一、知識梳理
1 光的色彩、顏色
能自身發(fā)光的物體叫做光源,光源分為天然光源和人造光源,一束太陽光通過三棱鏡后被分解為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光,這種現(xiàn)象叫做光的色散,表明了太陽光是由多種色光組成,光的三原色是紅、綠、藍。
不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的,透明物體的顏色是由它透過的色光決定的,顏料的三原色為紅、黃、藍。
光具有的能量叫做光能,通過某種方式,光能可以轉(zhuǎn)化為電能、內(nèi)能、化學能等。
2 人眼看不見的光
紅外線和紫外線都是人眼看不見的光,紅外線是紅光外側(cè)的不可見光,它能使被照射的物體發(fā)熱,具有熱效應(yīng),紅外線的應(yīng)用有:紅外探測器、紅外線照相機等,紫外線是紫光外側(cè)的不可見光,它顯著的性質(zhì)是能使熒光物質(zhì)發(fā)光,紫外線的應(yīng)用很廣泛,如:紫外燈滅菌、驗鈔機等,過量的紫外線照射對人體有害,因此人們應(yīng)該防止紫外線的過量照射,
3 光的直線傳播
光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播,光傳播也需要時間,光在真空中的傳播速度c=3x108m/s,光在空氣中的傳播速度與在真空中的速度近似相等,光在水中的傳播速度約為真空中速度的3,4,光在玻璃中的傳播速度約為真空中速度的2/3。
4 平面鏡
平面鏡所成的是虛像,像與物體的大小相等,像和物體到平面鏡的距離相等,像與物體的連線與鏡面垂直,
利用平面鏡可以成虛像,也可以改變光的傳播方向。
5,光的反射
光照射到物體表面時,會發(fā)生反射,在反射過程中,光的傳播方向發(fā)生改變,但由于光仍在原來的介質(zhì)中傳播,所以光的傳播速度不變。
光的反射定律:反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè);反射角等于入射角;光在反射時光路是可逆的。
光的反射有鏡面反射和漫反射,不管是鏡面反射還是漫反射都遵循光的反射定律。
二、重難點剖析
1 物體的顏色
當白光照射在物體上時,一部分光被物體反射,一部分光被物體吸收,我們所看到的不透明物體的顏色與它反射的色光顏色相同;我們所看到的透明物體的顏色與它透過的色光的顏色相同,
2 光的直線傳播
光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播,我們常用一條帶箭頭的直線表示光的傳播路徑和方向,這條直線叫做光線,光線不是真實存在的,是為了研究問題方便而假想的理想模型,今后還會經(jīng)常用這種方法——“建立模型法”來研究問題。
日常生活中有許多現(xiàn)象都可以用光直線傳播的特點來解釋,如:影子的形成、小孔成像、日食、月食等;也有許多事例是應(yīng)用光的直線傳播來解決問題,如:射擊瞄準時的“三點一線”、排隊、植樹、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時反射光線與入射光線的位置關(guān)系及反射角與入射角的大小關(guān)系,這是一條通過實驗得出的結(jié)論,在做實驗時要多測量幾組入射角和相應(yīng)的反射角,這樣做的目的是便于得出更普遍的實驗結(jié)論,在實驗時要弄清反射角和入射角的含義,在確定反射角和入射角時,法線很重要,反射角和入射角都是指光線與法線之間的夾角,當研究反射光線與入射光線的位置關(guān)系時,要以法線為軸線,將紙板繞法線緩慢旋轉(zhuǎn),在另一側(cè)將看不到反射光線,說明反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),
由于入射光線、反射光線之間存在因果關(guān)系且反射角的大小是隨著入射角的變化而變化的,因此在描述光的反射定律時,應(yīng)說:“反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè),反射角等于入射角,”而不能說成“入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi),人射光線和反射光線分居在法線的兩側(cè),入射角等于反射角”,
光在反射時光路是可逆的,當光的傳播方向反向時,光的傳播路徑不發(fā)生改變。
4 平面鏡成像
平面鏡所成的像是虛像,平面鏡成像的原理是光的反射定律,當物體發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后,反射光線進入人眼,平面鏡的虛像就是由射人人眼的反射光線的反向延長會聚而成,并不是由實際光線會聚而成,虛像不能呈現(xiàn)在光屏上,只能用眼睛觀察到。
平面鏡成像特點是通過實驗探究得出的結(jié)論,實驗時主要是比較像與物的大小關(guān)系和確定像與物的位置關(guān)系,由于平面鏡所成的像是虛像,不能用光屏承接而測量其大小,因此實驗時選用了玻璃板代替平面鏡,玻璃板不僅能反射光而成像,也能透光看到玻璃板后面的物體,在玻璃板前放一個棋子。將另一個相同的棋子放到玻璃板后并移動,使它與前面棋子的像完全重合,此時后面棋子的位置就是像的位置,后面的棋子與像完全重合,說明后面的棋子與像的大小相等,而后面的棋子與前面的棋子是相同的,因此就可以得出像與物的大小相等,這體現(xiàn)了等效替代的思想。
平面鏡所成的像與物體相對鏡面是對稱的,因此可用對稱法作出物體在平面鏡中的像,利用物像的對稱性并結(jié)合相關(guān)的幾何知識還可以解決一些作圖問題:①確定發(fā)光點的位置;②確定平面鏡的位置;③確定光路;④確定觀察范圍或被照亮范圍等。
三、易錯點掃描
1 顏色
不透明物體只能反射與其本身顏色相同的色光,吸收其他任何色光,如:太陽光照射到黃色物體的表面上,反射黃色光,吸收其他色光,物體呈現(xiàn)黃色;在沒有其他光源照射時,一束紅色光照射到黃色物體表面,紅色光被其吸收而沒有任何色光反射,此時物體呈現(xiàn)黑色,
透明物體只能透過與其本身顏色相同的色光,吸收其他任何色光,太陽光照射到黃色玻璃紙上,只能透過黃色光,吸收其他色光;在沒有其他光源照射時,一束紅色光照射到黃玻璃紙上,紅色光被其吸收,不能透過,在另一側(cè)看玻璃紙將是黑色的,這就是濾色鏡的作用,某人戴藍色墨鏡看白紙上的紅色字體時,看到的紙是藍色的,而字卻是黑色的。
2 判斷反射光線的偏轉(zhuǎn)情況
光反射時,反射角等于入射角,且反射角隨著入射角的變化而變化,由于入射角和反射角都是指光線與法線之間的夾角,當入射光線或鏡面發(fā)生偏轉(zhuǎn)時,入射角和反射角的大小都會隨著變化,若鏡面不偏轉(zhuǎn),入射光線遠離法線偏轉(zhuǎn)某一角度,反射光線也遠離法線偏轉(zhuǎn)相等的角度;若入射光線不變,鏡面偏轉(zhuǎn),反射光線也會發(fā)生偏轉(zhuǎn),
3 平面鏡的應(yīng)用
平面鏡成像特點是像與物體關(guān)于鏡面對稱,根據(jù)這一特點人們常用平面鏡來節(jié)省空間,如檢查視力等,在檢查視力時,醫(yī)生讓小王觀察前方平面鏡中的視力表來確定視力,(如圖1所示),若要求小王的眼睛到虛像的距離為5m,實際視力表到平面鏡的距離是3m,由平面鏡成像特點——像與物到平面鏡的距離相等可知,則虛像到平面鏡的距離也為3m,小王到平面鏡的距離為5m-3m=2m。
四、典型例題
例1 2009年7月22日出現(xiàn)了日全食,在長江流域的人們通過濾光鏡看到如圖2-A所示的日全食奇觀,該現(xiàn)象是由光的______而形成,太陽、地球和月球可能分別處于圖2-B中a、b、c三個位置的某個位置上,其中月球應(yīng)處在______位置。
解析 當月球運行到太陽和地球之間并在一條直線時,太陽發(fā)出的光沿直線傳播被月球擋住而形成了影子,從地球上月影所在的區(qū)域看去,太陽部分甚至全部被月亮遮擋,這種現(xiàn)象稱做日食。 答直線傳播b 例2如圖3所示,S’為點光源S在平面鏡MN中的像,SA為光源S發(fā)出的一條光線,請確定平面鏡的位置,并完成SA的反射光路。
解析本題是將平面鏡成像的特點及光的反射定律結(jié)合起來解決問題,根據(jù)平面鏡成的像與物關(guān)于鏡面對稱的特點可知,連接SS’并作出它的垂直平分線即可確定平面鏡的位置,延長SA與平面鏡的交點O為人射點,平面鏡中的像是反射光線反向延長而形成的,所以反射光線的反向延長線必定經(jīng)過S’,連接S’O并延長即是反射光線,反射光路圖如圖4所示。