?第四章 光現(xiàn)象
【思維導(dǎo)圖】

【必背手冊】
★知識點一：光的直線傳播
一、光源
1.光源：自身能發(fā)光的物體叫光源。
2.光源的分類
（1）自然光源：太陽、恒星、螢火蟲等。
（2）人造光源：火把、電燈、蠟燭等。
3.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光可以在真空中傳播
二、光的直線傳播
1.光線：為了表示光的傳播情況，我們通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向，這樣的直線叫光線。

（1）光線是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM的一個抽象工具，它是一個理想模型，而不是真實存在的。
（2）人眼能看到東西是由于光進入人的眼睛。
2.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。
3.光可以在真空中傳播：太陽光能通過太空和大氣層傳播到地球表面，說明光可以在真空中傳播。
4.光速：光在真空中的傳播速度c=2.99792×108m/s。
光在空氣中的傳播速度近似等于光在真空中的傳播速度c，也可以近似為c=3×108m/s。光在水中的傳播速度約為c；光在玻璃中的傳播速度近約為c。
3.小孔成像：由于光沿直線傳播，經(jīng)小孔在光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的實像；像的大小與物（蠟燭）的大小以及光屏所在位置有關(guān)。
三、光的直線傳播引起的光現(xiàn)象
1.影子：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，會使物體后面光不能到達的區(qū)域形成一個陰暗區(qū)域，即物體的影子。
2.日食和月食
（1）日食：當(dāng)月球運行到太陽和地球之間時，由于光沿直線傳播，月球就擋住了太陽射向地球的光。
（2）月食：當(dāng)?shù)厍蛱幱谠虑蚝吞栔g時，地球擋住了射向月球的光。
3.小孔成像
用給一個帶有小孔的板遮擋在光屏與蠟燭之間，光屏上就會形成燭焰倒立的像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。
由于光沿直線傳播，來自燭焰上方的光通過小孔后就射到了光屏的下部，來自燭焰下方的光通過小孔后就射向了上部。這樣，光屏上就出現(xiàn)了燭焰倒立的像。
像的大小與物（蠟燭）的大小以及光屏所在位置有關(guān)。
4.其他應(yīng)用
由于光的直線傳播，在開鑿隧道時，工人們可以用激光束引導(dǎo)掘進機，使掘進機沿直線前進，保證隧道方向不會出現(xiàn)偏差；士兵瞄準(zhǔn)射擊；站隊時隊列排直等。
像“井底之蛙”、“一葉障目不見泰山”也都是可以用光的直線傳播進行解釋的。
★知識點二：光的反射
一、光的反射現(xiàn)象
1.光的反射：光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的表面時，會有一部分光在介質(zhì)表面反射回原介質(zhì)中，這種傳播現(xiàn)象叫光的反射。
2.一點、三線、兩角

（1）“一點”：投射到兩種介質(zhì)表面上的光線與表面的交點叫入射點；
（2）“三線”：入射到介質(zhì)表面的光線叫入射光線；經(jīng)入射點做垂直于兩種介質(zhì)表面的輔助線叫法線；經(jīng)介質(zhì)表面，反射回原來介質(zhì)的光線叫反射光線。
（3）“兩角”：入射光線與法線的夾角叫入射角；反射光線與法線的夾角叫反射角。
3.生活中光的反射現(xiàn)象
（1）看到物體的原因：我們能看到太陽、明亮的日光燈等光源，是因為光源發(fā)出的光進入我們的眼睛，產(chǎn)生了視覺。同時，我們也能看到本身不發(fā)光的物體，如書、平面鏡、月亮等，是因為這些物體反射的光進入了我們的眼睛，產(chǎn)生視覺。
（2）生活中的反射現(xiàn)象
1）生活中，大部分物體表面反射的都是漫反射，因而才使我們能夠從不同方向看清物體。
2）當(dāng)強烈的太陽光照射到高樓大廈的玻璃幕墻、磨光的大理石墻面時，這些光滑的表面就會發(fā)生鏡面反射，炫目的反射光會干擾人們的正常生活，造成“光污染”。
3）水中倒影是最典型的光的反射現(xiàn)象；還有“猴子撈月”、“照鏡子”等也都是由光的反射引起的。
二、光的反射定律
1.光的反射規(guī)律（定律）：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)；反射光線、入射光線分別位于法線兩側(cè)；反射角等于入射角。
2.光的反射光路可逆：在探究光的反射規(guī)律實驗中，如果讓光逆著反射光的方向射到平面鏡上，它被反射后就會逆著原來的入射光的方向射出。這表明，在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如圖所示。

3.光現(xiàn)象作圖要求：所有實際傳播的光（無論是反射光還是入射光）都要畫成實線，并用箭頭表示它的傳播方向；法線用虛線，要垂直于反射面。
三、鏡面反射和漫反射
1.鏡面反射：當(dāng)一束平行光照射到平面鏡上時，在平面鏡上發(fā)生光的反射，反射光也平行射出，這種發(fā)生叫鏡面反射。
2.漫反射：當(dāng)一束平行光照射的凹凸不平的表面時，反射光會朝四面八方射出，這種反射叫漫反射。
3.球面鏡：如果鏡子的反射面是球面的一部分，這樣的鏡子叫球面鏡。球面鏡分為凸面鏡和凹面鏡。
4.無論鏡面反射還是漫反射，都遵循光的反射定律。
四、探究光反射時的規(guī)律
1.紙板在實驗中的三個作用
（1）顯示光的傳播路徑；
（2）驗證反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，具體操作是將紙板NOF向前或向后折轉(zhuǎn)，使其和紙板EON不在同一平面內(nèi)，觀察有無反射光的徑跡；
（3）記錄光路。具體操作是在紙板上畫出入射光和反射光的徑跡，以分析反射角隨入射角的變化而變化情況。
2.實驗注意事項
（1）應(yīng)在光線較暗的室內(nèi)進行實驗，以便于觀察實驗現(xiàn)象；
（2）實驗時，紙板必須與平面鏡垂直，否則在紙板上看不到反射光；
（3）實驗過程中嚴(yán)禁將激光對著人眼，以防灼傷眼睛；
（4）通過鏡面對入射光的反射作用，可以看出鏡子有改變光路的作用；
（5）本實驗是一個歸納性實驗，改變?nèi)肷涔獾姆较蚨啻螌嶒灥哪康氖菫榱说玫蕉嘟M實驗數(shù)據(jù)，從而得出普遍規(guī)律，避免實驗結(jié)論的偶然性。
3.考向點撥
（1）驗證三線共面：沿折版中軸折轉(zhuǎn)光屏是否還能看見反射光線；
（2）驗證分居：觀察反射光線、入射光線是否在中軸兩側(cè)；
（3）驗證等角：通過量角器測量或帶有刻度的折板光屏測量；
（4）觀察光路是否可逆：沿原反射光線路徑改變?nèi)肷涔饩€，觀察反射光線；
（5）漫反射：能看見光線的傳播方向說明折板發(fā)生了漫反射；
（6）改變?nèi)肷浣牵ǜ淖內(nèi)肷涔饩€方向），進行多次實驗的目的：尋找實驗結(jié)論的普遍性；
（7）光線的理想化模型：觀察激光筆射出的光線即可構(gòu)建用帶箭頭的直線表示光的傳播方向和路徑；
（8）折轉(zhuǎn)光屏用白色的目的：顯示光線的路徑；
（9）實驗應(yīng)選較暗的環(huán)境目的是：便于觀察實驗現(xiàn)象；
（10）實驗時，折板應(yīng)與平面鏡垂直的目的：否則折板上看不到反射光；
（11）當(dāng)光垂直鏡面入射時，入射角為零，為什么看不到反射光線：有反射光線，但反射角也為零，反射光線與入射光線在一條直線上。
★知識點三：平面鏡成像
一、平面鏡成像規(guī)律
1.平面鏡成像的特點：平面鏡所成像的大小與物體大小相等，像和物體到平面鏡的距離相等，像和物體對應(yīng)點的連線與平面鏡垂直，平面鏡所成的像與物體關(guān)于平面鏡對稱，平面鏡成像是虛像。
2.平面鏡成虛像：在探究平面鏡成像特點的實驗中，在平面鏡前放一支點燃的蠟燭，在鏡子中會出現(xiàn)一個正立蠟燭的像，但將光屏放在平面鏡后蠟燭像的位置時，光屏上卻沒有出現(xiàn)蠟燭的像，可見平面鏡所成的像是不存在的，是虛像。
3.平面鏡成像作圖：（1）根據(jù)平面鏡成像原理（光的反射定律）作圖；（2）根據(jù)平面鏡成像特點作圖（對稱法）。
4.凸面鏡特點：凸面鏡對光有發(fā)散作用，平行光射到凸面鏡上，反射后成為發(fā)散光。
5.凹面鏡特點：凹面鏡對光有會聚作用，平行光射到凹面鏡上，反射后會聚到一點。
二、探究平面鏡成像的特點
1.分析論證
（1）未點燃的蠟燭可以與點燃的蠟燭的像完全重合，說明蠟燭的像的大小與蠟燭大小相等；
（2）蠟燭和它的像的連線與鏡面垂直，蠟燭的像到平面鏡的距離與蠟燭到平面鏡的距離相等
2.實驗中注意事項
（1）為了使觀察到的像更為清晰，實驗最好在較暗的環(huán)境中進行；
（2）實驗中用玻璃板代替平面鏡，目的是便于觀察和確定像的位置，并比較物像的大小關(guān)系，原因是玻璃板既能反射光又能透過光，即透過玻璃板能看到未點燃的蠟燭，也能看到點燃的蠟燭所成的像；
（3）實驗應(yīng)選用較薄的玻璃板。因為玻璃板的前后表面可以各成一個像，當(dāng)玻璃板較厚時，兩個像有較大的錯位，難以確定像的位置；
（4）實驗中，玻璃板要豎直立在水平桌面上。若玻璃板沒有豎直放置，則未點燃的蠟燭和點燃的蠟燭將不能完全重合；
（5）實驗中，使用兩支完全相同的蠟燭，目的是比較像與物體的大小關(guān)系；
（6）用點燃的蠟燭做實驗的優(yōu)點是所成的像比較亮，便于觀察；
（7）白紙用于標(biāo)注玻璃板的位置、蠟燭以及蠟燭的像的位置，刻度尺用于測量蠟燭以及蠟燭的像到玻璃板的距離；
（8）改變蠟燭與玻璃板的距離進行多次實驗，是為了尋找普遍規(guī)律。
3.考向點撥
（1）探究平面鏡成像特點的實驗選擇玻璃板做為平面鏡。
（2）為什么選玻璃板而不選鏡子是為了準(zhǔn)確確定像的位置。
（3）對實驗中的兩只蠟燭要求是完全相同。
（4）選擇兩只完全相同的蠟燭是為了比較像與物的大小。
（5）實驗中玻璃板垂直于桌面。
（6）玻璃板沒與桌面垂直對實驗產(chǎn)生的影響事不論怎樣移動后面的蠟燭,都不會與前面蠟燭的像完全重合。
（7）蠟燭的像不能用光屏接收到。
（8）像不能用光屏接收到,說明平面鏡成的像是虛像。
（9）實驗時用另一只等大的蠟燭與前面蠟燭的像完全重合,目的是比較像與物的大小;確定像的位置。
（10）刻度尺在此實驗中的作用是比較像與物到鏡面距離的關(guān)系。
（11）一只蠟燭在玻璃板后面卻成了兩個像,原因是玻璃板有兩個反射面。
（12）怎樣驗證成兩個像是玻璃板有兩個反射面的原因是用一個薄玻璃板進行實驗。
（13）驗證像與物到鏡面距離關(guān)系時,要進行多次實驗,目的是找到普遍規(guī)律。
（14）多次實驗要改變蠟燭的位置。
（15）用跳棋子代替蠟燭進行實驗時,缺點是像比較暗,看不清。
（16）用跳棋子實驗時,怎樣看清像？用手電筒照亮玻璃板前面的跳棋子。
（17）平面鏡成像的原理是光的反射。
（18）為便于觀察，該實驗最好在什么環(huán)境中進行？較暗處。
（19）實驗中用未點燃的蠟燭與點燃的蠟燭的像重合，未點燃的蠟燭位置即是像的位置，這種研究物理的方法等效替代法。
（20）如果有3mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板，應(yīng)選擇哪個玻璃板做實驗效果好？2mm厚的兩塊玻璃板。因為厚玻璃板的兩個面都可以當(dāng)作反射面，會出現(xiàn)兩個像，影響到實驗效果，所以應(yīng)選用薄玻璃板。
（21）本實驗還可能出現(xiàn)的考查點有哪些？說出一點即可。測量誤差。
四、平面鏡成像的應(yīng)用
1.平面鏡成像應(yīng)用：平面交叉在生活中，常見的應(yīng)用有利于平面鏡成像、改變光路、擴大空間視野。
2.凸面鏡應(yīng)用：使用凸面鏡能起到擴大視野的作用，所以汽車的后視鏡和道路轉(zhuǎn)彎處的反射鏡都是凸面鏡。
3.凹面鏡應(yīng)用
（1）使用凹面鏡對光的會聚作用的有：太陽灶、奧運圣火采集器等。
（2）由光路可逆原理可知，由一點發(fā)出的光經(jīng)凹面鏡反射后可成為平行光，這一特點的常見應(yīng)用有：探照燈、各種機動車的前燈、醫(yī)用頭燈等。
★知識點四：光的折射
一、光的折射現(xiàn)象
1.光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生了偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射。
2.一點、三線、兩角

（1）“一點”：入射光與分界面的交點；
（2）“三線”：入射到兩種介質(zhì)表面的光線叫入射光線；過入射點且垂直于兩種介質(zhì)分界面的輔助線叫法線；進入另一種介質(zhì)的光線叫折射光線；
（3）“兩角”：入射光線與法線的夾角叫入射角；折射光線與法線的夾角叫折射角。
二、光的折射規(guī)律
1.光的折射規(guī)律（定律）
（1）折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；
（2）折射光線、入射光線分別位于法線兩側(cè)；
（3）當(dāng)光從空氣斜射入水中（或其他介質(zhì)）時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；當(dāng)光線從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時，折射光線遠離法線，折射角大于入射角；
（4）在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。
2.光的折射成虛像：由于光的折射，從一種介質(zhì)看另一種介質(zhì)中的物體時，所看到的一般不是物體本身，而是由光的折射所形成的物體的虛像。
三、探究光的折射的特點
考向點撥
1.判斷三線共面：沿折版中軸折轉(zhuǎn)光屏是否還能看見折射光線；
2.判斷分居：觀察折射光線、入射光線是否在中軸兩側(cè)；
3.不等角：通過量角器測量；
4.判斷是否可逆：沿原反射光線路徑改變?nèi)肷涔饩€，觀察反射光線；
5.如何實現(xiàn)實驗結(jié)論的普遍性：改變?nèi)肷浣牵ǜ淖內(nèi)肷涔饩€方向），進行多次實驗；
6.光線的理想化模型：觀察激光筆射出的光線即可構(gòu)建用帶箭頭的直線表示光的傳播方向和路徑；
7.光從空氣射入水（或其他介質(zhì)）時：入射角大于折射角；
8.光從水（或其他介質(zhì)）射入空氣時：折射角大于入射角；
9.光從水（或其他介質(zhì)）射入空氣時，當(dāng)入射角較大時：不再反生折射現(xiàn)象，只有發(fā)射光線（全反射）；
10.光從空氣垂直射入水（或其他介質(zhì)）中時：傳播方向不變（光速會改變）。
四、生活中光的折射現(xiàn)象
1.海市蜃樓：夏天，海面附近空氣溫度較低，密度較大，來自地平線以下遠處的物體的光，傳播時由于不同高度空氣的密度不同而向地面多次彎曲后進入我們的眼中，形成“蜃景”的現(xiàn)象。
2.“錯位的奧秘”：來自水面以下的筆上物點的光，從水中射向空氣反生折射，折射角大于入射角，我們眼睛看到的光好像是從直線傳播方向發(fā)出的，這樣看起來就好像筆錯位了。
3.“叉魚的訣竅”：因為人們看到的是水中的魚的虛像，它比魚的實際位置淺，所以要瞄準(zhǔn)看到的“魚”的下方才能叉到魚。
4.“變高的奧秘”：因為光從空氣進入水中時發(fā)生折射，所以水中的人看到的是岸上的樹的虛像，它比樹的真實位置要高。
★知識點五：光的色散
一、光的色散
1.太陽光（白光）不是單色光，而是由各種顏色的光混合而成的，白光是復(fù)色光；
2.不同的單色光通過三棱鏡時偏折程度不同，紅光偏折最小，紫光偏折程度最大。各種單色光偏折程度從小到大依次為紅光、橙光、黃光、綠光、藍光、靛光和紫光。
3.雨后彩虹：雨后天空懸浮著大量細小的水珠，太陽光照射到這些小水珠上，經(jīng)反射和折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，形成絢麗的彩虹。
二、物體的顏色
物體的顏色：一般來說，物體呈現(xiàn)出不同的顏色是由物體對不同色光的作用決定的。
（1）透明物體的顏色是由該物體能透過的色光決定的。
（2）不透明物體的顏色是由該物體能反射的色光的顏色決定的。例如，綠紙呈現(xiàn)綠色，是因為它只反射綠光，吸收其他色光；黑色物體吸收各種色光，不反射任何顏色的光；白色物體反射所有色光，不吸收任何色光。
三、紅外線與紫外線
1.紅外線的特點及作用：熱作用強，穿透云霧能力強，抗干擾能力強，一切物體都在不停輻射紅外線，溫度越高輻射越強。
2.紫外線的特點及作用：紫外線可以讓照相機的膠片感光，因而可利用紫外線進行攝影；適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射有助于人體合成維生素D，對骨骼的生長和身體健康都有好處；紫外線能殺死微生物，可用紫外線燈霉菌、治療皮膚病等；紫外線照射下熒光物質(zhì)會發(fā)光，可用于鑒別紙幣、古字畫及商標(biāo)的真?zhèn)蔚取?br />

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