2024年版科学教材核心素养提升系列讲义 第7讲 光的直线传播（教师版） 【内容结构】 知识的理解与拓展： 1.原理： 光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。光在不同介质中传播的快慢是不同的。 迈克尔逊与光速 第一个把光速测量精度大幅提高的人是美国物理学家迈克尔逊。1877到1879年，迈克尔逊改进了傅科发明的旋转镜，示意图如下：迈克尔逊测量光速装置示意图 迈克尔逊在相隔较远的两处分别放置八面镜M1和反射装置M2M3，让一束光经过八面镜中的镜面1反射后发出，再通过M2和M3反射回八面镜，经过镜面3反射后进入观察目镜。只有在如图所示的位置时，观察目镜处才会有光。如果八面镜转动一点，经过界面1反射的光就无法照射到M2，观察目镜上就看不到光了。 如果让八面镜旋转起来，并且角速度逐渐增大，会发现某个角速度下又可以从观察目镜中看到光了。这是因为界面1刚好倾斜45度角时，光线经过界面1反射到达M2，再返回八面镜时，八面镜刚好转动一格（1/8周期），于是界面2刚好跑到图中镜面3的位置，将光线反射进入观察目镜。由于视觉暂留现象，观察目镜中就好像一直可以看到光。 假设左右两套装置相距为L，当八面镜转动周期为T时，可以从观察镜中看到光，由于L远远大于其它部分的长度，所以光从界面1反射到左侧，再回到八面镜走过的距离近似为S=2L 根据刚才的分析，光来回运动一次，八面镜刚好走过1格，时间t=T/8 因此光的速度为V=S/T=2L/（T/8）=16L/T 根据这个原理，迈克尔孙测出光的速度为299853±60km/s，与我们今天测量的更加精确的值非常接近。 2.应用： （1）小孔成像规律： ①特点：当物距(u)大于像距(v)，倒立缩小的实像；当物距(u)等于像距(v)，倒立等大的实像； 当物距(u)小于像距(v)，倒立放大的实像； ②实像和虚像的区别 ▲实际光线相交形成的是实像,由实际光线的反向延长线相交形成的是虚像。 ▲可以用光屏或者白纸或者胶卷(指任何实物)承接到或记录下来的是实像,不能用光屏、白纸承接到或者不能用胶卷记录下来的是虚像。 ▲倒立的必定是实像,正立的必定是虚像 （2）影的形成 ①点光源发出的光照射到不透明的物体上时，物体向光的表面被照亮，在背光面的后方形成一个光照不到的黑暗区域，这就是物体的影。如左下图所示为点光源的影。 影区是发自光源并与被照物体的表面相切的光线围成的。 ②一个发光面比较大的光源来代替点光源，影的情形就会不同。发光面上的每个发光点都可以看做一个点光源，它们都在物体的背后造成影区，这些影共有的完全不会受到光照射的范围叫做本影。本影的周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，叫做半影。如右上图所示为面光源的本影与半影。光源的发光面越大，本影区越小。 （3）判断物体的位置 根据光沿直线传播的性质，如果知道一个发光体射出的两条光线，只要把这两条光线向相反方向延长到它们的交点，就能确定发光体的位置，如图所示。在人用眼睛观察物体的时候，根据两只眼睛对物体的视线间的夹角可以判断物体的位置也是这个道理。 （4）日食和月食的形成 发生日食时，太阳、月球和地球位于同一直线上，月球在中间。太阳发出的光线经月球遮挡后，形成如图所示的，，，四个影区，其中为本影区，没有光线能够照射到该区域，为伪本影区，只有太阳边缘发出的光线可以照射到该区域，和为半影区。当地球上的观察者位于区域内时，将观察到日全食，位于区域时，可以观察到日环食，位于和区域时则可以观察到日偏食。 发生月食时，太阳、地球和月球位于同一直线上，地球在中间，如图所示。当月球有一部分进入地球的本影区时，在本影区的部分由于没有光线到达，因此该部分不能被看到，形成月偏食。当月球全部进入地球的本影区时，由于没有太阳的光线照射到月球表面，月球也不再反光 ... ...
