第二章光現象
必考知識點
一、光的直線傳播
l.光源的特點
光源指自身能發光的物體，太陽、發光的電燈、點燃的蠟燭都是光源，有些物體本身不發光,但由於它們能反射太陽光或其它光源射出的光，好像它們也在發光一樣，不要被誤認為是光源，如月亮和所有行星，它們並不是物理學所指的光源。
2.光的傳播規律：光在同一均勻透明介質中沿直線傳播。
例子：種樹、排隊、挖掘隧道、打槍、影子、手影、日食、月食 、小孔成像
3.光的傳播速度
光速與介質有關，光在不同介質中的傳播速度不同，光在真空中的傳播速度最大,真空或空氣中的光速取為c=3×10m/s。光在水中的速度約為真空中的3/4；光在玻璃中的速度約為真空中的2/3。
4．光年（距離單位）：光在1年內傳播的距離。
5.光線：用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向，這樣的直線叫光線。
光線並不是真實存在的，而是為了研究方便，假想的理想模型。
二、光的反射
1.光的反射及反射定律
反射：是指光從一種介質射到另一種介質表面時，有部分光返回原介質中傳播的現象。光的反射所遵循的規律稱為光的反射定律。
反射定律：①反射光線和入射光線、法線在同一平面上；
②反射光線和入射光線分居法線兩側；
③反射角等於入射角。
入射點：入射光線與鏡面的交點。
法線：從光的入射點o所作的垂直於鏡面的線on叫做法線。
入射角：入射光線與法線的夾角叫做入射角，用符號i表示。
反射角：反射光線與法線的夾角叫做反射角，用符號r表示。
注意：①對應於一條入射光線，只有一條反射光線；
②反射光線的位置是隨入射光線的改變而改變的，即入射光線是「因」，反射光線是「果」，所以敘述反射定律時不能說成「入射角等於反射角」。
2.反射現象中光路是可逆的
光線沿原來的反射光線的方向射到介面上，這時的反射光線定會沿原來的入射光線的方向射出去。
3.反射型別：
①漫反射：反射面凸凹不平，使得平行光線入射後反射光線不再平行，而是射向各個方向。
②鏡面反射：反射面很光滑，使得入射的平行光線反射後光線仍然平行鏡面反射和漫反射的相同點與不同點：
鏡面反射和漫反射都是反射現象，每一條光線反射時，都遵守光的反射定律。
③鏡面反射和漫反射不同點:
鏡面反射的反射面是表面光滑的平面，平行光束反射後仍為平行光束；
漫反射的反射面是粗糙不平的，平行光束反射後射向各個方向，
利用鏡面反射可以改變光路，例如用平面鏡反射日光照亮地道；
利用漫反射可以從不同方向看到本身不發光的物體，例如用粗糙的白布做幕布放映電影。
④例子：
日常見到的絕大部分反射面都會發生漫反射，由於漫反射才能夠使我們從不同方向看到物體，教室裡的黑板用毛玻璃、電影幕布用粗布，都是為了使各個方向的人都能看到。而黑板用久了，會出現「反光」現象，就是因為發生了鏡面反射，使有些方向沒有反射光線，從而看不見了。
⑤光的反射現象例子：
水中的倒影、平面鏡成像、潛望鏡、凸面鏡、凹面鏡、能看見不發光的物體。
三、平面鏡
１．平面鏡成像的特點：
①像和物體到鏡面的距離相等。②像與物體的大小相等。
③平面鏡成正立、等大的虛像．④像和物的連線與鏡面垂直。
2．平面鏡中像的形成
平面鏡所成像是物體發出（或反射出）的光線入射到鏡面，發生反射，由反射光的延長線在鏡後相交而形成的。如圖2所示，光源s在平面鏡後的像並不是實際光線會聚而成的，是由反射光線的反向延長線會聚而成，這樣的像就叫虛像。如果用光屏放在平面鏡後的s'處，是接收不到這個像的。
3.平面鏡的應用
①成像；
②改變光路（光的傳播方向），如潛望鏡就是利用兩塊互相平行的平面鏡可以從水下觀察水面上的船隻。
4.虛像：非實際光線而是光線的反向沿長線會聚而成的像。
實像：實際光線會聚而成的像叫實像。
在光學中涉及到的像可分成實像和虛像。
它們的共同點是都能被人眼觀察到，即都有光線射入人眼。它們的不同點是：實像可以成在光屏上，如小孔成像，照像機成像、幻燈機成像均是實像；而平面鏡成像，放大鏡成像均是虛像。
實像是光線的實際會聚而成，而虛像則是由發散的反射光線或折射光線的反向延長線會聚，形成虛像。
5.會用垂直等距和光路圖兩種方法找物體的像。最關鍵是光路圖法。
6.畫圖中的實線和虛線：
(1)實際光線用實線畫，加箭頭表示光線的行進方向。
(2)反向延長線不是實際光線，所以用虛線畫，不加箭頭。
(3)實像用實線畫，虛像用虛線畫，都要加箭頭表示像的正倒。
(4)法線等輔助線要用虛線畫。
四、光的折射
1.光的折射：
光從一種介質射入另一種介質時，傳播方向一般會改變這現象。
2.折射角：折射光線與法線之間的夾角。
3.折射定律：
①1折射光線、入射光線和法線在同一平面上；
②折射光線和入射光線分居在法線兩側；
注意：折射角隨著入射角的增大而增大，隨著入射角的減小而減小。
在折射中光路也是可逆的。
4、光的折射：
在這個定義中，我們要注意以下幾點：
①光能射入某種介質，則這種介質一定是透明的。否則光只會被反射。
②在兩種介質的交介面上，光一定會發生反射，若介質透明，則還能發生折射。③光的傳播方向一般會發生變化，但特殊情況下，光垂直入射時，傳播方向將不變化，也就是說，折射不一定都「折」。
5.光的折射規律：
①光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線偏折。入射角大於折射角；
②光從其他介質斜射入空氣中時，折射光線遠離法線偏折，折射角大於入射角。
③光垂直介面射入時，傳播方向不改變 。
④光的折射現象例子：
海市蜃樓 、筷子向上折斷了、池水變「淺」了、放大鏡、望遠鏡、顯微鏡、
照相機、投影儀、近視眼鏡、老花鏡、
斜插在水中的筷子在水中部分看起來向上彎；
看見落到地平線下的太陽；
叉魚的時候瞄準魚的下方.
6．若光是由較密的介質射入較疏的介質時呢？根據光路可逆的可逆性。作圖如6—3
由疏到密由密到疏光路可逆
圖6—3
在實際的運用中，入射角和折射角究竟誰大，是非常容易出錯的問題。可以不去記它，而記為「疏大密小」，即指在較疏的介質中，光線與法線的夾角較大，而在較密的介質中，光線與法線的夾角較小。
五、光的色散
1. 光的色散：
白光經三稜鏡折射後，在白屏上出現從上到下紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫依次排列的彩色光帶，這種現象叫做光的色散。
三稜鏡的色散實驗使白光成了紅橙黃綠藍靛紫。
該實驗證明了：白光不是單一色光，而是由許多色光混合而成的
2. 色光的混合
色光的三原色：紅、綠、藍。等比例混合後為白色。
3.物體的顏色
①顏料的三原色：品紅、黃、青（紅、黃、藍），等比例混合後為黑色。
②透明物體的顏色是由它透過的色光決定的。
③不透明體的顏色是由它反射的色光決定的。
④白色的不透明體反射各種色光。黑色的不透明體吸收各種色光。
4. 透明物體的顏色由它透過的光決定。不透明物的顏色由它所反射的光決定.
六、看不見的光
1．光譜
太陽光通過稜鏡時分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫幾種不同顏色的光，這七種顏色按這個順序排列起來就是光譜。
2、紅外線
①一切物體都在不停地輻射紅外線，溫度越高，輻射的紅外線越多。
物體輻射紅外線的同時，也在吸收紅外線。
②紅外線的主要特性——熱作用強。
③應用：可用來加熱物品。取暖、搖控、探測、夜視，還可用於紅外線遙感、紅外線論斷疾病
3．紫外線
⑴熾熱物體發出的光中都有紫外線。
⑵紫外線主要特點：使螢光物質發光.
⑶應用：
滅菌、驗鈔等，適量照射紫外線有利於身體健康，有助於人體合成維生素d，促進人體對鈣的吸收。紫外線另外還具有瑩光效應、生理作用（殺菌）。
注意：①過量照射紫外線有害於身體健康，要進行防護。
②太陽是天然紫外線的重要**。
③臭氧能吸收紫外線。
複習提綱
一、光的直線傳播
1、光源：定義：能夠發光的物體叫光源。
分類：自然光源，如太陽、螢火蟲；人造光源，如篝火、蠟燭、油燈、電燈。月亮本身不會發光，它不是光源。
2、規律：光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的。
3、光線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。
練習：☆為什麼在有霧的天氣裡，可以看到從汽車頭燈射出的光束是直的？
答：光在空氣中是沿直線傳播的。光在傳播過程中，部分光遇到霧發生漫反射，射入人眼，人能看到光的直線傳播。
☆早晨，看到剛從地平線公升起的太陽的位置比實際位置高 ，
該現象說明：光在非均勻介質中不是沿直線傳播的。
4、應用及現象：
① 雷射準直。
②影子的形成：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，在物體的後面形成黑色區域即影子。
③日食月食的形成：當地球在中間時可形成月食。
如圖：在月球後
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
到日環食。
④ 小孔成像：小孔成像實驗早在《墨經》中就有記載小孔成像成倒立的實像，其像的形狀與孔的形狀無關。
5、光速：
光在真空中速度c=3×108m/s=3×105km/s；光在空氣中速度約為3×108m/s。
光在水中速度為真空中光速的3/4，在玻璃中速度為真空中速度的2/3 。
二、光的反射
1、定義：光從一種介質射向另一種介質表面時，一部分光被反射回原來介質的現象叫光的反射。
2、反射定律：三線同面,法線居中,兩角相等,光路可逆.
即:反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線和入射光線分居於法線的兩側，反射角等於入射角。光的反射過程中光路是可逆的。
3、分類：
⑴ 鏡面反射：
定義：射到物面上的平行光反射後仍然平行
條件：反射面平滑。
應用：迎著太陽看平靜的水面，特別亮。黑板「反光」是因為發生了鏡面反射
⑵ 漫反射：
定義：射到物面上的平行光反射後向著不同的方向 ，每條光線遵守光的反射定律。
條件：反射面凹凸不平。
應用：能從各個方向看到本身不發光的物體，是由於光射到物體上發生漫反射的緣故。
練習：☆請各舉一例說明光的反射作用對人們生活、生產的利與弊。
⑴有利：生活中用平面鏡觀察面容；我們能看到的大多數物體是由於物體反射光進入我們眼睛。
⑵有弊：黑板反光；城市高大的樓房的玻璃幕牆、釉面磚牆反光造成光汙染。
☆把桌子放在教室中間，我們從各個方向能看到它原因是：光在桌子上發生了漫反射。
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