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第二单元 光现象
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光的色彩
知识点一
一、光源
光源:本身发光的物体叫光源。
光源的分类:
1、 自然光源:太阳、恒星、萤火虫等。
2、人造光源:火把、电灯、蜡烛等。
注:月亮、钻石等不是光源,它们是靠反射射向它们的光而被人们看见。
二、光的色散
光的色散:英国物理学家牛顿用三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象。
【方法规律】
1、 光的色散说明白光是由多种色光混合而成的。彩虹是太阳光传播过程中被空气中的水滴色散而产生的。
2、 一束太阳光照到三棱镜上,然后从三棱镜射出的光分解为各种颜色的光,这一现象的产生是因为光
线由空气进入三棱镜后,发生了光的折射,不同色光的偏折程度不同,红光偏折程度最小,紫光偏折程度最大。
3、太阳光是由多种色光混合而成的(复色光)。
二、色光的混合
1、色光的三原色:红、绿、蓝。三种色光按不同比例混合可以产生各种颜色的光,其中也包括白光。
2、颜料的三原色:品红、黄、青。三种颜色颜料按不同比例混合能产生各种颜色,其中也包括黑色。
3、光的三原色与颜料的三原色的混合规律:
【方法规律】
色光混合一般是由光源直接发出的。多一种颜色就使光线更加明亮,所以复色光的亮度要大于单色光的亮度。如彩色电视机画面上的丰富的色彩,就是由三原色光按照不同的亮度混合而成。
三、物体的颜色
1、透明物体的颜色:透明物体的颜色是由通过它的色光决定,通过什么色光,呈现什么颜色。
1、 不透明物体的颜色:不透明物体只反射与此物体颜色相同的光,而吸收其他颜色的光。因此
不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。
【方法规律】
1、 无色:如果透明物体通过各种色光,那么它就是无色的,如:空气、水等能通过各种色光,它们是
无色的。
2、白色、黑色:如果不透明物体能反射各种色光,那么它是白色的,如:白纸、牛奶、白色光屏等反射各种色光,它们是白色的。如果不透明物体几乎吸收各种色光,那么它就是黑色的,如:黑板、黑色皮鞋等吸收各种色光,几乎没有反射光线进入眼睛,所以看起来是黑色的。
3、光是一种波,不同颜色的光的波长不同,依照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序,它们的波长依次变短。
4、大气对光的散射,波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射。雾灯的光不应该被空气散射,这样才有较强的穿透作用,才能让更远处的人看到。雾灯选择不易被空气散射,人眼比较敏感的黄光。
5、天空是蓝色的是因为大气对太阳光中波长较短的蓝光散射的较多。
四、光具有能量
光具有能量、这种能量叫作光能
光能可以转化为其他形式的能。如太阳能热水器将光能转化为内能,太阳能路灯、太阳能电池板将光能转化为电能,植物光合作用将光能转化为化学能等。
光的直线传播
知识点二
一、光的直线传播
1、光在同种均匀的介质中沿直线传播。
2、光线:为了表示光的传播方向,我们用一根带箭头的直线表示光的路径和方向,这样的直线叫光线。
【方法规律】
1、 光线是人们为了表征光的传播而引进的一个抽象工具,它是一个理想模型,而不是真实存在的。
2、 人眼能看到东西是由于光进入人的眼睛。
二、光的直线传播的现象和应用
1、光沿直线传播的现象
(1)影子:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在不透明的物体后面,光照射不到,形成了黑暗的部分就是物体的影子。如下图:
(2)日食、月食:
日食:发生日食时,太阳、月球、地球在同一条直线上,月球在中间,在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面,这就是日全食,如Ⅰ区。在月球半影里的人看不到太阳某一侧的发光表面,这就是日偏食如Ⅱ区,在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部发出的光,只能看到太阳周围的发光环形面,这就是日环食,如Ⅲ区。
月食:发生月食时,太阳、地球、月球同在一条直线上,地球在中间,如下图所示。当月球全处于Ⅰ区时,地球上夜晚的人会看见月全食;若月球部分处于本影区Ⅰ、部分处于半影区Ⅱ时,地球上夜晚的人会看见月偏食,但要注意,当月球整体在半影区时并不发生月偏食。
(3)小孔成像:用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物体之间,屏幕上就会形成物体的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像,如图所示:
成像特点:倒立、实像
成像大小:小孔成像的大小与物体和小孔的距离,光屏到小孔的距离有关。
2、光沿直线传播的应用
(1)利用激光准直引导掘进机直线前进。
(2)排队时看齐。
(3)射击瞄准,瞄准点、准星、缺口三点一线。
【方法规律】
1、影子分为本影和半影,如果是一个点光源只能形成本影如图甲所示;如果不是两个或多个点光源,一般会形成本影与半影。如图乙所示:
·
2、小孔成像的形状与小孔的形状无关。如:树荫下的光斑,是太阳的像。
三、光的传播速度
1、光的传播速度:真空中的光速是宇宙中最快的速度,C=2.99792×108m/s,光在空气中的速度接近真空中的速度,计算中取C=3×108m/s。水中是真空的3/4,玻璃中是真空的2/3。
2、光年:光在1年内传播的距离。光年是距离单位,用来描述宇宙中天体间的距离。1光年=9.4608×1012km。
知识点三
平面镜
一、探究平面镜成像特点
1、 提出问题:平面镜成像有哪些特点?
2、 猜想或假设:像可能与物体的大小相等,关于镜面对称等。
3、 实验器材:白纸、玻璃板、蜡烛、刻度尺
4、 实验步骤:
(1)将纸对折,在对折处画一条直线段,把平板玻璃(作为平面镜)竖立在对折线上;
(2)在白纸的一方任意位置放点燃的蜡烛,用笔记下蜡烛的位置,观察玻璃后面的像;
(3)用手在玻璃后面摸一摸是否有蜡烛存在,再拿一张白纸在像的位置附近移动,观察白纸上是否有蜡烛的像;
(4)拿另一支蜡烛(未点燃)放在玻璃后像的位置处,移动这支蜡烛,再左右移动头部,从不同位置看上去蜡烛和像完全重合;
(5)改变蜡烛的位置,重复再做一遍。
5、 结论:
(1)像、物大小相等;
(2)像、物到镜面的距离相等;
(3)像、物的连线与镜面垂直;
(4)物体在平面镜里所成的像是虚像。
【方法规律】
1、 实验中利用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置;
2、 实验中平面镜要和桌面垂直,否则怎么移动蜡烛都不能和像完全重合;
3、 实验中如果用的玻璃板太厚就会看到两个像,这是由于玻璃板的两个面上都发生反射形成的;
4、 实验用两个完全相同的蜡烛,是为了比较像的大小和物体的大小。
5、 用一张白纸(光屏)放到玻璃板后面,白纸(光屏)上看不到蜡烛的像,证明成的像是虚像。
二、平面镜
1、平面镜:表面是平的的镜子。如:平静的水面、抛光的金属面。
2、平面镜的符号:
3、平面镜的作用:
(1)成像如:水中的倒影、练功房的镜子等。
(2)改变光的传播方向如:潜望镜
4、平面镜成像的原理:光的反射。如下图所示,平面镜前的物体射到平面镜的光线,被平面镜反射,
反射光线进入人的眼睛,视觉会逆着反射光线反向延长线的方向看,反射光线的反向延长线的交点就是物体在平面镜中的像点。
5、平面镜成像作图
如图MN表示平面镜,AB表示镜前的物体,根据平面镜成像的特点作图
步骤:
第一步:分别过A、B点做垂直于平面镜的垂线(用虚线表示);
第二步:在垂线和平面镜的相交处标出直角;
第三步:在平面镜的另一侧找到A′点,使A′点到平面镜的距离和A到平面镜的距离相等。同理找B’。
第四步:连接A′、B′画虚像(用虚线)。如下图所示:
【方法规律】
1、 根据平面镜成像的原理,无论镜子大小,都能使物体形成一个完整的且与物体等大的像。镜子的大
小只能影响观察到的像的范围。
2、站在平面镜前的人,向平面镜走近时,人们往往以为像“变大”了,其实改变的是视角,视角大感觉看到的物体就大。如图:甲、乙中树是一样大的,但是甲图中的人感觉树更大些,这跟人看远处驶近
的汽车感觉相似,这辆车的大小始终不变,但人以为汽车远小近大,驶近的汽车“变大”了。
三、虚像
平面镜成的像是物体发出(或反射)的光线射到平面镜上发生反射,反射光线的反向延长线相交形成的。并不是实际光线会聚形成的,所以平面镜成的像只能用眼睛看到,无法用光屏承接,是虚像。
【方法规律】
1、实像:物体发出的光或反射的光经过光学仪器后,由实际光线会聚而成的像。实像可以用光屏承接,也可以用眼睛直接观察。如小孔成的像。
2、虚像:从物体发出(或反射)的光经过光学仪器后,进入人眼的光线反向延长找到交点确定为物体的像。虚像不是实际光线会聚而成的,所以不能用光屏承接只能用眼睛看到,如平面镜成的像。
噪声及其控制
知识点四
一、光的反射
1、光的反射:光射向物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做光的反射。
2、基本概念:
一点
入射点
光线射到镜面上的点,用“O”表示。
三线
法线
通过入射点,垂直于镜面的直线,用虚线表示如图ON。
入射光线
射到反射面上的光线,如图AO。
反射光线
被反射面反射后的光线,如图中的OB。
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,用“i”表示。
反射角
反射光线与法线的夹角,用“r”表示。
【方法规律】
1、 入射角和反射角分别是指:入射光线和法线的夹角,反射光线和法线的夹角。不能误认为是光线和
平面镜的夹角。
2、 法线是过入射点垂直平面镜的虚线,是为了研究问题方便引入的。
3、 入射光线和反射光线都有方向,所以在描述的时候要注意按光的传播方向叙述字母。如上图中:入
射光线AO,反射光线OB。
4、 发生反射现象时,光又反射回原介质中,所以光的传播速度不变,传播方向发生改变。
5、 我们能够看到不发光的物体是因为光的反射,反射光射入了我们的眼睛。如下图所示:
二、光的反射定律
1、反射光线与入射光线、法线在同一平面内(三线共面)
2、反射光线和入射光线分居法线的两侧(法线居中)
3、反射角等于入射角(两角相等)
【方法规律】
1、 反射定律是用来确定发射光线位置的,对应每一条确定的入射光线而言,反射光线是唯一的。
2、 如果光线垂直射向平面镜,入射角为0o,反射角为0o,入射光线、反射光线、法线重合。
三、光路的可逆性
在反射现象中,光路是可逆的:让光逆着原来反射光线的方向射到平面镜,那么,它被反射后逆着原来的入射光的方向射出。如下图所示:
【方法规律】
验证光路可逆的小实验:
1.晚上,在暗处A点,用一个“手电筒”照射“平面镜”(斜射),光被反射,在B处有一个亮斑。 然后,平面镜不动,在暗处B点,用一个“手电筒”照射“平面镜”(斜射),光被反射,在A处有一个亮斑。
2.在桌上铺上一张白纸,在白纸上竖直立一块平面镜,用激光手电沿桌面向平面镜射出一束光,在白纸上沿激光的路线用笔画出光的路线,并标出方向,然后沿相反的方向逆向射向平面镜,会发现与原来的光线的路线相同,只是方向相反,由此可证明光路是可逆的。
四、镜面反射和漫反射
1、 镜面反射:光线照到平滑的表面上(如:平静的水面、抛光的金属面、平面镜),发生镜面反射。这
时入射光平行,反射光也平行,其他方向没有反射光。
2、漫反射:光线照到凹凸不平的表面上,发生漫反射。凹凸不平的表面会把光线向四面八方反射。
【方法规律】
1、 镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
2、 日常生活中见到的反射绝大多数是漫反射。如:黑板上的字。我们能从不同角度看到本身不发光
的物体,是因为光在物体的表面发生漫反射。
五、凹面镜与凸面镜
1、 凸面镜:对光线起发散作用。
(1) 原理:光的反射。
(2) 应用:机动车后视镜、街头拐弯处的反光镜。
2、凹面镜:对光线起会聚作用,平行光射向凹面镜会会聚于焦点;焦点发出的光平行射出。
(1) 原理:光的反射。
(2) 应用:太阳灶、手电筒反射面、天文望远镜。
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