第二章 光现象复习
知识梳理
一、光源
正在发光的物体叫做光源。光源可分为
1.冷光源(水母、节能灯)、热光源(火把、太阳);
2.天然光源(水母、太阳)、人造光源(灯泡、火把);
3.生物光源(水母、斧头鱼),非生物光源(太阳、灯泡)。
二、光的色散
1.太阳光通过三棱镜后,依次被分解成红、橙、黄绿、蓝、靛、紫七种颜色,这种现象叫色散;
2.白光是由各种色光混合而成的复色光;
3.天边的彩虹是光的色散现象;
4.色光的三原色是:红、绿、蓝;其它色光可由这三种色光混合而成,白光是红、绿、蓝三种色光混合而成的;世界上没有黑光;颜料的三原色是品红、青、黄,三原色混合是黑色;
5.透明体的颜色由它透过的色光决定(什么颜色透过什么颜色的光);不透明体的颜色由它反射的色光决定(什么颜色反射什么颜色的光,吸收其它颜色的光,白色物体发射所有颜色的光,黑色吸收所有颜色的光)
例:一张白纸上画了一匹红色的马、绿色的草、红色的花、黑色的石头,现在暗室里用绿光看画,会看见黑色的马,黑色的石头,还有黑色的花在绿色的纸上,看不见草(草、纸都为绿色)
三、看不见的光
1.太阳光谱:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光按顺序排列起来就是太阳光谱;
(从左往右其波长逐渐减小;散射逐渐增强;人眼辨别率依次降低)应用傍晚太阳是红的,晴天天是蓝的,汽车的雾灯是黄光。
2.红外线:红外线位于红光之外,人眼看不见;
(1) 一切物体都能发射红外线,温度越高辐射的红外线越多;(打仗用的夜视镜)
(2) 红外线穿透云雾的本领强(遥控探测)
(3) 红外线的主要性能是热作用强;(加热)
3.紫外线:在光谱上位于紫光之外,人眼看不见;
(1) 紫外线的主要特性是化学作用强;(消毒、杀菌)
(2) 紫外线的生理作用,促进人体合成维生素D(孩子多晒太阳),但过量的紫外线对人体有害(臭氧可吸收紫外线,我们要保护臭氧层)
(3) 荧光作用;(验钞)
(4) 地球上天然的紫外线来自太阳,臭氧层阻挡紫外线进入地球;
四、光的直线传播
1.光在同种均匀介质中沿直线传播;
2、光的直线传播的应用:
(1)小孔成像:像的形状与小孔的形状无关,像是倒立的实像(树阴下的光斑是太阳的像)
(2)取直线:激光准直(挖隧道定向);整队集合;射击瞄准;
(3)限制视线:坐井观天(要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图);一叶障目;
(4)影的形成:影子;日食、月食(要求知道日食时月球在中间;月食时地球在中间)
3、光线:常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向;
光速
1.真空中光速是宇宙中最快的速度;光在真空速度约3×108m/s。
2.光在水中的速度约为真空中的3/4,光在玻璃中的速度约为真空中的2/3。
4.光年:是光在一年中传播的距离,光年是长度单位;1光年≈9.46×1015m;
注:声音在固体中传播得最快,液体中次之,气体中最慢,真空中不传播;光在真空中传播的最快,空气中次之,透明液体、固体中最慢(二者刚好相反)。光速远远大于声速,(如先看见闪电再听见雷声,在100m赛跑时声音传播的时间不能忽略不计,但光传播的时间可忽略不计)。
五、平面镜成像
1.平面镜成像的特点:像是虚像,像和物关于镜面对称(物像等大,像和物对应点的连线和镜面垂直,到镜面的距离相等;像和物上下相同,左右相反(镜中人的左手是人的右手,看镜子中的钟的时间要看纸张的反面,物体远离、靠近镜面像的大小不变,但亦要随着远离、靠近镜面相同的距离,对人是2倍距离)。
2.水中倒影的形成的原因:平静的水面就好像一个平面镜,它可以成像(水中月、镜中花);对实物的每一点来说,它在水中所成的像点都与物点“等距”,树木和房屋上各点与水面的距离不同,越接近水面的点,所成像亦距水面越近,无数个点组成的像在水面上看就是倒影了。(物离水面多高,像离水面就是多远,与水的深度无关)。
3.平面镜成虚像的原因:物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚二是发散的,这些光线的反向延长线(画时用虚线)相交成的像,不能呈现在光屏上,只能通过人眼观察到,故称为虚像(不是由实际光线会聚而成)
注意:进入眼睛的光并非来自像点,是反射光。要求能用平面镜成像的规律(像、物关于镜面对称)和平面镜成像的原理(同一物点发出的光线经反射后,反射光的反向延长线交于像点)作光路图(作出物、像、反射光线和入射光线)。
实验:探究平面镜成像的特点:
Q1:实验中为何选择玻璃板(而不是平面镜)?
A1:玻璃板透光性好,便于找到想的位置。
Q2:为何选择两个相同的棋子?
A2:便于比较物像大小;也方便找到像的位置(等效代替法)。
Q3:为何要多次移动棋子A,重复上述实验?
A3:因为一次实验具有偶然性,此举避免实验的偶然性。
Q4:实验中棋子A的像不清楚怎么办?
A4:用强光照棋子A。
Q5:不管如何移动棋子A,都无法与其像重合,怎么回事?
A5:①玻璃板和桌面不垂直;②玻璃板太厚了。
Q6:走向平面镜时,感觉像变大了?
A6:这是视觉产生的错觉,实际是没有变化。物像等大。
四、光的反射
1.当光射到物体表面时,有一部份光会被物体反射回来,这种现象叫做光的反射。
2.我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
3.反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。
(1)法线:过光的入射点所作的与反射面垂直的直线;
(2)入射角:入射光线与法线的夹角;反射角:法射光线与法线间的夹角。(入射光线与镜面成θ角,入射角为90°-θ,反射角为90°-θ)
(3)入射角与反射角之间存在因果关系,反射角总是随入射角的变化而变化,因而只能说反射角等于入射角,不能说成入射角等于反射角。(镜面旋转θ,反射光旋转2θ)
(4)垂直入射时,入射角、反射角等于多少?答:垂直入射时,入射角为0度,反射角亦等于0度。
4.反射现象中,光路是可逆的(互看双眼)
5.利用光的反射定律画一般的光路图(要求会作):
(1)确定入(反)射点:入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线的交点即为入射(反射)点
(2)根据法线和反射面垂直,作出法线。
(3)根据反射角等于入射角,画出入射光线或反射光线
镜面反射和漫反射。
(1)镜面反射:平行光射到光滑的反射面上时,反射光仍然被平行的反射出去;
(2)漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,反射光将沿各个方向反射出去;
(3)镜面反射和漫反射的相同点:都是反射现象,都遵守反射定律;不同点是:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼);而漫反射射向四面八方;(下雨天向光走走暗处,背光走要走亮处,因为积水发生镜面反射,地面发生漫反射,电影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四处,黑板上“反光”是发生了镜面反射)。
知识点精析
知识点一、光的传播
主要表现在以下几个方面
知道光源的不同分类标准。
理解光沿直线传播及其应用。
利用光在不同介质中传播速度,处理一些问题。
例1、大伟同学在课外按如图所示的装置做小孔成像实验。如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔,则他在半透明纸上看到的像是:( )
A、蜡烛的正立像 B、蜡烛的倒立像
C、三角形光斑 D、圆形光斑
答案:B
解析:小孔成像的原理是光的直线传播,烛焰上部的光线,通过小孔后,射到了半透明纸的下部;下部的光线,通过小孔后,射到了半透明纸的上部,因此通过小孔后所成的像是倒立的实像。大小与物体到小孔的距离有关;小孔成像与孔的形状无关,只与物体的形状有关。
知识点二、光的反射
主要表现在以下几个方面:
认识光的反射规律,相关的几个概念。
理解反射现象中光路的可逆性。
例2、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。
答案:漫 不能 不在
解析:实验时从光屏前不同的方向都能看到光的传播路径说明发生的是漫反射现象,因为漫反射时,平行入射的光线会传向不同的方向;当将F板向后折转一定的角度后,会使反射光线和折射光线不在同一平面上,则在F板上不能看到反射光线。
知识点三、平面镜成像
主要表现在以下几个方面:
1、理解平面镜成像特点。
2、理解平面镜成虚像,在日常生活中的成像现象。
例3、如图甲,平面镜上方有一竖直挡板P, O1B、O2C是挡板左侧点光源S发出经平面镜反射后的两条光线,在O1B、O2C之间的区域内可以看到这一点光源S在平面镜中的像S`,用作图法确定挡板左侧这个发光点的位置。
答案:
解析:把两条反射光线O1B、O2C反向延长交于一点S`,即像点,再根据平面镜的成像特点从S`向平面镜作垂线S`O并延长到S,使SO=O S`,则S点即为发光点。
知识点四、光的折射
主要表现在以下几个方面:
1、理解折射现象。
2、利用折射规律处理一些问题。
3、理解折射规律中光路可逆性。
例4、有一盛水的圆柱形敞口容器,水面的升降可由进水管和出水管调节。在其右侧某一高度朝确定方向射出一激光束,在容器底部中央产生一个光斑,如图所示。该光斑( )
A、是激光束经水面反射后形成的;若向右移动,表明水面上升
B、是激光束经水面反射后形成的;若向左移动,表明水面上升
C、是激光束经水面折射后形成的;若向左移动,表明水面下降
D、是激光束经水面折射后形成的;若向右移动,表明水面下降
答案:C
解析:从图可知,激光束斜射入水面,所以会折射入水,在容器底部形成光斑;在图中画图分析可知,当水面升高时,折射光束向右移动;当水面降低时,折射光束向左移动。
知识点五、光的色散
主要表现在以下几个方面:
1、理解太阳光谱。
2、利用色散现象解释一些物理问题。
3、理解色光的三原色与颜料三原色的不同。
例5、有一盆花卉,红色的花、绿色的叶、白色的花盆,放在没有光线进入的一个暗室内,用与花色相同的红光照射,则看见的各种颜色分别是( )
A、红花、绿叶、白花盆 B、红花、绿叶、红花盆
C、红花、黑叶、白花盆 D、红花、黑叶、红花盆
答案:D
解析:由于红花、绿叶、白花盆都是不透明的物体,它们的颜色是由它们反射的色光决定的。不透明的物体能反射与其颜色相同的色光,而反其它的色光吸收掉,白色物体能反射所有的色光。所以当用红光照射时,红花反射红光而呈红色,绿叶吸收红光而呈黑色,白花盆反射红光而呈红色。
同步训练
一、选择题
1、能自行发光的物体叫做光源,下列物体属于光源的是( )
A、太阳 B、地球 C、月亮 D、房屋
答案:A
解析:月亮反射的太阳光,自身不能发光。
2、下图是探究平面镜成像特点的实验装置,a为玻璃板,b和c是两支完全相同的蜡烛。下列说法错误的是 ( )
A.为了保证实验效果应选择较薄的玻璃板
B.实验时玻璃板a应与水平桌面垂直放置
C.沿水平桌面移动蜡烛c前应先将点燃
D.该实验最好在较暗的环境中进行
答案:C
解析:后面的物体是虚像,好像是点燃的。
3、下列事例中属于光的反射现象的是( )
A、湖岸边的树在平静的水面形成倒影B、阳光下,茂密树林的地面有许多小圆形光斑
C、夜晚,路灯下看到自己的影子 D、斜插入水中的筷子,在水中的部分看起来向上弯折
答案:A
解析:水面相当于平面镜,形成的影子是光的反射现象。
4、如图所示,光与镜面成30。角射在平面镜上。这条光线经平面镜反射后,反射角为 ;如果光线垂直射在平面镜上,反射角为
答案:600 O0
解析:反射角是反射光线与法线的夹角,反射角等于入射角。
5、 小明在仔细观察了如图所示的光路图,总结出以下几条结论,其中不正确的是 ( )A.光在同一种均匀介质中沿直线传播 C.光从空气射入玻璃时,入射角大于折射角
B.光发生反射时,反射角等于入射角 D.光从玻璃射入空气时,折射角小于入射角
答案:D
解析:光从玻璃射入空气时,折射角大于入射角
二、非选择题
6、岸边垂柳映在水中的像是____像;物体经小孔所成的像是____像。(选填“实”或“虚”)
答案:虚 实
解析:光的反向延长线的焦点是虚像;实际光线会聚而成的是实像。
7、小强在探究平面镜成像特点实验时,取两段等长的蜡烛A和B一前一后竖放在直尺上,点燃玻璃板前的蜡烛A,观察玻璃板后的像,如图所示,两段等长的蜡烛是为了比较物与像的 关系,移去蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏不能接收到蜡烛A的烛焰的像,这说明平面镜成的像是 像。
答案:(1)等大(或等长,或一样大等) (2)虚像
解析:平面镜成等大、虚像、物与像关于镜成对称。
8、我市空气质量逐年好转,往年难得一见的彩虹重现在雨过天晴的空中,这是光的 现象;不同色光在空气中的传播速度是 (填“相同”或“不同”)的;红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫光的波长依次减小,则七色光中频率最大的是 色光。
答案:色散(折射);不同;紫
解析:不同的色光在同种介质中传播速度相同;波长与频率成反比。
平面镜
M
N
O1
O2
B
C
甲
M
N
O1
O2
B
C
S`
S
O