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光的传播
1.光源:
能够自行发光的物体叫做光源。
如太阳、电灯等;
光源有好多种,按成因分可分为自然光源和人造光源;
根据光源的形状特点又可分为点光源、线光源、平行光等。
按发光原理可分为热光源和冷光源.
人造光源有:
手电筒、火把、油灯、蜡烛、白炽灯、日光灯、霓虹灯等;
自然光源有:
太阳、萤火虫、水母等;
热光源有:
太阳、手电筒、火把、电灯等;
冷光源有:
萤火虫、水母等.
2.光的直线传播
问题:
人眼睛是如何看见物体的?
黑暗的环境下我们为什么看不见物体?
在同种均匀介质中,光沿直线传播。
在开凿隧道时,工程师们常常用激光束引导掘进机使其保持直线前进,隧道方向不出偏差。
光的直线传播实例:
小孔成像(倒立实像)手影日、月食等。
点光源发出的光,照在不透明的物体上时,物体向光的表面被照明,在背光面的后方形成了一个光线照不到的黑暗区域,这就是物体的影.如图所示,可以看出影是发自光源并与投影物体的表面相切光线围成的.如果用一个发光面比较大的光源来代替点光源,影的情形就会不同.发光面上的每个发光点都可以看做一个点光源,它们都在物体的背后造成影
区,这些影共有的范围完全不会受到光的照射,叫做本影.本影的周围
还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域,叫半影,如图所示.光
源的发光面越大,本影区越小.
☆☆日食、月食的成因:
当月球运行到太阳与地球之间时,如图1所示,A区域是太阳光完全不能到达的区域,地球上位于A区域的人完全看不到太阳,形成日全食,B区域或C区域是一部分太阳光能到达的区域,地球上位于B区域或C区域的人,可看到太阳的一部分,形成日偏食;
由于月球绕地球运动的轨道是椭圆,当月球与地球的距离较远时,地球上的人可能位于D区域,可观察到太阳的外环,形成日环食.
当地球运行太阳和月球之间时,如图2所示,C区域是太阳光完全不能到达的区域,月球完全进入此区域时,地球上的人可看到月全食;
A区域或B区域是一部分太阳光能到达的区域,月球部分位于该区域,部分进入C区域时地球的人可看到月偏食.
地球上处于月球半影中的人将看到日偏食;
而月球处于地球半影时,与平时并无显著变化.因此,不把这种情况看做月偏食.
同月球相比较,地球的本影要长得多,月球在轨道上运行不可能进入地球的伪本影,所以,没有月环食现象.
根据光的直线传播原理,只有在日、月、地三球近似排成一条直线时,才有可能发生日食或月食,所以日食总是发生在朔日,即农历的初一,月食总是发生在望日,即农历的十五或十六.由于月球绕地球运转的轨道平面与地球绕太阳运转的轨道平面并不重合,而是约有50°
的夹角,因此,并不是每个月都发生日食或月食.
②小孔成像:
物体发出或反射的光沿直线通过小孔在光屏上形成的与孔前物体轮廓相似的光照亮区域,即发光物体或反光物体的实像.像与原物体左右、上下位置都倒置,像的大小由物体到孔和光屏到孔的距离共同决定.小孔成像是实像,能用光屏接收,倒立的像.
☆☆早晨,我们刚能看到太阳升起在地平线上时,实际太阳的位置还在地平线以下,如果太阳光沿直线传播,我们此时还不能看到太阳,我们能看到太阳的原因是地球表层的大气层是不均匀的,距地面越近,空气越稠密,太阳光在不均匀的大气层中传播时,光线发生了弯曲,所以我们才看到了在地平线以下的太阳.
为了形象地描述光的径迹和方向我们用一条带有箭头的直线来表示,这样的直线叫做光线。
3.光的传播速度
真空中的光速是宇宙中最快的速度,用c表示,真空中光速为c=2.99792x108m/s,,光在其他各种介质中的速度都比在真空中小。
空气中约为2.997x108m/s。
计算时真空或空气中取c=3.0x108m/s.
光年是天文学上常用的长度单位.一光年就是光在真空中一年内所走的距离,大约是9.4608×
1015m.
想一想:
打雷时,雷声和闪电在同时同地发生,但是我们总是先看到闪电后听见雷声,为什么?
光的反射
光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。
探究光的反射规律
设计实验和进行实验:
(1)如图所示,把一个平面镜放在桌上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。
(2)一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光线和反射光线的径迹。
(3)改变光束的入射方向,重做一次。
(4)取下纸板,用量角器测量ON两侧的角i和r。
1.反射定律:
1、三线共面:
反射光线、入射光线和法线在同一平面内;
2、反射光线、入射光线分居法线的两侧;
3、反射角等于入射角。
(i=r)
演示试验:
光路可逆,得到结论如下:
在反射现象中,光路是可逆的。
2.漫反射
若反射面是光滑的平面,平行的入射光,则反射光是平行的(通过反射定律作图证明),这种反射是镜面反射;
若反射表面凹凸不平,入射平行光,按照反射定律,反射光朝各个方向,这种反射称为漫反射。
注意:
漫反射遵从反射定律。
镜面反射与漫反射比较如下:
现象
共同点
不同点
结果
镜面反射
都遵守光的反射定律
镜面光滑
平行光反射后仍然平行
漫反射
反射面有许多微小凸凹不平
平行光反射后向着不同方向
考点1、光源、光的传播
★【例1】试判断下列哪一组是光源()
A.电池和萤火虫B.电池和烛焰C.萤火虫和月亮D.萤火虫和烛焰
★【例2】下列现象不能用光的直线传播解释的是()
A.操场上,同学们列队看齐B.小孔成像
C.雨后看到彩虹D.挖掘隧道时,用激光来引导掘进机
★【变式训练1】
(多选)关于月食现象的下列说法正确的是()
A.月食的形成与光的直线传播有关
B.月食的形成与光的折射有关
C.月食是地球的影子落在了月亮上
D.月食是月亮的影子落在了地球上
★★【变式训练2】2004年6月6日出现的金星凌日天象,人们可通过滤光镜观察到太阳上有一小黑点,如图所示,小黑点即为金星。
该天象是由光的________而形成的,太阳、地球和金星三个天体可能分别处在图中a、b、c三个位置的某个位置上,其中金星应处在________位置。
考点2、光的反射现象
★【例2】已知图2-3中一束光线与镜面成60°
角射到平面镜上,则入射角是∠______,反射角是∠______,反射光线和入射角光线的夹角是______度。
图2-3
★【例3】图2-4中,如果另一入射光线沿BO射到镜面上,则根据反射时光路是______的,反射光线一定沿______射出。
图2-4
★【变式训练3】当入射光线垂直平面镜时,入射角是______度,反射角是______度。
如果入射光线不变,则当镜面旋转20°
时,反射光线与入射光线的夹角是______度。
★【变式训练4】如下左图所示,光线AO以20°
的入射角射到平面镜MP上,现将平面镜左边向上,右边向下顺时针转动5°
后(下右图),反射光线与入射光线之间的夹角为()
A.25°
B.50°
C.15°
D.30°
★【例4】一束平行光照到平面镜上,那么,它们的反射光线应是()
A.会聚的B.发散的C.平行的D.无法判断
★【变式训练5】黑板上同一个字,有的座位上的同学看得清楚,而有的座位上同学看不清楚,其原因是()
A.教室光线亮度不够B.黑板产生镜面反射造成的看不清楚
C.黑板漫反射造成的看不清楚D.以上说法都不对
★【变式训练6】晚上,在桌上铺一张白纸,把一块小平面镜放在纸上(镜面朝上),让手电筒的光对着平面镜照射,如下图所示,从侧面看去()
A.镜子比较亮,它发生了镜面反射
B.镜子比较暗,它发生了镜面反射
C.白纸比较亮,它发生了镜面反射
D.白纸比较暗,它发生了漫反射
★【例5】小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井中,如图5-11所示。
请在图上作出平面镜的位置,并标出镜面与水平面夹角的度数。
★【变式训练7】如左下图,两块平面镜相互成60°
角,一束光线AO射到其中一块平面镜MN上,要使最后的反射光线跟AO重合,但方向相反,则光线AO跟平面镜MN的夹角θ为多大?
★【例6】画出图2-5中的入射光线,标出入射角、反射角及其大小。
图2-5
★【变式训练8】完成图2-6中的光路图。
图2-6
考点3、实验探究光的反射规律
★【例7】
(09安徽)如图,探究光的反射规律时,在平面镜的上方垂直放置一块光屏,光屏由可以绕ON折转的E、F两块板组成。
让一束光贴着光屏左侧的E板沿AO方向射到O点,在右侧F板上能看到反射光线OB。
实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径,这是因为光在光屏上发生了 (填“镜面”或“漫”)反射。
若将F板向后折转一定的角度,则在F板上 (填“能”或“不能”)看到反射光,此时反射光线和入射光线 (填“在”或“不在”)同一平面内。
★【变式训练9】
(4分)小明同学用如图所示的装置,研究光的反射规律,其中有一个可折转的光屏,光屏在实验中的作用是:
(写出两条)
考点4、平面镜成像特点
★【例8】判断下图,正确的平面镜成像图是()
★【变式训练10】如下图所示是一时钟在平面镜中的像,那么此刻的实际时间是:
()
A.1点20分B.11点20分
C.10点20分D.10点40分
★
【例9】一平面镜与水平桌面成45°
角,一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去(如图5-3
所示),则小球在平面镜里的像( )
A.以1m/s的速度做竖直向上运动;
B.以1m/s的速度做竖直向下运动;
C.以2m/s的速度做竖直向上运动;
D.以2m/s的速度做竖直向下运动。
★【变式训练11】在左下图中,a、b是由点光源S发出经平面镜反射后的两条光线,在图中画出点光源S的位置.
★【变式训练12】如图5-9所示,物体AB上的B点在平面镜里所成的像在B’点,在图中画出平面镜的位置和物体AB在平面镜中的像A’B’。
★【例11】
(2011莆田)、如图所示,某同学在做“探究平面镜成像的特点”实验时,将一块玻璃板竖直架在一把直尺的上面,取两段相同的蜡烛A和B,将A和B一前一后竖直立在直尺上。
实验过程中,眼睛始终在蜡烛A的一侧观察。
(1)点燃蜡烛A,调节蜡烛B的位置,当时,B的位置即为A的像所在的位置。
(2)实验加,直尺的作用是便于比较像与物的关系;
两段蜡烛相同是为了比较像与物的关系。
(3)用平面镜代替玻璃板,上述实验(填“能”或“不能”)进行,因为。
★【变式训练13】小明利用平板玻璃、两段完全相同的蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)选用平板玻璃的目的是______________________________。
(2)选取两段完全相同的蜡烛的目的是_____________________。
三、随堂检测
★1.一个人站在平面镜前并缓慢地向平面镜靠近.关于他在平面镜中所成像的情况应该是()
A.像靠近平面镜,而且变得越来越大
B.像靠近平面镜,而且变得越来越小
C.像靠近平面镜,而且大小不变
D.人和像之间的距离保持不变,而且像的大小也不变
★2.下列说法中正确的是()
A.我们看到平面镜中的像,是像发出的光线进入了人眼的缘故
B.在平面镜后放物体会遮挡平面镜内的虚像
C.比平面镜大的物体不能在平面镜内成完整的像
D.站在平面镜前的人逐渐远离平面镜时,他的像大小不变
★3.身高1.8米的人站在水深1米的清水池岸上,那么,此人在水中“倒影”的高度是()
A.1米B.1.8米C.28米D.0.8米
★★4.两块相交的平面镜M1和M2,有一束平行于M1的光线射到M2镜面上,经两块平面镜反射后光线平行于M2射出,则M1和M2两镜面的夹角是()
A.90°
B.60°
C.45°
D.30°
★★5.一个点光源通过平面镜成像,如右图所示,设光源不动,平面镜以速度v沿OS方向向光源匀速平移,镜面跟OS方向之间成30°
角,则光源的像S’(图中未画出)的运动应是()
A.以速率v平行于OS向右运动
B.以速率v垂直于OS向下运动
C.以速率
沿S’S连线方向向S运动
D.以速率v沿S’S连线方向向S运动
★6.物体在平面镜中成的是像,像和物体的大小,它们的连线跟镜面,它们到镜面的距离.
★7.共同学的身高1.70m,站在1.2m高的平面镜前,离平面镜1.5m处,则他的像高______m,他的像到镜面的距离m.
★8.一个人立于平面镜前0.5m,身后2.5m处是房门,人看到镜中房门的像离人________m,当人以lm/s向远离平面镜方向运动2s后,人看到的房门像离人m,人在镜中的像以m/s速度向方向运动.
★9.小王通过平面镜看到小李的脸,那么小李看到小王的脸(填“也能”或“不能”),这是因为的道理.
★10.水平桌面上有一乒乓球,桌边有一块平面镜,当乒乓球向平面镜移动时,它的像沿竖直方向移动,则平面镜镜面与水平桌面夹角应是.
★★11.如下图所示,在平面镜的上方有一物体A,当镜面绕物与镜面接触点转动40°
时,物体A的像转角
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四、归纳总结
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五、课后作业
★1.太阳、电灯等能够发光的物体叫做______。
★2.光在水中沿______传播。
影子、日食等都是光在空气中沿______产生的现象。
★3.光在真空中的速度是______m/s,光在其他介质中的速度比光在真空中的速度______。
★4.光年是______单位,1光年约为______m。
★5.“小孔成像”是利用_______的原理。
★6.人看见物体是由于光从______射入______。
★7.下列物体属于光源的是()
A.太阳B.人的眼睛C.月亮D.蜡烛火焰
★8.关于光的传播规律,下列说法中正确的是()
A.光只在真空中沿直线传播
B.光在同种介质中沿直线传播
C.光在均匀介质中沿直线传播
D.光在任何情况下都是沿直线传播
★9.下列现象中不能用光在均匀介质中沿直线传播解释的是()
A.光照在不透明的物体上,物体背后会出现影子
B.人通过双眼接受来自物体的光线判断物体的远近
C.日食和月食
D.在雷雨天,人们总是先看见闪电、后听到雷声
★10.下列说法中正确的是()
A.光总是沿直线传播的
B.太阳光射不到影子里,是因为光的传播路径是直的
C.太阳和月亮都是天然光源
D.小孔成像实验中,小孔越大成的像越清晰
★11.关于光速、光年的说法中正确的是()
A.光速是无限大的B.光的传播速度总是3×
108m/s
C.光年是一个时间单位D.光年是天文学上表示距离的单位
★12.一束激光从地球射向月球,经过月球上的反射器反射后,返回发射器,所需时间为2.53s,月球到地球的距离是______km。
★13.如下图所示,入射光线与平面镜镜面夹角为25°
,要想使反射光线与入射光线之间夹角变为120°
,则平面镜应绕过O轴沿时针(填“顺”或“逆”)转过.
★14.在下图中,根据题中给出的条件,画出入射光线、反射光线或平面镜的位置.
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- 41 传播 42 反射
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