第三章 多彩的光

第一節(jié)光的反射

（一）光的傳播

1,、光源的特點(diǎn)：

光源指自身能發(fā)光的物體,，太陽、發(fā)光的電燈,、點(diǎn)燃的蠟燭都是光源,，有些物體本身不發(fā)光,但由于它們能反射太陽光或其它光源射出的光，好像它們也在發(fā)光一樣,，不要被誤認(rèn)為是光源,，如月亮和所有行星，不是光源,。

2,、光的傳播規(guī)律：光在同一種均勻透明介質(zhì)中沿直線傳播,。（三個條件）

3、光的傳播速度：光速與介質(zhì)有關(guān)（但是光的傳播不需要介質(zhì)）,，光在不同介質(zhì)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c=3×10⁸m/s，光在水中的速度約為真空中的3/4,，光在玻璃中的速度為真空中的2/3,。

4、光年：是長度單位不是時間單位,。是指光在1年內(nèi)傳播的距離,，

5、光線：用一條帶有箭頭的直線（用實(shí)線）表示光的傳播徑跡和方向,，這樣的直線叫光線,。

6、應(yīng)用及現(xiàn)象：

（1）激光準(zhǔn)直,。（例子：種樹,、排隊(duì)、挖掘隧道,、射擊）

（2）影子的形成：光在傳播過程中,，遇到不透明的物體，在物體的后面形成黑色區(qū)域即影子,。

（3）日食月食的形成：當(dāng)?shù)厍蛟谥虚g時可形成月食,。如圖：在月球后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(huán)食,。

（4）小孔成像：成倒立的實(shí)像，其像的形狀與孔的形狀無關(guān),。

（二）光的反射

1,、光的反射及反射定律

（1）反射：是指光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)表面時，有部分光返回原介質(zhì)中傳播的現(xiàn)象,。

（2）反射定律：（共面,、異側(cè)、等角）

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(cè)。

③反射角等于入射角,。

入射點(diǎn)：入射光線與鏡面的交點(diǎn),。

法線：從光的入射點(diǎn)O所作的垂直于鏡面的線ON叫做法線。

入射角：入射光線與法線的夾角叫做入射角；

入射光線與鏡面垂直時,，入射角為0度,。

反射角：反射光線與法線的夾角叫做反射角。

（3）反射現(xiàn)象中光路可逆：

光線沿原來的反射光線的方向射到界面上,，這時的反射光線定會沿原來的入射光線的方向射出去,。

（4）反射類型：

① 漫反射：反射面凸凹不平，使得平行光線入射后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后光線仍然平行,。

③ 鏡面反射和漫反射的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)：

a. 相同點(diǎn)：鏡面反射和漫反射都是反射現(xiàn)象,，每一條光線反射時，都遵守光的反射定律,。

b. 不同點(diǎn)：是鏡面反射的反射面是表面光滑的平面,，平行光束反射后仍為平行光束；而漫反射的反射面是粗糙不平的,，平行光束反射后射向各個方向,。

④ 實(shí)例：

a. 光的反射現(xiàn)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(fā)光的物體,。

b. 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(fā)光的物體,，例如用粗糙的白布做幕布放映電影。

第二節(jié)平面鏡

（1）平面鏡成像的特點(diǎn)：（等距,、等大,、正立、虛像,、軸對稱）

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。

研究平面鏡成像實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)：（1）用玻璃板代替平面鏡,，主要是利用玻璃板透明的特點(diǎn),，確定像的位置.（2）將相同的未點(diǎn)燃的蠟燭放在像的位置是為了：比較像與物的大小關(guān)系（3）使用刻度尺目的是：測量像與物到鏡面的距離（4）把光屏放在像的位置是為了判斷像是虛像還是實(shí)像（5）應(yīng)在較暗的環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；應(yīng)選擇較薄的玻璃板，玻璃板應(yīng)與水平桌面垂直

（2）平面鏡中像的形成：

光源S在平面鏡后的像并不是實(shí)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后的S'處,，是接收不到這個像的,。

（3）實(shí)像和虛像：

① 實(shí)像：實(shí)際光線會聚點(diǎn)所成的像

② 虛像：反射光線反向延長線的會聚點(diǎn)所成的像

（4）平面鏡的應(yīng)用：① 成像 ② 改變光路（光的傳播方向）

（7）平面鏡成像作圖兩種方法：

① 根據(jù)反射定律作圖的步驟圖1：

a. 從點(diǎn)光源S引出兩條光線，射到平面鏡上,。

b. 作兩條入射光線的法線,。

c. 根據(jù)反射定律，反射角等于入射角,，作反射光線,，將反射光線反向延長，反射光線的反向延長線的交點(diǎn)即為點(diǎn)光源S的像點(diǎn)S＇,。

② 根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)作圖的步驟圖2：

a. 過S點(diǎn)作平面鏡的垂線（像與物的連線跟鏡面垂直）,。

b. 截取S＇點(diǎn)，讓S＇點(diǎn)到鏡面的距離等于S點(diǎn)到鏡面的距離（像與物到鏡面的距離相等）,。

c. 畫出像點(diǎn)S＇（像與大小相等）,。

重點(diǎn)提示：作圖時，光線要標(biāo)箭頭,，光線和界面用實(shí)線表示,，法線和反向延長線要用虛線表示。

第三節(jié) 光的折射

1,、光的折射：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時,，傳播方向一般會改變這現(xiàn)象。

2,、折射角：折射光線與法線之間的夾角,。

3、折射定律：

（1）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(cè)；

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,、光的折射規(guī)律：

（1）光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時,，折射光線向法線偏折。入射角大于折射角,。

（2）光從其他介質(zhì)斜射入空氣中時,，折射光線遠(yuǎn)離法線偏折,，折射角大于入射角。

（3）光垂直界面射入時,，傳播方向不改變,。

（4）光的折射現(xiàn)象例子：海市蜃樓 、筷子向上折斷了,、池水變“淺”了,、放大鏡、望遠(yuǎn)鏡,、顯微鏡,、照相機(jī)、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(zhǔn)魚的下方,。

5,、光的折射作圖步驟：

（1）垂直于界面做出法線。

（2）根據(jù)折射規(guī)律做出折射光線（注意空氣中角大）,。

第四節(jié) 光的色散

1,、光的色散：白光經(jīng)三棱鏡折射后，在白屏上出現(xiàn)從上到下紅,、橙,、黃、綠,、藍(lán),、靛、紫依次排列的彩色光帶,，這種現(xiàn)象叫做光的色散,，它是英國物理學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)的。（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(lán),。等比例混合后為白色。顏料的三原色：紅,、黃,、藍(lán),。

重點(diǎn)提示：色光的混合與顏料的混合規(guī)律不同。兩種色光混合后使眼睛感覺到產(chǎn)生了另一種顏色,，而兩種顏料的混合是它們都能反射的色光

3,、物體的顏色：透明物體的顏色是由通過它的色光決定的，不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的,。

4,、不同的色光照射到不同顏色的物體時，出現(xiàn)的情況是：

（1）白紙可以反射各種色光,，紙出現(xiàn)的顏色與光的顏色相同,。

（2）黑紙吸收各種色光，無論什么顏色的光照在黑紙上,，紙都是黑色的,。

（3）各種色紙反射和它顏色相同的光，對其它不同顏色的光都吸收,。

（4）白光照在不同顏色的紙上,，紙出現(xiàn)的顏色與紙的顏色相同。

5,、不同的色光照射在不同顏色的透明物體時,，透色光的情況是：

（1）若光的顏色志透明物體顏色相同時，光可透過物體,。

（2）若光的顏色志透明物體顏色不同時,，光就透不過物體。

6,、看不見的光（★補(bǔ)充與拓展）

（1）紅外線：在光譜中,，在紅光以外有一種看不見的光叫做紅外線。

紅外線有熱作用（即熱效應(yīng)）,，可應(yīng)用在紅外夜視儀,、診斷疾病、遙控等方面,。重點(diǎn)提示：紅外線進(jìn)不可見光,，任何物體都向外輻射紅外線。當(dāng)物體溫度升高時,，它向外輻射的紅外線會大大增強(qiáng),。

（2）紫外線：在光譜中，在紫光以外有一種看不見的光叫紫外線,。

紫外線的化學(xué)作用,、熒光作用、生理作用,，它有助于人體合成維生素D,、能殺菌,、能使熒光物質(zhì)發(fā)光。

第五節(jié) 凸透鏡成像

一,、透鏡：

（1）薄透鏡：透鏡的厚度遠(yuǎn)小于球面的半徑,。

（2）主光軸：通過兩個球面球心的直線。

（3）光心：（O）即薄透鏡的中心,。性質(zhì)：通過光心的光線傳播方向不改變,。

（4）焦點(diǎn)（F）：凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會聚在主光軸上的一點(diǎn)，這個點(diǎn)叫焦點(diǎn),。

（5）焦距（f）：焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離,。

1、凸透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡是凸透鏡,。

（1）凸透鏡的作用：對光線會聚,，所以也叫會聚透鏡。

（2）凸透鏡的焦點(diǎn)：平行光經(jīng)凸透鏡折射后會聚焦點(diǎn)（如圖一）,，反過來從焦點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后平于主光軸（如圖二）

2,、凹透鏡：中間薄邊緣厚的透鏡是凹透鏡。

（1） 凹透鏡的作用：對光線發(fā)散,。

（2） 凹透鏡的焦點(diǎn)：平行光經(jīng)凹透鏡折射后折射光的反向延長線過虛焦點(diǎn)（圖三）,。則入射光的延長線過虛焦點(diǎn)的，折射后一定是平行主光軸的光線（圖四）,。

小結(jié)透鏡的三條特殊光線

（1）經(jīng)過凸透鏡的三條特殊光線：

① 跟主光軸平行的光線，經(jīng)凸透鏡折射后過焦點(diǎn),。

② 通過焦點(diǎn)的光線,，經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。

③ 通過光心的光線,，經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不變,。

（2）經(jīng)過凹透鏡的三條特殊光線：

① 跟主光軸平行的光線，經(jīng)凹透鏡折射后,，折射光線的反向延長線過凹透鏡的虛焦點(diǎn),。

② 正對著凹透鏡虛焦點(diǎn)的入射光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸射出。

③ 通過光心的光線,，經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不變,。

二、凸透鏡的成像規(guī)律

1,、凸透鏡透鏡成像的特點(diǎn)：

2,、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

（1）照相機(jī)的原理： 物體到凸透鏡的距離大于2倍焦距時，能成倒立縮小的實(shí)像

照相機(jī)的結(jié)構(gòu)：

（1）膠片：感光顯影后變?yōu)檎障嗟灼?/p>

（2）調(diào)焦環(huán)：調(diào)節(jié)鏡頭到膠片的距離(但上面數(shù)字表示景到鏡頭的距離)

（3）光圈：控制鏡頭的進(jìn)光量。

（4）快門：控制曝光時間。

（2）幻燈機(jī)的原理：物體到凸透鏡的距離在焦距和2倍焦距之間時,，成放大倒立的實(shí)像

（3）放大鏡的原理：物體到凸透鏡的距離小于焦距時，成放大正立的虛像,。

注：實(shí)像：由實(shí)際光線會聚成的可以形成在光屏上，虛像不是光線形成的,，不能形成在光屏上。

凸透鏡成像規(guī)律總結(jié)

（1）u＝f是成實(shí)像和虛象,，正立像和倒立像,，像物同側(cè)和異側(cè)的分界點(diǎn),。

（2）u＝2f是像放大和縮小的分界點(diǎn)

（3）當(dāng)像距大于物距時成放大的實(shí)像（或虛像）,，當(dāng)像距小于物距時成倒立縮小的實(shí)像,。

（4）成實(shí)像時：

（5）成虛像時：

三 常用光學(xué)儀器

1,、眼睛和眼鏡：

（1）成像原理：從物體發(fā)出的光線經(jīng)過晶狀體等一個綜合的凸透鏡在視網(wǎng)膜上行成倒立,，縮小的實(shí)像，分布在視網(wǎng)膜上的視神經(jīng)細(xì)胞受到光的刺激,，把這個信號傳輸給大腦,，人就可以看到這個物體了,。

（2）近視及遠(yuǎn)視的矯正：近視眼要戴凹透鏡，遠(yuǎn)視眼要戴凸透鏡,。

2、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡

（1）顯微鏡：顯微鏡鏡筒的兩端各有一組透鏡,，每組透鏡的作用都相當(dāng)于一個凸透鏡，靠近眼睛的凸透鏡叫做目鏡，靠近被觀察物體的凸透鏡叫做物鏡,。來自被觀察物體的光經(jīng)過物鏡后成一個放大的實(shí)像,，道理就像投影儀的鏡頭成像一樣,；目鏡的作用則像一個普通的放大鏡，把這個像再放大一次,。經(jīng)過這兩次放大作用，我們就可以看到肉眼看不見的小物體了,。

（2）望遠(yuǎn)鏡：有一種望遠(yuǎn)鏡也是由兩組凸透鏡組成的,?？拷劬Φ耐雇哥R叫做目鏡,，靠近被觀察物體的凸透鏡叫做物鏡,。我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要,。望遠(yuǎn)鏡的物鏡所成的像雖然比原來的物體小,，但它離我們的眼睛很近,，再加上目鏡的放大作用,，視角就可以變得很大。