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第四章光现象§4.1光的直线传播一、光源——自身．．能够发光的物体。自然光源：太阳、水母、斧头鱼、萤火虫等等；人造光源：白炽灯、霓虹灯等。▲月亮、钻石、镜子等不是光源(因为它们不是自身发光，只是反射光线).二、光的直线传播1.光沿直线传播的条件：在同种均匀透明介质中。2.光线——理想物理模型（不是真实存在）。3.解释现象：(1)影的形成▲注：树木，建筑物、人等在水中的倒影并不是“影”，而是平面镜成像。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、月食常见的现象：①激光准直。②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。③日食月食的形成：当地球在中间时可形成月食。如图：在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到日偏食，在3的位置看到日环食。④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。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=3×105m/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）。三、光速1.c=3.0×108m/s(真空中)光速在不同介质中不同，玻璃水空气真空vvvv2.光年——长度单位。1光年=m。1233.光传播的特点：(1)光的传播不需要介质；(2)光沿直线传播；(3)光的传播速度很快，且不同介质中速度不同。§4.2光的反射一、光的反射1.定义：当光射到物体表面或两种介质界面时，有一部分光反射回原来的介质继续传播，但传播方向发生改变，这种现象叫做光的反射。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.“一点两角三线”（1）入射点O，也是反射点。（2）法线：过光的入射点所作的与反射面垂直的直线；入射光线；反射光线。（3）入射角i：入射光线与法线的夹角；反射角r：反射光线与法线间的夹角。（入射光线与镜面成θ角，入射角为90°－θ，反射角为90°－θ）4.光的反射定律：“三线共面，法线居中，两角相等”在反射现象中，反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。△反射角总是随入射角的变化而变化，入射角与反射角之间存在因果关系，因而只能说反射角等于入射角。（镜面旋转θ，反射光线旋转2θ）△垂直入射．．．．时，入射角为0度，反射角亦等于0度。5、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6、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）7、潜望镜的工作原理：光的反射。§4.3平面镜成像一、实验时注意事项1.用玻璃板代替平面镜的原因：即可以看到蜡烛的像也可以看到后面的蜡烛，便于准确地确定像的位置。2.玻璃板一定要保证竖直放置，否则无法准确找到像的位置；3.玻璃板尽量要薄一些，如果玻璃板太厚将会看到两个不重合的像。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）。巧记口诀：等大，等距，垂直，对称，左右相反，上下一致。2、关于平面镜成像的实验：N水空气O水空气ON图1入射角折射角折射角入射角N水空气O水空气ON图1入射角折射角折射角入射角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；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）；№1物体远离或靠近镜面时像的大小不变。№2水中倒影（水中月、镜中花）：物离水面多高，像离水面就是多远，与水的深度无关。三、平面镜成虚像的原理：1.虚像：不是由实际光线会聚而成，而是由反射光线延长线会聚而成。2.虚像相对于物体总是正立的，虚像不能用光屏接收，可用眼睛观察。▲注意：进入眼睛的光是反射光，并非来自像点。四、平面镜的应用：1.成像——照镜子；2.改变光路——塔式太阳能电站、潜望镜等。3.增大视觉空间五、球面镜1.凸面镜：以球的外表面为反射面，凸面镜对光有发散作用，可用来扩大视野（汽车上的观后镜等）；2.凹面镜：以球的内表面为反射面，凹面镜对光有会聚作用，可以产生平行光（太阳灶、利用光路可逆制作电筒等）。§4.4光的折射一、光的折射1.概念：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折。▽光在同种介质中传播，当介质不均匀时，光的传播方向亦会发生变化。2.一点两角三线（1）入射点O，即折射点；（2）入射角i：入射光线与法线的夹角；反射角r：折射光线与法线间的夹角；（3）法线、入射光线、折射光线。二、光的折射定律1.在光的折射中，三线共面，法线居中。2.光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折，即折射角小于入射角；光从水或其它介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，即折射角大于入射角。（斜射时，总是空气中的角大）3.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。4.折射角随入射角的增大而增大，但不成比例关系。5.在光的折射中，光路是可逆。▲反射与折射的区别：折射光线与入射光线在两种介质中，各在界面的一侧；反射光线与入射光线在同种介质，在界面的同侧。三、光的折射现象1、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；（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）夏天看到天上的星斗的位置比星斗实际位置高些；（5）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；§4.5光的色散一、光的色散——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，这种现象叫光的色散；☆彩虹的形成：光的色散；颜色分布——外圈红色，内圈紫色。1.复色光：白光是由各种色光混合而成的复色光，能够被分解的光，如太阳光；2.单色光：不能够被分解的光。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）▲白色物体反射所有颜色的光，黑色物体吸收所有颜色的光。三、看不见的光：1.太阳可见光谱：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光按顺序排列起来就是太阳可见光谱。（从左往右其波长逐渐减小；散射逐渐增强；人眼辨别率依次降低）（1）红外线①定义：在光谱的红光以外的部分叫做红外线，人眼看不见②特性：A．热作用强。一切物体都在不断的发射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越多，物体在辐射红外线的同时，也在不断的吸收红外线。B．穿透能力强：可穿透云雾。③作用：加热物品、红外遥感技术、遥控装置3.紫外线：在光谱的紫光以外的部分叫做紫外线，人眼看不见；（1）紫外线的主要特性是化学作用强——消毒、杀菌；（2）荧光效果——验钞；（3）紫外线的生理作用，促进人体合成维生素D（小孩多晒太阳），但过量的紫外线对人体有害（臭氧可吸收紫外线，我们要保护臭氧层）。