第一节光的直线传播和光的反射
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光的直线传播和光的反射光是一种电磁波,它在空气、真空或其他透明介质中以直线传播的方式前进。
光的传播是一种非常复杂的物理现象,涉及到许多重要的概念和原理。
本文将介绍光的直线传播以及光的反射,从而使读者对光的传播过程有更深入的了解。
一、光的直线传播光的直线传播是指光在透明介质中以直线的方式传播。
当光经过透明介质边界的时候,会发生折射现象,即光线改变传播方向。
根据斯涅尔定律,光线在通过介质界面时,入射角和折射角之间满足正弦关系。
这意味着光线在不同介质中传播时会发生偏折。
光通过透明介质的传播速度取决于介质的折射率。
介质的折射率越高,光传播速度越慢。
这是因为光波在介质中与原子或分子相互作用导致的。
例如,当光从空气中进入水中时,由于水的折射率大于空气的折射率,光线会向法线方向偏转,速度减小。
二、光的反射光的反射是指光线遇到物体表面时,发生改变方向的现象。
反射可以分为镜面反射和漫反射两种类型。
1. 镜面反射:镜面反射是指光线遇到光滑表面时,按照相同的角度反射。
当光线射向镜面表面时,根据角度的相等,光线会按照相同的角度反射回去。
这种反射光线准确地在同一平面上,因此可以产生明亮的镜像。
2. 漫反射:漫反射是指光线遇到粗糙表面时,以不规则的方式反射。
光线在碰到粗糙表面后会以不同的角度散射并反射出去。
由于光线的散射,漫反射产生的光线在不同方向上发散,因此无法形成明确的镜像。
光的反射现象在日常生活中随处可见。
例如,当我们看到自己的倒影或者在镜子中看到自己的影像时,就是由于光的反射所致。
此外,反光镜、平面镜等也是通过光的反射原理而设计制造出来的。
三、光的应用光的直线传播和反射为许多重要的应用提供了基础。
以下是几个关于光的应用的例子:1. 光学仪器:光学仪器(如望远镜、显微镜等)利用光的直线传播特性,将光线聚焦或放大,从而实现对物体的观测和研究。
2. 光纤通信:光纤通信利用光的直线传播特性,将信号转换成光信号,并通过光纤进行传输。
《光现象》一章的知识点及其要求概述本章有四个课题:光的直线传播、光的反射、平面镜成像、光的折射、光的色散。
每个课题都包含了诸多知识点,掌握好每个知识点的要求,是完成学习目标的基本保证,是中考命题人员命制试题的主要依据。
下面结合课程标准按照课题顺序阐述每个知识点及其要求。
每个课题精选一个典型实例说明考查的知识点、解题思路、规范化的解题过程,也指出在解题时的易错点。
再给出中考试题中涉及本章的内容的高频知识点的真题、改编题、原创题。
这样通过对全文的学习,学生的综合素质就会快速提升。
一.光的直线传播(一)这个课题涉及到的知识点光的直线传播这个课题包含的知识点主要有光源、光的直线传播规律、光的直线传播规律的应用、光速。
(二)课标对这个课题涉及到的知识点的要求课程标准没有对这个课题做要求,本课题需要了解的内容是:1.光源:定义:能够发光的物体叫光源。
分类:自然光源,如太阳、萤火虫;人造光源,如 篝火、蜡烛、油灯、电灯。
月亮本身不会发光,它不是光源。
2.光的直线传播的规律:光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
3.光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法 之一。
早晨,看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高,该现象说明:光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
4.应用及现象: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。
5.光速:光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s ;光在空气中速度约为3×108m/s 。
光在水中速度为真空中光速的3/4,在玻璃中速度为真空中速度的2/3。
第三章光的世界第一节探究:光的反射定律第1课时光的直线传播1.物理观念:(1)了解什么是光源;(2)知道光在同一种透明、均匀介质中是沿直线传播的及其应用。
2.科学思维:让学生经历“观察-猜想-实验-归纳”的学习过程,探究光的直线传播特点。
3.科学探究:通过观察分析,让学生初步学会从生活和自然现象中发现与光传播有关的问题,并培养学生用恰当的语言表达问题的能力。
4.科学态度与责任:通过对多种光现象的观察与分析,认识到光现象与生活密切相连,激发学生学习物理的兴趣,从中体验学习的成就感。
重点:探究光沿直线传播;难点:用光的直线传播解释简单的光现象。
趣味导入课件展示一些自然界和生活中的光现象图片,让学生欣赏,从而导入第三章《光的世界》学习。
任务一光源思考:光是从哪里来的?什么是光源?光是由某些能发光的物体产生的。
我们把那些正在发光的物体称为光源,如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等。
光源分自然光源和人造光源自然光源:自然界存在的光源。
如太阳、萤火虫、发光的鱼等。
人造光源:人们制造的光源。
如日光灯、节能灯、点燃的蜡烛等。
思考:月亮是光源吗?月亮本身不发光,不是光源,它是靠反射太阳光让自已变得明亮。
任务二光的传播提出问题:从光源发出的光如何传播?演示1:用激光灯沿着黑纸片照射,观察光在空气中的传播。
演示2:用激光灯射到烧杯中的水中,观察光在水中的传播。
演示3:用激光灯射到玻璃中,观察光在玻璃中的传播。
1.光在同种透明均匀介质中沿直线传播。
教师强调:光在同种介质中沿直线传播是有条件的,介质要均匀,才能沿直线传播,如果介质不均匀,光线也会发生弯曲。
2.光线光在同种透明均匀介质中沿直线传播,为了便于描述光的传播路径,在物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向,并将这条带箭头的直线称为光线。
3.光沿直线传播现象及应用:(1)影子的形成:影子是如何形成的?光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体后面光不能到达的区域便产生影子。
第四章《光现象》第一节、光的直线传播1、光源:定义:能够发光的物体叫光源。
分类:自然光源,如太阳;人造光源,如电灯。
月亮本身不会发光,它不是光源。
2、规律:光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
3、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
4、应用及现象:○1影子的形成:○2日食月食的形成:○3小孔成像:小孔成像成倒立的实像,其像的形状与孔的形状无关。
5、光速:光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s;光在空气中速度约为3×108m/s。
光在水中速度为真空中光速的3/4,在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。
第二节、光的反射1、我们能看到不发光的物体是因为这些物体反射的光进入了我们的眼睛。
2、反射定律:三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。
光的反射过程中光路是可逆的。
、漫反射和镜面反射一样遵循光的反射定律。
第三节、平面镜成像1、平面镜成像特点:(1)像与物体大小相等 (2)像到镜面的距离等于物体到镜面的距离。
(3)像与物体的连线与镜面垂直(4)平面镜成的是虚像。
另外,平面镜里成的像与物体左右倒置。
平面镜成像特点:等大、等距、垂直、虚像。
成像原理:光的反射定理2、平面镜应用:(1)成像(2)改变光路。
3、实像:实际光线会聚点所成的像虚像:反射光线反向延长线的会聚点所成的像4、凹面镜应用:太阳灶、手电筒、汽车头灯凸面镜应用:汽车后视镜第四节、光的折射1、光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般发生变化的现象。
2、光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线与入射光线、法线在同一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。
入射角增大时,折射角也随着增大。
当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变,在折射现象中,光路也可逆的。
初步了解光的传播光的直线传播与反射初步了解光的传播:光的直线传播与反射光是一种电磁波,它以特定的速度在真空中传播。
在光的传播过程中,它会按照直线传播原理进行传递,并在遇到物体时发生反射现象。
在本文中,我们将初步了解光的传播方式以及光的直线传播与反射的基本原理。
一、光的传播方式在空气或真空中,光的传播方式主要有直线传播和曲线传播两种情况。
1. 直线传播当光在一片均匀介质中传播时,如果没有遇到任何物体或介质的边界,光会沿着直线进行传播。
这种直线传播的方式也是我们在日常生活中最为常见的光传播方式。
直线传播的特点在于,光线在传播过程中并不会发生弯曲的现象,而且光线之间相互独立,互不干扰。
因此,在相对稀薄的空气或真空中,我们常常可以看到远处的物体,因为光线可以直接传到我们的眼睛中,呈现出清晰的图像。
2. 曲线传播在某些情况下,光线会发生曲线传播的现象。
当光线从一种介质射入另一种介质时,由于介质的光密度不同,会使光线发生折射现象,使光线的传播路径变为曲线。
这种曲线传播的现象,我们常常可以观察到在水果中,当我们将一根鱼竿伸入水中时,水中的鱼在我们看来就似乎更高。
这是因为当光线从水中射入空气中时发生了折射,使鱼的位置看起来发生了偏移。
另外,透过一些特殊的玻璃或透镜,光线也可以发生曲线传播的现象。
这种曲线传播的特性使得我们能够利用透镜来进行放大或聚焦的操作。
二、光的反射现象除了直线传播和曲线传播外,光还会在遇到物体时发生反射现象。
光的反射是指光线遇到物体表面后,以与入射角相等但方向相反的角度从物体表面反弹出来。
光的反射是我们日常生活中最为常见的现象之一,比如我们照镜子时,镜子表面的玻璃会将我们的影像反射出来;我们穿着鞋子时,鞋子的表面也会将光线反射出来。
光的反射是由光线碰撞物体表面时,部分能量被吸收而产生的。
光线碰撞物体表面时,会引起物体内部的电子云产生振动,从而将能量转化为热能。
然后,物体会将一部分能量转发到空气中,使得我们能够感觉到光的反射现象。
第一节光的直线传播和光的反射
14.1 光的直线传播与反射
一、考点聚焦
➢光的直线传播,本影和半影Ⅰ级要求
➢光的反射,反射定律。
平面镜成像作图法Ⅱ级要求
二、知识扫描
1.光源是自行能发光的物体。
由于光的直线传播,能够用一条表示光束传播方向的直线代表光,如此的直线叫光线。
2.影是由于光的直线传播产生的。
本影是影子中部的黑暗部分,完全可不能受到光源上任何一个发光点发出的光的照耀;半影是本影周围的半明半暗区域,只能受到光源上一部分发光点发出的光的照耀。
3.反射定律内容是反射光线跟入射光线和法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,反射角等于入射角。
入射角、反射角分不是指入射光线、反射光线跟法线的夹角,而不是跟反射面夹角。
4.反射现象是光路可逆的。
镜面反射和漫反射也都遵循反射定律。
5.平面镜成像规律:平面镜成正立虚像,像和物对镜面是对称的。
三、好题精析
例1.一人自街上路灯的正下方通过时,看到自己头部的影子正好在自己脚下,假如人以不变的速度朝前走,那么他头部的影子相关于地面的运动情形时〔〕
A.匀加速直线运动B.匀速直线运动
C.变加速直线运动D.无法确定
解析:依照光的直线传播,作出人向右匀速运动时,人头和人头的影
的位置示意图,如下图。
设ts末、2ts末、…、nts末,A点(人
头部〕分不位于A1、A2…A n处;相应的人头部的影在地面上的C1、
C2、…、C n处。
因为人做匀速运动,A点也做匀速运动,因此有
AA1=A1A2=A2A3…=vt 由几何关系能够分析知:
OC1=C1C2=C2C3=…由此能够判定,人头影子在相等时刻内
位移相等,做匀速直线运动。
故此题选B。
点评:此题要求考生把握光的直线传播和影的基础知识,由题意建立物理模型,并依照平面几何的有关知识进行求解。
例2.关于日食和月食,正确的讲法是〔〕
A.位于月球本影中的人,能看到月全食
B.位于月球半影中的人,使能看到日偏食
C.月球处于地球的半影内,显现月偏食
D.月球处于地球的本影内,显现月全食
解析:右上图表示阳光照耀下月球形成的影区分布情形,A、
B为半影区,地球上位于月球半影区的人,观看到的是日
偏食;C是本影区,在本影区的人看不到太阳的整个发光
面,是日全食;D是伪本影区,假设观看者在伪本影区看
不到太阳发光面的中部,发生日环食。
当月球运行到地球的本影里时发生月食现象〔图〕.月球全部进入地球本影区,太阳光不能照耀到月球上,面向月球的半个地球上的人将看不到月球,发生月全食;月球有一部分进入地球本影区时,但另一部分仍有阳光照耀,因此发生月偏食.因此此题的正确选项有B 、D 。
点评:此题要求考生把握本影、半影和伪本影的概念,明白日食和月食是如何样形成的。
例3.一个点光源 S 对平面镜成像,如下图,设光源不动,
平面镜以速率v 沿OS 方向向光源平移,镜面与OS 方向
之间的夹角为30º,那么光源的像S / 将〔 〕
A .以速率0.5v 沿S / S 连线向S 运动
B .以速率v 沿S / S 连线向 S 运动
C .以速率3v 沿S / S 连线向S 运动
D .以速率2v 沿S / S 连线向S 运动 解析:依照平面镜成像规律,像点S / 将沿S / S 连线向S 运动,平面镜沿S / S 方向靠近S 的速度大小
为v 1=v ·Ssin30°=0.5v ,而像点S / 相关于S 的速度大小为v 2=2v 1=v ,故B 项正确。
点评:此题要求考生把握平面镜成像规律,并能结合题设条件建立光源S 、平面镜和像S / 三者相
对运动的关系。
例4.如右上图所示,水平地面上有一个正方体木箱,木箱上
方水平放置一块足够大的平面镜MN 。
试用作图法画出人眼
在S 处通过平面镜能看到的木箱右方的水平面的区域.
解析:〔1〕设 S 为一个点光源,作出其像点 S / 。
〔2〕连接 S
和木箱左上角顶点并延长交平面镜于A ,连接S / A 并延长交水平
面于Q 。
〔3〕连接S /和木箱右上角顶点并延长交水平面于P 。
〔4〕PQ 确实是S 发出的光线经平面镜反射后能照亮的木箱右
方水平面的范畴。
依照光路可逆,PQ 也确实是人眼在S 处通过
平面镜能看到的木箱右方的水平面的范畴。
点评:解此题的依据有:〔1〕利用光路可逆原理:眼睛是同意光
线的器官,本身不能发光,依照光路可逆,假设在S 处有一个点光源,那么它发出的光经平面镜反射后能照亮的木箱右边的范畴,也确实是人眼能在平面镜中看到的范畴〔如右以下图〕;〔2〕利用平面镜成像的对称性:先由对称性作出S 的像点S /,再分析反射光能照亮的区域。
例5.如下图,古希腊某地理学家通过长期观看,发觉6月21日正午
时刻,在北半球A 城,阳光与铅直方向成7.5º角下射,而在A 城的
正南方,与A 城地面距离为L 的B 城,阳光恰好沿铅直方向下射,
射到地球的太阳可视为平行光.据此他估算出了地球半径.试写
出估算地球半径的表达式R = 。
解析:依题意,A 、B 两点对地球球心所成的角度为7.5º,A 、B 两点
间的圆弧长为L ,那么有5.73602=L R π,解得π
L R 24= 点评:此题考查光的直线传播理论,涉及圆心角、弧长及半径之间的关系。
应充分利用几何条件
分析.
A 图3-1-2
四、变式迁移
1.边长为10cm的正方形卡片,放在发光的小电珠前20cm的地点.卡片的后方放一个跟卡片平行的屏幕,屏幕与卡片的距离也是20cm,那么卡片在屏幕上的影的形状是,面积等于 .
2.在地面上有一个光源S,发射竖直向上的平行光束,现在要利用那个光源来照亮地面上与光源相距2m处的物体,那么放置在光源上方2m处的平面镜与水平面的夹角应为多大?
五、能力突破
1.月球周围没有大气层,因此在月球上看到的天空的颜色应是( )
A.蓝色的
B.红色的
C.惨白色的
D.黑暗的
2.借助于漫反射,我们才能从不同方向( )
A.看电影
B.看电视
C.观赏油画
D.观赏中秋明月
3.关于本影、半影,以下讲法正确的选项是〔〕
A.点光源发出的光形成的影是半影
B.面光源发出的光会形成本影和半影
C.物体的本影区域总小于半影区域
D.物体的半影区域总小于本影区域
4.一束光线与水平成40°角射来,欲使光线沿水平方向传播,所放平面镜与水平面成〔〕A.20° B.40° C.50° D.70°
5.一个不透亮的小球, 由某高处的A点开始做自由落体运动, A点距点光源S和距墙MN的水平距离相等, 如下图. 小球的影子恰好投射到竖直墙上, 关于
影子的运动情形是( )
A.做匀速运动 B.做变加速运动
C.做自由落体运动 D.做匀速运动
6.在水平地面上竖直放置一平面镜,一个人站在平面镜前,刚好能在镜中看到自己的全身像,在该人向后退的过程中,以下讲法正确的选项是〔〕
A.像变大,仍能刚好看到自己的全身像
B.像的大小不变,仍能刚好看自己的全身像
C.像的大小不变,能看到自己的全身像,但像未占满全幅镜面
D.像变小,完全能看到自己的全身像
7.如下图是物理学家迈克耳孙测定光速的实验示意图.八面镜
静止不动时,望远镜C中可见光源S的像,现在使八面镜开始
转动,同时使转速逐步增大到每秒n转时,在望远镜C中又可
看到光源S的像,假如测得入面镜与凹镜之间的距离是L,凹
镜与平面镜之间的距离能够忽略,那么测得的光速是
〔〕
A.16nL B.8nL C.4nL D.2nL
8.如下图,半径R=1m的圆柱体放在水平地面上,在距地面23m
的上方放置一个与地面平行的平面镜MN,在圆柱体左侧的地
上有一点光源S,圆柱体右侧地面AB部分没有光线照耀到,假
设S与B的距离为4m,那么AB的宽度等于多少?
9.如图,一束光线穿过屏上小孔S射到平面镜M的O点处,O和S相距L.当平面镜M绕过O点垂直于纸面的轴,以角速度ω逆时针转过α角时,
射到屏上的光点P沿屏移动的速度多大?
10.如图14-是卡文迪许扭秤实验的示意图。
其中固定在T
形架上的小平面镜起着专门大的作用。
利用光的反射定
律能够把T形架的微小转动成效放大到能够精确测量的
程度.设小平面镜到刻度尺的距离为L=1.00m,T形架上
两个小球中心相距l=20cm。
设放置两个大球m/后,刻度
尺上光点向左移动了Δx=1.0mm,那么在万有引力作用
下,小球向大球移动了多少?图14—。