第3章光現(xiàn)象知識(shí)、現(xiàn)象、方法(黃健)

1、班級(jí)：_ 姓名_一、光的色彩 顏色（一）光源1定義：本身發(fā)光的物體叫作光源。例如太陽(yáng)、閃電、各種發(fā)光的電燈、燃?xì)饣鹧妗l(fā)光的水母（螢火蟲）、電視機(jī)顯像管、手機(jī)屏幕等物體。注意：鉆石、月亮（衛(wèi)星）、地球（行星）、電影銀幕、波光粼粼的水面等不是光源。2光源可以分為天然光源與人造光源兩類。（二）光的色彩1光的色散：（1）實(shí)驗(yàn)器材：平面鏡、狹縫、三棱鏡、光屏做法：將平面鏡伸出窗外并調(diào)整使太陽(yáng)光照射到狹縫上；將三棱鏡置于狹縫光束中，轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，同時(shí)調(diào)整光屏的位置，直到光屏上出現(xiàn)彩色光帶為止。現(xiàn)象：太陽(yáng)光分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等色光（這種現(xiàn)象叫作光的色散）。結(jié)論：太陽(yáng)光是由多種色光混合而成的；白

2、光是復(fù)色光，紅、綠、藍(lán)等色光是單色光；不同色光通過三棱鏡后傳播方向偏折的角度不同。（2）生活常見的光的色散現(xiàn)象：雨后彩虹、日暈等。（3）最早研究光的色散現(xiàn)象的是英國(guó)物理學(xué)家牛頓。2色光的混合：（1）現(xiàn)象：紅光和綠光混合，得到黃光；紅光和藍(lán)光混合得到品紅光；綠光和藍(lán)光混合呈現(xiàn)青光；等比例的紅光、綠光和藍(lán)光混合，得到白光；色散光帶通過三棱鏡后也得到白光。（2）結(jié)論：白光色散后得到的各種色光混合后可以重新得到白光。這進(jìn)一步證明白光確實(shí)是由多種色光組成的。（3）光的三原色：紅、綠、藍(lán)三種色光按不同比例混合，能產(chǎn)生任何一種顏色的光，而自身卻無(wú)法用其他的色光混合而成。因此，我們將紅、綠、藍(lán)叫做光的三原色。

3、（三）物體的顏色1透明體的顏色（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)太陽(yáng)光通過有色玻璃紙時(shí)，紅色玻璃紙只能通過紅光，綠色玻璃紙只能通過綠光，藍(lán)色玻璃紙只能通過藍(lán)光，無(wú)色透明體能通過所有色光。即，透明物體只能透過和它顏色相同的色光，而吸收其他顏色的光。結(jié)論：透明物體的顏色由它所能透過的色光決定的。（2）應(yīng)用：制作濾色鏡。2不透明體的顏色（1）現(xiàn)象：在暗室中，太陽(yáng)光色散光帶照射到有色彩紙上，紅色彩紙只能反射紅光，綠色彩紙只能反射綠光，藍(lán)色彩紙只能反射藍(lán)光，其他部位是黑色的。太陽(yáng)光色散光帶照射到白紙上，白紙能反射所有色光。若各種色光都被吸收，則是黑色的。即，不透明物體只能反射和它顏色相同的色光，而吸收其他顏色的光。（2

4、）結(jié)論：不透明物體的顏色由它所能反射的色光決定的。注意：光照射在物體上時(shí)，一部分光被物體反射，一部分光被物體吸收，若物體是有色透明的，則還有一部分光會(huì)透過它。（四）光能1含義：光具有的能量叫作光能。2轉(zhuǎn)化：通過植物的光合作用，光能可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；通過太陽(yáng)能熱水器，光能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；通過太陽(yáng)能電池，光能可以轉(zhuǎn)化為電能。二、人眼看不見的光（一）可見光與不可見光人眼能感覺到的光稱為可見光。人眼無(wú)法察覺的光稱為不可見光。（二）紅外線1定義：在色散光帶紅光外側(cè)存在能使物體發(fā)熱的不可見光。2發(fā)現(xiàn)：1800年，英國(guó)科學(xué)家赫胥爾在研究各種色光的熱效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)溫度計(jì)放在色散光帶紅光的外側(cè)時(shí)，其示數(shù)也會(huì)增大

5、。這種探究方法稱為轉(zhuǎn)化法。3性質(zhì)：紅外線使被照射的物體發(fā)熱，熱效應(yīng)顯著。自然界所有的物體都能不停地向外輻射紅外線，物體的溫度越高，向外輻射紅外線強(qiáng)度越強(qiáng)。太陽(yáng)的熱主要就是以紅外線的形式傳遞到地球上的。4應(yīng)用：紅外烤箱、紅外烤漆；紅外線照相機(jī)（紅外熱圖）、紅外線溫度計(jì)、紅外制導(dǎo)（響尾蛇導(dǎo)彈）、紅外遙感（監(jiān)視森林火災(zāi)、預(yù)測(cè)農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)和收成、尋找水源）；紅外線夜視儀；紅外線遙控器等等。（三）紫外線1定義：在色散光帶紫光外側(cè)存在能使照相底片感光的不可見光。2發(fā)現(xiàn)：1801年，德國(guó)物理學(xué)家里特將照相底片放在色散光帶紫光外側(cè)時(shí)被感光了。3性質(zhì)：最顯著的性質(zhì)是使熒光物質(zhì)發(fā)光。另外紫外線具有較強(qiáng)的能量，能滅

6、菌。4應(yīng)用：日光燈、黑光燈、驗(yàn)鈔機(jī)、鑒別古畫；殺菌消毒（醫(yī)用紫外線燈、消毒柜）；促進(jìn)維生素D的合成從而有利于鈣的吸收等等。5危害：過量照射紫外線對(duì)人體有害主要是眼角膜（引發(fā)白內(nèi)障）和皮膚（導(dǎo)致皮膚過早衰老，甚至發(fā)生癌變）。焊接時(shí)帶防護(hù)面罩、用防紫外線傘。臭氧層是地球的保護(hù)傘，它能吸收絕大部分來(lái)自太陽(yáng)的紫外線，我們要保護(hù)臭氧層（禁止排放氟氯碳化物）。三、光的直線傳播（一）光沿直線傳播規(guī)律的探究1觀察：打開液晶投影儀或強(qiáng)光手電筒，讓光正對(duì)著投影幕布或墻壁照射。將手放在光束中，觀察手影的形狀、顏色和大小。改變手的形狀，重做幾次實(shí)驗(yàn)，觀察手影的形狀、顏色和大小的變化?，F(xiàn)象：A.影子的形狀與物體的形狀相

7、似。B.影子的顏色總是黑色的。C.影子的大小可以變化。2提出問題：光從光源出來(lái)后，怎樣向外傳播呢？3猜想與假設(shè)：光從光源射出后，在某種介質(zhì)中可能是沿直線向外傳播的。4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：（1）讓一束光射向某一種介質(zhì)，例如空氣、水和玻璃，觀察光傳播的特征。信息快遞：看不見光的傳播路徑，怎么辦？用轉(zhuǎn)化法?？梢栽诳諝庵袊娝F、煙霧、粉筆灰等；可以在水中滴入少量牛奶、細(xì)泥土等；可以選用有色玻璃。（2）讓一束光射向兩種介質(zhì)的交界面，觀察光傳播的特征。（3）讓一束光射向不均勻的介質(zhì)（可以在水中倒入鹽或糖，不攪拌），觀察光傳播的特征。5進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與搜集證據(jù)：（1）在氣體中 （2）在液體中 （3）在固體中（4）在兩種

8、介質(zhì)的交界面 （5）在不均勻介質(zhì)中6分析與論證：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。7光線：人們常用一條帶箭頭的直線表示光的傳播路徑和方向，這樣的直線叫作光線。注意：“光線”是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋龉獾膫鞑ヂ窂蕉⒌睦硇曰Ｐ?，并不真?shí)存在。（建立模型法）（二）光沿直線傳播有關(guān)現(xiàn)象的解釋1影子的形成原因當(dāng)光遇到不透明的物體時(shí)，由于光沿直線傳播，在該物體后面，會(huì)形成一個(gè)光不能直接照射到的，跟物體輪廓相似的黑暗區(qū)域，這個(gè)區(qū)域稱為物體的影子。2月食：（1）發(fā)生條件：太陽(yáng)、地球、月球近似在一條直線上，且地球位于兩者之間。（2）發(fā)生原因：光的直線傳播，地球位于太陽(yáng)與月球的中間，地球擋住太陽(yáng)光，在地球后面出現(xiàn)地球

9、的影子，使月球全部或部分不能反光，從而形成月食。（3）當(dāng)月球運(yùn)動(dòng)到a位置發(fā)生月全食；當(dāng)月球運(yùn)動(dòng)到b位置發(fā)生月偏食；當(dāng)月球運(yùn)動(dòng)到c位置不發(fā)生月食，但月球較暗。3日食：（1）發(fā)生條件：太陽(yáng)、月球、地球近似在一條直線上，且月球位于兩者之間。（2）發(fā)生原因：光的直線傳播，月球位于太陽(yáng)與地球的中間，月球擋住太陽(yáng)光，在月球后面出現(xiàn)月球的影子，使地球上的人不能看到太陽(yáng)或只看到太陽(yáng)的一部分。（3）地球上a區(qū)的人看到日全食；地球上b區(qū)的人看到日偏食；地球上c區(qū)的人看到的是日環(huán)食。4小孔成像：（1）成像條件：小孔足夠小，一般5mm左右。若小孔比較大，但像距足夠大時(shí)，較大的小孔也能出現(xiàn)小孔成像現(xiàn)象。（2）成像原因：

10、光沿直線傳播。（3）成像性質(zhì)：實(shí)像，上下顛倒、左右相反。（三）光沿直線傳播規(guī)律的應(yīng)用（1）用激光引導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)開鑿筆直大山隧道。（2）利用激光貼地面磚、墻面磚，保證地面水平、墻壁豎直。（3）排隊(duì)時(shí)，每一位同學(xué)只看見前一名同學(xué)的后腦勺，看不見前面其他同學(xué)時(shí)，隊(duì)伍就排直了。（4）射擊瞄準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)準(zhǔn)星擋住被射擊的物體（即目標(biāo)、準(zhǔn)星、眼睛“三點(diǎn)一線”）時(shí)，扣動(dòng)扳機(jī)，即可命中目標(biāo)。（5）木匠閉一只眼觀察木塊的邊線是否為直線。（四）光的速度1光的傳播需要時(shí)間。地球接受到的太陽(yáng)光，其實(shí)是500秒之前發(fā)出的，21607年，伽利略進(jìn)行了最早的測(cè)量光速的實(shí)驗(yàn)，雖沒有成功，但揭開了人類歷史上對(duì)光速進(jìn)行研究的序幕。3光速的

11、大小：在真空中c=3108m/s，在空氣中約為3108m/s，在水中的光速約是真空中光速的3/4，在玻璃中的光速約是真空中光速的2/3，所以，光速的大小決定于介質(zhì)的種類。4應(yīng)用：激光測(cè)距。四、平面鏡（一）平面鏡的基本知識(shí)1含義：表面平整、光滑且能夠成像的物體叫做平面鏡。2種類：種類繁多，古代多用銅鏡，明代傳入玻璃鏡。生活中平靜的水面、拋光的金屬面、平滑的地面磚等等也是平面鏡。（二）探究平面鏡成像的特點(diǎn)1猜想與假設(shè)：對(duì)像的性質(zhì)、位置、像的大小、像到鏡面的距離和物到鏡面距離的大小關(guān)系等作出猜想。2設(shè)計(jì)方案：（1）確定像的位置：將茶色玻璃板豎直放置在水平桌面上，將棋子A放在玻璃板前某一位置；再將另一

12、個(gè)等大的棋子B放到玻璃板后，前后左右移動(dòng)，人眼在玻璃板前（棋子A一側(cè)）觀察，直到看上去B和A的像重合為止。此時(shí)棋子B的位置就是棋子A的像的位置。這是等效替代法。用玻璃板代替平面鏡的好處：利用玻璃板透明（玻璃具有透光性）的特點(diǎn)，使人眼在看到物體A的像的同時(shí)也看到物體B，從而便于確定像的位置以及比較像和物的大小關(guān)系。用玻璃板代替平面鏡的壞處：由于玻璃板是透明的，光射到玻璃板上后，大部分光透過去了，少部分光反射成像，所以物體在玻璃板中所成的像的亮度較小，背景光很亮?xí)r看不清像。應(yīng)對(duì)方法：降低背景亮度（選用茶色玻璃板，拉上窗簾、桌上鋪有色彩紙）；增加物的亮度（選用燈泡、蠟燭燈做成像的物，用光源照射物體）

13、。與鏡子相比，玻璃板前后兩個(gè)表面都反射光，都能成像，所以將有兩個(gè)像，可能會(huì)導(dǎo)致像距測(cè)量出現(xiàn)錯(cuò)誤，難以得出正確結(jié)論。應(yīng)對(duì)方法：盡可能選用較薄的玻璃板做實(shí)驗(yàn)。（2）探究像的特點(diǎn)：在確定了像的位置后，用棋子A的像是否與等大的棋子B重合，來(lái)比較像和物的大小關(guān)系；用刻度尺測(cè)量出像距和物距，來(lái)比較像距和物距的大小關(guān)系；用量角器（或方格紙）來(lái)比較像和物連線段與鏡面是否垂直。3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)：（1）放好平面鏡；（2）放棋子A，判斷像的位置；（3）放棋子B，確定像的位置；（4）判斷像和物的大小關(guān)系；（5）判斷像距和物距大小關(guān)系，以及像和物連線段與鏡面的位置關(guān)系；（6）判斷像的虛實(shí)；（7）改變位置，多次實(shí)驗(yàn)。

14、（避免偶然性，增加可信度，以便得到普遍性的結(jié)論。）4分析與論證：平面鏡成像的特點(diǎn)：平面鏡所成的像是虛像，像的大小與物體的大小相等，像和物到平面鏡的距離相等。像與物關(guān)于鏡面對(duì)稱。注意：（1）平面鏡成等大、正立、虛像；（2）鏡面是物像的連線段的垂直平分線。（三）平面鏡成像的原理1成像原理：在燭焰上取一個(gè)發(fā)光點(diǎn)S，以從S點(diǎn)發(fā)出的兩條光線為例，它們射到平面鏡上，將發(fā)生光的反射現(xiàn)象，如圖所示；反射光線的反向延長(zhǎng)線相交于平面鏡后的S1點(diǎn)；兩條反射光線進(jìn)入人眼后，人逆著反射光線看過去，與右圖相比，兩種情況引起的視覺感受相同，人會(huì)感到S1處有一個(gè)“發(fā)光點(diǎn)”，這個(gè)“發(fā)光點(diǎn)”就是S點(diǎn)的虛像。同理，燭焰上其他發(fā)光點(diǎn)

15、也都能通過平面鏡產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的虛像點(diǎn)，無(wú)數(shù)個(gè)像點(diǎn)共同組成了燭焰的虛像點(diǎn)。 由此可見，燭焰的虛像上并沒有光發(fā)出，我們看到的虛像是由射入眼中的反射光所形成的視覺。平面鏡是利用光的反射成像的，所有反射光線的反向延長(zhǎng)線都過像點(diǎn)。2實(shí)像和虛像：實(shí)像是指從物體發(fā)出或反射的光線，經(jīng)過光學(xué)元件反射或折射后，反射或折射光線實(shí)際會(huì)聚所成的像，它是由真實(shí)的光點(diǎn)會(huì)聚而成的明亮區(qū)域，是真實(shí)存在的，既可以用眼睛觀察到，又可以呈現(xiàn)在光屏上。虛像是從物體發(fā)出的或反射的光線經(jīng)過光學(xué)元件反射或折射后，反射或折射光線并沒有會(huì)聚而是變得發(fā)散，人們逆著反射光或折射光看過去，感覺到這些發(fā)散的光線是從它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)發(fā)出的。所以，虛像不

16、是實(shí)際光線會(huì)聚而成，并不真實(shí)存在，因此虛像只能用眼睛觀察到，而不能在呈現(xiàn)在光屏上。（四）平面鏡的應(yīng)用1在日常生活中的應(yīng)用：（1）成像（梳妝、糾正姿勢(shì)）；（2）擴(kuò)大視野空間。2在醫(yī)學(xué)、軍事上的應(yīng)用：（1）潛水艇的潛望鏡；（2）牙醫(yī)借助平面鏡觀察牙齒背面的情況。3從物理學(xué)的角度概括：（1）成像（照鏡子）；（2）改變光的傳播方向（潛望鏡、自行車尾燈）。平面鏡應(yīng)用不當(dāng)，也會(huì)帶來(lái)光污染。五、光的反射（一）光的反射1定義：光射到物體表面時(shí)，有一部分會(huì)被物體表面反射回來(lái)，這種現(xiàn)象叫作光的反射。2有關(guān)的術(shù)語(yǔ)：（1）法線：過入射點(diǎn)和鏡面垂直的直線，用虛線表示。（2）入射角：入射光線與法線的夾角。（3）反射角：反

17、射光線與法線的夾角。（二）探究光的反射規(guī)律1猜想與假設(shè)：反射角與入射角的大小關(guān)系；反射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系。2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃：要獲得相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，關(guān)鍵是要在實(shí)驗(yàn)中顯示入射光和反射光（選用白色硬紙板、激光筆），并能方便地改變和測(cè)量入射角和反射角（在白色硬紙板上標(biāo)出法線、測(cè)量角度大小的刻度）。如何驗(yàn)證反射光線和入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)？標(biāo)有刻度的白色硬紙板由A、B兩部分組成，可以繞接縫ON旋轉(zhuǎn)。3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將平面鏡水平放置，將標(biāo)有刻度的白色紙板豎直地立在平面鏡上。紙板由A、B兩部分組成，可以繞接縫ON翻折。（1）使一束光緊貼紙板A射向平面鏡上的O點(diǎn)，并將紙板B繞接縫ON向前或

18、向后翻折，觀察在什么情況下紙板B上能呈現(xiàn)反射光束?，F(xiàn)象：當(dāng)紙板由A、B在同一平面內(nèi)時(shí)，同時(shí)看見入射光束和反射光束，向前或向后翻折紙板A后，在紙板B上看不到反射光束。（2）將紙板B翻折到能呈現(xiàn)反射光束的位置，讀出入射角和反射角的大小，再多次改變?nèi)肷涔獾姆较颍鄿y(cè)幾組數(shù)據(jù)，并將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表格。數(shù)據(jù)：反射角和入射角大小相等。4分析與論證光的反射定律光反射時(shí)，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線分居在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。理解：（1）包括兩層含義，一講了三條線的關(guān)系，二講了兩個(gè)角的關(guān)系。（2）法線是反射、入射光線所夾角的角平分線，反射光線和入射光線關(guān)于法線對(duì)稱。（3）光反射

19、時(shí)，光路是可逆的。若后來(lái)的入射光沿著原來(lái)的反射光的路徑傳播，則后來(lái)的反射光必然沿著原來(lái)的入射光的路徑傳播。（三）鏡面反射與漫反射鏡面反射漫反射不同的反射面平滑粗糙不平若入射光平行，則反射光平行不平行若入射光平行，人眼觀察的效果人眼只能在某一特定方向上看到很亮的反射光人眼在各個(gè)不同的方向上都能看到較暗的反射光應(yīng)用平面鏡電影銀幕相同點(diǎn)二者都是光的反射現(xiàn)象。無(wú)論鏡面反射還是漫反射，每一條光線的傳播都遵守光的反射定律。（四）凹面鏡和凸面鏡凹面鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，可以用來(lái)做反光罩、太陽(yáng)灶等。凸面鏡對(duì)光有發(fā)散作用，可以用來(lái)做后視鏡、反光鏡等，擴(kuò)大視野。（五）光的反射的應(yīng)用1自行車尾燈角反射器。2反射式望遠(yuǎn)鏡

20、。拓展：旋轉(zhuǎn)問題若入射角增大，則反射角隨之增大；若平面鏡不動(dòng)，入射光線順時(shí)針繞入射點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)了角，則反射光線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角；若入射光線的位置不動(dòng)，平面鏡順時(shí)針繞入射點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)了角，則反射光線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 2角，法線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 2角，反射角改變角。六、綜合實(shí)踐活動(dòng)小孔成像專題（一）針孔照相機(jī)小孔成像現(xiàn)象1制作要點(diǎn)：（1）在空易拉罐底部的中央戳一個(gè)小孔；（2）將易拉罐的頂部剪去，蒙上半透明的塑料薄膜；（3）用針孔照相機(jī)觀察窗外的景物，記錄呈現(xiàn)在半透明膜上像的特點(diǎn)。2成像的特點(diǎn)：（1）既能被人眼看見，又能呈現(xiàn)在光屏上，屬于實(shí)像。（2）像和物相比，上下顛倒，左右相反，是倒立的實(shí)像。（3）與物相比，是放大，或等大，或縮小的倒立實(shí)像。3成像的原理：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。4成像的條件：小孔足夠小，一般5mm左右。5像的形狀規(guī)律：實(shí)像的形狀與物體的形狀相似，與小孔的形狀無(wú)關(guān)。6像的大小規(guī)律：