初中物理竞赛培优：第 5章 光现象

第 5章 光现象 平静的湖面倒映出美丽的山景，插入水中的筷子好像在水面处被折弯，望远镜好像把遥远的星星拉到眼前让我们看得清清楚楚，照相机能够把瞬间发生的现象记录下来……美妙的光现象、神奇的光学仪器，为我们展现了一幅幅绚丽多彩的画卷。学好本章中物理学的光学知识，则为我们更好地认识和解读这些画卷奠定了基础。 知识要点和基本方法 一、光的直线传播 1.光沿直线传播的条件 光能够在其中传播的物质叫光的介质。实验证明，光在均匀介质中沿直线传播。根据光的直线传播的特点，我们在研究光的行为的时候，用一条直线来代表一束光的传播，这样的直线叫光线。在作图时给光线标上箭头来表示它的传播方向。 根据光沿直线传播的性质，如果知道一个发光体发出的两条光线，如图5-1所示，只要把两条光线反向延长到它们的交点，就能够确定发光体的位置。人眼就是根据这个道理看到物体，并判断它的位置的。 2.光速 现代科学技术证明,光在真空中的速度约为299798452±0.1m/s,一般取光速c=3.00×10 m/s。光速是世界上一切物质运动速度的极限，也就是说，所有物体运动速度以光速最快。光在介质中的速度都小于光在真空中的速度。 3.本影和半影 光源发出的光照到不透明的物体上，光不能通过，在物体的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。图5-2所示是点光源照在一个不透明的球上，在球的后方形成一个黑暗区域，球在光屏 B 上留下一个清晰的影。 如果用一个发光面比较大的面光源来代替点光源，就会产生如图5-3所示的现象。发光面上 的每一个发光点，都可以看作是一个点光源，它们各自都在物体背后形成影区。完全不会有光照射而形成的共同的影，叫做本影。本影的周围还有一个能受到部分光源发出的光的照射的较淡的影，叫做半影。 4.日食与月食 日食和月食就是光沿直线传播所造成的现象。当月球运行到太阳和地球之间，它的影子投射到地球表面上，在该区域就发生了日食；若月球运行到地球背后，进入地球的本影里，就发生了月食。 日食的发生可以用如图5-4所示的光路图说明：地球上处在月球本影区域里的人看到日全食；在月球半影区域里的人看到日偏食；在月球伪本影区域里的人看到日环食。日食大多发生在农历初一。发生日食现象时，只有在地球上处于白天一面而且处于月球影区的人才可能观察到日食。 当地球运行到月球和太阳之间时，射向月球的太阳光被地球挡住了，光不能射到月球上去，若整个月球全部进入地球的本影区里，就会发生月全食；若月球一部分进入地球的本影区，另一部分可被阳光照着，就会发生月偏食。月食一般发生在农历十五或农历十五以后的一两天内。月食的发生如图5-5所示。发生月食现象时，在地球上处于黑夜一面的人都有可能观察到月食。 5.小孔成像 小孔成像也是由于光在同一种均匀媒质中沿直线传播而形成的。如图5-6所示，物体成像在光屏上，是倒立的实像。 小孔所成物体的像，跟小孔的形状无关。成像的大小跟物体、光屏到小孔的远近有关。物体离小孔越近、光屏离小孔越远，所成的像就越大。成像的清晰程度跟孔径、物距、像距的大小有关。孔径较小、物离孔较远、屏离孔较近时，光屏上成的像比较清晰；反之，像不太清晰，甚至十分模糊。 小孔成的实像跟透镜、面镜成的实像不同。光学器件成的像，位置是确定的，小孔成的像跟光屏的位置有关；光学器件的像既可以用光屏收到，也可以直接用眼睛观看，小孔成的像必须用光屏才能收到。用眼睛直接观察，只能看到原来的物体，或者是被照亮的小孔。 二、光的反射 1.光的反射现象 反射定律 光到达两种介质的交界面时，有一部分光在交界面改变传播方向返回原来的介质中去，我们称这种现象为光的反射。我们能够看见不发光的物体，就是因为这些物体能反射光的缘 ... ...