(2)目前国家在大力推广环保节能的电动汽车。电动汽车在行驶期间将电能转化为机械能,而传统汽车则是在发动机内把燃料燃烧产生的
(3)绝大多数汽车的前窗都是倾斜的,当汽车行驶时,车内乘客经玻璃
(4)如图2所示,汽车前灯由灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成,反射镜则相当于
2 . 请阅读《海市蜃楼》并回答。
海市蜃楼
海市蜃楼是一种自然奇观,如图所示。《梦溪笔谈》记载“登州海中,时有云气,如宫室、台观、城堞、人物、车叫慢冠盖,历历可见,谓之海。唐诗有云:“忽闻海上有仙山,山在虚无缥缈间”。《史记封禅书》、《观海市诗》等很多古籍也有类似记载。
海市蜃楼,古人归因于蛟龙之属的蜃,吐气而成楼台城廓,因而得名,又称蜃景。海市蜃楼是一种因远处物体被折射而形成的幻象,其产生原因是太阳使地面温度上升后形成的一种气温梯度。由于密度不同,光线会在气温梯度分界处产生折射现象。我们的大脑认为光线总是沿直线传播,但是当光线通过下方温度低、密度大的大气时,就会向下折射,所以大脑中显现的远处物体就会比实际高。
海市蜃楼最易形成在平静的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方。我国山东蓬莱海面上出现的次数最多,广东的惠来也是中国海市蜃楼出现最频繁的地域。蜃景有两个特点:一是在同一地点重复出现;二是出现的时间一致。如我国蓬莱的蜃景大多出现于每年5、6月份。当地渔民总结为观察气候经验,有“景远候风,景近候雨”之说。有史以来延续时间最长的一次海市蜃楼1957年3月19日从下午一时至六时四十五分才消逝。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)海市蜃楼在 等地方最易形成(至少举出两个)。
(2)炎热的夏季,太阳光炙烤着路面,汽车在公路上行驶。前方不远处浮现出一滩“水”,随着汽车向前行驶发现并没有水。请解释这个现象的形成原因。
(1)为了看清楚板上的光路,板的材质应是
(2)为了研究反射角与入射角之间关系,实验时应进行的操作是
A.绕ON前后转动板E B.绕ON前后转动板F
C.改变光线AO与ON间的夹角 D.改变光线OB与ON间的夹角
(3)让入射角等于
(4)若保持平面镜位置不变,将板向后倾斜一个角度(如图乙),入射光线仍能呈现纸板上,且沿AO方向入射到平面镜的O点,此时与图甲情形对比,发生改变的有
A.法线方向 B.反射光线方向
C.入射角度数 D.反射角和入射角关系
(5)某同学在做探究光的折射特点实验,如图2是光从空气射入水中时的光路。实验中发现,入射光线、折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的两侧,通过实验还得到如下数据:
入射角α | 0° | 15° | 30° | 45° | 60° |
反射角β | 0° | 15° | 30° | 45° | 60° |
折射角γ | 0° | 11° | 22.1° | 35.4° | 40.9° |
光的全反射
一束激光从某种玻璃中射向空气(如图3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,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:
a.当光从空气射向玻璃,
b.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4所示),请在图中完成这束入射光的光路图。
光纤的奥秘
光纤电缆是本世纪最重要的发明之一、发明光纤电缆的,就是被誉为“光纤之父”的华人科学家、诺贝尔奖获得者——高锟。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质,使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端,而不会“溜”出玻璃光纤,这是为什么呢?原来,光从玻璃射入空气时,折射角大于入射角(如图甲)。当入射角增大时,折射角也
(1)完成上文中的空格。
(2)上述玻璃的临界角是
(3)折射光线消失后反射光线的亮度会增强,其原因是折射光消失后,入射光几乎全部变为
(4)当光从玻璃射向空气,
(5)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(如图所示),请在图中完成这束入射光的光路图。
光的全反射
一束激光从玻璃中射向空气(如图甲所示),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,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)玻璃的临界角是
(2)图甲中,当光线从玻璃射斜射入空气中时,反射角
(3)当光线从空气斜射入玻璃中时,
(4)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,如图乙所示,请在图乙中完成这束入射光的光路图。
光的全反射
研究表明,光在不同的介质中传播速度不同,物理学规定:发生折射时,某种介质的折射率,等于光在空气(真空)中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比。所以光在不同介质中折射率不同,我们把折射率较小的称为光疏介质,折射率较大的称为光密介质。光疏介质和光密介质是相对的,例如,空气、水和玻璃三种介质相比较,水对空气来说是光密介质,对玻璃来说则是光疏介质。当光由光疏介质斜射入光密介质时,折射角小于入射角;当光由光密介质斜射入光疏介质时,折射角大于入射角。
当光由光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射(如图1),如果入射角不断增大,折射光线离法线越来越远,而且越来越弱,反射光线却越来越强。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90˚时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射,这时的入射角叫做临界角。当光由光密介质射入光疏介质时,如果入射角等于或大于临界角时,就会发生全反射现象。光从水射入空气的临界角是48.8˚,光从玻璃射入空气的临界角为42˚。
(1)光在空气(真空)中的传播速度
(2)光从水射向空气时,
(3)一个由玻璃构成的三棱镜,让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入(如图2),请在图中完成这束光的光路图
彩 虹
彩虹是大气中一种光学现象.当太阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空形成弧形彩带.
半空中的水珠是圆形的,当光线照射到圆形水珠上某点时,连接该点和水珠球心O的直线(图中未画出),就是该入射点的法线.
如图甲所示,光线从点C进入水珠,经点D反射,再从点E射出.AB是通过水珠球心O且与入射太阳光平行的直线,用x表示进入水珠的光线距AB的距离.
牛顿发现,太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光.当太阳光进入水珠时,也会产生类似效果,从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,形成七色彩虹.
(1)在图甲中,连接OD,则
A.小于 B.等于
C.大于 D.D点位置不同时,以上三种情况均有可能
(2)在图甲中,太阳光是在
(3)在图乙中,光线从点C进入水珠,画出折射角,并用γ表示.
(4)在图甲中,光线从空气进入水珠的折射角随x增大而
A.减小 B.增大 C.先增大后减小 D.先减小后增大
(5)如图丙所示,图中画出了从点C射入水珠光线GC的传播情况.在讨论从E点射入水珠的光线FE(FE平行于AB)传播途径时,小明认为此光线将沿原光路(即EDCG路径)返回.你是否同意他的观点,说明你的理由.
答:
理由:
光的全反射
小慧在做光的折射规律实验时偶然发现:当激光从水中斜射向空气中时,当入射角增大到一定角度时,折射光线会消失,只剩下反射光线(如图甲所示)。这到底是什么原因呢?通过查阅资料,他终于明白了其中的奥妙。
当光线从一种介质1(如水)射向另一种介质2(如空气)时,本来应该有一部分光进入介质2,称为折射光,另一部分光反射回介质1,称为反射光(如图乙所示)。但当介质1(如水)的折射率大于介质2(如空气)的折射率,即光从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,当入射角增大时,折射角也增大,但折射角先增大到90度,此时折射光消失,只剩下反射光,这种现象称为全反射现象。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时,才会发生全反射现象。
光密介质和光疏介质是相对的。例如,水折射率大于空气,所以相对于空气而言,水就是光密介质;而玻璃的折射率比水大,所以相对于玻璃而言,水就是光疏介质。介质的折射率小越小,光在其中传播的速度越快。
光纤通信就是利用光的全反射原理。光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同介质,光从内芯传播时遇到光纤弯曲处,会发生全反射现象,而保证光线不会泄漏到光纤外。
(1)由全反射的条件可知,当光从空气斜射到水中时
(2)若光由水进入空气的临界角是48.5°,则入射光以60°的入射角从水射向空气时
(3)光导纤维的外套相对于内芯介质来说是
(4))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(如图所示),请在图中完成这束入射光的光路图
彩 虹
彩虹是大气中一种光学现象,当阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空形成弧形彩带。
研究光线经过水珠的传播规律,可揭示彩虹形成的原因,如图甲所示,光线从点C进入半径为R的水珠,经点D反射,再从点E射出,AB是通过水珠球心O且与入射太阳光平行的直线,用x表示进入水珠的光线距AB的距离,α表示射出光线与AB的夹角,画出过入射点和球心O的直线(即该入射点的法线),进一步研究可以得出α与x的关系如图乙所示,入射的太阳光分布是均匀的,但射出的光线分布是不均匀的,在α最大时强度最大,能被地面上的人观察到。
牛顿发现,太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光。当太阳光进入水珠时,也产生类似效果。从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,致使不同色光的α的最大值略有不同。
由于不同色光的α最大值略有不同,对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人看到,进入人眼的不同颜色的光来自内外不同弧线的水珠,所以人眼看到的彩虹由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。
(1)在图甲中,如果连接OD,则∠CDO
(2)根据图乙可知,x从0增加到R的过程中,α的变化情况是
A.增大 B.先增大后减小
C.减小 D.先减小后增大
(3)如图甲所示,光线从空气进入水珠的折射角随x增大而
(4)图乙给出的是红光的α-x图像,其α最大值是42°,则紫光的α最大值
(5)图丙中画出了红光通过小水珠时α最大值的光路。请在图丁中画出红光通过大水珠(虚线圈)时α最大值的光路