第四章 光的本性是什么？
这50年的沉思，并没有使我更接近于什么是光量子(光子)这个问题的解决。
——爱因斯坦1955年临终前不久的话
人类对光学的研究早在两三千年前就初见端倪。
《墨经》中的光学：
在《墨经》中还记载了丰富的几何光学知识。墨子在当时就已知道光是沿直线传播的。
墨子和他的学生做了世界上最早的“小孔成像”实验，并对实验结果做出了精辟的见解。
具体实验:在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔，人对着小孔站在屋外，屋里相对
的墙上就会出现一个倒立的人影。为什么会这样呢？
《墨经》中写道：
“景:光之人, 煦若射，下者之人也高，高者之也人下。”
“景” , 即影, 这句话的意思是：因为光线像射箭一样，是直线行进的。人体下部挡
住直射过来的光线，射过小孔，成影在上边；人体上部挡住直射过来的光线，穿过小孔，成
影在下边，就成倒立的影。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。
《墨经》中还利用光的直线传播原理解释了物体和投影的关系。
我国春秋时期在光学现象的观察和研究就有相当成就。在我国较为系统的论著可见北宋
时期沈括(1031-1095)的名著《梦溪笔谈》。
古希腊的哲学家在公元前300年开始, 也对光的直线传播, 光的反射和折射的特性有研
究。
光学学科的形成是从17世纪开始的。
本章主要围绕对光的本性的认识的三个阶段(化了230年)展开：
从微粒说→波动说→光的波粒二象性。
1.牛顿的微粒说，包括牛顿的研究方法。
2.惠更斯的波动说:光的反射、折射、全反射和光的干涉、衍射、偏振。
3.光的波粒二象性。
4.介绍常见的，有关波传播的重要物理效应: 多普勒效应及其应用。
5.光学的一个突破性进展 — 激光的发明及其应用。
- 1 -§4.1 光的微粒说
一、牛顿对光的色散的研究
早在剑桥大学高年级时，通过三棱镜实验研究太阳光的色散现象，认识到不同颜色（波
长）的光有不同的折射率。牛顿的色散实验为光谱学的研究和发展开辟了道路，被美国《物
第四章 距离测量与直线定向
确定地面点位必须知道两点之间的距离，两点之间的距离有斜距和水平距离。测量上所说的距离通常指水平距离，即地面上两点的连线在水平面上的投影长度。如图4-1所示。为测求两点间的距离而进行的工作叫距离测量。其方法因量距精度要求不同和地面起伏状况的不同有所区别。常用的测距方法有：钢卷尺量距、视距测量、光电测距。
第一节 钢尺量距
钢尺量距是用钢卷尺沿地面直接丈量两地面点间的距离。钢尺量距简单，经济实惠，但工作量大，受地形条件限制，适合于平坦地区的距离测量。
一、量距工具
主要量距工具为钢尺，还有测钎、垂球等辅助工具。
钢尺又称钢卷尺，由带状薄钢条制成。如图4-2（a）所示为手柄式，图4-2（b）为盒式钢卷尺。钢尺长度有20m,30m,50m几种。尺的最小刻画为1cm、5mm或1mm ，在分米和米的刻画处，分别注记数字。
按尺的零点位置可分为刻线尺和端点尺两种。刻线尺是从尺上里端刻的一条横线作为零点，如图图4-2 钢尺量距工具 （a） （b） （c） （d） 图4-1 水平距离概念
图4-3 钢尺分划 0 刻线尺
端点尺 （a） 10cm
10cm
（b） 4-3(a)所示。端点尺是从尺的端点为零开始刻划，如图4-3（b）所示。使用钢尺时必须注意钢尺的零点位置，以免发生错误。
测钎是用粗铁丝制成，如图4-2(c)所示。长为30cm或40cm，上部弯一小圈，可套入环中，在小圈上系一醒目的红布条，在丈量时用它标定尺终端地面位置。垂球是由金属制成的似圆锥形，上端系有细线，是对点的工具，如图4-2（d）。
二、尺长方程式
由于钢尺制造误差、温度变化的影响，致使钢尺的名义长度（尺上注明的长度）
不等于该尺的实际长度，用这样的钢尺量距，其结果含有一定误差。因此在精密量距工作中必须对使用的钢尺进行检定，求出钢尺在标准拉力、温度条件下的实际长度，钢尺鉴定可送到国家计量机构去检定，经检定的钢尺，在鉴定书中给出钢尺的尺长方程式，即钢尺尺长与温度变化的函数关系式。其形式为：
人教版初一上册第四章几何初步复习讲义
1．看法一些复杂的几何体的平面展开图及三视图，初步培育空间观念和几何直观；
2．掌握直线、射线、线段、角这些基本图形的概念、性质、表示方法和画法；
3．初步学会运用图形与几何的知识解释生活中的现象及处置复杂的实践效果；
4．逐渐掌握学过的几何图形的表示方法，能依据语句画出相应的图形，会用语句描画复杂的图形．
二、知识梳理+经典例题
要点一、几何图形
1．几何体的构成元素及关系
几何体是由点、线 、面构成的.点动成线，线与线相交成点；线动成面，面与面相交成线；面动成体，体是由面组成.
2．几何图形的分类
要点诠释：在给几何体分类时，不同的分类规范有不同的分类结果.
3．平面图形与平面图形的相互转化
〔1〕从不同方向看：
主〔正〕视图---------从正面看
几何体的三视图 〔左、右〕视图-----从左〔右〕边看
仰望图---------------从下面看
要点诠释：
①会判别复杂物体〔直棱柱、圆柱、圆锥、球〕的三视图.
②能依据三视图描画基本几何体或实物原型.
【例】如下图的几何体是由4个相反的小正方体组成的.从正面看到的是( )
跟踪练习
1.如下图的几何体从正面看到的是( ) 知识梳理 2.用4个小立方块搭成如下图的几何体，从左面看到的是( )
〔2〕平面图形的平面展开图：
把平面图形按一定的方式展开就会失掉平面图形，把平面图形按一定的途径停止折叠就会失掉相应的平面图形，经过展开与折叠能把平面图形战争面图形无机地结合起来．
要点诠释：
①对一些罕见平面图形的展开图要十分熟习，例如正方体的 11种展开图，三棱柱，圆柱等的展开图；
②不同的几何体展成不同的平面图形，同一几何体沿不同的棱剪开，可失掉不同的平面图形，那么扫除阻碍的方法就是：联络实物，展开想象，树立〝模型〞，全体设想，入手实际.
【例】一个几何体的展开图如下图，这个几何体是( )
Chap.4 Basic Principles of Optical Instrument
目的要求：通过本章的学习，使学生：1 、了解人眼的结构和重要性注意保护视力；2、掌握望远镜和显微镜的放大本领，熟悉数值孔径和相对孔径；3、 理解入射光瞳、光通量、亮度和照度等概念及物镜的聚光本领；4、了解球差和色差及其矫正方法；5、掌握助视仪器的成象分辨本领和分光仪器的色分辨本领。
重 点： 望远镜和显微镜的放大本领、助视和分光仪器的分辨本领。
注 意： 本章与前两章有紧密的联系，它既可以与Chap.2配合出题，又可以和Chap.3配合出题，并可单独出题。且引入的新知识又很难理解，实际上是前两章的综合应用，在科研、生产等实践中有重要意义。
难 点： 光栅、光瞳及光度基本概念。
一些知识：
1.人的感觉：视觉，听觉，嗅觉，味觉，平衡，运动，机体感觉等。
2.感觉的规律性：韦伯比，常数布格尔kII
I:此时的差别感觉阈限，I:最初刺激物的强度，原刺激量。
重量感觉：k=0.03=3%,即只有当重量增加到3g以上上时，才能感觉到100g的变化。
听觉：k=0.1，味觉：k=0.25，视觉：k=0.01.
如：电视机的灰度：8种，实际256种，可见光：7
种颜色，实际HZ1414105.7~109.3
3.人的视觉：人类从观察世界获得信息70%来自于视觉。但人的视觉是有限的。空间分辨能力、时间分辨能力、光谱响应范围、强度感受能力。
4.光学仪器：为了提高人的视觉能力，借助于光学仪器：平面镜、球面镜、透镜等组成。其基本概念前面已用过，条件限制（近轴物、近轴光线）。此时遇到两类矛盾：
a. 成象放大后的清晰度与象场能量聚集程度之间的关系、色差、相差等。
b. 成象清晰度与细节分辨程度的关系。如衍射与相差等。放大本领、聚光本领、分辨本领。
§4-1 人的眼睛
一、人眼的结构
≈球形，D≈2.4cm 外：巩膜
