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2012中考总复习:光学好 笔记+例题


总复习:光学

(一)光的直线传播 1. 光在同一种均匀的介质中是沿直线传播的,要会利用光的这种性质解决、解释生产和 生活中的简单问题。 2. 光在不同介质中传播的速度不同,光在真空中的速度是 3 ? 10 m / s ,光在其他介质中 的速度比在真空中的速度小,应用以上规律可以推算出距离。 3. 用实际例子来证明光在同种均匀的介质中是沿直线传播的。
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(二)光的反射 1. 光射到物体表面上的时候,有一部分光被物体表面反射回去的现象叫光的反射。 2. 光的反射定律:反射光线与入射光线、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。 光在反射时光路是可逆的。 利用以上的规律解决控制光路的问题,达到理论联系实际的目的。 3. 光射到任何表面都会发生反射。光在平滑表面上的反射叫镜面反射;光在粗糙不平的 表面上的反射叫漫反射。 镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律。 根据两种不同反射特点,解释一些现象,说明它们的简单应用。 (三)平面镜成像 平面镜成像特点:物体在平面镜里成的是虚像;像和物体大小相等,它们的连线跟镜 面垂直,它们到镜面的距离相等。 利用以上特点画平面镜成像图、确定平面镜位置,通过光源的虚像找入射点、确定平 面镜所成虚像的观察范围及解决其他实际问题。 二、复习要点
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1.能够自行发光的物体叫 2.光在同种均匀介质中沿 来解释。 3.光在真空中的传播速度是

,月亮不是光源,理由:



传播。影子、日食、月食、激光准直等均可用

km/s。光在不同介质中传播的速度一般不同。

4.人们把 三种色光叫做色光的三原色,把 叫做颜料的三原色。把色光的三 原色混合后得到的是 光,颜料的三原色混合后得到的是 色。 5.光的反射定律包括的内容是:反射光线跟入射光线和法线在 射光线分居存法线的 ;③ 反射角 入射角。 6.在光的反射、折射现象中,光路是 的。 ;② 反射光线、入

7.通常把反射分为 反射和 反射。我们能够看见本身不发光的物体,是因为物 体表面发生 的光线进入了我们眼睛的缘故。 8.物体在平面镜中所成的像是 面 ,像和物到镜面的距离 立 。 大的 像,像和物体的连线与镜

9.光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线 法线;光从水或其他介质斜射入空气 时,折射光线 法线(选填“偏向”或“偏离” )。这个结论叫光的折射规律。 10.光谱分为可见光和不可见光,在可见光的红光之外是 ,紫光之外是

。这两种不可见光在日常生活、生产中有很多应用,例如电视机遥控器通常利用 来控制电视;验钞器利用 三、考点分析 考查的重点、热点:(1)光的直线传播、光的反射规律、光的折射规律的理解与应朋;(2) 平面镜成像特点的应用;(3)红外线、紫外线的特征及其应用;(4)与光现象相关的实际问 题。 能够使荧火物发光来检验钞票。

(四)光的折射 1. 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会变化,这种现象叫做光的折射。
2

2. 光的折射规律:折射光线与入射光线、法线在同一平面内;折射光线和入射光线分居 法线两侧;光从空气斜射入水和其他介质中时,折射角小于入射角;当入射角增大时折射 角也增大,但总是小于入射角;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变;在折射时 光路是可逆的。应用以上知识解决平板玻璃侧移、三棱镜偏折、透过不同介质观察物体位 置等问题。 (五)透镜 透镜有两类:凸透镜和凹透镜。凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。 需要掌握三条特殊光线的光路。 (六)凸透镜成像 凸透镜成像及应用表 物距( u ) 无限远 像距( v ) 像的性质 大小 极小 缩小 倒立 倒正 虚实 光斑 实像 应用 测f 照相机 1. f ?

u ?2f u ?2f

v? f 2f ?v ? f v ?2f

等大

倒立

实像

u?v 4

(测 f ) 2. u ? v 最小 幻灯机 1. 平行光源 2. 测 f

2f ?u ? f
u? f v? f

v ?2f
无限远 同侧

放大

倒立

实像

放大

正立

虚像

放大镜

掌握凸透镜成像的规律,并会利用它们来判断像的性质、虚实分界点、倒正分界点及 放大还是缩小分界点;判断物体移动速度与像的移动速度之间关系;判断焦距;判断 u ? v 变化。 二、复习要点 1.中间厚、边缘薄的透镜叫做 边缘 镜。此类透镜对光有 作用。 。这一点到光心的 作用;中间 、

的透镜叫做凹透镜。凹透镜对光有

2.平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在一点,这个点叫做 距离叫 。

3.凸透镜有三条特殊光线:(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将通过 过焦点的光线经凸透镜折射后将 主光轴;(3)通过光心的光线传播方向 4.物体到凸透镜的距离大于 2 倍焦距(u> 2f)时,能成 、 的 照相机的成像原理;物体到凸透镜的距离等于 2 倍焦距(u=2f)时,成 的 成 、

;(2) 。 像。这是 、

像;物体到凸透镜的距离 2 倍焦距与焦距之间(f<u<2f)时, 的 像。这是投影仪的成像原理;物体到凸透镜的距离等于焦距(u

3

=f)时, 成 、

(填成或不成);物体凸透镜的距离小于焦距(u<f)时, 的 像。

这是放大镜的成像原理 。 5.凸透镜成实像时,放大与缩小的分界点是在 在 处。 处,成实像与虚像的分界点是

6.近视眼看不清远处的物体,他的成因是晶状体太 ,折光能力太 ,使来自 远处物体的光聚在 前。矫正的方法是在眼睛前配戴一个 透镜眼镜。 7.远视眼只能看清远处的物体,看不清近处的物体,利用凸透镜能使光会聚的特点,可在 眼睛前配戴一个 透镜眼镜来矫正。 8.显微镜的原理是 :先用物镜(凸透镜)使被观察的物体成一个 像,再经目镜(凸透 镜)使这个实像再成一个 像,经过两次放大作用,我们可以看见微小物体。 9.望远镜的原理是:物镜使远处的物体在焦点附近成一缩小的 像,再经目镜使这 个 像再成一个 像。我们就能看清楚较远处的物体,望远镜还起到增大“视角” 的作用。 三、考点分析 考前重点和热点:(1)凹、凸透镜的判别。凸透镜焦点的确定及焦距的测量。(2)透镜的特 殊光路图。(3)凸透镜成像规律及其应用。(4)凸透镜成像规律的探究。(5)近、远视眼判别 及矫正。

【典型例题】
[例 1] 如图 1 所示,AB 为一条从空气射向玻璃与空气界面时的一条反射光线,请你完成光 路并指出入射角、反射角和折射角(入射角、反射角要准确,折射光线画出大致方向)。 B
空气 玻璃

A

图1 解析:本题综合反射和折射的知识。要画反射现象的光路,根据平面镜成像特点,先 找出虚像位置可使问题简化,此处无光源,无虚像,可在反射光线的反向延长线上虚拟一 个虚像,再找出对应的虚拟的物,问题就解决了,在作出了反射光路基础上,再根据折射 规律画出折射光线。 答案:将反射光线反向延长,在延长线上任取一点 S ? ,过 S ? 作界面垂线交界面于 O 点,截取 S ?O ? OS 。连接 SA、SA 就是入射光线,过 A 作直线垂直界面即为法线,然后 过 A 点作出折射角比入射角小的折射光线 AC。如图 2 所示, ?SAN 为入射角; ?NAB 为 反射角; ?N ?AC 为折射角。

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图2 方法提炼:作光路图时,有时虚拟一个物体的像可使解题过程简便,在折射现象里, 光从空气(或真空)到介质,入射角大于折射角,光从介质到空气(或真空),入射角小 于折射角,(入射角为 0°时,入射角等于折射角)。 [例 2] 有一光源放在平面镜前,经平面镜得到两条反射光线,如图 3 所示,根据平面镜成 像特点,确定光源 S 的位置并完成光路图。

图3 解析:要找到光源位置,根据平面镜成像特点,找到像的位置根据对称性就能求出光 源位置,而像的位置可由反射光线反向延长得到。 答案:反向延长两条反射光线交于 S, S ? 是 S 的像,过 S ? 作直线垂直于平面镜交平面 镜于 O 点,截取 S ?O ? SO 找到 S 点,如图 4 所示,S 即为所求的光源位置,再将光源与两 条反射光线连接起来完成光路图。
S O

S′

图4 易错分析:解此题是用的一种逆向思维方法,虽逆向思维,还是离不开平面镜成像特 点。这类反射光路问题,简便的方法就是找到虚像,再根据平面镜成像特点作图。若直接 根据光的反射定律作图也可,但要繁琐许多。 [例 3] 如图 5 所示, 用自制的针孔照相机观察烛焰, 有以下四种说法, 其中正确的有 ( A. 薄膜上出现的像是倒立的 B. 薄膜上的像可能是缩小的也可能是放大的 C. 保持小孔和烛焰的距离不变,向后拉动薄膜,烛焰的像更明亮 D. 保持小孔和烛焰的距离不变,向前推动薄膜,烛焰的像变小 )

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图5 解析:针孔照相机的针孔很小,烛焰上部的光通过小孔直射到薄膜下部,烛焰下部的 光通过小孔直射到薄膜的上部,成的像是倒立的,烛焰和薄膜离小孔的距离不同,像可以 是缩小的,也可以是等大或放大的,保持小孔和烛焰的距离不变,向后拉薄膜,像距变大, 像也变大,但像变暗,向前推动薄膜,像距变小,像变小,像就更明亮些。 答案:ABD 拓展延伸:对本题如果分析不全,很容易漏选 D,对针孔照相机,要弄懂其原理,原 理弄懂了,关于它的各种说法就能辨别真伪了。 [例 4] 为什么从圆形玻璃鱼缸的上方看水显得浅?从旁边看鱼显得大?把鱼缸放在阳光下, 为什么鱼缸的影子里有个较亮的光斑? 解析:要学会联想法,鱼缸中间凸起,使我们想到鱼缸相当于一个凸透镜,用凸透镜 解释缸中鱼变大,在太阳下有光斑就不困难了。 答案:从鱼缸上方看鱼缸,鱼缸底上的光通过水射向空气发生了折射,故看起来显得 浅;从旁边看,凸形的水相当于一个凸透镜,金鱼游到鱼缸边附近时,处在这个凸透镜的 焦点之内,凸透镜起放大镜的作用,我们实际上看到了金鱼的放大的虚像,鱼缸在太阳光 下相当于一个凸透镜,对太阳光有会聚作用,会聚点处形成一个较亮的光斑。 找出规律:凡是联系实际的题,我们要善于将实际情况与一些物理模型进行对比,看 它是否符合某一物理模型的特征;找到了物理模型,就能用物理原理来解释现象了。 [例 5] 如图 6 所示,OC,OD 是光从空气射入玻璃发生折射的光的传播路线,EF 是空气与 玻璃的分界面,N 为法线,图中 A 侧物质是 ,B 侧物质是 ,入射角是 ,折 射角是 ;在图中标出光线方向并画出反射角。
E B A 65 ° N C F 50° O D N′

图6 解析:当光从空气射入玻璃时,入射角大于折射角,OC 与法线的夹角是 50°,OD 与 法线的夹角是 (90? ? 65?) ? 25? ,所以较小的角 ?DO N ? 为折射角,因此可判断 A 侧物质 是玻璃,B 侧物质是空气,入射角为 50°,折射角为 25°,由反射定律知反射角等于入射 角等于 50°。 答案:玻璃;空气;50°;25°光路图如图 7 所示。

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E B A 65 ° O D N′

N C

50° 50°

F

图7 方法提练:本题找出哪是玻璃哪是空气是解题的关键,可以用假设法也可用分析法解 本题。例如假设 DO 是入射光线,则入射角为 25°,折射角为 50°,折射角大于入射角, 与题意矛盾,故只能是 CO 是入射光线,利用结论“光从空气(真空)到介质,折射角小 于入射角,光从介质到空气(真空),折射角大于入射角”解题往往是奏效的。 [例 6] 如图 8 所示,由 A 点发出一束激光在液面 MN 上的 O 点发生反射,反射光线的光斑 射到 B 点,由于液面高度发生变化,反射光斑由 B 移到 C 点(B 和 C 是屋顶上的两点), 试用作图法画出液面变化的高度。

图8 解析:由于液面上升或下降,A 点虚像不好确定,所以不好找虚像。根据题意,入射 光线的方向是不会改变的,由于液面总是水平的,故入射角不会改变,由反射定律,反射 角也不会改变,所以液面改变后,反射光线的方向应当与 BO 平行,根据这一思路,就很 好作图了。 M 答案: C 点作 BO 的平行线交 AO 的延长线于 O ? , O ? 作 MN 的平行线 M ?N ? , ?N ? 过 过 与 MN 的距离就是所求的 h,如图 9 所示。
B A C

M h M′ O O′

N N′

图9 方法提练:分析题意,要善于找出哪些是不变的,哪些是按什么规律变化的,从中找 出便于作图的元素,问题就迎刃而解了。 [例 7] 如图 10 所示,请根据光线的传播情况,在方框内画出合适的一个光学元件,并完成
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光路图。

A

B

图 10 解析:这是一道典型的光学“黑匣”问题,它要求我们根据入射光线和出射光线判断 方框内的光学元件的种类,并画出光路图,对于 A 图,平行光变成会聚光,根据凸透镜对 光线的作用,可判断出 A 框中是凸透镜,对于 B 图,是两条可相交的光线变成平行光,我 们知道,会聚于凹透镜虚焦点的光,经凹透镜折射后平行于主轴射出,若根据这一思路画 出图来,应当如图 11 所示,结果两条光线之间的距离不能达到要求,且上面的光线不能到 达下边射出,下面的光线也不能到达上边射出,由此想到方框内不能是凹透镜,那就只能 是凸透镜了。进一步想到,两条入射光线只有相交于凸透镜焦点,再分散射向凸透镜,其 出射光线恰好能平行于主光轴射出,能满足本题要求,问题解决。

B
图 11 答案:如图 12 所示。

A

B

图 12 方法提炼:解答此类题目一是要熟悉两种透镜对光的作用规律,二是要注意入射光线 和相应的出射光线的位置和方向,而第二点是往往容易忽视的,结果会导致选错元件,会 ..... 聚光射向方框,但不等于射到透镜上的光一定是会聚光,可能是会聚光,也可能是会聚后 的发散光。 [例 8] 如图 13 所示, 有一束光线射入杯中, 在杯底形成光斑, 逐渐往杯中加水, 光斑将 ( A. 向右移动 B. 向左移动 C. 不动 D. 无法判断 )

光斑
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图 13 解析:往杯中加水,光射到水面上,入射角不变,折射角不变,入射点向右移动,在 杯底形成的光斑随之向右移动。 答案:A 易错分析:若误认为入射角不变,折射角不变,光斑不动,就错误了,当折射光线方 向不变,入射点向右移动时,折射光线是向右移动的一些平行光线。如图 14 所示。

光斑

图 14 [例 9] 物体距凸透镜 20cm 时,在凸透镜另一侧距凸透镜 35cm 的光屏上得到清晰的像,则 该像是( ) A. 放大的 B. 缩小的 C. 等大的 D. 虚像 解析:根据题意,由于是在屏上成像,肯定是实像;又由于像距大于物距,说明物体 处于 1 倍焦距到 2 倍焦距之间,所以成的像是放大倒立实像。 答案:A 方法提炼:凸透镜成像问题中,在屏上成像,肯定是实像,虚像只能用眼看到。在成 像问题中,不管是平面镜、凸透镜还是凹透镜(组合光具除外),只要是虚像,必是正立 的,实像必是倒立的,凸透镜(或凹透镜)成像,像距大于物距,必是放大的像,物距大 于像距,必是缩小的像,这些结论对快速解题有很好的作用。

【模拟试题】
(答题时间:60 分钟) 一. 单项选择题 1. 下列说法中,不正确的是( ...


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A. 光在玻璃中的速度比在真空中小 B. 光在真空中的速度是 3 ? 10 km / s C. 光在同一种均匀介质中沿直线传播 D. 光在空气中的传播速度是 340m/s 2. 关于 SARS 病毒传播的下列说法中,正确的是( ) A. 它通过光线传播,看一下非典病人就会被传染上 B. 跟非典病人打电话,就会被传染得病 C. SARS 病毒通过飞沫、水等传播 D. 只要不跟非典病人握手,就不会被传染上 SARS 病毒 3. 下列现象中,不能用光的直线传播来解释的是( ) A. 不透明的物体被光线照射时,后面形成影子 B. 日食、月食的形成 C. 平静的湖面上看到山的倒影 D. 晚上探照灯的光束照到很远 4. 潜望镜观察到的像是下列情况的哪一种( )
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A. 正立缩小的实像 B. 正立等大的实像 C. 倒立放大的虚像 D. 正立等大的虚像 5. 晚上在水平面上铺上一张白纸,把一块小平面镜放在纸上,让手电筒的光正对着平面 镜照射,从侧面看去( ) A. 镜面、白纸都是亮的,因为都有光的反射 B. 镜面、白纸都是暗的,因为侧面没有反射光线 C. 镜面是暗的,因为它发生的是镜面反射,纸是亮的,因为它发生的是漫反射 D. 镜面是亮的,因为它发生的是镜面反射,纸是暗的,因为它发生的是漫反射 6. 平面镜厚 2mm,一只铅笔尖贴着镜面,则笔尖和它的像之间的距离为( ) A. 1mm B. 2mm C. 4mm D. 8mm 7. 如图 1 所示,是某同学从平面镜里看到的挂在墙上走时准确的时钟的像,则这时的实 际时间是( ) A. 10 时 10 分 B. 13 时 50 分 C. 14 时 52 分 D. 10 时 20 分

图1 8. 下列说法错误的是( ) A. 镜面反射和漫反射是不同的 B. 法线就是垂直镜面的一条光线 C. 折射角、反射角和入射角都有可能相等 D. 平面镜所成的像一定是等大的虚像 9. 用凸透镜在光屏上得到火焰的像,如果用黑纸遮住凸透镜的下半部,屏上的像( ) A. 上半部分没有了 B. 下半部分没有了 C. 无任何变化 D. 依然完整,光亮度减弱 10. 测绘人员绘制地图时从高空向地面照相,若相机镜头焦距为 50mm,则胶片到镜头的 距离( ) A. 100mm 外 B. 恰为 50mm C.50mm 以内 D. 略大于 50mm 11. 凸透镜的焦距是 f ,将物体从距离透镜 6 f 处移到距透镜 3 f 处,物与像之间的距离 ( ) A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 无法判断 12. 小周拿着一个直径比较大的放大镜,伸直手臂观看远处的物体,可以看到物体的像, 下列说法正确的是( ) A. 观察到的像一定是正立的像 B. 观察到的像一定是虚像 C. 观察到的像一定是倒立的像 D. 观察到的像一定是放大的像 13. 人站在平面镜前以 0.5m/s 的速度向镜走去, 此时镜中的像向镜面移动的速度为 ( ) A. 1 m/s B. 0.5m/s C. 0m/s D. 0.25m/s 14. 在焦距是 20cm 的凸透镜正前方 100cm 处,一个物体以 10cm/s 的速度沿透镜主光轴 靠近透镜,当物体运动到第 6s 时,此时物体所成像为( ) A. 倒立、放大实像 B. 倒立、缩小实像 C. 正立、放大虚像 D. 等大、倒立实像
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15. 用“傻瓜”照相机照集体照时,从取景框内发现左侧有部分人超过取景框范围,为了 照出满意的照片,应该( ) A. 照相机略向左转 B. 照相机略向右转 C. 照相机离人群稍远一点 D. 照相机离人群稍近一点 二. 填空题 16. 太阳光与地面成 30°角,为使太阳光平行地面传播,平面镜与地面应成 或 角;若太阳光与平面镜成 30°角,此时反射光平行地面射出,则平面镜与地面 角。 17. 早晨,我们看见太阳的视位置比它的实际位置要高一些(如图 2 所示),这是光的 现象。
太阳视位 地平线 地球 太阳实位

图2 18. 在竖直放置的平面镜前有一支铅笔, 要使铅笔的像跟铅笔相互垂直, 铅笔应该和镜面 成 度角,如果铅笔尖紧贴镜面时,笔尖距它的像的距离为 4mm,则镜子的厚度为 m。 19. 光在真空中的传播速度是 km/s,光在空气中的速度十分接近光在 中的速 度,也可以认为是 m/s。 20. 站在河边看到清澈水中的游鱼和山的倒影,实际看到的是鱼的 像和山的 像。前者是由于光的 造成的,后者是由于光的 造成的。 21. 幻灯机的镜头相当于一个 , 透明的幻灯片到镜头的距离比镜头 稍大, 用强 光照射幻灯片,可以把幻灯片上的画面放映到 上,形成 立 的 像,为 了使观众看到正立的像,幻灯片要 着播在架上,聚光镜的作用是增加照到幻灯片上 的 。 三. 简答题 22. 到北极探险的工作人员丢失了火种,在冰天雪地中如何获得火? 23. 人站在向阳的窗户边,手拿平面镜,要从镜中看清自己的面部情况,人应面对窗户还 是背对窗户?为什么? 四. 作图题 24. 如图 3 所示,有一条光线从空气斜射到玻璃,入射角是 60°,入射光线、反射光线、 折射光线在图中用带箭头的线表示,O 是入射点,已知 OB、OC 是垂直的,AO、OC 间夹 角是 150°,请在图中画出法线和空气、玻璃分界面,标出折射角的大小。
A O B

C

图3
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【试题答案】
1. D 导解:光在空气中的传播速度是 3 ? 10 m / s 。 2. C 导解:掌握 SARS 传播与预防的常识。 3. C 导解:平静的湖面上看到山的倒影是光的反射形成的。 4. D 导解:潜望镜有两个平面镜物体经平面镜两次成像。 5. C 导解:平面镜发生镜面反射,白纸发生的是漫反射。 6. C 导解:平面镜的反射面是玻璃表面的涂层,笔尖到涂层之间的距离就是物体到反射 面之间的距离。 7. B 导解:平面镜成像有对称性。 8. B 导解:不要忘记特殊光线。 9. D 导解:画折射光路图再作判断。 10. D 导解:用凸透镜成像规律作图。 11. C 导解:物体从距离透镜 6 倍焦距处移到 3 倍焦距处; 物距减小了 3 倍焦距但像距增 大不到 1 倍焦距,故物与像之间的距离变小。 12. C 导解:观看远处物体,物距大于焦距。 13. B 导解:平面镜的对称性判断。 14. D 导解:第 6s 时物体运动到距离凸透镜 40cm 处,即为 2 倍焦距处,在光屏上应成 倒立等大的实像。 15. C 导解:照相机离人群稍远一点会使像变小一些,将部分超过取景框范围的人包括到 取景框中。
8

二. 16. 15°;75°;30°导解:入射光线与反射光线夹角有小于 90°和大于 90°两种情况。 17. 折射 导解:太阳光通过不均匀大气层,发生折射。 18. 45°或 135°;0.002 导解:平面镜成像规律 19. 3? 10 ;真空; 3? 10 导解:光的传播速度要求记忆 20. 虚;虚;折射;反射 导解:水中的鱼的像是光的折射产生的,山的倒影是光的反射 形成的。 21. 凸透镜;焦距;银幕;倒;放大;实;倒;亮度 导解:幻灯机原理 三. 22. 在北极工作人员可以将冰块制成凸透镜的形状, 然后利用凸透镜在太阳光下能将阳光 会取到焦点,引燃易燃物质取火。 23. 人应面对窗户,因为人照镜子是利用脸部漫反射光射到平面镜,再反射到人眼中,人 才看清镜中的像,人面朝窗户,面部漫反射光就多些,镜中的像才会清楚些。导解:看清 看不清与光的多少有关 四. 24. 如图所示 导解:作 AB 之间夹角的平分线为法线与法线垂直的为空气、玻璃分界 面,根据题目给定的角度不难求出折射角为 30°。
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法线
A O 30° C B 空气

玻璃

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