16讲 光的色散、物体的颜色、凸透镜与凹透镜及光路图（教师版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共38 页 初中物理自主招生讲义16 光的色散、物体的颜色、凸透镜与凹透镜及光路图 1．光的色散现象 【知识点的认识】 在光学中，对于不同的波长，介质的折射率（λ）也不同光通过三棱镜后，因色散让白光 形成可见光谱，这令白光在折射时，不同颜色的光线分开，这种现象就称为光的色散．即 “ 把复色光分解为单色光的现象．白光散开后单色光从上到下依次为红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫七种颜色． 【命题方向】 光的色散现象和原因，光的色散属于什么现象﹣﹣﹣﹣﹣光的折射．小知识点都是命题关 键． 【解题方法点拨】理解定义，知道白光色散后光的顺序． 一．光的色散现象（共8 小题） 1．光盘是用激光在反光铝膜上刻出凸凹的音槽来记录音像信息，外表是一层平滑透明的保 护膜。如图是一张放在阳光下的VD 光盘，下列说法正确的是（ ） ．对着光盘能看到你的像，是铝膜发生折射现象形成的 B．对着光盘能看到你的像，是凸凹的音槽漫反射形成的 ．光盘上呈现彩色的扇形面是保护膜的反射形成的 D．光盘上呈现彩色的扇形面是光的色散现象 第1 页/ 共38 页 答与解析：平滑透明的保护膜，相当于平面镜，对着光盘能看到你的像，是铝膜发生反 射现象形成的虚像，而不是折射。故、B 错误。 因为光盘表面那一层凹凸不平的膜，光在照射到光盘表面的时候就会发生折射，形成彩 色的扇面；故错误，D 正确。故选：D。 2．2016 年5 月23 日中午时分，四川省成都市，巨大的日晕包裹着太阳，现身城市上空， 吸引了众多市民观看拍摄。专家表示，这种现象是因为高空的水蒸气遇冷形成小冰晶， 太阳光照射小冰晶后，分解成不同颜色的光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光 “ ” 环，称为日晕。下列关于此现象的说法中正确的是（ ） ．水蒸气遇冷形成小冰晶是凝固现象，此过程要放热 B．水蒸气遇冷形成小冰晶是液化现象，此过程要吸热 ．太阳光照射小冰晶后分解为七色光是光的反射现象 D．太阳光照射小冰晶后分解为七色光是光的折射现象 答与解析：B、水蒸气遇冷形成小冰晶是凝华现象，凝华放热，故B 错误； 、太阳光照射小冰晶后通过折射分解为七色光，故错误； D、太阳光能穿过云层在小冰晶上发生折射，看上去在太阳的周围出现一个圆圈，由内 而外呈、红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，这就是光晕，是光的色散现象。故D 正确。故选：D。 3．用一种透明材料（材料厚度不计）制作一个密闭性好，内部中空装满空气的三棱镜，倒 置于水中，一束白光照向三棱镜（如图所示），以下判断正确的是（ ） ．都是白光 B．是紫光，b 是红光 ．是红光，b 是紫光 D．以上说法都不正确 第1 页/ 共38 页 答与解析：红光的折射程度要小一些，紫光的折射程度要大一些，故处是红光，b 处是 紫光，故正确。故选：。 4．当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光的 色散现象，光将向斜下方偏折，如图所示，下列说法正确的是（ ） ．在光屏上处呈现蓝光 B．在光屏上处呈现黄光 ．在光屏上b 处呈现紫光 D．在光屏上b 处呈现红光 答与解析：当太阳光经过三棱镜后，自上而下会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七 种单色光，因此在光屏上处呈现红光，在光屏上b 处呈现紫光，故正确。 故选：。 （多选）5．如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，光从棱镜射出后，如果用一个白屏 来接收，在白屏上就形成一条彩色的光带。关于此实验现象，以下说法正确的是 （ ） ．太阳只是发出白光 B．白光是由各种色光组成的 ．各种色光在相关的折射过程中，偏折程度不同 D．各种色光在相关的反射过程中，偏折情况不同 答与解析：由于不同颜色的光的波长不同，通过三棱镜的折射程度不同，所以白光经三 棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带。说明太阳光有这 七种颜色组成， 同时可以发现三棱镜对不同的色光折射程度不同，由光谱得，三棱镜对七种色光偏折从 小到大的是红橙黄绿蓝靛紫。故选：B。 6．白光通过三棱镜折射后形成彩色光带，这个现象叫做光的 色散 。 答与解析：太阳光由七种色光组成，当太阳光经过三棱镜后，由于三棱镜对这七种色光 第1 页/ 共38 页 的折射率不同，所以七种色光通过三棱镜发生折射后的偏折情况不同，从而会分解成 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光的色散现象；故答为：色散 7．物理学是一门以观察、实验为基础的科 牛顿 利用 三棱 镜证明了太阳光是复色 光，而不是单色光。 答与解析：牛顿利用三棱镜散射实验证明了太阳光是复色光。故答为：牛顿；三棱。 8．如图所示，冬冬在探究光的色散现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上而下出现了红、 橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，冬冬对产生的原因进行了思考。受此启发，在测量凸 透镜的焦距时，冬冬想：如果分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红 光、紫光对凸透镜的焦距是否相同呢？ 请写出你的推断： 红 色光对凸透镜的焦距大，你推断的理由是： 红色光较紫色光 偏折能力弱 。 答与解析：不同颜色的光的折射本领不同，所以经三棱镜后的偏折程度不同。故用红光 和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对凸透镜的焦距不相同。红色光 对凸透镜的焦距大，这是因为红色光较紫色光偏折能力弱。 故本题答为：红，红色光较紫色光偏折能力弱 2．物体的颜色 【知识点的认识】 （1）透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；它能透过什么颜色的光就呈什么颜色． （2）不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的．比如红光照在黑色的物体上应该呈现黑 色． 【命题方向】中考时一般以填空、选择题的形式出现，小知识点．例如： 一名演员穿着红色上衣，白色裙子在台上表演，若蓝色的光束照在她身上，在台下的观众 看到该演员的衣服是什么颜色？为什么是这种颜色？ 答：上衣黑色裙子蓝色 【解题方法点拨】 物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质上决定于物质的结构，不同的物质结构对 不同波长的光吸收能力不同．解题时抓住以下两点：（1）透明物体的颜色由物体通过的色 第1 页/ 共38 页 光决定的，无色透明的物体能透过所有的色光，彩色透明物体只能透过和物体相同的色 光． （2）不透明物体的颜色由物体反射的色光决定的，白色反射所有的色光，黑色吸收所有的 色光，彩色物体只反射和物体相同的色光． 二．物体的颜色（共6 小题） 9．夜间，点亮的电灯照在桌面上，如果我们看到桌面呈绿色，下列分析不正确的是 （ ） ．灯是白色，桌面是绿色 B．灯和桌面都是绿色 ．灯是绿色，桌面是白色 D．灯是蓝色，桌面是黄色 答与解析：点亮的电灯照在桌面上，如果我们看到桌面呈绿色，说明桌面反射的绿色射 入我们的眼睛，因物体的颜色由所反射的色光决定的，而白色反射各种颜色的光，故桌 面的颜色可能是绿色或者是白色，而灯光可能是绿光，也可能是白光，灯光肯定不会是 蓝色的，因为蓝色光照在黄色的桌面上，桌面不能够反射蓝光而呈黑色。故B 正确，D 不正确。故选：D。 10．摄影大师对黑白照片进行暗室加工时，所用温度计的液柱是蓝色的而不是红色的，以 下说法中不正确的是（ ） ．暗室安全灯是红灯，因而温度计的红色液柱在这种环境中不易看清 B．温度计的蓝色液柱在红光照射下是黑色的 ．蓝色液柱在红光下看得更清楚 D．红色液柱在红灯照射下反射白光 答与解析：因暗室安全灯是红灯，红色的物体只能反射红光，如果阳光照上去他就把其 他6 种颜色全吸收了，只反射出红光。如果红光照上去就不用说了，红光全部反射出 来，看到的只能是红色， 而温度计的蓝色液柱在红光照射下是黑色，这样看得更清楚。综上分析，只有选项D 是 错误的，符合题意。 故选：D。 11 “ ” ．在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块板子，如图所示。关于这块板 子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是（ ） 第1 页/ 共38 页 ．主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向 B．主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的 ．主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间 D．主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方 答与解析：在赛场上终点计时员是看到发令枪冒出的白烟计时的，为了便于计时员清晰 的看到发令枪冒出的白烟，所以选用深色的板子来衬托发令枪冒出的白烟。 故选：B。 12．某广告公司在拍摄水果广告时，为了追求某种艺术效果，在暗室里用红光照射装在白 色瓷盘中的红色苹果及黄色香蕉。站在旁边的摄影师将看到（ ） ．苹果呈黑色，瓷盘呈白色，香蕉呈黑色 B．苹果呈红色，瓷盘呈红色，香蕉呈黑色 ．苹果呈黑色，瓷盘呈红色，香蕉呈红色 D．苹果呈红色，瓷盘呈黑色，香蕉呈黑色 答与解析：用红光照射白色瓷盘、红色苹果及黄色香蕉： ①白色瓷盘，白色的物体能反射所有的色光，反射什么色光就是什么颜色，故瓷盘呈现 红色。 ②红色的苹果只能反射红光，故呈现红色； ③黄色香蕉，只能反射黄光，吸收红色的光，因此在红光照射下没有反射光线进入人 眼，故呈现黑色； 故选：B。 13．在没有任何其它光照的情况下，舞台追光灯发出的绿光照在穿白上衣、蓝裙子的舞蹈 演员身上，观众看到她（ ） ．全身呈绿色 B．上衣呈绿色，裙子呈黑色 ．上衣呈绿色，裙子不变色 D．上衣呈绿色，裙子呈青色 第1 页/ 共38 页 答与解析：白上衣能反射所有的色光，绿光照上就反射绿光，呈现绿颜色；蓝裙子只能 反射蓝光，绿光照上不反射，呈现为黑色。 故选：B。 14．一个上身穿黄衣，下身穿红裙的姑娘在舞台红色的追光灯下，上衣呈 黑 色，裙子 呈 红 色。 在水面下的潜水运动员看到岸上的树木位置会比真实的位置偏 高 （高、低）。 答与解析：（1）红光照在黄色上衣上，黄色上衣不能反射红光，只能反射黄光，红色 光被吸收，没有光线进入观众的眼中，观众看到的上衣就是黑色的； 红光照在红裙子上，红裙子反射红色光，观众看到的是红色的。 （2）光从空气中斜射入水中时，在水面处发生了折射，折射角小于入射角，人眼逆着 折射光线的反向延长线看去，看到是树木的虚像，虚像在树的上方， 因此潜水运动员看到岸上的树木位置比真实位置偏高。 故答为：黑，红，高。 3．红外线 【知识点的认识】 在光谱中波长自760m 至400μm 的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线．所有高于绝 对零度（﹣27315℃）的物质都可以产生红外线．现代物理学称之为热射线．医用红外线 可分为两类：近红外线与远红外线．红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英 国科学家赫歇尔于1800 年发现，又称为红外热辐射，他将太阳光用三棱镜分解开，在各种 不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应．结果发现，位 于红光外侧的那支温度计升温最快．因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看 不见的光线，这就是红外线．也可以当作传输之媒介．太阳光谱上红外线的波长大于可见 光线，波长为075～1000μm．红外线可分为三部分，即近红外线，波长为（075 1 ﹣）～ （25 3 ﹣）μm 之间；中红外线，波长为（25 3 ﹣）～（25 40 ﹣ ）μm 之间；远红外线，波长 为（25 40 ﹣ ）～l000μm 之间． 【命题方向】红外线的应用是命题方向，一般以选择题形式出现．例如应用：生活中高温 杀菌，红外线夜视仪，监控设备，手机的红外口，宾馆的房门卡，汽车、电视机的遥控 器、洗手池的红外感应，饭店门前的感应门． 【解题方法点拨】利用物理性质解题：1．有热效应2．穿透云雾的能力强3．治疗作用． 三．红外线（共5 小题） 第1 页/ 共38 页 15．王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时，门会实现自动开闭。王勇同学 对此产生了浓厚的兴趣，他很想知道自动门是如何实现自动控制的。为此他反复做了几 次试验：当他轻轻地靠近自动门时，门自动打开；当把一个足球滚向自动门时，门自动 打开；当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板，直立着滑向自动门时，门不打开。 王勇同学根据探究试验的结果，对自动门的自控原理提出了以下几种猜想，你认为其中 最合理的猜想是（ ） “ ” ．自动门听到来者的声音时，通过声控装置实现自动开闭 B．自动门探测到靠近的物体发射出的红外线，通过光控装置实现自动开闭 ．自动门本身能发射出一种红外线信号，当此种信号被靠近的物体反射时，就会实现自 动开闭 D．靠近门的物体通过空气能产生一种压力传给自动门，实现自动开闭 答与解析：、玻璃板滑向门时，也会有声音的发生，但门并没有打开说明不是利用声控 装置。 B、玻璃板也会辐射出红外线，但门没有打开说明不是探测物体发射出的红外线，来实 现自动开闭的。 、若是自动门发射红外线，红外线经过玻璃会穿透过去，反射回来的是非常少的，但足 球和人反射回来的红外线是比较多的，因为红外线是不能穿透足球和人。自动门就可以 探测反射回来的红外线来实现自动开闭。 D、玻璃板也可以通过空气给自动门一个压力，但玻璃板滑向自动门时，自动门并没有 打开说明不是利用空气压力来实现自动开闭的。 故选：。 16．每年5 月份，我省成都及周边的区的农民都有大量焚烧秸秆的现象。焚烧秸秆所产生 的烟雾不仅对空气的质量造成了严重的污染，威胁到人的健康，还影响了正常的航空及 交通。为了对秸秆焚烧进行有效的监控和治理，今年成都市气象局利用了高科技帮手， 通过卫星遥感技术进行观测以及时发现焚烧源。卫星监测焚烧源的主要依据（ ） ．对焚烧源进行拍照，从照片上直接看到焚烧源 B．监测焚烧源产生的烟雾，从烟雾的多少来确定焚烧源 ．监测焚烧源的颜色，从遥感照片的颜色来确定焚烧源 D．监测焚烧源的温度，通过捕捉高温物体发出的红外线来确定焚烧源 答与解析：因为卫星距地面的距离非常远，因此，无法通过照片直接看清焚烧源、烟 第1 页/ 共38 页 雾，也不能通过颜色来准确判断焚烧源。 由于温度不同的物体发出的红外线的强弱不同，卫星遥感和红外线夜视仪都是利用感知 物体发出的红外线工作的。 故选：D。 17．图是研究小车运动的示意图，图中的固定装置是一个接收器，它能发出红外线信号， 并接收小车发射的超声波信号（固定在小车上的发射器接收到红外线信号后立即发射超 声波）。某同学做实验时把接收器用信号线与示波器相连，得到了图B 所示的扫描图 象，图中的P1和1 是第一组红外线和超声波。以下说法错误的是（ ） ．超声波与红外线在空气中传播速度相同 B．超声波是机械波，红外线是电磁波 ．根据图象可以判断：小车正靠近固定装置 D．小车的运动是变速运动 答与解析： 、超声波属于声音，红外线属于电磁波，在空气中传播速度不相同，故错误； B、超声波是一种频率高于20000z 声波，属于机械波，红外线是电磁波，故B 正确； 、根据图示可知发射信号P 与接收信号的间距越来越小，即发出和接收超声波的时间变 短，故小车靠近接收器，故正确； D、由发射和接收的时间差可知，时间差是不相等的，故小车是变速运动，故D 正确。 故选：。 18．电视机遥控器可以发出不同的 红外线 ，来实现电视机的遥控；适当的 紫外线 照射有助于人体合成维生素D “ ”“ ” ．（选填红外线 紫外线） 答与解析：电视机遥控器是利用红外线来遥控电视机的，适量的照射紫外线有助于人体 维生素D 的合成。 故答为：红外线；紫外线。 19．生活中我们经常用到科学知识，如家中电视机的遥控器是利用 红外 线实现遥控 的；体检时，医生给人们做B 超检查，利用 超声 波能够穿透人体组织传递信息。 答与解析：（1）家中的电视遥控器是利用红外线来实现对电视的控制的。 第1 页/ 共38 页 （2）体检时医生给人们做B 超检查，利用的是超声波，说明超声波能够穿透人体组织 传递信息。 故答为：红外；超声。 4．主光轴、光心、焦点和焦距 【知识点的认识】 （1）透镜一般多是由两个以上的凸凹圆形透明体组成，每个透明体均有两个曲率半径和两 个球心，连接两个球面的中心就是主光轴．通俗的说法是：通过透镜两侧球心的直线，叫 做主光轴，简称主轴．所谓曲率半径就是球面的半径，也就是从圆的中心至边缘的长度． （2）光心：每个透镜主轴上都有一个特殊点：凡是通过该点的光，其传播方向不变，这个 点叫光心． （3）焦距：焦点到光心的距离． （4）焦点：实验表明，凸透镜能使平行于主光轴的光汇聚在一点，这个点叫焦点． 【命题方向】 这几个透镜要素是学习凸透镜、凹透镜基础中考命题是一般不会直接出题． 例1：实验室备有甲、乙、丙三个凸透镜，三个实验小组分别用这三个凸透镜探究凸透镜 成像规律，实验时，当蜡烛到透镜的距离都为12m 时，甲、乙、丙三透镜分别成缩小的实 像、放大的虚像、放大的实像，则这三个透镜的焦距f 甲、f 乙、f 丙 的大小关系为（ ） ．f 甲＞f 乙＞f 丙 B．f 乙＞f 丙＞f 甲 ．f 乙＞f 甲＞f 丙 D．f 丙＞f 乙＞f 甲 分析：根据凸透镜成像的三种情况进行判断： u＞2f，成倒立、缩小的实像． 2f＞u＞f，成倒立、放大的实像． u＜f，成正立、放大的虚像． 解：物距相同，甲凸透镜成倒立、缩小的实像，u＞2f 甲，所以f 甲＜ ＝ ＝6m； 第1 页/ 共38 页 乙凸透镜成正立、放大的虚像，u＜f 乙；所以f 乙＞u＝12m； 丙凸透镜成倒立、放大的实像，2f 丙＞u＞f 丙，所以12m＝u＞f 丙＞ ＝ ＝6m； 所以，f 乙＞f 丙＞f 甲．故选B． 点评：本题根据各凸透镜成像性质确定物距和焦距的关系，求出各凸透镜焦距的取值范 围，然后比较焦距的大小． 例2 ：关于透镜，下列说法正确的是（ ） ．凸透镜对光线有会聚作用，通过凸透镜的光线一定会聚到一点 B．不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变 ．放在凹透镜焦点上的点光源，它发出的光线经透镜折射后光线平行于主光轴 D．凸透镜有两个虚焦点，凹透镜有两个实焦点 分析：（1）凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用；凸透镜有实焦点；凹凸 镜有虚焦点． （2）对于凸透镜来说：平行于主光轴的光线会聚于焦点；过光心的光线传播方向不变； 对于凹透镜来说：平行于主光轴的光线会发散，其发散光线的反向延长线过焦点；过光心 的光线传播方向不变； 解：、凸透镜对光线有会聚作用，只有平行于主光轴的光线才能会聚于焦点，故错误； B、不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变，故B 正确； 、根据光路的可逆性，放在凸透镜焦点上的点光源，它发出的光线经透镜折射后光线平行 于主光轴，故错误； D、凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点，故D 错误． 故选B． 点评：