第四章多彩的光知识总结教材.pdf
第四章 多彩的光 第一节 光的传播 第二节 光的反射 第三节 光的折射 第四节 光的色散 第五节 凸透镜成像 第六节 眼睛与视图矫正 第七节 神奇的“眼睛”第一节 光的传播 1、光源的特点：光源指自身能发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源，有些物体本身不发光,但由于它们能反射太阳光或其它光源射出的光，好像它们也在发光一样，不要被误认为是光源，如月亮和所有行星，它们并不是物理学所指的光源。2、光的传播规律：光在同一均匀透明介质中沿直线传播。（三个条件）3、光的传播速度：光速与介质有关，光在不同介质中的传播速度不同，光在真空中的传播速度最大,真空或空气中的光速取为smc/100.38，光在水中的速度约为真空中的3/4，光在玻璃中的速度为真空中的 2/3。4、光年：光在 1 年内传播的距离（约为 9,460,800,000,000,000m）。5、光线：用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线。6、应用及现象：（1）激光准直。（例子：种树、排队、挖掘隧道、打枪）（2）影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。（3）日食月食的形成：当地球在中间时可形成月食。如图：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 的位置看到日环食。（4）小孔成像：成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。第二节 光的反射 1、光的反射及反射定律（1）反射：是指光从一种介质射到另一种介质表面时，有部分光返回原介质中传播的现象。1 2 3 （2）反射定律：反射光线和入射光线、法线在同一平面上。反射光线和入射光线分居法线两侧。反射角等于入射角。入射点：入射光线与镜面的交点。法线：从光的入射点O 所作的垂直于镜面的线ON 叫做法线。入射角：入射光线与法线的夹角叫做入射角，用符号i表示。反射角：反射光线与法线的夹角叫做反射角，用符号r表示。（3）反射现象中光路可逆：光线沿原来的反射光线的方向射到界面上，这时的反射光线定会沿原来的入射光线的方向射出去。（4）反射类型：漫反射：反射面凸凹不平，使得平行光线入射后反射光线不再平行而是射向各个方向。镜面反射：反射面很光滑，使得入射的平行光线反射后光线仍然平行。镜面反射和漫反射的相同点与不同点：a.相同点：镜面反射和漫反射都是反射现象，每一条光线反射时，都遵守光的反射定律。b.不同点：是镜面反射的反射面是表面光滑的平面，平行光束反射后仍为平行光束；而漫反射的反射面是粗糙不平的，平行光束反射后射向各个方向。实例：a.光的反射现象例子：水中的倒影、平面镜成像、潜望镜、凸面镜、凹面镜、能看见不发光的物体。b.利用镜面反射可以改变光路，例如用平面镜反射日光照亮地道；利用漫反射可以从不同方向看到本身不发光的物体，例如用粗糙的白布做幕布放映电影。2、平面镜（1）平面镜成像的特点：像和物体到镜面的距离相等。法线 反射光线 镜面 入射光线 O N 像与物体的大小相等。平面镜成正立、等大的虚像。像和物的连线与镜面垂直。（2）平面镜中像的形成：平面镜所成像是物体发出（或反射出）的光线入射到镜面，发生反射，由反射光的延长线在镜后相交而形成的。如图2 所示，光源 S 在平面镜后的像并不是实际光线会聚而成的，是由反射光线的反向延长线会聚而成，这样的像就叫虚像。如果用光屏放在平面镜后的 S处，是接收不到这个像的。（3）实像和虚像：实像：实际光线会聚点所成的像 虚像：反射光线反向延长线的会聚点所成的像（4）平面镜的应用：成像 改变光路（光的传播方向）（5）凹镜：用球面的内表面作反射面。性质：凹镜能把射向它的平行光线 会聚在一点；从焦点射向凹镜的反射光是平行光。应用：太阳灶、手电筒、汽车头灯。（6）凸镜：用球面的外表面做反射面。性质：凸镜对光线起发散作用。凸镜所成的象是缩小的虚像。应用：汽车后视镜（7）平面镜成像作图两种方法：根据反射定律作图的步骤：a.从点光源 S 引出两条光线，射到平面镜上。b.作两条入射光线的法线。c.根据反射定律，反射角等于入射角，作反射光线，将反射光线反向延长，反射光线的反向延长线的交点即为点光源S的像点S。根据平面镜成像特点作图的步骤：a.过 S 点作平面镜的垂线（像与物的连线跟镜面垂直）。b.截取 S 点，让 S 点到镜面的距离等于 S 点到镜面的距离（像与物到镜面的距离相等）。c.画出像点 S（像与大小相等）。重点提示：作图时，光线要标明传播方向，光线和界面用实线表示，法线和反向延长线要用虚线表示。第三节 光的折射 1、光的折射：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一般会改变这现 象。2、折射角：折射光线与法线之间的夹角。3、折射定律：（1）折射光线、入射光线和法线在同一平面上；（2）折射光线和入射光线分居在法线两侧；注意：折射角随着入射角的增大而增大，随着入射角的减小而减小。在折射中光路也是可逆的。4、光的折射规律：（1）光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折。入射角大于折射角。（2）光从其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角。（3）光垂直界面射入时，传播方向不改变。（4）光的折射现象例子：海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯；看见落到地平线下的太阳；叉鱼的时候瞄准鱼的下方。5、光的折射作图步骤：（1）垂直于界面做出法线。（2）根据折射规律做出折射光线（注意空气中角大）。第四节 光的色散 1、光的色散：白光经三棱镜折射后，在白屏上出现从上到下红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫依次排列的彩色光带，这种现象叫做光的色散，它是英国物理学家牛顿发现的。（白光不是单一色光，而是由许多色光混合而成的）2、色光的混合：色光的三原色：红、绿、蓝。等比例混合后为白色。颜料的三原色：红、黄、蓝。重点提示：色光的混合与颜料的混合规律不同。两种色光混合后使眼睛感觉到产生了另一种颜色，而两种颜料的混合是它们都能反射的色光 3、物体的颜色：透明物体的颜色是由通过它的色光决定的，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。4、不同的色光照射到不同颜色的物体时，出现的情况是：（1）白纸可以反射各种色光，纸出现的颜色与光的颜色相同。（2）黑纸吸收各种色光，无论什么颜色的光照在黑纸上，纸都是黑色的。（3）各种色纸反射和它颜色相同的光，对其它不同颜色的光都吸收。（4）白光照在不同颜色的纸上，纸出现的颜色与纸的颜色相同。5、不同的色光照射在不同颜色的透明物体时，透色光的情况是：（1）若光的颜色志透明物体颜色相同时，光可透过物体。（2）若光的颜色志透明物体颜色不同时，光就透不过物体。6、看不见的光：（1）红外线：在光谱中，在红光以外有一种看不见的光叫做红外线。红外线有热作用（即热效应），可应用在红外夜视仪、诊断疾病、遥控等方面。重点提示：红外线进不可见光，任何物体都向外辐射红外线。当物体温度升高时，它向外辐射的红外线会大大增强。（2）紫外线：在光谱中，在紫光以外有一种看不见的光叫紫外线。紫外线的化学作用、荧光作用、生理作用，它有助于人体合成维生素 D、能杀菌、能使荧光物质发光。第五节 凸透镜成像 1、透镜：（1）薄透镜：透镜的厚度远小于球面的半径。（2）主光轴：通过两个球面球心的直线。（3）光心：（O）即薄透镜的中心。性质：通过光心的光线传播方向不改变。（4）焦点（F）：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。（5）焦距（f）：焦点到凸透镜光心的距离。2、凸透镜：中间厚边缘薄的透镜是凸透镜。（1）凸透镜的作用：对光线会聚，所以也叫会聚透镜。（2）凸透镜的焦点：平行光经凸透镜折射后会聚焦点（如图一），反过来从焦点发出的光经凸透镜折射后平于主光轴（如图二）3、凹透镜：中间薄边缘厚的透镜是凹透镜。（1）凹透镜的作用：对光线发散。（2）凹透镜的焦点：平行光经凹透镜折射后折射光的反向延长线过虚焦点（图三）。则入射光的延长线过虚焦点的，折射后一定是平行主光轴的光线（图四）。图一 图二 F F 4、凸透镜成像的公式：vuf111，式中：f为焦距，u为物距，v为像距。5、照相机的原理：fu2 倒立 缩小 实像 物体到凸透镜的距离大于 2 倍焦距时，能成倒立缩小的实像。照相机的结构：（1）胶片：感光显影后变为照相底片。（2）调焦环：调节镜头到胶片的距离(但上面数字表示景到镜头的距离)（3）光圈：控制镜头的进光量。（4）快门：控制曝光时间。6、幻灯机的原理：fuf2倒立 放大 实像。物体到凸透镜的距离在焦距和 2 倍焦距之间时，成放大倒立的实像投影器与幻灯机的区别：投影器用两块大塑料螺纹透镜作聚光镜，并用一块平面镜把像反射到屏幕上。7、放大镜的原理：fu 正立 放大 虚像。物体到凸透镜的距离小于焦距时，成放大正立的虚像。8、实像：由实际光线会聚成的可以形成在光屏上，虚像不是光线形成的，不能形成在光屏上。9、比较：（1）uf 是成实像和虚象，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。（2）u2f 是像放大和缩小的分界点（3）当像距大于物距时成放大的实像（或虚像），当像距小于物距时成倒立缩小的实像。（4）成实像时：（5）成虚像时：10、眼睛和眼镜：物距减小（增大）像距增大（减小）像变大（变小）物距减小（增大）像距减小（增大）像变小（变大）F 图三 图四 F （1）成像原理：从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上行成倒立，缩小的实像，分布在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）近视及远视的矫正：近视眼要戴凹透镜，远视眼要戴凸透镜。11、显微镜和望远镜（1）显微镜：显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样；目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。（2）望远镜：有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。12、总结：三条特殊光线（1）经过凸透镜的三条特殊光线：跟主光轴平行的光线，经凸透镜折射后过焦点。通过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴。通过光心的光线，经凸透镜折射后传播方向不变。（2）经过凹透镜的三条特殊光线：跟主光轴平行的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点。正对着凹透镜虚焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。通过光心的光线，经凹透镜折射后传播方向不变。凸透镜透镜成像的特点：物距 像的性质 像距 应用 倒、正 放、缩 虚、实 u2f 倒立 缩小 实像 fv2f 照相机 fu2f 幻灯机 uu 放大镜 凸透镜、凹透镜的特点：名称 又名 眼镜 实物 形状 光学 符号 性质 凸透镜 会聚透镜 老化镜 对光线有会聚作用 凹透镜 发散透镜 近视镜 对光线有发散作用
