光学实验专题复习

王永庆

光在同种均匀介质中沿直线传播，到达两种介质的分界面上时。一部分光发生反射，遵循光的反射定律，一部分光发生折射。遵循光的折射规律，物体通过平面镜成像时遵循光的反射定律。通过凸透镜成像时遵循光的折射规律。同学们在学习光的传播和成像规律时。做好“探究光的反射规律”“探究平面镜成像的特点”“探究光折射时的特点”“探究凸透镜成像的规律”这四大探究类实验，有助于提升科学探究能力。形成光的传播和物体成像的正确物理观念。

探究光的反射规律

本探究实验又可分为两个小探究实验。一个是探究反射光线、入射光线和法线的关系。另一个是探究反射角和入射角的关系。第一个小探究实验的重点环节为设计实验方案。第二个小探究实验的重点环节为收集证据和得出结论，命题考查时的重点也多放在这些重点环节。在本探究实验的实验装置中。可绕法线转动的光屏是为了呈现反射光线的位置，从而得出反射光线、入射光线和法线共面的结论：在入射角和反射角的测量上，同学们可以用量角器测出，也可以改进实验器材，直接由带刻度（显示角度）的光屏得出，最终得出反射角等于入射角的结论。

例1 “探究光反射时的规律”的实验装置如图1甲所示。平面镜放在水平桌面上。标有刻度（能显示角度，图中未画出）的白色纸板ANOC、NBDO能绕垂直于CD的NO轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。

（1）如图1乙所示，将纸板NBDO绕NO轴向后翻转任意角度，发现纸板上均观测不到反射光。只有当纸板ANOC与NBDO在同一平面内时才能观测到反射光。此现象说明_______。

（2）在图1甲中，若将处于同一平面内的纸板ANOC和NBDO（连同激光笔）绕CD同时向后倾斜，此时反射光线_______（填字母符号）。

A.仍在纸板NBDO上呈现

B.被纸板NBDO挡住

C.在纸板NBDO前方

（3）移动激光笔，使入射角为45°，测得反射角也为45°，由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论。你认为这么做_______（填“妥当”或“不妥当”），理由是_______。

答案：（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内 （2）C （3）不妥当 一次实验得到的结论具有偶然性

探究平面镜成像的特点

本探究实验为大探究，提出问题、猜想与假设、设计实验方案、收集证据、分析论证得出结论、评估反思、交流合作这几个要素在本探究实验中都有体现，但是在设计实验方案、分析论证得出结论、交流合作这三个要素中有所侧重，命题考查时也侧重这三个要素，本探究实验中用玻璃板而不用镜子。是利用了玻璃板既能反射光又能透射光的特点。便于找到像的位置，探究像与物的位置关系：选用两根相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系。做实验时，玻璃板后的蜡烛不用点燃，玻璃板与支撑面要垂直。

探究光折射时的特点

本探究实验不属于新“课标”中规定的探究类学生必做实验，一般作为演示实验，装置确定且实验效果明显即可。作为演示实验。其重点探究要素为收集数据和得出结论，命题考查时也侧重实验数据的分析和论证。

例2 某实验小组在做“探究光折射时的特点”实验时，将光从空气分别射入水和玻璃中，测得数据如表1。

请你分析表1中数據，并写出一条规律：_______。

答案：光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射角小于入射角

探究凸透镜成像的规律

本探究实验是新“课标”中规定的探究类学生必做实验之一，属于大探究，也是各种考试的高频考点。考查的重点多放在设计实验方案、收集证据及分析论证得出结论等方面。在本探究实验中，同学们需注意：调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在一条与光具座平行的直线上的目的是，使凸透镜所成的像能正好成在光屏的中心；物体放在一倍焦距处不成像：一个物距对应一个像距，物距改变时，像距随之改变，且物、像移动方向相同；光屏上找不到像的原因主要有，烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度，或蜡烛在凸透镜的焦点以内。或光屏在光具座上可移动的距离小于实际的像距等。

例3 （2023·河南）在“探究凸透镜成像的规律”实验中：

（1）小强发现，用凸透镜看远处物体时，可以看见倒立、缩小的像：用该凸透镜看自己的指纹时，能看到正立、放大的像。他由此猜想：凸透镜成像的特点可能与_______有关。

（2）在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者的高度时，_______（填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛；调节高度的目的是。使像能成在_______。

（3）实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图2所示时，光屏上承接到烛焰清晰的像（像未画出），这个实验现象可以说明_______（填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）的成像特点。

答案：（1）物距 （2）需要 光屏的中心 （3）照相机

关于这四大光学探究类实验，同学们首先要明确实验的目的，即提出需要探究的问题，其次进行猜想、设计实验方案、进行实验、收集证据、分析论证得出结论，最后再进行交流合作、评估反思。