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光的直线传播
第四章
第1节
1.能识别光源，知道光源大致分为天然光源和人造光源两类。
2.了解光的直线传播，能列举光的直线传播在生活中的应用。
3.记住光在真空中的传播速度。
4.通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，明白实验是研究物理问题的重要方法。
我们的眼睛为什么在白天能看到东西，夜晚却看不到东西呢？
眼睛之所以能看到东西是因为有光，白天有太阳照射光线充足，晚上太阳落山自然就看不到了。
像太阳、激光、水母等所有这些自身能够发光的物体都叫做光源。
知识点1
光源
光源可以大致分为两类：
1.天然光源：太阳及其它恒星、水母、灯笼鱼、斧头鱼、萤火虫等。
萤火虫
斧头鱼
灯笼鱼
2.人造光源：篝火、点燃的蜡烛、手电筒、霓虹灯、LED灯等。
篝火
霓虹灯
月亮、镜子、钻石、放映电影的银幕是光源吗？
月亮、镜子、钻石、金子自身不能发光，所以不属于光源。我们却能看到它，因为它能反射光，光再进入我们的眼睛，
所以就看到了。
1.光源是指自身能够发光的物体，如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源。
2.有些物体本身并不发光，但由于它们能够反射太阳光或其它光源发出的光，好像它们也在发光一样，这类物体并不是光源，如月亮、行星、正在放映电影的银幕等。
3.判断物体是不是光源的关键是看物体能否自身发光，不发光的物体一定不是光源，看起来发光的物体不一定就是光源。
下列物体是光源的是（
）
A.
雪
B.宝石
C.
烛焰
D.
镜子
能自身发光的物体叫做光源，洁白的雪、璀璨的宝石、明亮的镜子自身均不能发光；烛光是由烛焰自身发出的，所以烛焰是光源。
C
（2020·常州中考）夏夜，溧阳萤火虫生态园内，月光皎洁，草丛里飞舞着亮莹莹的萤火虫，颇有“含明终不息，夜月空徘徊”的意境。此情景中（
）
A．月亮不是光源，萤火虫是光源
B．月亮不是光源，萤火虫不是光源
C．月亮是光源，萤火虫是光源
D．月亮是光源，萤火虫不是光源
A
能自身发光的物体叫做光源，月亮自身不能发光。
知识点2
光的直线传播
在有雾的天气，可以看到透过树丛的光束是直的；从汽车前灯射出的光束是直的；电影放映机射向银幕的光束也是直的。
这些现象说明，光在空气中是沿直线传播的。
光的传播
实验器材：激光笔、透明箱、水、牛奶、透明皂、不均匀蔗糖溶液等。
进行试验：1.将一束激光分别射到空气中、滴入少许牛奶的均匀液体中、均匀透明皂中，观察激光的传播路径。
提出问题：光在气体、液体、固体中的传播路径一样
吗？介质的不均匀是否影响光的传播路径？
设计实验：探究光在空气、水、均匀的透明皂以及不
均匀的蔗糖溶液中的传播路径
实验现象:光在均匀的空气、液体和透明皂中的传播路径都是直线。
实验结论：光在空气、水、透明皂等均匀透明物质中均是沿直线传播的。
进行试验：
2.将一束激光从透明水槽侧面射入非均匀浓度的蔗糖溶液中，观察激光的传播路径。用玻璃棒搅拌蔗糖溶液，使其浓度变得均匀，再次观察激光的传播路径。
非均匀浓度的蔗糖溶液中激光的传播路径
均匀浓度的蔗糖溶液中激光的传播路径
光沿直线传播的条件：同种均匀介质
实验现象:光在非均匀浓度的蔗糖溶液中的传播路径发生了扭曲；在均匀浓度的糖的水溶液中光的传播路径是直的。
太阳光能通过太空和大气层传播到地球表面，说明光可以在真空中传播。
1.为了清晰地观察光在不同介质中的传播路径，实验应在较暗的环境中进行。
2.在水溶液中滴入几滴牛奶是为了清晰地显示光的传播路径。
3.理解“光在同种均匀介质中沿直线传播”，应注意光沿直线传播时，“同种”和“均匀”这两个条件缺一不可，必须同时满足。
为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和方向。这样的直线叫做光线。
传播路径
传播方向
光线
注意：光线实际并不存在，是人为建立的物理模型。实际存在的是光，而不是光线。
点光源发出的光线
平行光线：太阳光
光线是带箭头的直线，箭头表示光的传播方向，且一般画在直线的中间位置，画光路图时，光线一定要用实线画出，且标上箭头。
光线的画法
1.在物理学中，为了研究问题的方便，通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称之为模型法，光线就是一种模型。光线实际上是不存在的，是为了方便研究光的传播而引入的，用来表示光的传播路径和方向。
2.光线是模型，不是实体，没有尺度。即使是再细的光束，也不能说是光线。
模型法
下列关于光线的说法
，正确的是（
）
A.
光线是真实存在的带箭头的直线
B.
激光笔发出的光是一条光线
C.
光线是表示光的径迹和方向的模型
D.
光线可以用虚线表示
一束光
C
在光路图中，光线只能用实线表示。
实际上是不存在的
与光沿直线传播有关的现象
光沿直线传播，当光射到不透明物体上时，在物体的后面便会留下一片光射不到的区域，就形成了影子。
1.影子的形成
2.日食和月食的形成
当月球运行到太阳和地球之间时，由于光沿直线传播，月球就挡住了部分射向地球的太阳光。
①日食的形成
②月食的形成
当月球运行到太阳和地球的另一侧时，由于光沿直线传播，地球就挡住了部分射向月球的太阳光。
如图所示，用一个带有小孔的板挡在光屏与烛焰之间，光屏上就会形成烛焰倒立的像，我们把这样的现象叫做小孔成像。如果前后移动中间的板，光屏上像的大小也会随之发生变化。
3.小孔成像
这是由于光的直线传播，来自烛焰上方的光通过小孔后就射到了光屏的下部，来自烛焰下方的光通过小孔后就射到了光屏的上部，这样，光屏上就出现了烛焰倒立的像。
想一想：为什么通过小孔成的像是倒立的呢？
光是沿直线传播的，光传播的径迹和方向如图所示。
仔细观察小孔成像的特点。从烛焰的不同位置发出的光穿过小孔后是怎样传播的？试着在图中画一画。
想一想，做一做：小孔成像
调整小孔的大小观察成像的变化，前后调整蜡烛的位置再次观察成像的变化。
小孔成像的特点：成的是倒立的实像（左右也颠倒），像的形状由物体本身决定，与小孔的形状无关。
小孔成像的条件：小孔必须足够小，但并不是越小越好，孔太小会影响像的亮度。小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变模糊；当小孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相似的光斑。
在树荫下，地面上的一些圆形光斑就是太阳通过树叶间隙而成的像。
小孔成像：像的大小跟物体到小孔的距离（
s1
）和小孔到光屏的距离（s2）有关。若s1>s2，所成的像是缩小的；若s1=s2，所成的像是等大的；若s1小孔成像现象说明光在均匀介质中是沿直线传播的。
s2
s1
1.由于光沿直线传播，在开凿隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出现偏差。
光的直线传播的应用
2.射击瞄准：“三点一线”才能射得准，即枪上的缺口、准星和射击目标（瞄准点）要在一条直线上。
3.军训站队时以列排直
（2020·娄底中考）2020年6月21日下午3点半左右，娄底市内绝大部分同学亲眼看到了日环食这一难得的景象。从物理学的角度来说，日食属于光的
现象；如图所示，能描述其形成原因的是
（选填“甲”或“乙”
)图。
当月球转到太阳和地球中间且三者在一条直线上时，月球挡住了太阳照向地球的部分光线，形成了日食。
直线传播
甲
光在不同介质中传播的速度是不同的。光在真空中的传播速度最快，光在介质中的传播速度都小于真空中的传播速度。
在通常情况下，真空中的光速可以近似取为：
c=3×108
m/s=3×105
km/s
如果一个人以光速绕地球飞行，他用1s的时间约能绕地球转7.5圈。(赤道一圈40076km)
知识点3
光的传播速度
介质
光
速
真空
空气
水
玻璃
3×108
m/s
稍小于真空中的速度
约空气中的3/4
约空气中的2/3
光在不同介质中的传播速度
光在一年时间里传播的距离叫做1光年，这个距离约等于9.46×1012千米。天文学上常用光年来计量天体之间的距离。所以光年是长度单位。
想一想：电闪雷鸣，雷声和闪电是同时发生的，但是我们为什么总是先看到闪电，后听到雷声？
这是因为光在空气中的速度约为3×108m/s，而声音在空气中的速度为340m/s，光速远大于声速，所以我们总是先看到闪电，后听到雷声。
声音
光
声音的传播需要介质
光的传播不需要介质
真空不传声
光在真空中传播最快
声音在空气中传播得最慢
光在空气中比在其它透明介质中传播得快
15℃的空气中声速为340m/s
空气中光速近似为3×108m/s
对比声和光的传播
光在真空中传播的速度是__________m/s，
地球跟太阳的距离约为1.5x1011m，那么太阳光从太阳传到地球需要__________s。
真空中的光速是3×108m/s，根据v=s/t可得光的传播时间t=s/v=
1.5x1011m/3×108m/s=500s。
3×108
500
速度
光源
光现象
日食、月食
影子
光
线
光在同种均匀介质中沿直线传播
小孔成像
光速
建立模型
传播
现象
1.中考体育在进行女子800米跑时，计时员计时是看发令枪的烟雾准确还是听枪声准确，______________________准确。这是因为_________________________________________________________________________________缘故。
看发令枪的烟雾
烟雾和枪声同时发生，但光在空气中的速度比声速快得多
2.
下列物体中一定是光源的有_______________。（填序号）
①太阳
②月亮
③钻石
④自行车的尾灯
⑤蜡烛的火焰
⑥正在发光的萤光虫
⑦正在放电影的银幕
①⑤⑥
②
③
④
⑦自身不能发光所以不是光源
3.
如下短句或词语涉及到的知识与光的直线传播无关的是（
）
A．立竿见影
B．一叶障目
C．鱼翔浅底
D．三点对一线
C
光的折射
4．太阳发出的光，要经过大约8min才能到达地球。请你估算太阳到地球的距离。如果一辆赛车以500km/h的速度不停地跑，它要经过多长时间才能跑完这段路程？
解：根据v=s/t的变形式s=vt得，太阳到地球的距离s=v1t1=
3×108
m/s×8×60s=1.44×1011
m=1.44×
108
km。
根据v=s/t的变形式t=s/v得，这辆赛车跑完这段路程所需的时间
t2=s/v2=
1.44×108
km/500
km/h=2.88×105h。
