第二章 光的传播 一、光的传播 1、光源:能发光的物体叫做光源。 光源可分为天然光源(水母、太阳) ,人造光源(灯泡、火把); 月亮、钻石、镜子、影幕不是光源。 2、光在同种均匀介质中沿直线传播; 光的直线传播的应用: (1)小孔成像:像的形状与小孔的形状无关,像是倒立的实像(树阴下的光斑是太阳的 像) 。实像:由实际光线会聚而成的像。 ①小孔成像的条件:孔的大小必须远远小于孔到发光的距离及孔到光屏的距离。 ②像的大小与发光体到孔的距离和像到孔的距离有关,发光体到小孔的距离不变,光 屏远离小孔,实像增大;光凭靠近小孔,实像减小; 光屏到小孔的距离不变,发光体远离小孔,实像减小;发光体靠近小孔,实像增大。 (2)取得直线:激光准直(挖隧道定向) ;整队集合;射击瞄准; (3)限制视线:坐井观天、一叶障目; (4)影的形成:影子;日食、月食 日食:太阳 月球 地球; 月食:月球 太阳 地球 3、光线:常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向; (是理想化物理模型,非真实存在) 4、所有的光路都是可逆的,包括直线传播、反射、折射等。 5、真空中光速是宇宙中最快的速度;c=3×108m/s=3×105 m/s; 6、光年:是光在一年中传播的距离,光年是长度单位; 声音在固体中传播得最快,液体中次之,气体中最慢,真空中不传播; 光在真空中传播的最快,空气中次之,透明液体、固体中最慢(二者刚好相反) 。 光速远远大于声速 (如先看见闪电再听见雷声; 在跑 100m 时, 声音传播时间不能忽略不计, 但光传播时间可忽略不计) 。 二、光的反射 1、当光射到物体表面时,被反射回来的现象叫做光的反射。 2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 3、反射定律: (1)在反射现象中,反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内; (2)反射光线、入射光线分居法线两侧; 1 光现象 (3)反射角等于入射角。(说成入射角等于反射角是错误的) (1)法线:过光的入射点所作的与反射面垂直的直线; (虚线) (2)入射角:入射光线与法线的夹角; (实线) (3)反射角:反射光线与法线的夹角。 (实线) (4)反射角总是随入射角的变化而变化,入射角增大反射角随之增大。 (5)垂直入射时,入射角、反射角相等都等于 0 度。 4、光路图(要求会作) : (1) 、确定入(反)射点:入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线 的交点即为入射(反射)点 (2) 、根据法线和反射面垂直,作出法线。 (3) 、根据反射角等于入射角,画出入射光线或反射光线 5、两种反射:镜面反射和漫反射。 (1)镜面反射:平行光射到光滑的反射面上时,反射光仍然被平行的反射出去; (2)漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,光线向各个方向反射出去; (3)镜面反射和漫反射的相同点:都是反射现象,都遵守反射定律; 不同点是:反射面不同(一光滑,一粗糙) ,一个方向的入射光,镜面反射的反射光只 射向一个方向(刺眼) ;而漫反射射向四面八方; (下雨天向光走走暗处,背光走要走 亮处,因为积水发生镜面反射,地面发生漫反射,电影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用 漫反射把光射向四处,黑板上“反光”是发生了镜面反射,光污染也是镜面反射) 6、潜望镜的工作原理:光的反射。 三、平面镜成像 1、平面镜成像特点:①正立的虚像, ②像和物的大小相等, ③像和物关于镜面对称(轴对称图形) ④像和物对应点的连线和镜面垂直,到镜面距离相等; ⑤像和物上下相同,左右相反(镜中像的左手是人的右手,物体远离或靠 近镜面像的大小不变,像也要随着远离或靠近镜面相同距离) 。 2、关于平面镜成像的实验: ①用玻璃板代替平面镜:便于观察和确定像的位置; ②刻度尺的作用:便于比较像与物到平面镜的距离关系; 2 光现象 ③选取两段完全相同的蜡烛:为了比较像与物的大小关系; ④移去后面的蜡烛,并在所在的位置上放一光凭,则光凭上不能 接受到蜡烛烛焰的像,所 以平面镜所成的像是虚像 ⑤将蜡烛远离玻璃板时,它的像的大小不变。 ⑥有 3mm 和 2mm 的两块玻璃板,应选择 2mm 厚的玻璃板做实验,玻璃板太厚,会看到两 个像。 ⑦玻璃板没有放正,倾斜放置,蜡烛与像不能完全重合。不容易找到像。 ⑧该实验在较黑暗的环境中做效果好。 3、水中倒影的形成的原因: 平静的水面就好像一个平面镜,它可以成像(水中月、镜中花、水中的云,水中的鸟) ; 对实物的每一点来说,它在水中所成的像点都与物点“等距” ,树木和房屋上各点与水面的 距离不同,越接近水面的点,所成像亦距水面越近,无数个点组成的像在水面上看就是倒影 。 了。 (物离水面多高,像离水面就是多远,与水的深度无关) 4、平面镜成虚像的原因: 物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的,这些反射光线 的反向延长线(画线时用虚线)相交成的像,不能呈现在光屏上,只能通过人眼观察到,故 称为虚像(不是由实际光线会聚而成) 注意:进入眼睛的光并非来自像点,而是反射光。要求能用平面镜成像的规律(像、 物关于镜面对称)和平面镜成像的原理(同一物点发出的光线经反射后,反射光的反向延长 线交于像点)作光路图(作出物、像、反射光线和入射光线) ; 5、球面镜:凸面镜和凹面镜 ①以球外表面为反射面叫凸面镜,以球内表面为反射面的叫凹面镜; ; ②凸面镜对光有发散作用,可增大视野(汽车上的观后镜,街头拐弯处的反光镜) 凹面镜对光有会聚作用(太阳灶,利用光路可逆制作手电筒的反光罩) 四、光的折射 1、光的折射 (1) 、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折。 (海市蜃楼) (2) 、光在同种不均匀的介质中传播时,光的传播方向也会发生偏折。 (3) 、折射角:折射光线和法线间的夹角。 2、光的折射定律 3 光现象 (1) 、在光的折射中,三线共面,法线居中。 (2) 、垂直入射时,折射角和入射角都等于 0°,光的传播方向不改变 (3) 、折射角随入射角的增大而增大 (4) 、当光射到两介质的分界面时,反射、折射同时发生 3、生活中与光的折射有关的例子: (1)水中的鱼的位置看起来比实际位置高一些(鱼实际在看到位置的后下方) ; (2)由于光的折射,池水看起来比实际的浅一些; (3)水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些; (4)透过厚玻璃看钢笔,笔杆好像错位了; (5)斜放在水中的筷子好像向上弯折了; (要求会作光路图) 五、光的色散: 光的色散: 1、太阳光通过三棱镜后,依次被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,这种现象叫色 散; 2、白光是由各种色光混合而成的复色光; 3、天边的彩虹是光的色散现象; 4、色光的三原色是:红、绿、蓝;其它色光可由这三种色光混合而成,白光是三种色光混合而 成的;世界上没有黑光; 颜料的三原色是:红、黄、蓝,三原色混合是黑色; 5、透明体的颜色由它透过的色光决定(什么颜色透过什么颜色的光) ; 不透明体的颜色由它反射的色光决定(什么颜色反射什么颜色的光,吸收其它颜色的光,白 色物体反射所有颜色的光,黑色物体吸收所有颜色的光) 例:一张白纸上画了一匹红色的马、绿色的草、红色的花、黑色的石头,现在暗室里用绿 光看画,会看见黑色的马,黑色的石头,还有黑色的花在绿色的纸上,看不见草(草、纸都为 绿色) 六、看不见的光 1、红外线:红外线位于红光之外,人眼看不见;红外线的主要性能是热作用强(加热) ;一切 物体都能发射红外线,温度越高辐射的红外线越多;电视遥控器用红外线来传递信息。 (消毒、 2、紫外线:在光谱上位于紫光之外,人眼看不见;紫外线的主要特性是化学作用强; 杀菌)紫外线的生理作用,促进人体合成维生素 D 从而吸收钙元素(小孩多晒太阳) ,荧光 作用(验钞) 4 光现象