一、光源
正在发光的物体叫光源,并能自身发光
物理学上指能发出一定波长范围的电磁波。
电磁波是由同向且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场,具有波粒二象性
电磁辐射由低频率到高频率主要分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
光源的分类
天然光源:如太阳、萤火虫、水度母等
人造光源:如电灯、知电筒、蜡烛等
热光源:利用热能激发的光源
如白炽灯、卤钨灯、蜡烛、太阳等
冷光源:利用化学能、电能、生物能激发的光源
如萤火虫、水母、霓虹灯、荧光灯(日光灯)、Led灯(发光二极管)等
生物光源:如萤火虫、水母等;
非生物光源:如太阳、灯泡等
按产生原因分类
热效应产生的光。太阳光就是很好的例子,因为周围环境比太阳温度低,为了达到热平衡,太阳会一直以电磁波的形式释放能量,直到周围的温度和它一样。
原子跃迁发光。荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光。此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的特征谱线。科学家经常利用这个原理鉴别元素种类。
物质内部带电粒子加速运动时所产生的光。譬如,同步加速器工作时发出的同步辐射光,同时携带有强大的能量。另外,原子炉(核反应堆)发出的淡蓝色微光(切伦科夫辐射)也属于这种。
二、光的传播
光的传播不需要介质;光在同种均匀物质中是沿直线传播的。
光的直线传播的应用:小孔成像,影子的形成月食、日食,步枪瞄,准激光准直,列队排整齐。
小孔成像:用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间,墙体上就会形成物的倒影,我们把这样的现象叫小孔成像。
探究小孔成像实验:常见问题
实验步骤:
1.放好蜡烛、小孔屏和毛玻璃屏。点燃蜡烛,调整蜡烛和屏的高度,使蜡烛的火焰、小孔和毛玻璃屏的中心大致在一条直线上。蜡烛和小孔屏的距离不宜过大。调整后,可以在毛玻璃屏上看到蜡烛火焰倒立的实像。
2.移动蜡烛或毛玻璃屏的位置,可以看到,蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远,得到的像越大。
3.实验在暗室进行。
实验结论:
光在同种均匀物质中沿直线传播。物距越近,像越大且亮度越暗;物距越远,像越小且亮度越亮。
比孔小的物体或物体上的比孔小的部分是无法被成像的
像的清晰度:当孔比较小的时候,物的不同部分发出的光线会到达屏幕的不同的部分,而不会在屏幕上相互重叠,所以屏幕上的像就会比较清晰。
只要小孔足够小,无论孔的形状如何,对所成像的清晰程度和像的形状都没有太大的影响。
像距孔越近,所成像越小且亮;反之,越大且暗。
孔距蜡烛越近,所成像越大且暗;反之,越小且亮。
影子的形成:由于物体遮住了光(可见光)的传播,不能穿过不透明物体而形成的较暗区域,就是我们常说的影子。
产生条件:光和不透明物体。
日食/月食的形成
步枪瞄准:利用“三点一线”进行瞄准
激光准直:开凿隧道时用激光束引导挖掘机沿直线前进,保证方向不偏差 。
三、光速
光在真空中传播的速度最快(3×108m/s),空气中次之。
光年是长度单位。
1光年=3×108米/秒×365×24×3600秒=9.4608×1015米。
在任何透明或者半透明的介质(比如玻璃和水)中,光速会降低;
光在玻璃中的速度: 2.0×108m/s
光在水中的速度:2.25×108m/s
光在冰中的速度:2.3×108m/s
四、光的色散
白光经三棱镜折射后,彩色光带中颜色的顺序:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
其中紫色光的折射角最大,红光最小。
所以白光是复色光,由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种单色光混合而成。
天空为什么是蓝色的?
大气对于太阳光的散射作用(光照射在不同的层次上进行的反射),太阳光是由红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫七种光所组成,蓝色是短波段中能量最大的,被大气中的微粒散射,因此呈现出天空蔚蓝的颜色。
大海为什么是蓝色的?
太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成,当太阳光照射到大海上时,蓝光、紫光大部分被散射,且蓝光部分多,所以大海看上去是碧蓝的。
五、看不见的光——电磁波的应用
红外线:热作用强,物体吸收红外线后温度会升高。把很灵敏的温度计放到红光外温度计的示数会升高。
用于红外测温仪、红外夜视仪、红外遥感、红外摄像仪、红外望远镜、红外制导导弹等。
紫外线:把感光胶片放在紫光之外胶片会感光。
用于医用消毒(可杀死微生物),验证假钞(可使荧光物质发光),测量距离,工程上的探伤等,大气平流层中的臭氧层会吸收紫外线。
无线电波:用于通信等
微波:用于微波炉、卫星通信等
X射线:用于CT照相
伽玛射线:用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.
六、物体的颜色
透明的物体的颜色由透过它的色光颜色决定(其他色光被吸收)。
不透明的物体颜色由它反射的色光颜色决定(其他色光被吸收)。
白色物体反射所有照射在它表面的光,
黑色物体则能吸收所有照射在它表面的光,
光的三原色:红绿蓝,如彩色电视机上五彩缤纷的画面的形成,
颜料的三原色:红黄蓝。
例1、如图所示的四种现象中,由于光的直线传播形成的是( )
A.筷子“弯折”
B.小孔成像
C.山的“倒影”
D.手指“放大”
【答案】B
例2、在探究树荫下光斑的综合实践活动中,为了研究孔的大小对光斑形状的影响。小明设计了四种有不同形状孔的卡片甲,并用另一张卡片乙覆盖 在甲上,如图所示。接着,从图示位置沿箭头方向水平移动乙,观察光斑形状的变化情况,下列合乎要求的是( )
A. B.
C. D.
例3、有两朵花,一朵是红色的玫瑰花,另一朵是白色的水仙花,当用蓝色的光照在这两朵花上后,两朵花将分别呈现什么颜色( )
A.玫瑰花呈蓝色,水仙花仍然是白色
B.水仙花呈蓝色,玫瑰花仍然呈红色
C.都呈蓝色
D.水仙花呈蓝色,玫瑰花呈黑色
例4、某校研究性学习小组同学进行一组光的直线传播的综合实践活动。
(1)如图甲所示,通过三个小孔去观察蜡烛,若要看见烛焰,应满足的条件是
(2)如图乙所示是用易拉罐做的简易针孔照相机,利用它观察窗外景物时,人的眼睛对着 (选填“膜”或“孔”)进行观察,可以看见倒立、缩小的实像。
(3)如图丙在树阴下观察,阳光透过树叶的缝隙倾泻下来,在地上留下斑驳的树影和圆形的光斑,圆形的光斑实质是 的像。
例5、某学校课外活动兴趣小组在黑暗的实验室里,对透明物体和不透明物体的颜色由什么决定进行了如下探究。
实验一:先后用不同颜色的玻璃对着不同颜色的光进行观察,得到的结果如表一所示。
表一:透明物体的颜色
照射光的颜色 绿色 红色 红色 绿色 白光
玻璃的颜色 绿色 红色 蓝色 红色 黄色
观察到的颜色 绿色 红色 黑色 黑色 黄色
(1)由表一可以得出:透明物体的颜色由 决定。
实验二:将不同颜色的光分别照射到不同颜色的纸上,观察纸的颜色,得到的结果如表二所示。
表二:不透明物体的颜色
照射光的颜色 绿色 红色 蓝色 红色 白光
纸的颜色 绿色 红色 红色 绿色 黄色
观察到的颜色 绿色 红色 黑色 黑色 黄色
(2)由表二可以得出:不透明物体的颜色由 决定。
(3)请你根据上述结论解释,为什么水果店卖西瓜(红瓤)时,总喜欢撑一顶红色半透明的遮阳伞?
例6、为了研究影子长度与哪些因素有关,某科学兴趣小组的同学做了以下猜想:①影子长度可能与物体离光源的远近有关;②影子长度可能与光源的高度有关;③影子长度可能与物体高度有关。于是同学们开始设计并进行实验,实验装置如图所示:在水平地面上坚立固定一根长杆,长杆上装有一个可以上下移动的点光源 A,再在地面上竖立一根短木条(短木条始终低于点光源 A)。
(1)保持短木条的长度和位置不变,该同学将点光源A 从图示位置逐渐向上移动,测得数据如下表:
点光源的高度H/cm 20 30 40 50 60
影子长度L/cm 30 15 10 7.5 6
该科学兴趣小组同学做此实验,想要验证的假设是 (填猜想序号)。
(2)分析上述实验数据还可知:在点光源逐渐上移过程中,若点光源高度的增加量相同,则影子长度L的变化量 (填“增大”“減小”或“不变”)。
(3)图中s可表示点光源到短木条的距离,如果要研究影子长度L与点光源到短木条的距离s的关系,具体操作是: 。
1.成语“白纸黑字”喻指证据确凿,不容抵赖。从“光”的角度看,下列说法正确的是( )
A.白纸和黑字分别发出不同颜色的光进入人的眼睛
B.白纸和黑字分别反射不同颜色的光进入人的眼睛
C.白纸上看到黑字是因为黑字在白纸上发生了漫反射
D.白纸能反射所有色光进入人的眼睛,而黑字不反射光
2.成语“坐井观天”的意思是坐在井里看天,用来比喻眼界狭窄之人。枯井中的青蛙位于井底O点,下列光路图中,能正确表示“坐井观天”含义的是( )
A. B.
C. D.
3.在自然光下,舞台上的演员上身服装是白色的,下身裙装是红色的,当绿色追光灯照射到此演员全身时,你看到此演员的服装颜色是( )
A.上装是白色,裙装是红色 B.上装是绿色,裙装是黑色
C.上装、裙装都是绿色 D.上装、裙装都是黑色
4.健康码是疫情期间用来展示健康状态的二维码,如图是健康码的绿码,下列关于绿码叙述正确的是( )
A.绿色部分吸收所有色光 B.白色部分只反射绿光
C.绿色部分只反射绿光 D.白色部分吸收所有色光
5.用自制针孔照相机观察烛焰,下列说法正确的是( )
A.薄膜上出现烛焰的像是倒立的虚像
B.薄膜上烛焰的像一定是放大的
C.保持小孔和烛焰的距离不变,向后拉动内筒,增加筒长,烛焰的像变大
D.保持小孔和烛焰的距离不变,向前推动内筒,缩短筒长,蜡烛的像变暗
6.下列关于不可见光应用的论述中,错误的是( )
A.电视机的遥控器发出红外线控制电视
B.红外夜视仪能感应红外线
C.我们看见验钞机发出紫色的光,那就是紫外线
D.臭氧层能大量地吸收太阳光中的紫外线,保护地球上的生命
7.将红 、绿三种色光照白纸上(图甲),中间相互重叠区域会出现白色;当白光照到鹦鹉图片上时(图乙),鹦鹉的嘴呈红色,翅膀呈绿色,则当只有红光照射时,嘴将呈 色,翅膀呈 色
8.如图为一利用红外线工作的防盗报警器,其原理是:红外发射器发出一束较强的红外线,红外接收器可接收红外线,当盗贼遮挡在AB间,即挡住红外线,此时红外接收器无法接收到红外线,便驱动喇叭报警,从而达到防盗的目的。该原理说明:
(1)红外线 (选填“是”或“不是”)沿直线传播的。
(2)红外线 (选填“能”或“不能”)穿透人体。
(3)红外线看不见,摸不着,你怎样才能证明红外发射器和接收器间有红外线?请简述:
9.探究透明物体、不透明物体的颜色,小明做了如下实验:
(1)如图甲所示,让太阳光透过硬纸板的圆孔,将红色透明塑料薄膜蒙在硬纸板的圆孔上,在下方白纸上看到的颜色是 。
(2)如图乙所示,让太阳光穿过纸板的狭缝射到三棱镜上,经三棱镜分解后的彩色光带通过蓝色玻璃板,在白纸上观察到的光带颜色是 。
(3)仍用图乙实验装置,用绿色的纸屏直接吸收经棱镜色散后的彩色光带,观察到纸屏上出现的颜色是 。
(4)实验结论:透明物体的颜色是它能 的颜色;不透明物体的颜色跟被它反射的色光的颜色相同。
1.1666年,物理巨匠牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光,在光屏上得到了七色光,解开了光的颜色之谜。相关的表述不正确的是( )
A. 太阳光中包含七色光
B.七色光按序排列是因为三棱镜对不同色光反射程度不同
C.光屏上得到的七色光是红橙黄绿蓝靛紫
D.能看到光屏上的七色光是因为光屏反射了七色光
2.小科借助如图所示的小孔成像实验装置对当时发生日食的太阳进行观察,纸盒上扎有圆形小孔,则她在半透明光屏上看到像的形状是图中的( )
A. B. C. D.
3.根据你的生活经验,下列各图中情景与客观实际相符的是( )
A.B.C.D.
4.如图,室外有阳光时,在盛有水的脸盆里斜放着一块小平面镜,调整镜子到一定角度,可在纸板上观察到七色的光。下列对此实验分析错误的是( )
A.本实验中斜放的镜子相当于三棱镜
B.本实验既有光的折射又有光的反射
C.本实验能说明太阳光是一种复色光
D.本实验中可用白墙代替纸板承接光
5.在“制作小孔成像观察仪”活动中,小可在易拉罐底部开出一个很小的三角形小孔,如图所示。下列说法符合事实的是 ( )
A.若增大光屏与小孔之间的距离,屏上的像会变小
B.圆筒B端用半透明薄纸制成光屏
C.小孔成像的原理是光在同一均匀介质中沿直线传播
D.半透明薄纸上可以看到三角形的光斑
6.如图所示,一群聋哑少女用精美绝伦的舞蹈把我国佛教文化中的“千手观音”演绎得淋漓尽致。
(1)观众看不见领舞者身后的其他舞蹈者,这是因为 。
(2)聆听乐音,我们能分辨出究竟是何种乐器在发声。这是因为不同的乐器发声时,其 (填“音调”或“音色”“响度”)是不同的。
(3)聋哑少女听不见声音,她们是如何感知音乐节奏的呢?训练中,技术人员通过加大音量,使舞台产生 ,从而使站在舞台上的聋哑少女感觉到音乐节奏的变化。
7.为了探究太阳光的颜色,小明同学设计如图所示的实验。
(1)按图甲所示进行实验,在光屏上形成一条彩色的光带,颜色依次是 。
这个现象说明: 。
(2)在上述实验过程中,若在三棱镜与光屏之间插入一块红玻璃,则发现光屏上只有红色光,其他地方是暗的,如图乙所示。这一现象说明: 。
(3)在第(1)步基础上,在白屏上蒙一张绿色纸,发现屏上只有被绿光照射的地方是亮的,其他地方是暗的,如图丙所示。这一现象又可以说明: 。
答案及解析
例1、B
【解析】A.筷子“弯折”,光从水射入空气发生光的折射,故A不合题意;
B.小孔成像,由光沿直线传播形成,故B符合题意;
C.山的“倒影”,由光的反射形成,故C不合题意;
D.手指“放大”,广从空气射入玻璃再射入空气,发生光的折射,故D不合题意。 故选B。
例2、A
【解析】探究小孔的大小对光斑形状的影响时,必须控制小孔的形状相同而改变小孔的大小。当卡片向左移动时,能够保持形状不变的只有A,故A正确,而B、C、D错误。 故选A。
例3、D
【解析】红色的玫瑰花只能反射红光,蓝光照射到上面会全部被吸收而成像黑色;白色的水仙花能够反射所有色光,蓝光照到上面全部被反射,因此呈现蓝色,故D正确,而A、B、C错误。 故选D。
例4、(1)三个小孔和烛焰在一条直线上(2)膜(3)太阳
【解析】(1)如图甲所示,通过三个小孔去观察蜡烛,若要看见烛焰,应满足的条件是三个小孔和烛焰在一条直线上。
(2)如图乙所示是用易拉罐做的简易针孔照相机,利用它观察窗外景物时,人的眼睛对着膜进行观察,可以看见倒立、缩小的实像。
(3)如图丙在树阴下观察,阳光透过树叶的缝隙倾泻下来,在地上留下斑驳的树影和圆形的光斑,圆形的光斑实质是太阳的像。
例5、(1)透过的色光(2)反射的色光(3)撑一顶红色半透明的遮阳伞,阳光照射在伞上时,只有红光能透过伞而照在西瓜上,使瓜瓤看起来更红,瓜更好卖。
【解析】(1)根据表格一可知,绿色透明体只能透过绿光,红色透明体只能透过红光,那么得到结论:透明物体的颜色由透过的色光决定。
(2)根据表二的数据可知,绿色物体只反射绿光,红色物体只反射红光,那么得到结论:不透明物体的颜色由反射的色光决定。
(3)水果店卖西瓜时,总喜欢撑起一顶红色半透明的遮阳伞,目的是:阳光照射在伞上时,只有红光能透过伞而照在西瓜上,使瓜瓤看起来更红,瓜更好卖。
例6、(1)②(2)减小(3)保持点光源位置和短木条长度不变,将短木条沿水平方向向左(向右)移动
【解析】(1)、 光源的高度从20cm增加到60cm时,影子的长度从30cm变成了6cm,故要验证的假设是影子的长度与点光源的高度的关系;假设 ② 。
(2)、 光源每增加10cm后的影子的变形量分别为15cm;5cm;2.5cm;1.5cm,所以点光源高度的增加量相同,则影子长度L的变化量减小;
(3)、 要研究影子长度L与点光源到短木条的距离S的关系,根据控制变量法知,应当 保持点光源位置和短木条长度不变,将短木条沿水平方向向左(向右)移动 。
1.D
【解析】成语“白纸黑字”喻指证据确凿,不容抵赖。从“光”的角度看,白纸能反射所有色光进入人的眼睛,而黑字不反射光,故D正确,而A、B、C错误。 故选D。
2.A
【解析】因为光在同一种均匀介质中沿直线传播,所以外面天空射到青蛙眼中的光线会被井壁遮挡,于是青蛙只看到一小部分天空,故A正确,而B、C、D错误。故选A。
3.B
【解析】白色物体可以反射所有色光,因此绿光照射到演员上身时,绿光被反射,即上身为绿色;红色物体只能反射红光,则绿光照射到演员下身时全部被吸收,呈现黑色。
故B正确,而A、C、D错误。 故选B。
4.C
【解析】绿色部分只能反射绿光,吸收其它所有色光,故A错误,C正确; 白色部分反射所有色光,故B、D错误。 故选C。
5.C
【解析】小孔成像是光沿直线传播形成的,由实际光线会聚而成,则在薄膜上成像蜡烛火焰倒立的实像,故A错误;
小孔成像的大小取决于像距和物距的比值,比值越大,像越大,因此薄膜上的像不一定是放大的,故B错误;
保持小孔和烛焰的距离不变,即物距不变;向后拉动内筒,增加筒长,即增大像距,此时像距和物距的比值增大,则烛焰的像变大,故C正确;
保持小孔和烛焰的距离不变,即物距不变;向前推动内筒,缩短筒长,即像距变小,此时像距和物距的比值变小,则蜡烛的像变小。由于光线比原来更集中,所以蜡烛的像变亮,故D错误。 故选C。
6.C
【解析】A.电视机的遥控器发出红外线控制电视,故A正确不合题意;
B.红外夜视仪能感应红外线,故B正确不合题意;
C.紫外线属于人眼看不到的光,验钞机发出紫外线的同时会发生可见的紫光,故C错误符合题意;
D.臭氧层能大量地吸收太阳光中的紫外线,保护地球上的生命,故D正确不合题意。 故选C。
7.蓝;红;黑
【解析】(1)将红、蓝、绿三种色光照白纸上(图甲),中间相互重叠区域会出现白色;
(2)当白光照到鹦鹉图片上时,鹦鹉的嘴呈红色,那么嘴只能反射红光;翅膀呈绿色,那么翅膀只能反射绿光。如果只有红光照射时,红光被嘴反射呈红色,被翅膀吸收呈黑色。
8.(1)是(2)不能(3)用红外夜视仪观察
【解析】(1)红外线是沿直线传播的。
(2)红外线不能穿透人体。
(3)红外线看不见,摸不着,用红外夜视仪观察才能证明红外发射器和接收器间有红外线。
9.(1)红色(2)蓝色(3)绿色(4)透过色光
【解析】(1)红色透明塑料薄膜只能透过红光,红光照到白纸上呈现红色;
(2)蓝色玻璃板只能透过蓝光,蓝光照到白纸上呈现蓝色;
(3)绿色的纸屏只能发射绿光,其它色光被吸收,因此纸屏上出现的颜色为绿色;
(4)实验结论:透明物体的颜色是它能透过色光的颜色;不透明物体的颜色跟被它反射的色光的颜色相同。
1.B
【解析】A. 太阳光经过三棱镜后被分解为七种颜色的光,说明太阳光中包含七色光,故A正确不合题意;
B.七色光按序排列是因为三棱镜对不同色光折射程度不同,故B错误符合题意;
C.光屏上得到的七色光是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,故C正确不合题意;
D.能看到光屏上的七色光是因为光屏反射了七色光,故D正确不合题意。 故选B。
2.A
【解析】小孔成像是光沿直线传播形成的,上面的光线到达下面,下面的光线到达上面,左边的光线到达右边,右边的光线到达左边,因此成的是倒立的实像。“倒立”即左右颠倒、上下颠倒,故A正确,而B、C、D错误。 故选A。
3.A
【解析】影子是光沿直线传播形成的。在同一地点和同一时刻,太阳光的照射方向和角度是相同的,那么影子的方向应该是相同的,故B、C错误;
影子的长度与树木的高度成正比,即高度越大,影子越长,故A正确,D错误。 故选A。
4.A
【解析】A.本实验中斜放的镜子上方的水相当于三棱镜,故A错误符合题意;
B.本实验,太阳光从空气射入水,发生光的折射,折射光线在平面镜上又发生光的反射,故B正确不合题意;
C. 本实验能说明太阳光是一种复色光,故C正确不合题意;
D.本实验中可用白墙代替纸板承接光,故D正确不合题意。 故选A。
5.C
【解析】A.若增大光屏与小孔之间的距离,则像距会变大,那么像距和物距的比值会变大,屏上的像会变大,故A错误;
B.在观察时,需要将圆筒的A端插入易拉罐中。为了使成像更清晰,需要在光线较暗的A端蒙上薄纸作为光屏,故B错误;
C.小孔成像的原理是光在同一均匀介质中沿直线传播,故C正确;
D.半透明薄纸上可以看到倒立的蜡烛火焰的像,故D错误。 故选C。
6.(1)观众看不见领舞者身后的其他舞蹈者,这是因为光在同一种均匀介质中沿直线传播。
(2)聆听乐音,我们能分辨出究竟是何种乐器在发声。这是因为不同的乐器发声时,其音色是不同的。
(3)聋哑少女听不见声音,她们是如何感知音乐节奏的呢?训练中,技术人员通过加大音量,使舞台产生振动,从而使站在舞台上的聋哑少女感觉到音乐节奏的变化。
7.(1)红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫;白光是由各种色光混合而成的
(2)红色透明物体只能透过红色光(或某种颜色的透明物体只能透过这种颜色的光)
(3)绿色不透明物体只能反射绿色光(或某种颜色的不透明物体只能反射这种颜色的光)
【解析】(1)按图甲所示进行实验,在光屏上形成一条彩色的光带,颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这个现象说明:白光是由各种色光混合而成的。
(2)在上述实验过程中,若在三棱镜与光屏之间插入一块红玻璃,则发现光屏上只有红色光,其他地方是暗的,如图乙所示。这一现象说明:红色透明物体只能透过红色光(或某种颜色的透明物体只能透过这种颜色的光)。
(3)在第(1)步基础上,在白屏上蒙一张绿色纸,发现屏上只有被绿光照射的地方是亮的,其他地方是暗的,这一现象又可以说明:绿色不透明物体只能反射绿色光(或某种颜色的不透明物体只能反射这种颜色的光)。
浙教版科学七年级(下册)“冲刺重高”讲义(十)
光和颜色