初中物理观察、实习、实验、趣味题选(光学部分）

1．汽车是大家都很熟悉的，但是你知道汽车的挡风玻璃为什么不竖直安装呢？有人说，挡风玻璃倾斜安装是为了减少行车阻力，使车身造型美观，其实从行车安全来讲，倾斜安装还有重要作用，你能运用所学的光学知识来分析吗？

2．家里总有镜子吧！镜前也总摆着家俱什物的。这一惯常的事却引起两位同学的争论。甲说，镜前无观察者，则无像。乙说，镜中的像是客观存在，只要人走到镜前就能看到镜中的像，无像的镜面是难以想象的。面对这争议的双方，你认为怎样。

3．我们可以用镜子来做一个实验。面对着镜子，你先闭上一只眼睛（如右眼），然后用纸片将镜子上那只闭着的眼睛遮住。请你不要动头部的位置，只是换一只眼睛（左眼）闭合，睁开原先闭合的眼睛看看，这时镜子上被遮住的是哪只眼睛？你能解释它的道理吗？

4．日本的长崎市是第二次世界大战中遭受原子弹袭击的第一个城市。现在在这个城市的南部建造了一个“和平之象”，象的右手高高举起，手指指着当年原子弹的爆炸点，左手横着伸开，象征和平，见图3。如果有一艘离开港口向海面行驶的潜水艇中，艇长用一架［型的潜望镜，背面正对着象眺望。请你仔细想一下，艇长眼中和平之象的像将是怎样的？

5．小实验：两镜照像。取一枚新的图钉与一块小圆形平面镜，小图形平面镜的直径要和图钉的直径相同（如果没有这样的平面镜，可以取一张黑纸，在它的中间开一个与图钉直径相同的圆孔，然后把它贴在一面镜子上，黑纸中间露出部分就成了一个小圆平面镜）。请你在同样的距离分别观察你的脸在平面镜和图钉（凸面镜）中的像，试将两像作一比较，你能否说明它们为什么会有不同。

6．甲乙丙三人都自称是“百发百中”的神枪手，瞄得准，打得中。现三人并排站在鱼塘边同时正对着前方水下的鱼瞄准射击。结果甲未击中鱼，射在鱼的上方；乙也未射中鱼，射在鱼的下方；丙刚射中鱼，则可推知：

（A）甲乙未瞄准鱼。

（B）乙丙未瞄准鱼。

（C）甲丙未瞄准鱼。

（D）只有丙一人瞄准鱼。

7．有一只称之谓“仙女杯”的神奇小酒杯，平时从上往下看，在玻璃杯底的下面，似乎有什么图画时隐时现，但总看不清楚，可是当你一斟上酒，杯子底上就会立即显现出一个美丽的仙女图画。这是什么道理呢？一个聪明人说：“从杯底仙女画发出的光线，在没有酒的时候，准是落在杯子边上了，所以从上往下观察不到。”你看是否是这个原因？你能更进一步揭露“仙女杯”的奥妙吗？

8．小实验，人造彩虹。雨后，我们常常可以观察到天空中呈现的美丽彩虹。如果你吸一大口水，在炎热的夏天背着太阳把水喷成雾状的小水珠，也可观察到一条美丽的小彩虹。你能讲出彩虹形成的原因吗？

9．一个热心于研究的园艺家想：植物的叶子之所以多数呈现绿色，可能是植物喜爱绿光所造成的。于是他就着手改建温室，他将温室的房顶和四周都安装了绿色玻璃，只让阳光中和叶子颜色相同的绿光照射植物。他认为这一措施必将使植物生长得更快，产量也会更高。同学们，你们看呢？

答案：

1．如果汽车的挡风玻璃都竖直安装的话，情况会怎么样呢？晚上行车需要开前大灯，这时根据光的反射定律，灯光会被迎面驶来汽车的挡风玻璃反射回来，耀眼的光亮将使司机睁不开眼；如果后面有车赶上来，那么后面车上的灯光也会通过竖直安装的挡风玻璃形成明亮的虚像，妨碍司机的观察；车内开灯照明时，来自车内人、物的光线都会通过挡风玻璃反映到司机的视野里，使司机分辨不清前方的景物。可见，竖直安装的挡风玻璃，在晚间行车时会使反射光严重地干扰司机观察，以致酿成车祸。为此，汽车的设计师们运用光的反射定律，巧妙地将挡风玻璃倾斜安装，使各种反射光旁射，从而大大地提高了行车的安全性能。

2．平面镜实际上起着改变光路的作用。由物体发出的光线经镜面反射以后才进入人眼，只是由于人们习惯，“觉得”这些光线是发自镜后的“物体”，也即镜后的像。这个像是虚像，不是真实光线汇聚而成的，也就是说镜后根本不存在什么真实的像。有的也是镜前观察者所“感觉”到的虚像。因此可以说镜中的像是不能离开观察者而存在的，因此甲同学是对的，无观察者无像。

那么无人时镜面到底处什么景况呢？这时镜面按其平镜反射面的特性，其上每一点都反射着来自物体的无数条不同角度的光线，没有形成实在的画面。

3．这时镜子上被遮住的换成了闭合的左眼。为什么会这样呢？根据光学知识，我们知道，平面镜所成的像和物的连线跟镜面垂直，并且它们到镜面的距离相等。从图9可以看出，当你睁着左眼看镜中闭合的右眼时，似是来自右眼虚像的射向左眼的光线与镜面相交于O点，而O点正是在左右两眼的中垂线上，因此遮住右眼的小纸片应当贴在O点上，当你换为左眼闭合时，小纸片又会挡住似是来自左眼虚像的射向右眼的光线，闭合的左眼就看不见了，也就是左眼被遮住了。

4．潜望镜内看到和平之象的像见图10。一般平面镜中的像左右是和实物相反的，而和平之象经过两次成像，所以像又与实物左右相符了。但是另方面由于潜望镜中的两镜互成角度，因此从像的上部发出的光，进入艇长的眼睛时是在下边，而从像下部发出的光反而在上边，这样就形成了和平之象的像上下是反的，如图11所示。

5．你的脸在平面镜和图钉镜面上所成的像都是虚像，但后者像小然而却是你整个脸部的像。这是因为图钉镜面是一个凸面镜，它能使反射光线发散，因而从它上面所观察到的像的范围要比平面镜大得多。正是这个性质使凸面镜成了汽车、摩托车等交通工具的观后镜，交通工具安装了它可以提高行车的安全性。

6．由于水的折射作用，人们在水面上所看到的“鱼”，实际上是鱼的虚像，且其位置在鱼的上方。故说瞄准“鱼”者其实是瞄准了鱼的虚像，因而也就射不中实在的鱼。为此有云。瞄准“鱼”者射不中，射中者未“瞄准”。据此可即排除答案D。由于甲虽未射中，但射在鱼在上方，说明甲是射在鱼的虚像位置，说明其是瞄准“鱼”的。故可排除A、C，唯答案B正确。

7．仙女杯底的半圆形玻璃犹如一个凸面镜，而照片固定在杯底座内，它与凸透镜间的距离大于透镜的焦距（u f），因此不能形成放大的虚像，如图12所示。当杯子斟上酒时，酒起了凹透镜的作用，这样半圆形玻璃对光线的会聚作用便减弱了，或者说酒和玻璃形成的“组合”凸透镜（由于酒的折射率比玻璃的小，所以它们对光线还有会聚作用）的焦距f′增大了，并且大于原照片与透镜间的距离，即u＜f′，所以这时“组合”凸适镜起着放大镜的作用，照片经放大成正立的虚像，于是美丽的仙女图象便清晰可见了。

8．雨后天空中出现彩虹，是由于太阳光经过空中悬浮的小水滴时发生反射和折射，产生了色散现象而形成的。嘴中喷出的小水珠，在阳光射入时，也会发生色散现象形成小彩虹。做这个实验时，要使喷出的水珠尽可能成为雾状的小水滴，同时要注意太阳光的入射方向和观察的角度。

9．园艺家的试验将失败。这是由于它不懂得物体的颜色是怎样形成的知识所造成的悲剧。同学们都知道，不透明体的颜色是由它反射的色光决定的。大多数植物的叶子呈现绿色，说明大部分植物反射的是绿光，也就是说绿光正是植物所不喜爱的（或恰恰是对植物生长无用的）。现在园艺家只给植物照绿光，植物就会因有缺少所需要的其他色光而生长缓慢，甚至枯萎。