初中物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)歸納講義同學(xué)們，光學(xué)是物理學(xué)中一門(mén)既古老又充滿活力的分支。我們生活在一個(gè)光的世界里，從清晨第一縷陽(yáng)光到夜晚璀璨的燈火，從奇妙的海市蜃樓到手中的放大鏡，光現(xiàn)象無(wú)處不在，也無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著我們的生活。掌握光學(xué)知識(shí)，不僅能幫助我們解釋生活中的各種現(xiàn)象，更能為后續(xù)的物理學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本講義將帶領(lǐng)大家系統(tǒng)梳理初中階段光學(xué)的核心知識(shí)點(diǎn)，希望能助大家一臂之力。一、光的傳播我們首先來(lái)思考，光是如何“旅行”的？1.光源：能夠自行發(fā)光的物體叫做光源。比如太陽(yáng)、點(diǎn)亮的電燈、燃燒的蠟燭等。月亮本身不發(fā)光，它只是反射太陽(yáng)的光，所以月亮不是光源。光源可以分為自然光源和人造光源。2.光的傳播特性：*條件：光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。如果介質(zhì)不均勻，光的傳播路徑就會(huì)發(fā)生彎曲，比如我們看到的海市蜃樓現(xiàn)象，就是由于空氣疏密不均導(dǎo)致光的傳播方向發(fā)生改變而形成的。*例證：影子的形成、日食和月食、小孔成像等，都是光沿直線傳播的有力證據(jù)。小孔成像所成的像是倒立的實(shí)像，像的大小與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。3.光線：為了形象、簡(jiǎn)便地描述光的傳播路徑和方向，我們引入了“光線”這個(gè)理想化的物理模型。光線是用一條帶箭頭的直線表示，箭頭指向光的傳播方向。需要注意的是，光線并不實(shí)際存在，它只是一種描述工具。4.光速：光在不同介質(zhì)中傳播的速度是不同的。*光在真空中的傳播速度是宇宙中最快的速度，約為3×10^8米/秒。*光在空氣中的傳播速度略小于在真空中的速度，通常也近似認(rèn)為是3×10^8米/秒。*光在水中的傳播速度約為真空中的3/4，在玻璃中的傳播速度約為真空中的2/3。二、光的反射當(dāng)光傳播到兩種不同介質(zhì)的交界面時(shí)，一部分光會(huì)被反射回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做光的反射。1.基本概念：*入射光線：射向界面的光線。*反射光線：從界面反射出去的光線。*法線：過(guò)入射點(diǎn)垂直于界面的直線。（法線不是實(shí)際存在的線，是為了研究問(wèn)題方便而引入的）*入射角：入射光線與法線的夾角。*反射角：反射光線與法線的夾角。2.光的反射定律：這是光的反射現(xiàn)象中最核心的規(guī)律，同學(xué)們務(wù)必牢記并理解。*三線共面：反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。*兩線分居：反射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)。*兩角相等：反射角等于入射角。（注意：是反射角等于入射角，不能說(shuō)入射角等于反射角，因?yàn)橄扔腥肷?，才有反射?在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。你能看到同學(xué)的眼睛，同學(xué)也一定能看到你的眼睛，這就是光路可逆性的體現(xiàn)。3.兩種反射類(lèi)型：*鏡面反射：平行光線射到光滑平整的表面上時(shí)，反射光線仍然是平行的。比如鏡子、平靜的水面反射光。這種反射會(huì)使某些方向的光很強(qiáng)，而其他方向幾乎沒(méi)有反射光，所以我們看鏡面時(shí)，有時(shí)會(huì)覺(jué)得刺眼。*漫反射：平行光線射到粗糙不平的表面上時(shí)，反射光線會(huì)射向各個(gè)不同的方向。比如我們能從各個(gè)方向看到教室里的黑板、書(shū)本，就是因?yàn)樗鼈儼l(fā)生了漫反射。*無(wú)論是鏡面反射還是漫反射，都嚴(yán)格遵循光的反射定律。4.平面鏡成像：*成像原理：光的反射。我們看到的平面鏡中的像，是物體發(fā)出（或反射）的光經(jīng)平面鏡反射后，反射光線的反向延長(zhǎng)線相交而形成的。*成像特點(diǎn)：可以概括為“正立、等大、等距、虛像”。*像與物體的大小相等。*像與物體到平面鏡的距離相等。*像與物體的連線與鏡面垂直。*所成的像是虛像。（虛像不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，不能用光屏承接，只能用眼睛看到）*應(yīng)用：穿衣鏡、潛望鏡等。潛望鏡就是利用兩塊相互平行的平面鏡，通過(guò)兩次反射來(lái)改變光路，從而使人在隱蔽處觀察到外面的情況。三、光的折射光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的折射。1.基本概念：與光的反射類(lèi)似，也有入射光線、折射光線、法線、入射角、折射角。*折射角：折射光線與法線的夾角。2.光的折射規(guī)律：（這也是一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)理解）*三線共面：折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)。*兩線分居：折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)。*兩角關(guān)系：*當(dāng)光從空氣斜射入水或其他透明介質(zhì)中時(shí)，折射角小于入射角。*當(dāng)光從水或其他透明介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。*當(dāng)光線垂直于界面入射時(shí)，折射光線的傳播方向不改變，此時(shí)折射角和入射角都等于0度。*在折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。3.生活中的折射現(xiàn)象：*插入水中的筷子，看起來(lái)好像在水面處“折斷”了。*池水看起來(lái)比實(shí)際的淺。（所以不要貿(mào)然下水，以免發(fā)生危險(xiǎn)）*漁民叉魚(yú)時(shí)，要瞄準(zhǔn)看到的魚(yú)的下方才能叉到魚(yú)。*海市蜃樓。（這是一種由光的折射和全反射形成的自然現(xiàn)象）四、透鏡及其應(yīng)用透鏡是我們生活中非常常見(jiàn)的光學(xué)元件，比如放大鏡、老花鏡、近視眼鏡、照相機(jī)鏡頭、投影儀鏡頭等，核心都是透鏡。1.透鏡的分類(lèi)：*凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡。對(duì)光線有會(huì)聚作用，所以也叫會(huì)聚透鏡。*凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡。對(duì)光線有發(fā)散作用，所以也叫發(fā)散透鏡。2.透鏡的基本概念（以凸透鏡為例）：*光心（O）：透鏡的中心。通過(guò)光心的光線，傳播方向不改變。*主光軸：通過(guò)光心和兩個(gè)球面球心的直線。*焦點(diǎn)（F）：平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)聚于主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)。凸透鏡有兩個(gè)實(shí)焦點(diǎn)。平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)交于主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫做凹透鏡的焦點(diǎn)，凹透鏡有兩個(gè)虛焦點(diǎn)。*焦距（f）：焦點(diǎn)到光心的距離叫做焦距。3.透鏡對(duì)光線的作用：*凸透鏡：*平行于主光軸的光線，折射后過(guò)焦點(diǎn)。*過(guò)焦點(diǎn)的光線，折射后平行于主光軸。*過(guò)光心的光線，傳播方向不變。*凹透鏡：*平行于主光軸的光線，折射后其反向延長(zhǎng)線過(guò)虛焦點(diǎn)。*延長(zhǎng)線過(guò)虛焦點(diǎn)的光線，折射后平行于主光軸。*過(guò)光心的光線，傳播方向不變。4.凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)用：這是透鏡部分的重中之重，需要同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，并結(jié)合作圖來(lái)理解和記憶。（我們用u表示物距，即物體到凸透鏡光心的距離；v表示像距，即像到凸透鏡光心的距離；f表示焦距）*當(dāng)u>2f時(shí)：成倒立、縮小的實(shí)像，像距f<v<2f。應(yīng)用：照相機(jī)、攝像機(jī)。*當(dāng)u=2f時(shí)：成倒立、等大的實(shí)像，像距v=2f。（這個(gè)是成放大實(shí)像和縮小實(shí)像的分界點(diǎn)）*當(dāng)f<u<2f時(shí)：成倒立、放大的實(shí)像，像距v>2f。應(yīng)用：投影儀、幻燈機(jī)。*當(dāng)u=f時(shí)：不成像。（這個(gè)是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)）*當(dāng)u<f時(shí)：成正立、放大的虛像，像與物在透鏡同側(cè)。應(yīng)用：放大鏡。*記憶口訣：一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大??；物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變?。ㄟm用于實(shí)像）。*實(shí)像與虛像：實(shí)像是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的，可以用光屏承接；虛像是由實(shí)際光線的反向延長(zhǎng)線相交而成的，不能用光屏承接，只能用眼睛看到。凸透鏡成實(shí)像時(shí)都是倒立的，成虛像時(shí)是正立的。5.凹透鏡成像特點(diǎn)：凹透鏡只能成正立、縮小的虛像，像與物在透鏡同側(cè)。應(yīng)用：近視眼鏡。6.眼睛與眼鏡：*眼睛的成像原理：眼睛的晶狀體和角膜的共同作用相當(dāng)于一個(gè)可變焦距的凸透鏡，視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏。當(dāng)物距變化時(shí)，通過(guò)睫狀體調(diào)節(jié)晶狀體的彎曲程度（即改變焦距），使不同距離的物體都能在視網(wǎng)膜上成清晰的倒立、縮小的實(shí)像。*近視眼：晶狀體太厚，折光能力太強(qiáng)，或者眼球在前后方向上太長(zhǎng)，使來(lái)自遠(yuǎn)處物體的光會(huì)聚在視網(wǎng)膜前。矯正方法：佩戴凹透鏡制成的近視眼鏡，使光線先發(fā)散一些，再通過(guò)晶狀體折射后能夠會(huì)聚在視網(wǎng)膜上。*遠(yuǎn)視眼（老花眼）：晶狀體太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，使來(lái)自近處物體的光會(huì)聚在視網(wǎng)膜后。矯正方法：佩戴凸透鏡制成的遠(yuǎn)視眼鏡（老花鏡），使光線先會(huì)聚一些，再通過(guò)晶狀體折射后能夠會(huì)聚在視網(wǎng)膜上。五、光的色散與看不見(jiàn)的光1.光的色散：*太陽(yáng)光（白光）通過(guò)三棱鏡后，會(huì)被分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的光，這種現(xiàn)象叫做光的色散。*色散現(xiàn)象表明：白光不是單色光，而是由各種色光混合而成的復(fù)色光。*彩虹的形成就是太陽(yáng)光通過(guò)空氣中的小水珠發(fā)生色散的結(jié)果。2.色光的三原色：紅、綠、藍(lán)。這三種色光按不同比例混合，可以產(chǎn)生各種顏色的光。彩色電視機(jī)的屏幕就是利用這三種色光來(lái)顯示色彩的。3.看不見(jiàn)的光：*紅外線：在光譜上，紅光以外的部分有一種看不見(jiàn)的光，叫做紅外線。紅外線的主要特性是熱效應(yīng)強(qiáng)，一切物體都在不停地向外輻射紅外線。應(yīng)用：紅外線取暖器、紅外線夜視儀、紅外線遙控器等。*紫外線：在光譜上，紫光以外的部分有一種看不見(jiàn)的光，叫做紫外線。紫外線能使熒光物質(zhì)發(fā)光，具有殺菌消毒作用，適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射有助于人體合成維生素D。應(yīng)用：驗(yàn)鈔機(jī)、紫外線消毒燈等。但過(guò)量的紫外線照射對(duì)人體有害，會(huì)導(dǎo)致皮膚灼傷，甚至引發(fā)皮膚癌。六、光學(xué)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)回顧光學(xué)實(shí)驗(yàn)是初中物理的重要組成部分，以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)尤為關(guān)鍵：1.探究平面鏡成像的特點(diǎn)：*實(shí)驗(yàn)中常用薄玻璃板代替平面鏡，目的是便于確定像的位置。*選取兩支完全相同的蠟燭，目的是便于比較像與物的大小關(guān)系。*實(shí)驗(yàn)時(shí)要將玻璃板豎直放置在水平桌面上，否則像與物無(wú)法重合。*用刻度尺測(cè)量像與物到玻璃板的距離，得出等距的結(jié)論。2.探究凸透鏡成像的規(guī)律：*實(shí)驗(yàn)時(shí)，要調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度，目的是使?fàn)T焰的像能成在光屏的中央。*當(dāng)物距變化時(shí)，要通過(guò)移動(dòng)光屏來(lái)找到清晰的像，并記錄物距、像距和像的性質(zhì)。*注意區(qū)分實(shí)像和虛像的