第四章 光现象-2024-2025学年人教版物理八年级上册

第四章 光现象 第1节 光的直线传播 解析 1. 做一做手影游戏，用光的直线传播知识解释影子是怎样形成的。 因为光是沿直线传播的，且光不能穿过不明物体，所以光射到不明物体上后，在这个物体的后方就会有一个光照射不到的区域，这就是影子。 解析 2. “井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。请根据光的直线传播知识画图说明为什么“坐井观天，所见甚小”。 如图所示。因为蛙坐在井底且光沿直线传播受到井壁的阻碍，所以蛙能看到的范围，只能看见两线所夹范围内的物体。 解析 3. 举出一些例子，说明光的直线传播在生活中的应用。 射击时目标、准星、眼睛要在一条线上，影子的形成、日食、月食、小孔成像等； 排队时，如果后一个同学只能看到自己前面同学的后脑勺，说明队伍就排直了。木工师傅检查自己刨的家具表面是否平直。战士打靶时用到的三点一线。 解析 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? 太阳到地球的距离 s=vt＝3×108m/𝑠×480s＝1.44 ×1011m＝1.44×108km 塞车跑完全程所用的时间 : 约33年 解析 5．请你比较光在玻璃、水、空气中传播速度的大小，并由此猜想光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系。通过查阅资料，检验你的猜想。 （1）光在玻璃、水、空气中的传播速度大小： v真空＞v空气＞v水＞v玻璃。 由此猜想，光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系：v气体＞v液体＞v固体 （2）固体中的光速。在固体中，分子之间的距离较近，原子和分子的排列形态具有高度规则性和紧密性，会对光子产生较大的阻力。因此，光在固体中的速度通常较慢，一般不会超过3×108m/s。 液体中的光速。液体是介于固体和气体之间的状态，其分子间的距离比固体要远，又比气体要近。因此，光在液体中的传播速度一般介于固体和气体之间。在水中的光速大约2.25×108m/s，而在其他液体中，光速也会有所不同，但总体上都是比在固体中快一些的。 气体中的光速。气体的分子间距离相对较远，其自由度比固体和液体更大，因此光在气体中的传播速度是最快的。常温下的大气，光速约为3×108m/s，与真空中的光速基本一致。 总的来说，固体、液体和气体中光速的差异主要取决于介质的密度和分子结构。 第2节 光的反射 解析 1. 光与镜面成30° 角射在平面镜上，反射角是多大?试画出反射光线，标出入射角和反射角。如果光垂直射到平面镜上，反射光如何射出?画图表示出来。 反射角为60°，反射光线、入射角、反射角如上右图所示； 如果光垂直射到平面镜上，反射光将按原路返回（如右图所示）。 解析 2. 自行车尾灯的示意图如图甲所示。夜晚，用手电筒照射尾灯，看看它的反光效果。试着在图乙上画出反射光线。 自行车尾灯由红色塑料制成，外表面是平面，在此塑料平面的背面上有许许多多凸起的直角锥棱镜，相当于两个互相垂直的平面镜，这种特殊的设计能使在夜间汽车灯光照在它上面时，无论入射光线方向如何改变，反射光线都能返回，像发光的红灯，保证了行车安全。 解析 3. 如图所示，小明想要利用一块平面镜使此时的太阳光竖直射入井中。请你通过作图标出平面镜的位置，并标出反射角的度数。 太阳光竖直射入井中，所以需要先画出反射光线，再作入射光线与反射光线夹角的平分线，也就是法线，平面镜与法线垂直，便可作出镜面位置。 由图可知，反射光线和入射光线的夹角 ∠AOB =30°+90°=120°， 则反射角∠BON=∠AOB /2= 60°。 解析 4. 雨后晴朗的夜晚，为了不踩到地上的积水，人们根据生活经验判断：迎着月光走，地上发亮的是水；背着月光走，地上发暗的是水。请你依据所学光的反射知识进行解释。 光射到水面上发生的是镜面反射，射到地面上发生的是漫反射。因此，迎着月光走，水面上由于发生镜面反射而进入人眼的光明显多于地面上由于漫反射而进入人眼的光。因此，迎着月光走，水面亮。同理，背着月光走，水面上由于发生镜面反射，几乎没有光进入人眼；而地面上由于发生漫反射，有一部分光能够进入人眼。因此，背着月光走，地面亮。 解析 5. 激光测距技术广泛应用在人造地球卫星测控、大地测量等方面。例如，激光测距仪向目标天体发射激光束，并接收反射回来的激光束，测出激光往返所用的时间，就可以算出所测天体与地球之间的距离。已知一束激光从激光测距仪发出并射向月球，大约经过2.56s被反射回来，则地球到月球的距离大约是多少千米? 激光测距仪是通过发射激光后接收反射回来的激光束来测距离的。如测月球与地球之间的距离时，首先测出从地球激光测距仪发射的激光束射到月球后，经过多长时间返回地球，根据公式即可求出。 由题意可知激光从地球到月球所用时间t=2.56s/2=1.28s 地球到月球的距离大约是: s=vt=3.0×108m/s×1.28s=3.84×108m=3.84×105km 第3节 平面镜成像 解析 1. 我们知道平面镜成像非常清晰，为什么在探究平面镜成像的特点时用玻璃板而不用平面镜? 实验中用玻璃板代替平面镜，在物体一侧能看到物体的像，便于确定像的位置；而镜子不透光，无法确定像的位置； 解析 2. 小芳面向穿衣镜站在镜前1 m处，镜中的像与她相距多少米?若她远离平面镜后退0.5 m，则镜中的像与她相距多少米?镜中像的大小会改变吗? 根据平面镜成像的原理：小芳站在穿衣镜前1m处，镜中的像与她相距2m；若她远离平面镜0.5m，则镜中的像与她相距3米，镜中像的大小不会改变。 解析 3. 京剧被列入我国第一批国家级非物质文化遗产名录。请在图中分别画出京剧演员通过平面镜看到的A点和B点的像。 根据平面镜成像规律可知，像和物关于平面镜对称，分别画出A、B两点关于平面镜的对称图即AB的像A'、B'； 分别连接A‘、B’ 两点到眼睛，即通过平面镜看到的A点和B点的像。 解析 4. 如图所示，A'O'是AO在平面镜中的像。 画出平面镜的位置。 平面镜所成的像和物体是以镜面为对称轴的轴对称图形，连接AA′，OO′，做AA′和OO′这两条线段的垂直平分线，即平面镜的位置，在A’、O’像的一侧画上斜杠杠表示平面镜的背面，如图所示。 解析 5. 检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像。视力表在镜中的像与被测者相距多远?与不用平面镜的方法相比，这样安排有什么好处? 根据平面镜成像的原理，视力表在镜中的像与被测者的距离是：2.7m+2.7m-0.4m=5m。 与不用平面镜的方法相比，这样安排的好处是节约空间。 解析 6. 潜水艇下潜后，艇内的人员可以用潜望镜来观察水面上的情况。我们利用两块平面镜就可以制作一个潜望镜（如图所示）。请你制作一个潜望镜并把它放在窗户下，看看能否观察到窗外的物体。 如果一束光水平射入潜望镜镜口，它将经过怎样的路径射出?请你画出光路图来。 根据光的反射规律，过反射点做竖直向下的反射光线，再根据光的反射规律，作出经过二次反射点，且垂直于入射光线的反射光线，如图所示： 第4节 光的折射 解析 1. 在图中，哪一幅图正确地表示了光从空气进入玻璃中的光路? 根据光的折射特点，当光从空气中斜射到玻璃中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。 故丙图正确. 解析 2. 一束光射向一块玻璃砖，并穿过玻璃砖。画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线（注意标出法线）。 光从空气斜射入玻璃中，再从玻璃斜射入空气中，发生两次折射，要注意判断折射角与入射角的关系。 空气中的角大。 解析 3. 在平静的湖边可以看到“云在水中飘，鱼在云上游”的现象。 请你说一说这个有趣的现象是怎么形成的。 “云在水中飘”是光的反射现象，“鱼在云上游”是鱼通过水的折射所形成的虚像和云在水面下的虚像同时出现所形成的现象。 解析 4. 如图所示，一束光射入杯中，在杯底形成光斑。逐渐往杯中加水，观察到的光斑将会如何移动? 光线斜射到水面上时，会发生折射，当光由空气斜射入水中时，折射角小于入射角。往杯中加水，入射角不变，折射角也不变，根据作图可知光斑向右移动。 解析 5. 两位同学想用激光笔去照亮水中漂亮的小石子。同学甲往他看到的小石子的下方去照射；同学乙往他看到的小石子的方向去照射。他们谁能照亮小石子?请你作图说明。 乙能照亮小石子。 因为人看到的石头B是水中石头A的虚像，光是从水中射向空气中进入人眼，人眼逆着进入人眼光线的方向看去，就看到了石头的虚像。 用激光笔要想照亮石头，只需逆着进入人眼光线的方向照去，在水面处发生折射，正好就能照到水中的石头。 解析 6. 我们能看到斜放入水中的筷子在水面处发生弯折。动手做一做，你看到水中的筷子是向上弯折还是向下弯折?为什么? 看到水中的筷子是向上弯折。 设筷子尖端为A点，光从水中斜射入空气中进入了人的眼睛，折射角大于入射角，人感觉光是沿直线传播的，逆着光看去，好像是从光的反向延长线的交点B处来的，B是A点的虚像，B比实际位置要浅，所以水中的筷子好像向上弯折了，如图所示。 第5节 光的色散 解析 1. 除了雨后，我们在很多情况下也会看到彩虹，请你举两个例子。 瀑布和喷水池上面常见到彩虹；肥皂泡上出现的彩色等；洒水车在太阳下洒水时，你会看到水珠喷洒时出现的彩虹；我们背着阳光方向喷水雾实验时，可以出现弧形彩带，这和自然界彩虹形成的原理是一样的。 解析 2. 通过如图所示的实验，我们知道太阳光由各种色光混合而成，各种色光偏折的程度不同，哪种色光偏折程度最小?哪种色光偏折程度最大? 三棱镜对不同颜色的光的折射程度不同，对红光折射最小，对紫光折射最大，所以才会产生白光的色散现象。 3. 在办公软件中建立一个空白文档，绘制一个矩形框，设置填充颜色为白色，打开“颜色”对话框的“自定义”选项卡，可以在屏幕中看到白色是由红、、绿、蓝三种色光混合而成的（如图所示），其亮度等级均为255（255是最高亮度等级）。 请把蓝色光亮度等级调为0，看看由红色光和绿色光混合而成的矩形框显示什么颜色。再把绿色光亮度等级调为0，保持红色光亮度等级最大，然后慢慢增加蓝色光亮度等级，看看矩形框的颜色是怎样变化的。请随意改变三种色光的亮度，说出你对色光混合的一些认识或体会。 解析 （1）把蓝色光亮度等级调为0，由红色光和绿色光混合而成的矩形框显示黄颜色，如图所示。 （2）再把绿色光亮度等级调为0，保持红色光亮度等级最大，然后慢慢增加蓝色光亮度等级，矩形框的颜色变化如图所示。 随意改变三种色光的亮度，说出你对色光混合的一些认识或体会。 结论：把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合后，能产生各种颜色的光. 解析 4. 医院的手术室和病房里常配备紫外线灯来灭菌，一些学校的餐厅也装有紫外线灯，有的公交车也会采取紫外线灯封闭照射的方式消毒。紫外线灯一般会发出淡紫色的光。这种淡紫色的光是紫外线吗?为什么? 紫外线灯的灯泡发出的光只能说是紫色的光，是可见光；不是紫外线，因为紫外线我们是看不见的，紫外线是阳光中波长为400-10纳米的光线。 解析 5. 在生活中，红外线、紫外线有哪些应用?各举两例。 ①例如家庭中应用红外线的有遥控器；用红外线烤箱烘烤食品；现在浴室中常用的“浴霸”发出的光就有很多红外线；还有比较先进的红外线遥感技术等。 ②医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，也可以用紫外线对饮用水进行消毒。太阳光里有很多紫外线，人体受适量的紫外线照射，能增进身体健康，但过强的紫外线照射会伤害人的眼睛和皮肤。 $$