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

第1 页/ 共19 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19 页 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 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 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 第1 页/ 共19 页 （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 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 。 7．物理学是一门以观察、实验为基础的科 利用 镜证明了太阳光是复色光， 而不是单色光。 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： 色光对凸透镜的焦距大，你推断的理由是： 。 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？ 【解题方法点拨】 第1 页/ 共19 页 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 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 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 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（ ） ．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 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（ ） 第1 页/ 共19 页 ．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 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 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 色，裙子 呈 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、低）。 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） 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 第1 页/ 共19 页 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 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 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 18．电视机遥控器可以发出不同的 ，来实现电视机的遥控；适当的 照射有助 第1 页/ 共19 页 于人体合成维生素D “ ”“ ” ．（选填红外线 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 线实现遥控的； 体检时，医生给人们做B 超检查，利用 波能够穿透人体组织传递信息。 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 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 第1 页/ 共19 页 D．凸透镜有两个虚焦点，凹透镜有两个实焦点 四．主光轴、光心、焦点和焦距（共4 小题） 20．如图所示，主光轴上有一点光源，在透镜的另一侧有一光屏。光屏、点光源通过凸透 镜在光屏上形成一个光斑，现让光屏稍远离凸透镜，光斑的面积会增大，设凸透镜的焦 距为f ，由此可判断（ ） ．d 一定小于f B．d 一定大于2f ．d 可能大于2f，也可能小于f D．d 一定大于f，小于2f 21．如图所示，主光轴上有一点光源，在透镜的另一侧有一光屏。光屏、点光源通过凸透 镜在光屏上形成一个光斑，现让光屏稍微靠近凸透镜，光斑的面积会减小，设凸透镜的 焦距为f ，由此可判断（ ） ．d 一定小于f B．d 一定大于2f ．d 一定大于f，小于2f D．d 可能大于2f，也可能小于f 22．小华测焦距f 时，将凸透镜正对太阳，在透镜下方的白纸上呈现一光斑时，测得光斑 到透镜的距离为l，将白纸再远离透镜一段距离，发现白纸上又出现了相同大小的光 斑，则l （大于/等于/小于）f；小华取一发光的小电灯放在凸透镜光轴上离光心 距离为l 处，在透镜另一侧将白纸沿主光轴远离透镜过程中，纸上的光斑大小将 。 23．如图，一束平行光垂直照射在直径为的圆孔上，圆孔中有一凹透镜，在距离圆孔为L 的光屏上得到直径为b 的圆形亮斑，则这个凹透镜的焦距为 。 第1 页/ 共19 页 5．凸透镜的会聚作用 【知识点的认识】（1）凸透镜是根据光的折射原理制成的． （2）凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜． （3）凸透镜分为双凸、平凸和凹凸（或正弯月形）等形式，凸透镜有会聚作用故又称聚光 透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关． 例1：常言道，水火不相容，但用透明冰块磨制成的一个光学器件却可以取火，这个器件 相当于下面的（ ） ．平面镜 B ．凸面镜 ．凸透镜 D．凹透镜 例2：一塑料薄膜组成的顶棚下堆放着一堆干草，夏天雨后，阳光穿过薄膜上的积水，照 射到干草上，则下列说法正确的是（ ） ．薄膜上的积水形成一个大的凸透镜，如果其焦点恰好在干草处，干草有可能燃烧 B．透镜都是固体物质组成的，液体不能起凸透镜作用 ．起凸透镜作用的应是塑料薄膜 D．水和塑料薄膜共同起凹透镜作用 五．凸透镜的会聚作用（共2 小题） 24 ．下列有关透镜对光线作用的说法中正确的是（ ） ．通过凸透镜焦点的光线，经折射后传播方向平行于主光轴 第1 页/ 共19 页 B．平行光线通过凸透镜后，折射光线会聚于一点，这一点就是凸透镜的焦点 ．凸透镜只对平行光线有会聚作用 D．任何光线经过凹透镜后都会变成发散光线 25．把一块薄玻璃板按如图所示方式以球形割面切开，成为2 个薄透镜，然后沿主轴分开 一定的距离，如果1 束平行光沿主轴投射到1 个透镜上，则（ ） ．无论平行光是从哪边入射，经过2 个透镜折射后仍是平行光 B．平行光从左边入射，经过2 个透镜折射后一定是会聚光束 ．平行光从左边入射，经过2 个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束 D．平行光从右边入射，经过2 个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束 6．凹透镜的发散作用 【知识点的认识】 （1）凹透镜亦称为负球透镜，镜片的中央薄，周边厚，呈凹形，所以又叫凹透镜． （2）凹透镜对光有发散作用．平行光线通过凹球面透镜发生偏折后，光线发散，成为发散 光线，不可能形成实性焦点，沿着散开光线的反向延长线，在投射光线的同一侧交于F 点，形成的是一虚焦点（凹透镜有两个虚焦点）． 例1 “ ” “ ” ：防盗门上装一只猫眼，站在屋内的人通过猫眼能看清屋外的人有一个正立、缩 “ ” 小的像，这只猫眼相当于（ ） ．凹透镜 B ．凹面镜 ．凸面镜 D．凸透镜 例2 ：凹透镜对光具有 “ ” “ ” （填发散或会聚）作用；放大镜就是 “ （填凸透 ” “ ” 镜或凹透镜）． 六．凹透镜的发散作用（共3 小题） 26．如图所示，一块玻璃砖内有一个类似凸透镜的空气泡，你猜猜看，当平行光线穿过它 第1 页/ 共19 页 后，光线会（ ） ．发散 B．会聚 ．仍平行 D．不改变方向 27．在一个不透明的木板上，钻一个小孔。用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围。如图 所示。为了扩大观察的范围，在小孔中嵌入各种形状的玻璃制品。则在图中的四个截面 中能获得最大观察范围的是（ ） ． B． ． D． 28．往试管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一稍大的空气泡。让阳光垂直照射试管， 发现阳光透过空气泡在白纸上形成一橄榄状的暗影，如图所示，原因是 ，用掌握 的物理知识分析，阳光透过试管的其它部分，呈现在白纸上的是 。 7．透镜的光路图 【知识点的认识】（1）凸透镜主要对光线起会聚作用，凹透镜主要对光线起发散作用． （2）不管是凸透镜还是凹透镜，过光心的光线方向不变． 第1 页/ 共19 页 （3）凸透镜要点：平行于主光轴的光线在对面会聚于焦点后继续传播，经过焦点的光线在 透镜对面平行于主光轴传播． （4）凹透镜要点：平行于主光轴的光线过透镜后的光线的反向延长线经过虚焦点． 【命题方向】 凸透镜、凹透镜的作图是中考命题的热点． 例1：如图，F 是透镜的焦点，其中正确的光路图是（ ） ． B． 第1 页/ 共19 页 ． D． 例2：在图中画出入射光线经凸透镜后的折射光线． 【解题方法点拨】 应掌握透镜的特殊光线的特点：对于凸透镜，平行于主光轴的光线折射后过焦点，过光心 的光线传播方向不变；对于凹透镜，平行于主光轴的光线，通过透镜后折射光线的反向延 长线过另一侧焦点．就可以解题． 七．透镜的光路图（共27 小题） 29 ．玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡，下列光路图中正确的是（ ） ． B． ． D． 30 ．图中画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中是凹透镜的是（ ） ． B．b、d ． D．、b、d 31．如图，一根点燃的蜡烛直立于凹透镜主轴上，图中已画出烛焰的顶端S 射出的两条特 殊光线及其对应的折射光线。据图可知（ ） 第1 页/ 共19 页 ．烛焰通过凹透镜所成的像是正立缩小的实像 B．烛焰通过凹透镜所成的像是正立缩小的虚像 ．当蜡烛远离凹透镜时，所成的像将变大 D．当蜡烛远离凹透镜时，所成的像将大小不变 32．在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴 重合，凸透镜的焦距为f，此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平 行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返 回，据此可判断凹透镜的焦距为（ ） ．f B．L ．f+L D．f L ﹣ 33．学习了透镜的有关知识后，为了把一束从左侧射入的较宽的平行光变为较窄的平行 光，小王同学找来了三只薄透镜，其中凸透镜L1 的