会扭曲的光

以下是“2012年上海市青少年‘生活中的物理’科技知识竞赛”决赛中的几道竞赛题。

1.（决赛卷第5题）物体放在平面镜前，通过平面镜成像的规律符合下图中的（ ）。

【正确答案】D

2.（决赛卷第12题）近视眼患者的眼球较长或晶状体的焦距偏短，导致远处物体在眼球内的成像位于（ ）。

A. 视网膜上 B. 视网膜前 C. 视网膜后 D. 以上均有可能

【正确答案】B

3.（决赛卷第26题）在十字路口，矗立着一幢大楼，它临街的一面全都是新型的玻璃幕墙（下图中用与东西方向成45度的斜线表示），过往的车辆都在这面大的“平面镜”中成像。小明在十字路口中心，面向北而立，他从这面“镜子”中看到一辆汽车向东行驶到十字路口向右转弯，这辆汽车实际上（ ）。

A. 向西行驶，向右转弯

B. 向北行驶，向左转弯

C. 向南行驶，向右转弯

D. 向东行驶，向左转弯

【正确答案】B

4.（决赛卷第34题）人在岸上斜看水中的鱼和它实际在水中的位置相比（ ）。

A. 深一些 B. 浅一些 C. 一样深 D. 无法判断

【正确答案】B

通过整理分析，我们发现在本届竞赛的决赛试卷当中，有不少题目与光学有关。以上列举出的四道题目有着共同的特点：都涉及光学，但是仔细分析不难发现，所运用的知识点是不同的。决赛卷第5题与第26题，均涉及光的反射中平面镜成像的问题；决赛卷第12题涉及透镜成像的内容；决赛卷第34题涉及光的折射。

光存在着不同的性质，应用广泛，在我们身边无处不在。光使人类能认识自己和了解周围的世界，没有光，人类几乎一无所知。我们依赖它，利用它，你对光了解多少呢？让我们进入光的世界吧！

首先，我们先来认识一下光这个概念。我们之所以能够看见物体，是因为来自物体的光进入我们的眼睛，从而引起了视觉。光源也就是自身能够发光的物体。光在均匀介质中是沿直线传播的，且在真空中的传播速度最大，为3×108米/秒。光的反射定律：光发生反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。

当平行光线射到平面镜上时，反射光线仍为平行光线，这种反射叫做镜面反射。若平行光线经过粗糙表面反射后，反射光线不再平行，而是射向各个方向，这种反射叫做漫反射。

根据反射定律，我们来看看平面镜是如何成像的。（如图1所示）在平面镜MM'前放置一物体S，光线照射在物体S上发生反射，其中有两条反射光线SA、SB射向平面镜MM'后发生反射，其反射光线AC、BD分别遵循光的反射定律。人在物体一侧向平面镜看去是一条直线，所以将反射光线AC与BD反向延长，汇聚在平面镜后一点S'。由于S'不是真实存在的物体，是人眼看到的虚像，所以用虚线表示。

也就是说，平面镜所成的像是虚像；像和物体到平面镜的距离相等；像和物体的大小相等。

在平时的生活中，我们经常使用平面镜，如穿衣镜、汽车的后视镜、潜望镜等。

【考考你】

（2011年上海中考第5题）下列光学器具中，根据光的反射定律制成的是（ ）。

① 放大镜 ② 穿衣镜 ③ 潜望镜 ④ 近视眼镜

A. ①与② B. ②与③ C. ①与③ D. ②与④

【解答】① 放大镜，运用了光的折射

② 穿衣镜，运用了光的反射

③ 潜望镜，运用了光的反射

④ 近视眼镜，运用了光的折射

斜插在水中的铅笔看上去好像折成了两段，海市蜃楼的神奇景象也跟光的折射有关。光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，叫做光的折射。

如图2（a）、（b）所示，当光从空气斜射入水或其他透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。减小入射角，折射角也随之减小；反之，增大入射角，折射角也随之增大。当光垂直于界面射入时，光的传播方向不发生偏折。

如图2（a）、（c）所示，当光线以相同的入射角α1从空气分别斜射入水和玻璃中时，在玻璃中的折射光线向法线偏折得更明显（γ1>γ3），这说明玻璃对光的折射本领比水强。实验表明，不同介质对光的折射本领是不同的。