第二章 光现象
第一节 光的传播
1. 光现象:包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2. 光源: 的物体叫做光源。
● 光源按形成原因分,可以分为 和 。
例如,自然光源有太阳、萤火虫等,人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。
● 月亮 光源,月亮本身不发光,只是反射太阳的光。
3. 光的直线传播:光在 是沿直线传播的,光的传播 。
● 光沿直线传播的现象:小孔成像(其光路图见图2-1)、井底之蛙、影子、日食、月食、一叶障目。
● 光沿直线传播的应用: 、 、 、 等。
● 在光沿直线传播的现象中,光路是 。
● 小孔成像的特点:在光屏上形成 。像的形状与 的形状无关。
4. 光线:用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型, 是研究物理的常用方法之一。 5. 显示光路的方法:
① 让光线通过烟雾。
② 让光线通过加牛奶的水。
③ 让光线沿着某一物体的表面射出。
6. 光速:
● 真空中的光速通常取c=3×108m/s=3×105km/s。
● 真空中的光速是宇宙间最快的速度。
● 空气中的光速略小于真空中的光速。
● 光在水中的速度约为真空中光速的3/4。
● 光在玻璃中的速度约为真空中光速的2/3。
● 介质的密度越大,光速越小。(了解)
7. 光年:光年等于光在1年内传播的距离。
第二节 光的反射
1. 反射:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被鼓膜式板框压滤机反射回原来介质的现象叫光的反射。
*我们能够看见不发光的物体,是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
2. 探究实验:探究光的反射规律【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,如图2-2所示。一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。改变光束的入射方向,重做一次。换另一种颜的笔,记录光的径迹。取下纸板,用量角器测量NO两侧的角i和r。【实验表格】 【实验现象和结论】在反射现象中,反射光线、入射光线和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(i=r)。
【注意】① 把纸板NOF向前或向后折,将看不到反射光线,这说明 。
② 如果让光逆着反射光线的方向射到镜面,那么,它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明, 。
3. 光的反射定律:在反射现象中, ; ;
(简记为:三线共面、两线分居、两角相等)。
如图2-3,垂直于镜面的直线ON叫做法线;入射光线与法线的夹角i叫做入射角;反射光线与法线的夹角r叫做反射角。
4. 光的反射的两种类型: 和 。
● 漫反射: 的表面把光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。
我们能从各个角度看到一个不发光的物体,是因为光在该物体表面发生漫反射。
● 镜面反射: 的反射叫做镜面反射。
● 这两种反射都遵循光的反射定律。
5. 如果想在平面镜内看到全身像,镜子高度至少为身高的一半。
6. 画反射光线或入射光线完成光路图的方法:
● 画反射光线或入射光线完成光路图的依据是 。
● 当绘制完成的时候,图中必须包含以下元素:平面镜、入射光线、反射光线(标好箭头)、入射角和反射角相等的标志(如果给出角度,还要标好角度)、法线(虚线)和垂直标志。
● 已知平面镜、入(反)射光线、入(反)射角时,先过入(反)射点作法线。然后在法线的另一侧量出与入(反)射角相等的角,作出反(入)射光线。最后将其他元素补全。
● 已知入射光线、反射光线时,先作两线交角的角平分线,作为法线。然后过两线交点作垂直于法线的平面镜。最后将其他元素补全。
第三节 平面镜成像
1. 探究实验:探究平面镜成像的特点
【设计实验】如图2-4,在桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块混凝土表面增强剂 光化学衍生器,作为平面镜。在纸上记下平面镜的位置。
把 放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支没有点燃的 的蜡烛,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它与跟前面那支蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置。在纸上记下这两个位置。移动点燃的蜡烛,重做实验。
【实验表格】
| 物到平面镜的距离/cm | 像到平面镜的距离/cm | 像与物大小比较(放大或缩小) |
第一次 | | | |
第二次 | | | |
第三次 | | | |
| | | |
【实验现象和结论】(1) ;(2) ;(3) 。【注意】
● 使用玻璃板代替平面镜的原因: 。
● 刻度尺的作用: 。
● 两根蜡烛大小必须完全相同的原因: 。
● 验证所成的像是虚像的方法:
。
● 在选择玻璃板时,要选择 的一个。目的: 。
● 重做实验的目的: (最好是3~5次)。
● 在实验中不到像的原因: 。( )
2. 平面镜:反射面是光滑平面的镜子叫做平面镜。
3. 平面镜的作用:① ; ② 。
4. 平面镜成像的特点:
● ;
● ;
● ;
● 。
5. 平面镜成像的原理: 。
如图2-5,光源S向四处发光,一些光经平面镜反射后进入了人的眼睛,引起视觉。由于我们认为光沿直线传播,所以我们感到好像光是从图中S'处发出的。S'就是S在平面镜中的像。
但是平面镜后并不存在光源S',进入眼睛的光并非真正来自哪里,所以把S'叫做虚像。
实像和虚像:实像: ;
虚像: ;
6. 凸面镜和凹面镜(见下图2-6)
● 凸面镜的定义:用球面 表面作反射面的面镜叫凸面镜。
凸面镜对光的作用:凸面镜使平行光束 。
凸面镜的应用:汽车的后视镜、街头拐角的反光镜。
● 凹面镜的定义:用球面 表面作反射面的面镜叫凹面镜。
凹面镜对光的作用:凹面镜使平行光束 。
凹面镜的应用:手电筒的反光装置、太阳灶、反射式望远镜。
凸面镜 ESBLS菌 凹面镜 *在反射现象中,光路是
7. 平面镜成像作图方法:
(1)如图2-7,过M点作平面镜的垂线,交平面镜于O点;
(2)在另一侧截取M'O=OM,M'点即为M的像点;
(3)仿照前两步,完成N点的像点,然后用虚线连接M'N'。
绘图之后要注意垂直、等距标记,还要注意虚像要画成虚线。
8. 已知光源、平面镜和反射光线经过的点,作光路图的方法:
(1)如图2-8,先用上面提到的方法作出光源S的像点S'点;
(2)连接S'A,交平面镜于P,则PA为反射光线;
(3)连接SP,SP工作票管理系统为入射光线。
绘图之后要注意垂直、等距标记和表示光路的箭头,还要注意哪一段画成实线,哪一段画成虚线。
该作法的原理:所有反射光线的反向延长线交于像点。
第四节 光的折射
1. 折射:光从一种介质 入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射(图2-9)。
● 当发生折射现象时,一定也发生了反射现象。
● 当光线 射向两种物质的界面时,传播方向 。
2. 光的折射规律:
(1)在折射现象中,折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;
(2)光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折(折射角<入射角);
(3)光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)。
(4)光从空气垂直射入(或其他介质射出),折射角=入射角= 0 度。
● 在折射现象中,光路是 。
● 在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大。
● 在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大。
3. 折射的现象:
① 从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。
② 筷子在水中好像“折”了。
③ 海市蜃楼
④ 彩虹
4. 从岸边看水中鱼N的光路图(图2-10):
● 图中的N点是鱼所在的真正位置,N'点是我们看到的鱼,从图中可以得知,我们看到的鱼比实际位置高。
● 像点就是两条折射光线的反向延长线的交点。漆雾净化器
● 在完成折射的光路图时可画一条垂直于介质交界面的光线,便于绘制。
练习:☆池水看起来比实际的 浅 是因为光从 水中斜射向 空气中时发生折射,折射角大于入射角。
☆蓝天白云在湖中形成倒影,水中鱼儿在“云中”自由穿行。这里我们看到的水中的白云是由 光的反射 而形成的 虚像 ,看到的鱼儿是由是由光的折射而形成的 虚像 。
第五节 光的散
1. 光的散:光的散属于 现象。
● 1666年, 物理学家 用 使太阳光发生了 (图2-11)。
● 太阳光通过棱镜后,被分解成各种颜的光,用一个白屏来承接,在白屏上就形成一条颜依次是
的彩带。