光学知识点结构

一、光的直线传播

（一）光源

定义：能够自行发光的物体叫光源，如太阳、电灯等。
分类：自然光源（如太阳、萤火虫等）和人造光源（如蜡烛、灯泡等）。

（二）光的直线传播

条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。
实例：小孔成像（成倒立的实像，像的形状与孔的形状无关，取决于物体的形状）、日食（月球挡住太阳射向地球的光）、月食（地球挡住太阳射向月球的光）、影子的形成（光被不透明物体挡住）等。
光线：用来表示光传播路径和方向的带有箭头的直线，它是一种理想模型，实际并不存在。

（三）光速

真空中的光速：⁸，是宇宙中最快的速度。
光在不同介质中的传播速度不同，在空气中的速度接近真空中的速度，在水中的速度约为真空中速度的 3/4，在玻璃中的速度约为真空中速度的 2/3。

二、光的反射

光的反射现象

定义：光射到物体表面上时，有一部分光会被物体表面反射回去，这种现象叫做光的反射。
光的反射定律
内容：反射光线、入射光线与法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。
光路可逆：在光的反射现象中，光路是可逆的。

反射的类型

镜面反射：反射面光滑，平行光入射后反射光线仍然平行。如镜子对光的反射。
漫反射：反射面粗糙，平行光入射后反射光线向四面八方反射。如我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为物体表面发生了漫反射。

三、平面镜成像

（一）平面镜成像特点

• 像与物大小相等。
• 像与物到平面镜的距离相等。
• 像与物的连线与平面镜垂直。
• 平面镜成的像是虚像（虚像不能呈现在光屏上）。

（二）平面镜成像原理

光的反射定律，物体发出的光（或反射的光）射到平面镜上，经平面镜反射后进入人的眼睛，人感觉光好像是从像点发出的。

（三）平面镜的应用

成像（如穿衣镜）。
改变光路（如潜望镜）。

四、光的折射

（一）光的折射现象

定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。
实例：插入水中的筷子看起来 “弯折” 了、池水看起来比实际的浅、海市蜃楼等。
光的折射规律
内容：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别位于法线两侧；当光从空气斜射入水或其他介质时，折射角小于入射角；当光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角；入射角增大时，折射角也随之增大；当光垂直射向介质表面时，传播方向不变。
光路可逆：在光的折射现象中，光路也是可逆的。

五、光的色散

（一）光的色散现象

定义：太阳光通过三棱镜后被分解成七种颜色的光，依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这种现象叫做光的色散。
说明：白光是由各种色光混合而成的复色光。

（二）色光的混合

红、绿、蓝是光的三原色，将它们按不同比例混合，可以得到各种颜色的光。
例如：红光和绿光混合成黄光，红光和蓝光混合成品红光，绿光和蓝光混合成青光，红、绿、蓝三色光混合成白光。

（三）物体的颜色

透明物体的颜色：由它透过的色光决定。例如，红色透明玻璃只能透过红光，其他色光都被吸收。
不透明物体的颜色：由它反射的色光决定。例如，红色不透明物体只反射红光，吸收其他色光。

六、看不见的光

（一）红外线

定义：在光谱上红光以外的部分叫做红外线。
特性：热作用强（如红外线取暖器）；穿透云雾能力强（如红外遥感）。
应用：遥控器、红外测温仪、红外夜视仪等。

（二）紫外线

定义：在光谱上紫光以外的部分叫做紫外线。
特性：化学作用强（能使荧光物质发光，如验钞机）；生理作用强（适当照射有助于人体合成维生素 D，但过量照射对人体有害）；具有杀菌作用（如医院用紫外线灯杀菌）。
 
 

七、透镜及其应用

透镜分类

凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，对光线有会聚作用。
凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，对光线有发散作用。

凸透镜成像规律

物距 u	像距 v	像的性质	应用
u>2f	f<v<2f	倒立、缩小的实像	照相机
u = 2f	v = 2f	倒立、等大的实像	测焦距
f<u<2f	v>2f	倒立、放大的实像	投影仪
u = f	不成像	/	/
u<f	v>u	正立、放大的虚像	放大镜

眼睛和眼镜

近视眼：晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，使像成在视网膜前方。需佩戴凹透镜矫正。
远视眼：晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，使像成在视网膜后方。需佩戴凸透镜矫正。

每个知识点中考题型分析

 
一、光的直线传播
选择题
考查点：判断光直线传播的实例。
例如：下列现象中，属于光的直线传播产生的是（ ）
A. 水中的倒影；B. 阳光下的树影；C. 雨后天空的彩虹；D. 放大镜下看到的物体。
解题方法：逐一分析选项。水中的倒影是光的反射现象；阳光下的树影是由于光沿直线传播，树挡住了光形成的影子；雨后天空的彩虹是光的色散现象；放大镜下看到的物体是光的折射现象。答案是 B。
 
填空题
考查点：光在不同介质中的传播速度比较。
例如：光在真空中的传播速度是______m/s，光在水中的传播速度比在真空中______（选填 “快” 或 “慢”）。
解题方法：牢记光在真空中的传播速度⁸，且光在水中的速度约为真空中速度的 3/4，所以光在水中的传播速度比在真空中慢，答案依次为⁸、慢。
 
作图题
考查点：利用光的直线传播作小孔成像光路图。
例如：画出蜡烛通过小孔在光屏上成像的光路图。
解题方法：从蜡烛火焰顶端和底端分别作直线通过小孔到达光屏，直线与光屏的交点就是像的顶端和底端，所成的像是倒立的实像。
 
二、光的反射
 
选择题
考查点：判断光的反射类型。
例如：黑板 “反光” 是因为发生了（ ）
A. 漫反射；B. 镜面反射；C. 折射；D. 光沿直线传播。
解题方法：黑板 “反光” 是因为黑板某些地方比较光滑，光在上面发生了镜面反射，答案是 B。
 
填空题
考查点：光的反射定律相关角度计算。
例如：一束光与平面镜的夹角是 30°，则反射角是______度。
解题方法：首先明确入射角是入射光线与法线的夹角，已知光与平面镜夹角是 30°，那么入射角是 90° - 30° = 60°，根据反射角等于入射角，反射角也是 60°。
 
作图题
考查点：根据光的反射定律作图。
例如：已知入射光线和平面镜，作出反射光线。
解题方法：先过入射点作平面镜的法线（法线与平面镜垂直），然后根据反射角等于入射角，用量角器或三角板作出反射光线。
 
实验题
考查点：探究光的反射定律实验。
例如：在探究光的反射定律实验中，要多次改变入射角的大小进行实验，其目的是______。
解题方法：多次改变入射角进行实验的目的是为了避免实验的偶然性，得出普遍规律。
 
真题示例：一束光与水平面成 30° 角斜射到平静的水面上，则反射角为______度；若入射角增大 10 度，则入射光线和反射光线夹角为______度；一只小鸟在平静的水面上飞翔，如果它距水面 6m，它的像距水面的距离是______m；当它向水面俯冲的过程当中像的大小如何变化？
解题方法：首先，根据光的反射定律，入射角等于反射角。已知入射光线与水平面成 30° 角，则入射角为 90° - 30° = 60°，所以反射角也为 60°；当入射角增大 10 度后，新的入射角为 70°，则反射角也为 70°，所以入射光线和反射光线夹角为 140°；平面镜成像时像距等于物距，小鸟距水面 6m，像距水面也是 6m；平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，小鸟俯冲过程中物体大小不变，所以像的大小也不变。
 
三、平面镜成像
选择题
考查点：平面镜成像特点的理解。
例如：下列关于平面镜成像的说法，正确的是（ ）
A. 平面镜成的像是实像；B. 物体靠近平面镜，像远离平面镜；
C. 物体越大，所成的像越大；D. 平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
解题方法：平面镜成的像是虚像，A 选项错误；物体靠近平面镜，像也靠近平面镜，B 选项错误；平面镜成像时像与物大小相等，与物体本身大小有关，而不是物体越大像就越大（像始终和物体一样大），C 选项错误；平面镜所成的像与物体关于镜面对称，D 选项正确。答案是 D。
 
填空题
考查点：根据平面镜成像特点计算像与物的距离。
例如：人站在平面镜前 2m 处，他在平面镜中的像距平面镜______m。
解题方法：根据平面镜成像特点，像与物到平面镜的距离相等，人距平面镜 2m，所以像距平面镜也是 2m。
 
作图题
考查点：作出物体在平面镜中的像。例如：画出物体 AB 在平面镜中的像 A'B'。
解题方法：分别过 A、B 两点作平面镜的垂线并延长，使延长线的长度等于 A、B 到平面镜的距离，得到 A'、B' 两点，连接 A'B' 就是 AB 的像。
 
实验题
考查点：探究平面镜成像特点实验。
例如：在探究平面镜成像特点实验中，用玻璃板代替平面镜的目的是______；选用两根完全相同的蜡烛是为了______。
解题方法：用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置；选用两根完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系。
 
真题示例：在 “探究平面镜成像特点” 的实验中，小明将点燃的蜡烛 A 放在玻璃板前，发现玻璃板后的蜡烛 B 与蜡烛 A 的像完全重合。此时蜡烛 A 到平面镜的距离为 10cm，则蜡烛 B 到平面镜的距离为______cm；若将蜡烛 A 远离玻璃板，蜡烛 A 的像的大小______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”）。
解题方法：平面镜成像的特点是像与物到平面镜的距离相等、像与物大小相等、像与物的连线与镜面垂直。所以第一空答案为 10cm；像的大小只与物体本身大小有关，与物体到平面镜的距离无关，所以第二空答案为不变。
 
四、光的折射
选择题
考查点：识别光的折射现象。
例如：下列现象中属于光的折射现象的是（ ）
A. 坐井观天，所见甚小；B. 从鱼缸侧面看鱼，发现鱼会变大；
C. “猪八戒” 照镜子，里外不是人；D. 漫步在巴河的滨江大道，看到岸边垂柳在水中的倒影。
解题方法：坐井观天是光的直线传播现象；从鱼缸侧面看鱼，鱼变大是因为光的折射；照镜子是光的反射现象；岸边垂柳在水中的倒影也是光的反射现象。答案是 B。
 
填空题
考查点：光的折射规律中角度关系。
例如：当光从空气斜射入水中时，折射角______入射角（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）。
解题方法：根据光的折射规律，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，答案是小于。
 
作图题
考查点：根据光的折射规律作图。例如：画出光从空气斜射入水中时的折射光线。
解题方法：先过入射点作垂直于界面的法线，因为光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，用量角器作出折射光线。
 
实验题
考查点：探究光的折射规律实验。例如：在探究光的折射规律实验中，改变入射角的大小，观察折射角的变化，发现入射角增大时，折射角______。
解题方法：根据光的折射规律，入射角增大时，折射角也随之增大。
 
真题示例：
（2023・山东）古诗词中蕴含着物理知识，下列符合光的折射原理的是（ ）
A. 起舞弄清影
B. 潭清疑水浅
C. 风吹草低见牛羊
D. 楼台倒影入池塘
解题方法：光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。“潭清疑水浅” 是由于光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，使得人眼看到的水底比实际位置浅，是光的折射现象；“起舞弄清影” 是光的直线传播形成的影子；“风吹草低见牛羊” 是光的直线传播使得原本被草遮挡的牛羊显现出来；“楼台倒影入池塘” 是平面镜成像，属于光的反射。
 
五、光的色散
选择题
考查点：光的三原色。
例如：光的三原色是（ ）
A. 红、黄、蓝；B. 红、绿、蓝；C. 红、白、蓝；D. 红、黑、蓝。
解题方法：牢记光的三原色是红、绿、蓝，答案是 B。
 
填空题
考查点：物体颜色的决定因素。
例如：红色的不透明物体只______红光（选填 “反射” 或 “吸收”）。
解题方法：不透明物体的颜色由它反射的色光决定，红色不透明物体只反射红光，答案是反射。
 
六、看不见的光
选择题
考查点：红外线和紫外线的应用。
例如：下列属于紫外线应用的是（ ）
A. 遥控器；B. 验钞机；C. 夜视仪；D. 取暖器。
解题方法：遥控器利用红外线；验钞机利用紫外线使荧光物质发光；夜视仪利用红外线；取暖器利用红外线的热效应。答案是 B。
 
填空题
考查点：红外线的特性。
例如：红外线具有______效应（选填 “热” 或 “磁”）。
解题方法：红外线具有热效应，答案是热。
 
七、透镜及其应用
 
真题示例：某同学做 “研究凸透镜成像规律” 的实验，当他把蜡烛移到距离透镜 36cm 的地方时，在光屏上观察到倒立、缩小的像，则该凸透镜的焦距可能是（ ）
A. 40cm B. 30cm C. 20cm D. 10cm
解题方法：根据凸透镜成像规律，当物距大于 2 倍焦距时，成倒立、缩小的实像。所以 36cm 大于 2 倍焦距，即焦距小于 18cm，选项中只有 D 符合。
 

光学综合题：

真题示例：在探究 “凸透镜成像规律” 的实验中，小明将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示时，光屏上得到一个清晰的像。若保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向______（选填 “左” 或 “右”）移动；若在蜡烛和凸透镜之间放置一个近视眼镜，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向______（选填 “左” 或 “右”）移动。
解题方法：根据凸透镜成像规律，物距变大，像距变小，像变小；物距变小，像距变大，像变大。蜡烛向左移动，物距变大，所以像距变小，光屏应向左移动；近视眼镜是凹透镜，对光有发散作用，会使像的位置后移，所以要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向右移动。