第四章光现象

第四章光现象粮道街中学徐曦光我们学习了声音的奥秘，了解人体五感中的听觉。本章与下一章，我们将了解更神秘的光现象，探索视觉的形成。第一节光的直线传播思考：我们为什么可以看见物体？我们的眼睛能够感知一些什么样的物体？无论是发光的还是不发光的物体，一定要有光线进入人的眼睛。下面各属于哪种情况？定义“光源”：能够发光的物体。按照来源分类，有天然光源与人造光源两种。按照发出的光的性质，可分为点光源、线光源、面光源。光的传播很多例子告诉我们，光似乎是沿直线传播的。严格来说，在同种均匀介质或真空中，光是沿直线传播的。尝试解释生活中的下列现象。射击时，当物体、枪口的准星、你的眼睛在一条直线上时就“瞄准”了。阴“影”，日、月食。“向前看——齐！”一个特例：小孔成像。小孔成像的一些例子。小孔成像的性质：倒立，缩小的实像。动手：学画小孔成像的光路图。小孔光屏不透明纸筒家庭作业：尝试回家制作一个小孔成像照相机。宇宙中最快的速度：真空中的光速。c=3×108m/s。c与π一样，是自然界中的一个常数，含义为真空中的光1秒内传播的距离。这个数字非常大，1秒内，光可以围绕地球赤道（4×107m）跑7圈半。阅读P34，其他介质中光速都比真空要小。(与声速相反哦)光年：光在真空中一年所传播的距离。它不是时间单位，是一个非常巨大的距离单位。只有用这样的单位，才能方便的描述我们浩瀚的宇宙。牛郎星距织女星：16.4光年银河系直径：106光年。还有光的颜色、反射、折射、衍射、干涉等等奥秘，我们以后慢慢再学。第二节光的反射光的反射武昌区粮道街中学徐曦光

1.热身提问：为什么我们可以看见发光的物体？答：因为它们都发出了光，进入了我们的眼睛，被我们的眼睛所感知。再问：只有光源能发光吧？那不发光的物体我们为什么能够看见？答：我们能看到不发光的物体是因为物体反射其他光源的发出光进入了我们的眼中。2.光的反射反射？我们来研究一下。我们知道，在均匀介质中，光是沿直线传播.一去不回头的。那么，一束光要是从一个介质进入了另一个介质，比如，镜子，会怎么样？会反射。怎么反射呢？2.光的反射现在，我们来看看我们初中光学的第一幅光路图。这个图表示的是有一束光照在一面镜子上发生的事情，仔细看。2.光的反射2.反射在画光路图之前，我们先回忆一下。为什么我们可以用带箭头的直线来表示光路？一条“光线”，代表了哪两个含义？一条光线，含义有：1，直线代表光的轨迹，因为光是沿直线传播的；2，光传播的方向，用箭头表示。再来看看刚刚那个图。这次，我们要对里面的光线等要素命个名字。2.光的反射这里有一束光线入射镜面上的一个点，我们叫它入射光线。这个表示平面镜，光滑的一面表示镜面入射光和镜面有个交点，叫做入射点。从镜面反射出来的光线，叫反射光线。过入射点作镜面的垂线叫法线。注意它是根虚线，并不是真实的一束光。入射光和法线夹角叫入射角。反射光和法线夹角叫反射角。入射光线：进入平面镜的光线。反射光线：反射出的光线。入射点：入射光线与平面镜的交点。入射角：入法夹角。反射角：反法夹角。法线：过入射点，作垂直于平面镜的垂线。法线不是真实存在的线，所以光学中用虚线表示。2.光的反射好了，现在我们可以来研究光的反射规律了。2.光的反射光的反射：当光照到两种介质的交界面时，传播方向发生改变的现象。AOB镜面B在这幅图里，谁是入射光线？谁是反射光线？谁是法线？入射角和反射角呢？你觉得他们间有什么关系？AN3.光的反射定律实验:探索光的反射定律。A

实验：探索光的反射定律步骤1.折纸成图示情况，画出法线，把法线对准反射板正中。步骤2.用激光笔过A点射出一束光穿过O点入射到镜面上，并调整激光笔的角度，使反射光线明显一些。步骤3.在反射光线上任意取一个点，用笔点在光线上点个小点，标注为B点。（还有点D.F也是用同样方法）步骤4.连接OB，OB即为OA的反射光线的光路。步骤5.重复步骤2~4，画出过C.E点的入射光线和反射光线OD和OF。镜面OBNACE3.光的反射定律⑴反射光线、入射光线、法线在同一平面上；（3线共面）⑵反射光线和入射光线分居在法线两侧；（入反两侧）⑶反射角等于入射角。（两角相等）o反射时光路是可逆的实验探究二：提出问题：猜想：设计实验并实验验证：得出结论：光路可逆否？2光的反射定律两种反射4.反射定律应用镜面反射漫反射

镜面很光滑时，能将平行的入射光线都沿某一相同方向反射出去，其反射光线也是平行的。这样的反射叫做镜面反射。平面镜平面镜白纸那要是不光滑的反射面呢？发生的反射叫漫反射。需要强调的是，无论是镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射规律。例题.雨后天晴的夜晚，为了不踩到地面上的积水，下列说法中正确的是：（）Ａ.迎者月光走，地面上暗处是水潭；背着月光走，地面上发亮处是水潭Ｂ.迎者月光走，地面上发亮处是水潭；背着月光走，地面上暗处是水潭Ｃ.迎着月光走或背着月光走，地面上发亮处都是水潭Ｄ.迎着月光走或背着月光走，地面上暗处都是水潭Ｂ镜面反射和漫反射习题反光板，摄影常用器材之一直角反射器：入射光与第二次反射光平行。反光标志系列组图第三节平面镜成像小实验：浇不灭的蜡烛。实验：平面镜成像器材：三角支架×4，玻璃，白纸，笔，直尺实验步骤实验前，设计表格。物距u（cm）像距v（cm）物象是否完全重合第一组第二组一、把一张白纸平铺于桌面上，用两个支架支起玻璃，用笔记录平面镜的位置。二、在玻璃一侧放置一支架作为物体，记录位置。三、观察平面镜中的像，在玻璃的另一侧，尝试使另外一个支架与像重合，记录此时像的位置。思考：能够重合说明什么问题？四、改变“物”的位置、放置方式，重复步骤1-3，记录几组物、像对应位置。两个定义物距：物体与反射面间的距离；像距：像与反射面间的距离；五、测量几组试验的物距、像距，完成下列表格。物距u（cm）像距v（cm）物象是否完全重合第一组第二组现象与结论平面镜成像试验中，物距与像距______；像的大小与物体______，左右____；是__像总结为：物象等距，等大，虚像，左右反。思考：1、重复试验的用意何在？2、为什么像好像变小了，但是能与“物”重合？3、这个“虚”像与小孔成像的“实”像有何不同？光路法作平面镜成像SS’1.过S点往任意方向作出两根光线的反射光线。2.反向延长反射光线交于S’点。该点即为S点的像。此时若有人从镜中看见了S，会根据光沿直线传播以为S在S’的位置。与小孔成像的实像不同，虚像并不是实际光线，而是实际光线的反向延长线会聚而成，是人的眼睛被欺骗了而产生的错觉。利用平面镜成像中，像与物关于平面镜对称的规律，我们还可以有更快捷的作图方法：对称法。对称法作平面镜成像ABA’GB’H1.过端点A、B作平面镜的对称点A’、B’，保留虚线作图痕迹。2.虚线连接A’B’，A’B’即为AB的像，它们关于平面镜对称。如图，有一束光通过A点射到镜面，反射后过B点，请画出入射光线和反射光线。AB光通过A到B，那么B肯定会以为那是A在镜子里的像“发出”的光。只要找到A的像就可以了。如何找A的像？ABABA’O当然，作B的像B’，再虚线连接AB’也可以。ABB’O如下图，S为一点光源，S’是S在平面镜中的像，SA为S发出的一条光线，请在图中画出平面镜的位置和SA的反射光线。SS’A大致思路：找对称线中点-作平面镜-利用像的性质作图S’AS’凹面镜：使平行光会聚或使发散光平行。用途：探照灯，汽车前大灯，聚焦太阳能。额镜，耳鼻喉大夫常带凸面镜：使平行光发散或使会聚光平行。用途：汽车后视镜（扩大视野）牙镜例2：1、如图所示，物体AB长1.6m，平面镜CD长0.6m，物体到平面镜的距离为2m。下列关于物、像、镜的说法中，正确的是（

）A．物体通过该平面镜不能成完整的像B．像长与平面镜的长相同，为0.6mC．物体与像的距离为2mD．像长与物体的长相同，为1.6mD中秋晚上，小明在池塘中看到了月亮的倒影。他通过查阅资料得知月球与地球的距离是4×105m，池塘深2米，则月球与它的像之间的距离约为_______。4×105m

?8×105m例3：探究平面镜成像特点的实验实验目的：探究平面镜成像特点实验器材：玻璃板，蜡烛两根，火柴，白纸，_______。实验步骤：1．为了保证实验效果，他们应选择_______________（填“平面镜”、“较薄的平板玻璃”或“较厚的平板玻璃”）做实验，目的是________________。点燃蜡烛后，某同学发现镜中出现了A蜡烛两个不重合的像，这是由于光在______________________造成的。较薄的平板玻璃能准确找到像的位置两个反射面上两次反射成像2．实验中还缺少的器材是___________，作用是测量______________________。

刻度尺物、像到反射面的距离3．为了便于观察，该实验最好在___________（填“较明亮”或“较黑暗”）的环境中进行。较黑暗5．在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A，还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B，对蜡烛A和B的要求是______________，蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明物像大小一样。完全相同为证实上述有关成像特点是否可靠，你认为应采取下列哪一项操作：()A．保持A、B两支蜡烛位置不变，多次改变玻璃板位置进行观察。B．保持玻璃板位置不变，多次改变A蜡烛的位置，进行进行观察。B6．移走后面的蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上_________接收到蜡烛烛焰的像（选填“能”或“不能”），所以平面镜所成的像是________像。（选填“实”或“虚”）不能虚7．小红将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，它的像的大小__________（选填“变大”“变小”或“不变”）不变那为什么我们在生活中觉得像会小一些呢？我们之所以觉得“像变小”了，是因为视角与距离和物体大小有关，远处的物体视角较小。8．点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像___________为止，在寻找蜡烛像的位置时，眼睛应该在蜡烛_____（填A或B）这一侧观察，这时发现像与物的大小相等；进一步观察A、B两支蜡烛在刻度尺上的位置发现，像和物的连线与反射面______，像和物到反射面的距离_____。完全重合A垂直相等9．在竖立的玻璃板前面放一支点燃的蜡烛，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。另外拿一支相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像________。这里应用了_____________(选填“等效替代法”或“控制变量法”)的物理方法。这一实验步骤可以观察比较蜡烛和它的像的______________。重合等效替代法大小10．右图是研究平面镜成像特点的实验装置，A为玻璃板，B为点燃的蜡烛，C是和B完全相同但未点燃的蜡烛。当把C移到B的像所在的位置时，无论怎样沿水平桌面移动蜡烛C都不能使C与B的像完全重合，最有可能的原因是_________________________________________________________。玻璃板没有竖直放置（或玻璃板没有与桌面垂直放置）眼睛透过玻璃板看见的“蜡烛C”实际上是________________________（选填“光的反射所形成的虚像”、“光的折射所形成的虚像”或“蜡烛C本身”）光的折射所形成的虚像别忘了，玻璃板再薄，也是有厚度的。第四节光的折射试验：水—空气界面折射试验。记录光路图。不要忘记折射的同时，反射也存在哦。猜想：要是有光线从水中进入空气，会发生什么现象？提示：光路可逆。绘出此时的反射与折射光路图，注意此时的折射光线偏离的位置。综合两种折射现象，我们记忆为：光速大的介质一侧，入射角或折射角大。简记为：“光速大角大”。模仿“反三”，我们来个“折三”入折两侧；法线居中，“空”中角大(或者说光速快的介质一侧的角大)。需要特别说明的是，垂直入射（即入射角为0°）时，反射角、折射角都为0°，光线不偏转。利用这个规律，我们可以得出一些有用的结论。“人看鱼变浅”模型“鱼看人变高”模型不管“鱼看人”还是“人看鱼”，看到的都是虚像；与真实物体相比，这个像的位置总是偏上的。“潭清疑水浅”，水中插筷子海市蜃楼棱镜模型。“往厚的一侧偏”平行玻璃砖模型这四幅模型一定要非常熟练。第五节光的色散绘出一束光通过三棱镜的模型。如果这一束光是太阳光，那么此时就会发生一个有趣的现象：光的色散。我们把这一条光带称之为“太阳光谱”。这个现象中，由于各自的“折射能力”不一样，各种色光的折射角由小到大排列为：红橙黄绿蓝靛diàn紫其中红色光穿透力最强（红不拐），蓝紫色最容易偏转。你能够解释，为什么表示“警示”、“禁止”等含义时，我们用红色光么？因为红光穿透力强，可以不被空气、灰尘散射。同理，使用黄光的场合原理也是一样，如雾灯。“天空是什么颜色的，如果汪洋是蓝色的？我说天空也是蓝色的，因为他们彼此相爱了……”——羽·泉，《叶子》为什么天空与海洋都是蓝紫色的？物体的颜色，有三种情况：光源的颜色由它发出的色光决定。透明物体的颜色由透过的色光决定。不透明的物体的颜色由反射的色光决定。一个实例色光的三原色：红，绿，蓝。这三种色光可以构成任何颜