第二章光2.1光的直线传播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)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。
实像:由实际光线会聚而成的像。
(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3、光线:常用一条带有箭头的直线表示光的传播路径和方向;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=3×105km/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)。
2.2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;(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、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)5、潜望镜的工作原理:光的反射。
2.3、平面镜成像1、平面镜成像特点:①正立、等大的虚像,②像和物关于镜面对称(轴对称图形)③像和物对应点的连线和镜面垂直,到镜面距离相等;④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;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屏,则光屏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。
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。
2.4光的折射㈠、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。
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。
(海市蜃楼)3、折射角:折射光线和法线间的夹角。
㈡、光的折射定律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、当光从空气斜射入其他透明介质时,折射角小于入射角;当光从其他透明介质射入到空气时,折射角大于入射角。
(空气中那个角大)5、当光射到两介质的分界面时,反射、折射同时发生㈢、光的折射现象及其应用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(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;2.5透镜一、透镜的分类1、中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜;中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜。
2、通过两个球面球心的直线叫做主光轴,简称主轴;主轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不改变,这个点叫做光心。
二、透镜对光的作用1、凸透镜对光有会聚作用,即光折射后偏向主轴;因此,凸透镜也叫会聚透镜。
2、凹透镜对光有发散作用,即光折射后偏离主轴;因此,凹透镜也叫发散透镜。
三、焦点和焦距1、凸透镜能使跟主轴平行的光线折射后会聚于主轴上的某一点,这个点叫做焦点,用字母“F”表示;2、焦点到光心的距离叫做焦距,用字母“f”表示;焦距越短,会聚作用越强。
3、凸透镜的两侧各有一个焦点,它们到光心的距离相等。
4、凹透镜的焦点是平行于主轴的光线折射后的折射光线的反向延长线交于主轴上的点,没有实际光线交于这点,故为虚焦点。
四、三种特殊光线1、过光心的光线,经透镜折射后,其传播方向不改变;2、平行于主轴的光线,经凸透镜折射后将会聚于异侧焦点,(利用这一点可测凸透镜的焦距)经凹透镜折射后将变得发散,其折射光线的反向延长线过同侧焦点;3、对凸透镜来说,从焦点发出的光经凸透镜折射后将平行主轴射出;对凹透镜来说,延长线过焦点的光经凹透镜折射后将平行主轴射出。
四、照相机1、镜头的作用就相当于一个凸透镜。
来自物体(人或景物)的光经镜头折射后会聚在胶片上,形成被照物体的像。
2、照相机工作原理:当物距(物体到光心的距离,用“u”表示)大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像(实际光线会聚而成的像),镜头和胶片的距离即像距在一倍焦距和两倍焦距之间。
五、投影仪1、镜头的作用就也相当于一个凸透镜。
来自投影片(物体)的光,经凸透镜折射后会聚于天花板上,形成图案的像。
2、投影仪的工作原理:当物距大于一倍焦距小于两倍焦距时,成倒立、放大的实像。
镜头和屏幕的距离即像距大于两倍焦距。
六、放大镜1、实质:放大镜实质上是一个焦距较短的凸透镜。
2、使用方法:把放大镜放在物体跟眼睛之间,适当调整距离,就可以看清物体的细微之处,起到放大图像的作用。
3、放大镜的工作原理:当物距小于焦距时,成正立、放大的虚像(实际光线的反向延长线相交而成的像)。
七、凸透镜成像的规律1、“探究凸透镜成像的规律”实验的注意事项在光具座上,凸透镜应置于蜡烛和光屏之间;应使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度,以使像呈现在光屏的中央。
2、凸透镜成像规律物距像距像的性质应用U>2f2f>V>f倒立缩小实像照相机U=2f V=2f倒立等大实像2f>U>f V>2f倒立放大实像投影仪U=f不成像,得到平行光平行光源U<f正立放大虚像放大镜(1)焦点是实像与虚像的分界点;(2)二倍焦距点是放大与缩小的分界点;(3)凸透镜所成的实像一定是倒立的,所成的虚像一定是正立的;(4)凸透镜成实像时,像和物一定在透镜的异侧;成虚像时,像和物一定在透镜的同侧,且像是被放大的。
3、小孔成像、平面镜成像和凸透镜成像的比较光学元件成像原理像的性质小孔光的直线传播倒立实像平面镜光的反射正立等大的虚像凸透镜光的折射物距不同,所成像的性质就不同4、平面镜与凸透镜成虚像的比较光学元件成虚像的条件虚像的特点平面镜物在镜前正立等大的虚像凸透镜物距小于焦距正立放大的虚像八、光的色散:1、太阳光通过三棱镜后,依次被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、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;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)光的现象及成因1、小孔成像---光的直线传播(包括所有的黑影)2、湖光倒影---光的反射3、海市蜃楼---光的折射4、五颜六色---光的色散5、近视眼镜是凹透镜,远视眼镜是凸透镜。