：由图来看，入射角应为40°，根据光的反射定律，反射角应等于40°。再根据光从空气斜射入水时折射角要小于入射角，和在折射现象中光路是可逆的来考虑，光线从水射向空气时，折射角应大于入射角。
答：此题答案如图6-4所示。
透镜有两类：中间厚边缘薄的叫凸透镜，中间薄边缘厚的叫凹透镜。通过透镜两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴。主光轴上有个特殊的点叫做透镜的光心。薄透镜的光心就在透镜的中心。
如图6-5，实验表明凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上一点。这个点叫做凸透镜的焦点，用F表示，焦点到光心O的距离叫做焦距，用f表示。凸透镜两侧各有一个焦点。凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜。
如图6-6，实验表明跟主光轴平行的光线经过凹透镜后变得发散，这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的焦点，用F来表示。由于它不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜也叫做发散透镜。
例题3：图6-7中画出光通过透镜前后的方向，在图中填上适当类型的透镜。
分析：若既没有会聚作用，也没有发散作用，则光线通过透镜后，应如图6-8中虚线所示。而现在由于透镜对光线作用的结果，图中(1)折射后的两条边界光线比两条虚线收敛了，所以这个透镜是对光线有会聚作用的凸透镜。图中(2)折射后两条边界光线比两虚线散开了，所以这个透镜是对光线有发散作用的凹透镜。实际上F点就是凹透镜的虚焦点。
答：图中(1)是凸透镜，(2)是凹透镜。填上透镜后的图如图6-8所示。
凸透镜到物体的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的像。这个像是物体射向凸透镜的光经过凸透镜后会聚成的，能用光屏显现出来，叫做实像。照相机就是利用上面的原理制作的。
例题4：使用照相机拍照时，景物在底片上所成的像是（ ）
(A)正立、等大的虚像
(B)倒立、缩小的实像
(C)倒立、放大的实像
(D)正立、放大的虚像
分析：景物是在照相机镜头前距离大于2倍镜头（相当于凸透镜）焦距的地方，所以胶片拍到的像是景物的倒立、缩小的实像。
答：此题应选(B)。
例题5：用镜头焦距一定的照相机照相，想使照片上的人像大一些，照相机应离被照的人_______，这里感光胶片到镜头的距离比原来应________。
分析：用照相机给别人拍过照的人，一般会有这样的体验，要想使照片上的人像大一些，应使相机离被照的人近些。而拍摄近的景物时，镜头要调节得往前伸，这时感光胶片到镜头的距离比原来大。
答：此题应填近些，大些。
在用凸透镜成像的实验中，当物体到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间时，成倒立、放大实像。幻灯机就是利用凸透镜能成倒立、放大的实像这个原理制成的。
实验表明，当物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立、放大的虚像。放大镜就是一个短焦距的凸透镜，靠近被观察的物体，用来观察物体正立放大的虚像。
例题6：在做“研究凸透镜成像”的实验时，保持透镜的位置不变，先后把烛焰放在a,b,c,d,e各点，如图6-9所示，分别调整光屏的位置。（图中f为凸透镜的焦距）则：
(1)把烛焰放在_____点时，光屏上出现的实像最大。
(2)把烛焰放在______时，在与物体同侧成正立放大的像。
分析：设烛焰到透镜的距离即物距为u，实验表明当u>f时，烛焰经凸透镜成实像，当u<f时成虚像，可以说焦点是实像与虚像的分界点。根据这个道理，可以得知(2)的答案，因为这时像的性质是在与物体同侧成正立、放大的像。只有把凸透镜当放大镜使用时，才能成出这种性质的像。所以这个像必是虚像，烛焰应是放在e点。
实验表明当f<u<2f时，物体经凸透镜成放大实像，而且烛焰越靠近焦点．F成出的实像越大。当u>2f时，物体经凸透镜成缩小实像。可以说2倍焦距点（图中的b点）是凸透镜成实像时，实像是放大还是缩小的分界点。所以(1)中烛焰应放在d点，这样光屏上成出的像最大。
答：此题应真d，e。
例题7：在平面镜、幻灯机、照相机、放大镜的成像中，因光的反射成像的有________；因光的折射成像的有________；成实像的有________；成虚像的有________；像大于物的有__________；像小于物的有____________。
分析：平面镜所成的像是虚像，像是正立的，像与物体大小相等，像与物体在镜的两侧，像与物体到平面镜的距离相等。幻灯机是利用凸透镜折射成像，像的性质是倒立、言辞大实像，像与物体在透镜的两侧。照相机也是利用凸透镜折射成像，像的性质是倒立、缩小实像，像与物体在透镜两侧。放大镜是折射成像，像的性质是正立、放大虚像，像与物体在透镜的同侧。根据这些像的不同的性质，就可以正确的答出上面的各个问题。
答：此题应填平面镜、幻灯机、照相机、放大镜、幻灯机、照相机、平面镜、放大镜、幻灯机、放大镜、照相机。
例题8：在研究凸透镜成像的实验中，若在光屏上得到一个倒立缩小的实像，量得光屏到透镜的距离为12厘米。则该凸透镜的焦距可能为（ ）
(A)8厘米 (B)15厘米 (C)6厘米 (D)4厘米
分析：因为像是一个倒立、缩小的实像，这与照相机成像的情况相同。照相机镜头是相当于一个凸透镜的光学器件，它成像时f<u<2f，U是象距。题目给出的象距u=12厘米，所以焦距f大约是4厘米才可以。
答：此题应选(D)。
从实验知道，太阳发出的白光通过棱镜后，分解成各种颜色的光，在白纸屏上形成彩色光带，叫做光谱。彩色光带的颜色按顺序依次是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这表明，白光不是单色的，而是由各种色光混合成的。
通过棱镜不能再分解的光叫做单色光，由单色光混合成的光叫做复色光。复色光分解单色光的现象，叫做光的色散。
关于物体的颜色，要知道透明体的颜色是由它透过的色光的颜色决定的；不透明体反射与它颜色相同的光，吸收其它颜色的光。
关于色光的混合，要知道红、绿、蓝是色光的三原色，它们可以混合出各种色光束。
关于颜料的混合，要知道红、黄、蓝是颜料的三原色。它们可以混合出各种颜色来。
例题9：白光通过棱镜后，能够分解成_________七种色光。白光就是由这七种色光________而成的。
分析：从太阳的光谱来看按顺序这七种色光的颜色是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。白光就是由这七种色光混合而成的。
答：此题应填红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，混合。
例题10：白光通过绿色玻璃后照射到红布上。这里布呈现（ ）
(A)白色 (B)绿色 (C)黑色 (D)红色
分析：绿色玻璃是透明体，它的颜色由它透过的色光决定的。所以白光透过绿色玻璃后只剩绿色光了，其余各种色光皆被吸收。这绿色光照射到红布上，这红布是有色的不透明体它只反射与它颜色相同的光，即只反射红色光，因而照射的绿色光将被吸收掉。所以，这种情况下，布呈现黑色。
答：此题应选(C)。
例题11：某人穿了一件白衬衫、蓝裤子和一双黑皮鞋，走进一间只亮着红灯的房子里，别人看到他所穿服装的颜色是（ ）
(A)白衬衫、蓝裤子和黑皮鞋
(B)红衬衫、黄裤子和黑皮鞋
(C)红衬衫、黑裤子和黑皮鞋
(D)白衬衫、红裤子和红皮鞋
分析：红灯发出的红色光照到白衬衫上可以被反射出来，照到蓝裤子和黑皮鞋上都将被吸收。所以白衬衫呈现红色，蓝裤子和黑皮鞋呈现黑色。
答：此题应选(C)。
【思维体操】
考虑下面的问题：
商场里卖一种酒杯，杯底的构造如图6-10所示。杯底是个凸透镜，其下面的夹层里藏着一个演员的照片。空怀里，杯底里什么也没有，倒进酒后杯底会出现演员的像。想想这是什么道理？
分析：酒杯底部照片到凸透镜的距离稍稍大于凸透镜的焦距，所以通过透镜就看不到这张照片。
通过实验我们知道，当物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立，放大的虚像，这时凸透镜起一个放大镜的作用。
若要通过酒杯杯底的凸透镜看到下面照片的像，应使此凸透镜的焦距变长。在怀中倒进一些酒，由于杯底是凸起来的，这酒就构成了凹透镜，具有了对光线的发散作用。这个酒的凹透镜和它下面凸透镜共同组成了透镜组。这个透镜组相当于一个焦距变长了的凸透镜。这样，刚好使照片处在焦点F¢之内（F¢为变化后的焦点），这就使人们看到了照片的放大虚像。
答：杯中没有酒时，照片到透镜的距离略大于焦距如图6-11(1)所示，所以空怀里杯底里什么也没有；加进酒以后凸透镜上面又形成酒构成的凹透镜，如图6-11(2)所示。这个凹透镜和凸透镜组成透镜组作用相当于焦距变长的凸透镜。这里照片位于焦点F¢之内，透镜组将起放大镜作用，使人们看到照片的像。
三、智能显示
【心中有数】
在历年的各级各类考试中，涉及本章的知识内容有折射现象、透镜初步知识和照相机、幻灯机、放大镜的原理。
例题1：下列现象中，属于光的折射现象是是（ ）
(A)斜插入水中的筷子，从水面上看，水下部分向下弯折了
(B)从平面镜中看见自己的像
(C)在太阳光照射下树木出现了影子
(D)平静的水面映出岸上的景物
分析：(B)、(D)属于光的反射现象；(C)属于光在均匀介质中沿直线传播的现象；(A)是属于光的折射现象。
答：此题应选(A)。
例题2：使用幻灯机放映幻灯时，幻灯片在屏幕上所成的像是（ ）
(A)倒立放大的实像
(B)正立等大的实像
(C)倒立缩小的实像
(D)正立缩小的实像
分析：幻灯机的情况是f<u<2f时凸透镜成像的情况，此时像的性质为倒立、放大实像。
答：此题应选(A)。
【动脑动手】
(一)填空题
⒈一束光线在一种透明物质和空气的界面处产生反射和折射现象，如图6-12。图中入射光线是_________，反射光线是，折射光线是_________。界面是__________，界面的__________侧是空气。请画出图中光的传播方向。
⒉光线从水中射入空气时，折射角一定_________入射角。
⒊当光线垂直于水面射入水中时，入射角是________，折射角是_______。
⒋如果人潜到水底后，看岸上的树梢高度，将觉得树梢变 ________了。
⒌用焦距不变的照相机照相时，如果人和照相机的距离增大时，为了获得清晰的照片，应该旋转调焦环，使镜头住________，离胶片________一些。
⒍某同学在做凸透镜成像实验时发现，当物距u=9cm时，从凸透镜中看到了正立的像；当u=11cm时，在光屏上呈现出倒立的像，当u=26cm时，通过凸透镜所成的是_________的像，当u=8cm时，通过凸透镜所成的是________的像。
⒎一束平行光垂直照射在凸透镜的镜面上，在镜后6厘米远处的光屏上形成一个小亮点，若把该凸透镜作为放大镜用，则物距应_______。若用该凸透镜作成像实验时，当物距由45逐渐减小为25厘米的过程中，像逐渐_______，与物体的大小相比像________物。当物距由10厘米逐渐减小为7厘米的过程中，像逐渐________，与物体的大小相比像______物。
(二)选择题
⒈下列现象中，属于光折射现象的是（ ）
(A)平静的河面能清楚地映出岸上的景物
(B)晚上灯光下，墙壁上出现人影
(C)筷子斜插入水，在水下的部分看起来向上弯折了
(D)人们看到平面镜中自己的像
⒉下面说法正确的是（ ）
(A)平面镜能成倒立缩小虚像
(B)凸透镜把平行光线会聚于一点
(C)凸透镜只能使物体成实像
(D)凸透镜对光有发散作用
⒊关于凸透镜成像规律的说法正确的是（ ）
(A)当u>2f时，凸透镜能够成放大的实像
(B)当2f>u>f时，凸透镜能成缩小倒立实像
(C)当u<f时，凸透镜能够成正立放大虚像
(D)以上说法都不对
⒋凸透镜成虚像时一定是（ ）
(A)倒立的像
(B)正立的像
(C)缩小的像
(D)像与物位于透镜两侧
(三)作图题
⒈根据图6-13中光通过透镜的方向，在虚线方框中画出适当类型的透镜。
⒉如图6-14所示，MN是透镜的主轴，F是焦点，根据光线经过透镜后的方向，画出透镜中O的位置和透镜。
【参考答案】
(一)填空题
⒈BO，OG，OE，CF，左
⒉大于
⒊0°，0°
⒋高
⒌后缩，近
⒍倒立缩小，正立放大
⒎小于6cm，变大，小于，变大，大于
(二)选择题
⒈(C)；⒉(D)；⒊(C)；⒋(B)
(三)作图题
答案略
【创造园地】
下面是一道数学题，同时也可以用物理方法来求解。
例：小红同学家住在偏远的山区。他每天早晨起来，都到村边的河里挑两桶水给军属张大妈家送去。若小红家、张大妈家与河岸的距离如图6-15的所示。则小红应怎样走路径最短？路径大约长多少米？
（注：小红家距AD=20米，张大妈家距河BC=60米，又图中C、D两点间相距亦为60米）
参考答案：
此题若用物理方法来解，可把河岸看成平面镜。由平面镜的物和像对称关系，可能选求出B的“像”B¢，连接AB¢交河岸于E点。这样，最短路径已经找到即图6-16中的AEB。小红沿AE到岸边打水，再沿EB挑水到张大妈家。因AB¢是一条直线，且AB¢=AE+EB，所以AEB是最短路径。
做辅助线B¢F平行于河岸，做AF垂直于河岸得直角三角形AFB¢，再依据勾股定理列出下式：
AB¢2=AF2+B¢F2
AB¢=
=100米
即AE+EB=AB¢=100米
这最短路径大约为100米。
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