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一、知识梳理
1 光的色彩、颜色
能自身发光的物体叫做光源,光源分为天然光源和人造光源,一束太阳光通过三棱镜后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,这种现象叫做光的色散,表明了太阳光是由多种色光组成,光的三原色是红、绿、蓝。
不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,透明物体的颜色是由它透过的色光决定的,颜料的三原色为红、黄、蓝。
光具有的能量叫做光能,通过某种方式,光能可以转化为电能、内能、化学能等。
2 人眼看不见的光
红外线和紫外线都是人眼看不见的光,红外线是红光外侧的不可见光,它能使被照射的物体发热,具有热效应,红外线的应用有:红外探测器、红外线照相机等,紫外线是紫光外侧的不可见光,它显著的性质是能使荧光物质发光,紫外线的应用很广泛,如:紫外灯灭菌、验钞机等,过量的紫外线照射对人体有害,因此人们应该防止紫外线的过量照射,
3 光的直线传播
光在同一种均匀介质中沿直线传播,光传播也需要时间,光在真空中的传播速度c=3x108m/s,光在空气中的传播速度与在真空中的速度近似相等,光在水中的传播速度约为真空中速度的3,4,光在玻璃中的传播速度约为真空中速度的2/3。
4 平面镜
平面镜所成的是虚像,像与物体的大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像与物体的连线与镜面垂直,
利用平面镜可以成虚像,也可以改变光的传播方向。
5,光的反射
光照射到物体表面时,会发生反射,在反射过程中,光的传播方向发生改变,但由于光仍在原来的介质中传播,所以光的传播速度不变。
光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角;光在反射时光路是可逆的。
光的反射有镜面反射和漫反射,不管是镜面反射还是漫反射都遵循光的反射定律。
二、重难点剖析
1 物体的颜色
当白光照射在物体上时,一部分光被物体反射,一部分光被物体吸收,我们所看到的不透明物体的颜色与它反射的色光颜色相同;我们所看到的透明物体的颜色与它透过的色光的颜色相同,
2 光的直线传播
光在同一种均匀介质中是沿直线传播,我们常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向,这条直线叫做光线,光线不是真实存在的,是为了研究问题方便而假想的理想模型,今后还会经常用这种方法——“建立模型法”来研究问题。
日常生活中有许多现象都可以用光直线传播的特点来解释,如:影子的形成、小孔成像、日食、月食等;也有许多事例是应用光的直线传播来解决问题,如:射击瞄准时的“三点一线”、排队、植树、激光取直等。
3 光的反射定律
光的反射定律主要反映光反射时反射光线与入射光线的位置关系及反射角与入射角的大小关系,这是一条通过实验得出的结论,在做实验时要多测量几组入射角和相应的反射角,这样做的目的是便于得出更普遍的实验结论,在实验时要弄清反射角和入射角的含义,在确定反射角和入射角时,法线很重要,反射角和入射角都是指光线与法线之间的夹角,当研究反射光线与入射光线的位置关系时,要以法线为轴线,将纸板绕法线缓慢旋转,在另一侧将看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,
由于入射光线、反射光线之间存在因果关系且反射角的大小是随着入射角的变化而变化的,因此在描述光的反射定律时,应说:“反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,反射角等于入射角,”而不能说成“入射光线、反射光线和法线在同一平面内,人射光线和反射光线分居在法线的两侧,入射角等于反射角”,
光在反射时光路是可逆的,当光的传播方向反向时,光的传播路径不发生改变。
4 平面镜成像
平面镜所成的像是虚像,平面镜成像的原理是光的反射定律,当物体发出的光经平面镜反射后,反射光线进入人眼,平面镜的虚像就是由射人人眼的反射光线的反向延长会聚而成,并不是由实际光线会聚而成,虚像不能呈现在光屏上,只能用眼睛观察到。
平面镜成像特点是通过实验探究得出的结论,实验时主要是比较像与物的大小关系和确定像与物的位置关系,由于平面镜所成的像是虚像,不能用光屏承接而测量其大小,因此实验时选用了玻璃板代替平面镜,玻璃板不仅能反射光而成像,也能透光看到玻璃板后面的物体,在玻璃板前放一个棋子。将另一个相同的棋子放到玻璃板后并移动,使它与前面棋子的像完全重合,此时后面棋子的位置就是像的位置,后面的棋子与像完全重合,说明后面的棋子与像的大小相等,而后面的棋子与前面的棋子是相同的,因此就可以得出像与物的大小相等,这体现了等效替代的思想。
平面镜所成的像与物体相对镜面是对称的,因此可用对称法作出物体在平面镜中的像,利用物像的对称性并结合相关的几何知识还可以解决一些作图问题:①确定发光点的位置;②确定平面镜的位置;③确定光路;④确定观察范围或被照亮范围等。
三、易错点扫描
1 颜色
不透明物体只能反射与其本身颜色相同的色光,吸收其他任何色光,如:太阳光照射到黄色物体的表面上,反射黄色光,吸收其他色光,物体呈现黄色;在没有其他光源照射时,一束红色光照射到黄色物体表面,红色光被其吸收而没有任何色光反射,此时物体呈现黑色,
透明物体只能透过与其本身颜色相同的色光,吸收其他任何色光,太阳光照射到黄色玻璃纸上,只能透过黄色光,吸收其他色光;在没有其他光源照射时,一束红色光照射到黄玻璃纸上,红色光被其吸收,不能透过,在另一侧看玻璃纸将是黑色的,这就是滤色镜的作用,某人戴蓝色墨镜看白纸上的红色字体时,看到的纸是蓝色的,而字却是黑色的。
2 判断反射光线的偏转情况
光反射时,反射角等于入射角,且反射角随着入射角的变化而变化,由于入射角和反射角都是指光线与法线之间的夹角,当入射光线或镜面发生偏转时,入射角和反射角的大小都会随着变化,若镜面不偏转,入射光线远离法线偏转某一角度,反射光线也远离法线偏转相等的角度;若入射光线不变,镜面偏转,反射光线也会发生偏转,
3 平面镜的应用
平面镜成像特点是像与物体关于镜面对称,根据这一特点人们常用平面镜来节省空间,如检查视力等,在检查视力时,医生让小王观察前方平面镜中的视力表来确定视力,(如图1所示),若要求小王的眼睛到虚像的距离为5m,实际视力表到平面镜的距离是3m,由平面镜成像特点——像与物到平面镜的距离相等可知,则虚像到平面镜的距离也为3m,小王到平面镜的距离为5m-3m=2m。
四、典型例题
例1 2009年7月22日出现了日全食,在长江流域的人们通过滤光镜看到如图2-A所示的日全食奇观,该现象是由光的______而形成,太阳、地球和月球可能分别处于图2-B中a、b、c三个位置的某个位置上,其中月球应处在______位置。
解析 当月球运行到太阳和地球之间并在一条直线时,太阳发出的光沿直线传播被月球挡住而形成了影子,从地球上月影所在的区域看去,太阳部分甚至全部被月亮遮挡,这种现象称做日食。 答直线传播b 例2如图3所示,S’为点光源S在平面镜MN中的像,SA为光源S发出的一条光线,请确定平面镜的位置,并完成SA的反射光路。
解析本题是将平面镜成像的特点及光的反射定律结合起来解决问题,根据平面镜成的像与物关于镜面对称的特点可知,连接SS’并作出它的垂直平分线即可确定平面镜的位置,延长SA与平面镜的交点O为人射点,平面镜中的像是反射光线反向延长而形成的,所以反射光线的反向延长线必定经过S’,连接S’O并延长即是反射光线,反射光路图如图4所示。
1 光的色彩、颜色
能自身发光的物体叫做光源,光源分为天然光源和人造光源,一束太阳光通过三棱镜后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,这种现象叫做光的色散,表明了太阳光是由多种色光组成,光的三原色是红、绿、蓝。
不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,透明物体的颜色是由它透过的色光决定的,颜料的三原色为红、黄、蓝。
光具有的能量叫做光能,通过某种方式,光能可以转化为电能、内能、化学能等。
2 人眼看不见的光
红外线和紫外线都是人眼看不见的光,红外线是红光外侧的不可见光,它能使被照射的物体发热,具有热效应,红外线的应用有:红外探测器、红外线照相机等,紫外线是紫光外侧的不可见光,它显著的性质是能使荧光物质发光,紫外线的应用很广泛,如:紫外灯灭菌、验钞机等,过量的紫外线照射对人体有害,因此人们应该防止紫外线的过量照射,
3 光的直线传播
光在同一种均匀介质中沿直线传播,光传播也需要时间,光在真空中的传播速度c=3x108m/s,光在空气中的传播速度与在真空中的速度近似相等,光在水中的传播速度约为真空中速度的3,4,光在玻璃中的传播速度约为真空中速度的2/3。
4 平面镜
平面镜所成的是虚像,像与物体的大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像与物体的连线与镜面垂直,
利用平面镜可以成虚像,也可以改变光的传播方向。
5,光的反射
光照射到物体表面时,会发生反射,在反射过程中,光的传播方向发生改变,但由于光仍在原来的介质中传播,所以光的传播速度不变。
光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角;光在反射时光路是可逆的。
光的反射有镜面反射和漫反射,不管是镜面反射还是漫反射都遵循光的反射定律。
二、重难点剖析
1 物体的颜色
当白光照射在物体上时,一部分光被物体反射,一部分光被物体吸收,我们所看到的不透明物体的颜色与它反射的色光颜色相同;我们所看到的透明物体的颜色与它透过的色光的颜色相同,
2 光的直线传播
光在同一种均匀介质中是沿直线传播,我们常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向,这条直线叫做光线,光线不是真实存在的,是为了研究问题方便而假想的理想模型,今后还会经常用这种方法——“建立模型法”来研究问题。
日常生活中有许多现象都可以用光直线传播的特点来解释,如:影子的形成、小孔成像、日食、月食等;也有许多事例是应用光的直线传播来解决问题,如:射击瞄准时的“三点一线”、排队、植树、激光取直等。
3 光的反射定律
光的反射定律主要反映光反射时反射光线与入射光线的位置关系及反射角与入射角的大小关系,这是一条通过实验得出的结论,在做实验时要多测量几组入射角和相应的反射角,这样做的目的是便于得出更普遍的实验结论,在实验时要弄清反射角和入射角的含义,在确定反射角和入射角时,法线很重要,反射角和入射角都是指光线与法线之间的夹角,当研究反射光线与入射光线的位置关系时,要以法线为轴线,将纸板绕法线缓慢旋转,在另一侧将看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,
由于入射光线、反射光线之间存在因果关系且反射角的大小是随着入射角的变化而变化的,因此在描述光的反射定律时,应说:“反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,反射角等于入射角,”而不能说成“入射光线、反射光线和法线在同一平面内,人射光线和反射光线分居在法线的两侧,入射角等于反射角”,
光在反射时光路是可逆的,当光的传播方向反向时,光的传播路径不发生改变。
4 平面镜成像
平面镜所成的像是虚像,平面镜成像的原理是光的反射定律,当物体发出的光经平面镜反射后,反射光线进入人眼,平面镜的虚像就是由射人人眼的反射光线的反向延长会聚而成,并不是由实际光线会聚而成,虚像不能呈现在光屏上,只能用眼睛观察到。
平面镜成像特点是通过实验探究得出的结论,实验时主要是比较像与物的大小关系和确定像与物的位置关系,由于平面镜所成的像是虚像,不能用光屏承接而测量其大小,因此实验时选用了玻璃板代替平面镜,玻璃板不仅能反射光而成像,也能透光看到玻璃板后面的物体,在玻璃板前放一个棋子。将另一个相同的棋子放到玻璃板后并移动,使它与前面棋子的像完全重合,此时后面棋子的位置就是像的位置,后面的棋子与像完全重合,说明后面的棋子与像的大小相等,而后面的棋子与前面的棋子是相同的,因此就可以得出像与物的大小相等,这体现了等效替代的思想。
平面镜所成的像与物体相对镜面是对称的,因此可用对称法作出物体在平面镜中的像,利用物像的对称性并结合相关的几何知识还可以解决一些作图问题:①确定发光点的位置;②确定平面镜的位置;③确定光路;④确定观察范围或被照亮范围等。
三、易错点扫描
1 颜色
不透明物体只能反射与其本身颜色相同的色光,吸收其他任何色光,如:太阳光照射到黄色物体的表面上,反射黄色光,吸收其他色光,物体呈现黄色;在没有其他光源照射时,一束红色光照射到黄色物体表面,红色光被其吸收而没有任何色光反射,此时物体呈现黑色,
透明物体只能透过与其本身颜色相同的色光,吸收其他任何色光,太阳光照射到黄色玻璃纸上,只能透过黄色光,吸收其他色光;在没有其他光源照射时,一束红色光照射到黄玻璃纸上,红色光被其吸收,不能透过,在另一侧看玻璃纸将是黑色的,这就是滤色镜的作用,某人戴蓝色墨镜看白纸上的红色字体时,看到的纸是蓝色的,而字却是黑色的。
2 判断反射光线的偏转情况
光反射时,反射角等于入射角,且反射角随着入射角的变化而变化,由于入射角和反射角都是指光线与法线之间的夹角,当入射光线或镜面发生偏转时,入射角和反射角的大小都会随着变化,若镜面不偏转,入射光线远离法线偏转某一角度,反射光线也远离法线偏转相等的角度;若入射光线不变,镜面偏转,反射光线也会发生偏转,
3 平面镜的应用
平面镜成像特点是像与物体关于镜面对称,根据这一特点人们常用平面镜来节省空间,如检查视力等,在检查视力时,医生让小王观察前方平面镜中的视力表来确定视力,(如图1所示),若要求小王的眼睛到虚像的距离为5m,实际视力表到平面镜的距离是3m,由平面镜成像特点——像与物到平面镜的距离相等可知,则虚像到平面镜的距离也为3m,小王到平面镜的距离为5m-3m=2m。
四、典型例题
例1 2009年7月22日出现了日全食,在长江流域的人们通过滤光镜看到如图2-A所示的日全食奇观,该现象是由光的______而形成,太阳、地球和月球可能分别处于图2-B中a、b、c三个位置的某个位置上,其中月球应处在______位置。
解析 当月球运行到太阳和地球之间并在一条直线时,太阳发出的光沿直线传播被月球挡住而形成了影子,从地球上月影所在的区域看去,太阳部分甚至全部被月亮遮挡,这种现象称做日食。 答直线传播b 例2如图3所示,S’为点光源S在平面镜MN中的像,SA为光源S发出的一条光线,请确定平面镜的位置,并完成SA的反射光路。
解析本题是将平面镜成像的特点及光的反射定律结合起来解决问题,根据平面镜成的像与物关于镜面对称的特点可知,连接SS’并作出它的垂直平分线即可确定平面镜的位置,延长SA与平面镜的交点O为人射点,平面镜中的像是反射光线反向延长而形成的,所以反射光线的反向延长线必定经过S’,连接S’O并延长即是反射光线,反射光路图如图4所示。