第二章 光 -2023-2024学年沪教版物理八年级上学期

光 一、光沿直线传播 1.光源:自身能够发光的物体叫光源。（月亮本身不会发光，它不是光源。） 2.规律:光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。 3.光线：一条用于表示光的传播路径和方向的带箭头的直线。 1）为了清晰地观察到光束在不同介质中的传播路径，实验最好在较黑暗的环境下进行。 2）显示光路的方法:在空气中喷水雾、点燃蚊香，在液体中滴入几滴牛奶等。 3）光线实际上是不存在的，是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 4.光沿直线传播的现象：小孔成像（倒立实像，实像的形状与小孔的形状无关，只与物体的形状有关）、影子的形成、日食、月食、激光准直等。 小孔成像作图： 5.光速 1）光在真空中速度c=3×108m/s=3×105km/s 2）光在空气中速度约为3×108m/s 3）光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3。 辨析：光年是天文学上的长度单位。1光年表示光在1年内传播的距离。 二、光的反射 1.反射：光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。 2、探究光的反射的规律 探究光的反射规律实验图 1）实验仪器：硬纸板（光屏）、激光笔、量角器、平面镜、笔、直尺 ①硬纸板（光屏）的作用：显示光的传播路径；验证反射光线、入射光线和法线在同一平面内； ②量角器的作用：测量入射角和反射角的角度； ③平面镜的作用：作反射面，改变光的传播路径。 2）实验过程： ①平面镜水平放置，硬纸板垂直放置在平面镜上，否则在纸板上看不到反射光线； ②使一束光贴着纸板沿某一角度射向O点，画出入射光线EO和经平面镜反射的后的反射光线OF。取下纸板，用量角器测ON两侧的∠i和∠r； ③验证入射光线和反射光线的位置关系：不断改变入射光线的位置，观察反射光线的变化； ④验证入射角和反射角的关系：多次改变入射角的大小，分别测量反射角的大小； ⑤验证入射光线和反射光线的共面关系：把纸板B向前折或向后折，观察能否在纸板上看见反射光线； ⑥验证光路可逆：将激光笔逆着反射光线射出，观察光的传播路径是否重合。 3）实验结论 ①反射光线、入射光线、法线都在同一平面内； ②反射光线和入射光线分居法线两侧； ③反射角等于入射角； ④光的反射中光路可逆。 4）实验注意事项 ①本实验应选择在较暗的环境下进行：使实验现象更加明显； ②实验时应让光贴着纸板入射：显示光传播的路径； ③实验时从纸板前的不同位置都能看到光的传播路径的原因：光在纸板上发生了漫反射； ④多次改变入射角大小进行测量：使实验结论更具有普遍性。 3.镜面反射和漫反射 1）镜面反射：若反射面比较光滑，当平行入射的光线射到这个反射面时，仍会平行地向一个方向反射出来的现象。 漫反射：光线被粗糙表面无规则地向各个方向反射的现象。 2）镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。 3）生活中的镜面反射和漫反射： ①能从各个方向看到本身不发光的物体，原理是光射到物体上发生漫反射。 ②强烈太阳光照射到玻璃幕墙、磨光的大理石这些光滑表面时，会产生镜面反射，造成“光污染”。 ③教室里有时会因反光而看不清黑板，原因是黑板发生了镜面反射，解决方法是拉上窗帘或打磨黑板。 4.作图： 三、平面镜成像 平面镜成像实验图 1.实验器材：玻璃板、刻度尺、铅笔、蜡烛、纸、纸板（光屏） 2.实验步骤： 1）在桌上铺一张大纸，纸上垂直竖立一块玻璃板当作平面镜； 2）把一支点燃的蜡烛（蜡烛A）放在玻璃板的前面，观察它在玻璃板中成的像； 3）用纸板放在玻璃板后像的位置，观察纸板上是否有像； 4）取一支外形相同，未点燃的蜡烛（蜡烛B）竖立在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛A的像完全重合，此时蜡烛B的位置就是蜡烛A的像的位置； 5）观察蜡烛A大小和它的像的大小是否完全相同； 6）在纸上标记蜡烛A、蜡烛B和玻璃板的位置，撤去玻璃板，直线连接蜡烛A和蜡烛B的位置点，测量蜡烛A和蜡烛B到玻璃板的距离； 7）改用其他外形的蜡烛重复实验。 3.实验结论： 1）平面镜所成像的大小与物体的大小相等（等大）； 2）像和物体到平面镜的距离相等（等距），且像和物体的连线与镜面垂直； 3）平面镜所成的像与物体关于镜面对称； 4）物体在平面镜中所成的像是虚像；（与小孔成像相区分） 5）平面镜所的像是正立等大的虚像。 4.实验方法：等效替代法 5.实验注意事项 1）用玻璃板代替平面镜的目的：便于找到并确定蜡烛像的位置； 2）使用两只完全一样的蜡烛的目的： 比较像与物体的大小； 3）刻度尺的作用：测量像与物到玻璃板的距离，比较像与物到玻璃板的距离的关系； 4）眼睛应该从点燃的蜡烛的那一侧观察； 5）实验时尽量选用薄玻璃板：玻璃板太厚，会使玻璃板的前后两个表面各形成一个像，影响实验。 6.总结： 1）平面镜所成像的大小与物体的大小相等； 2）像和物体到平面镜的距离相等，像和物体的连线与镜面垂直； 3）平面镜所成的像与物体关于镜面对称； 4）平面镜成虚像，是由光的反射形成的。 7.辨析： 1）我们在观察平面镜成像时会有近大（靠近镜面像大）远小（远离镜面像小）的感觉，这是由人的“视角”造成的错觉。事实上，平面镜所成像的大小总是与物体的大小相等，像的大小与物体到平面镜的距离无关。 2）虚像不能用光屏承接，但虚像同样能够被人观察到或用照相机拍摄到。 8.平面镜成像的应用：成像（如梳妆镜等）；②改变光的传播方向（如潜望镜等）。 9.凹面镜和凸面镜 凹面镜：对光有会聚作用。应用：汽车前照灯的反光装置、太阳灶等。 凸面镜：对光有发散作用，能扩大视野。应用：汽车的后视镜、街头路口的反光镜等。 10.作图： 四、光的折射 1.折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化的现象。 2.探究光的折射规律 1）实验仪器：激光笔、光屏、玻璃水槽、量角器等； 2）实验步骤： ①用一束光贴着光屏从空气斜射到水面，观察折射光线； ②将折射光线一侧的光屏向后翻折，观察折射光线； ③使入射角等于60°，观察折射角的大小并记录； ④改变入射角分别为45°、30°，观察折射角的大小并记录； ⑤改变入射角为90°，观察现象； ⑥让另外一束光线逆着折射光线的方向入射，观察它的折射光线与原来的入射光线是否重合； ⑦用另一束光线贴着光屏从水中斜射到水面，重复以上步骤。 3）实验结论： ①入射光线和折射光线位于同一平面内，且位于法线两侧； ②当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线向靠近法线的方向偏折，折射角小于入射角，入射角增大，折射角也增大； 当光从水或其他介质斜射入空气时，折射光线向远离法线的方向偏折，折射角大于入射角，入射角增大，折射角也增大；但当入射角增大到一定角度时，折射光线消失，发生全反射； ③光的折射中光路可逆； ④垂直入射时，光路不发生改变。 3.全反射：光从光密介质（水或玻璃等）射向光疏介质（空气）时，当入射角超过某一角度时，折射光完全消失，只剩下反射光线的现象。 光密介质：折射率较大，光在其中的速度较小的介质； 光疏介质：折射率较小，光在其中的速度较大的介质。 玻璃的折射率＞水的折射率。 4.生活中的折射现象：海市蜃楼、沙漠蜃景；水中的筷子“折断”；水中观鸟鸟变高，岸上看鱼鱼变浅；提前看到日出；钢笔“错位”等。 5.作图： 五、凸透镜与凹透镜 1.凸透镜：中央较厚，边缘较薄的透镜，对光线有会聚作用，又叫会聚透镜。 凸透镜越凸，焦距f越小，会聚作用越明显。 凹透镜：中央较薄，边缘较薄厚的透镜，对光线有发散作用，又叫发散透镜。 2.透镜的三种特殊光路图 1）要素：主光轴、光心O、（虚）焦点F 1）凸透镜： ①光线平行入焦点出（会聚）； ②光线焦点入平行出； ③通过光心的光传播方向不改变。 2）凹透镜： ①光线平行入虚焦点出（发散）； ②光线虚焦点入平行出； ③通过光心的光传播方向不改变。 3.探究凸透镜成像规律 1）实验仪器：凸透镜（焦距已知）、光屏、光具座、蜡烛 2）实验步骤： ①依次在光具座上安装蜡烛、凸透镜、光屏； ②调节三者高度使三者中心位于同一高度； ③保持凸透镜位置不变，左右移动蜡烛，并移动光屏承接所成的像，测量蜡烛和光屏到透镜的距离，记录蜡烛到透镜的距离为物距u，光屏到透镜的距离为像距v； 3）实验结论： 4）实验注意事项： ①实验过程中蜡烛火焰飘忽不定：改用呈F形的LED灯； ②保持蜡烛、凸透镜、光屏三者中心位于同一高度：保证光屏能承接所成的像； ③无法在光屏上找到所成的像的原因：蜡烛位于焦距内；蜡烛在焦点上；蜡烛位于稍大于焦距的地方，所成的像超出光屏移动距离；蜡烛、透镜、光屏三者中心不在同一高度上。 4.透镜的应用 1）凸透镜：放大镜、投影仪、相机等； 2）凹透镜：眼镜。 六、眼睛（拓展） 1）人眼的原理：人眼中的晶状体和角膜相当于一个凸透镜，把来自于物体的光会聚在视网膜上，形成倒立，缩小的实像。视网膜上的视神经细胞受到光的刺激把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。 2）正常眼睛的调节： 睫状体放松时，晶状体比较薄，眼睛可以看清远处物体； 睫状体收缩时，晶状体比较厚，眼睛可以看清近处物体。 3）眼睛的问题——远视眼和近视眼 ①近视眼：晶状体变凸，所成的像位于视网膜前方； 矫正：佩戴凹透镜制成的眼镜。 ②远视眼：晶状体变薄，所成的像位于视网膜后方； 矫正：佩戴凸透镜制成的眼镜。 七、光的色散 1.光的色散：太阳光通过棱镜后，被分解成各种颜色的光的现象。 2.牛顿三棱镜实验： 3.色散现象说明:白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光混合而成的。 4.光的三原色:红、绿、蓝。 单色光：不能产生色散的光； 复色光：由单色光混合而成，能产生色散的光。 5.物体的颜色 1）透明物体的颜色由透过它的色光的颜色决定。如红色的透明物体只能透过红光，而吸收其它颜色的色光。如果一个透明物体能透过所有颜色的光，那么这个物体就是无色透明的。 2）不透明物体的颜色由它反射的色光的颜色决定。如红色的物体只反射红光，而吸收其它颜色的色光。如果一个物体能够反射照射在它表面的各种色光，那么它是“白色”的。如果一个物体吸收所有照射在它表面的各种色光，那么它是“黑色”的。 6.看不见的光. 1）可见光：电磁波谱中人眼可以感知的部分。 不可见光：人类肉眼看不到的光，包括紫外线、红外线等。 2）红外线：位于红光之外，频率比可见光低，比微波高的辐射，有强的热效应。 应用：红外线夜视仪、红外线烤箱烤食品、红外线烘干仪、红外线遥控、红外线自动感应等。 3）紫外线：位于紫光之外，频率比可见光高，比X射线低的辐射，有较强的化学作用。  应用：有利于人体合成维生素D、灭菌、使荧光物质发光，从而鉴别钞票的真假等。 学科网（北京）股份有限公司 $$