光的直线传播问题.docx

7光的直线传播、光的反射基本内容：一、光的直线传播、光速（一）光源l•光源：能够自行发光的物体叫做光源如电灯、蜡烛、太阳、萤火虫等注意：月亮不是光源，因为月亮本身不发光，而是反射的太阳光．2•点光源：所谓点光源，就是可忽略自身尺寸的光源，象质点、点电荷、理想气体一样，是 理想化的物理模型面光源：那些不能作为一个发光点来看待的光源，则称为面光源在研究光现象时，为了方便研究，我们通常研究点光源的光学现象，当光源的尺寸远小于它到观察点的距离时就可看作点光源．3•光能：光具有的能量，包含在光束中.光源发光要消耗其他形式的能，由其他形式的能转化成光能，如电灯发光消耗了电能，蜡烛 发光消耗了化学能，太阳发光消耗了太阳内部的原子能，即光源发光的过程是其他形式的能转化 为光能的过程；光照到物体上，光能又可转化为其它形式的能．光束射入人眼才能引起人的视觉．（二）光的直线传播1. 光直线传播的条件：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的.自然界中的许多光现象，例如影、日食、月食等，都是光沿直线传播而产生的．日常生活中， 我们也经常运用光沿直线传播的性质．例如，知道了一个发光点发出的两条光线的方向，根据光 沿直线传播的性质，就可以确定这个发光点的位置。

如图那样，把两条光线向反方向延长，它们 的交点的位置就是发光点的位置．人的眼睛在观察物体时，就是利用这种方法来确定物体的位置 的．2. 介质：光能够在其中传播的物质，如：空气、水、玻璃等．注意：光能在真空中传播，说明光的传播并不依靠介质．3. 光线：利用光的直线传播而从光束中抽象出来的概念，用一条带箭头的直线表示光的传播 方向的几何线光线是个很有用的概念，利用光线我们就可以用几何学的方法来研究光的传播问题．注意：光线并不是实际存在的东西．实际中只能得到很窄的光束，不能得到象几何线那样的 光线．正如质点是物体的抽象一样，光线是光束的抽象，只代表光的传播方向，实际上是不存在 的；而光束是实际存在的，光束是光源发出的光的一部分三）影的形成光在传播过程中被不透光的物体遮挡，在物体背光面的后方将出现光线照射不到的黑暗区 域，这一黑暗区域称为物体的影同一物体在点光源和面光源照射下，它的影的情况是不同的1. 点光源的影点光源发出的光，照到不透明的物体上，物体向光的表面被照明，在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域．如图所示是点光源 S 照射下的影2 面光源的本影和半影．上图如果是在面光源照射下，球体背面形成的影区中，有一部分是S上任何一点发出的光线 都无法照射到的，这是最暗的区域，称为本影；另一部分是S上一部分发光点发出的光线能照射 到，而其余发光点的光线照射不到的区域，这是较暗的区域，称为半影。

应用本影和半影的知识，我们可以解释日食和月食现象 应该指出，物体在面光源照射下，才可能产生本影和半影；随着光源的发光面增大，物体的本影会减小，医院手术室中的无影灯， 就是利用多个大面积光源从不同角度照射来消除本影的四）日食月食现象1.日食：发生日食时，太阳、月球、地球在同一条直线上，月球在中间，在地球上月球本影里的人看不到太阳的整个发光表面，这就是日全食，如①区.在月球半影里的人看不到太阳某一 侧的发光表面，这就是日偏食如②③区，在月球本影延长的空间即伪本影里的人看不到太阳中部 发出的光，只能看到太阳周围的发光环形面，这就是日环食，如④区.① 是本影区；②③是半影区；④是伪本影区;2. 月食：发生月食时，太阳、月球、地球同在一条直线上，地球在中间，如图所示当月球 全处于①区时，地球上处于夜晚的人会看见月全食；若月球部分处于本影区①、部分处于半影区 ②或③时，地球上处于夜晚的人会看见月偏食，但要注意，当月球整体在半影区时并不发生月偏 食．（五）光速：通常光在真空中的速度为C =3°X 1Q8m/s.注意：光在介质中的传播的速度都将小于该值．光年是长度的单位，其意义是光在一年时间内所走的路程，不是时间单位.二、光的反射1、光的反射现象：当光从一种介质射入另一种介质，在两种介质的界面上改变方向，一部分光返回原来介质的 现象——光的反射。

无论透明或不透明物体在其表面均可发生光的反射2、反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角反射定律解决了如何根据入射光线来确定反射光线，说明反射光线是唯一确定的3、光路可逆：根据反射定律，沿反射光线入射到介面的光线则沿原入射光线返回原介质人的思维习惯于由已知物点或入射光线，寻找像点或反射光线对于相反类型的问题，我们 就可利用光路可逆的性质把它变成正向思维的问题如“眼睛通过平面镜能看到什么范围?”这 类问题，就可变成“眼睛处放一点光源，它发出的光经平面镜能反射到什么范围?”等这样， 可使问题变得易于入手解决4、镜面反射和漫反射1）镜面反射：平滑表面，当平行光入射即入射角相同，根据反射定律它们的反射角也相 同，那么将沿相同方向反射2）漫反射：表面粗糙不平，平行光入射后在每一个微小区域遵循反射定律反射，光线向 不同方向反射注意：漫反射同样遵循反射定律三、平面镜成像1、平面镜对光线的作用：只能改变光的传播方向，不能改变光束性质应用：控制光路，例如：2、平面镜成像：（1）平面镜成像s'为S的像 A'B'为物AB的像虚像：不是光线的实际交点，而是光线反向延长线的交点（2）成像特点：1）平面镜成像是虚像；2）像和物关于平面镜是对称的；即物与像到镜等距 正立，等大（3）成像作图——规范，步骤所有的入射光线的反射光线画实线且有箭头，所有反射光线的反向延所有的虚像画虚线。

如图）四、例题精选：（一）控制光路问题① 平面镜不动，入射光线转过e，反射光线也转e② 入射光线不动，平面镜转e，反射光线转2e （如图）③ 两平面镜成直角，入射光线经两次折射后的出射光线与入射光线平行且反向如图）光线方向相反如图，B =2a）1：如图光线a射到平面镜上，o为入射点，当平面镜绕过o点的与纸面垂直的轴转e角时，反射光线 B 将转过多大角度？分析：平面镜绕过o点与纸面垂直转过e角时 法线转过e角 入射增加e角（根据反射定律）反射角等于入射角 反射角也增加e角 则反射光线与入射光线之间夹角增加2e ＞反射光线将转过2e二）物像移动问题① 镜不动，人以速度v向右平动，则像以v向左平动，人相对像以2v向右平动② 人不动，镜以速度V向右平动，则像以2v向右平动③ 人不动，镜以速度V向上平动，像不动例2：如图所示，一个点光源S通过平面镜成像，设光源不动，平面镜以速度V沿OS方向向光 源平移，镜面与OS方向的夹角为30°，则点光源的像S'（图中未画出）A. 以速率v平行于OS向右运动B. 以速率v垂直于OS向下运动C. 以速率小'v沿SS'连线向S运动D. 以速率v沿SS'连线向S运动分析1：先由平面镜成像做出像S',如图所示。

P为垂足，M为镜与直线OS的交点由几何 关系可知，△ SS'M为等边三角形当平面镜向S运动时，平面镜成像的性质不变，又•••ZPMS不 变，MSS'形状不变，仅是MS边长在缩短，TS点不动，则S'将沿SS'向S运动二v' d正确由相似三角形可知，相同时间内，s'向S移动的距离与M向S移动的距离相等分析 2：由运动的合成与分解求解设开始时，点光源S到M点的距离为L,则物距u-SP-Lsine，经一段时间t 镜M向S 移动x —vt,则物距变为u' — (L-Vt)sine由平面镜成像特点可知：物距减少值为△ u —v tsine像距减少值为△ V —24 u反映了像与镜运动快慢的关系4 v—24 v—2vtsine —v't=>vJ —2 vs in 0 & T ,° 时，v' —v分析 3：(1) 与镜面垂直的速度v即为沿SS'方向的速率1V(2) 沿镜面方向的速率 v —vsine —'1由平面镜成像特点可知，镜于移动速度为v,则像对物移动速度为2v像 S'移动速度 v' —2v —2vsine — v1（三）视野问题人眼看见像，实际上是因为成像物的反射光线进入人眼，但由于反射光线的反向延长线会聚 成像，•••可看作自像点而“来”的光线直接进入人眼。

注意：镜中成像与看见像是两回事，无论镜尺寸多小，物均可在其中成一完整的像，但自像点而来的光线若 无法进入人眼，则虽成像但不能看见，但旁边的人可以从不同的位置观察到镜中所成不同部位的像观测范 围：与镜的大小及镜的相对位置有关，对具体的物与平面镜来说，只要确定其首尾两个发光点反射的光线， 经平面镜反射后的边界光线，择其重叠区域即为能观测到物体完整的像的范围例3：物体AB置于平面镜前，作图画出能从平面镜中看到物AB完整像的范围分析：要是能看到物体在镜中的像，则是因为物体经过镜反射的光线能进入人的眼睛，所以首先要 确定可以到达平面镜、并被平面镜反射的光线，然后做出这些光线的反射光线，从而确定看到像 的范围；另外要想看见整个物体，只要确定能看见物体最高点和最低点即可解：① 根据平面镜成像特点作物AB在镜中的像A'B'可以利用对称性做出）② 连接 AM、AN ，则两条光线内的所有光线都是物点 A 发射的、可以被反射的光线，同时做 出它们的反射光线MAJBB可以看见 B的嫁W 的范S可以看见A的像越的范围③ 同理，可以做出能看见B的像B'的范围，如图中，粉色线的标注的范围④ 重叠区域即为看到完整像的区域（如图中的蓝色区域）。

AABB可氐描见AB 的傑AB'的例 4：如图物体 AB 置于平面镜前， P 为平面镜前一点，画出在 P 点观察到 AB 在平面镜中完整 像时，镜面在竖直方向的有效长度分析：① 根据平面镜成像特点作物 AB 在镜中像 A'B'② 连接 A'P 确定 A 点射向平面镜的光线经平面镜反射后过 P 点的反射光线及与镜交点 M ③ 连接B'P确定B点射向平面镜的光线经平面镜反射后过P点的反射光线及与镜交点No④ 连接 AM、BN 画出入射光线⑤ MN段即为在P点从平面镜看AB完整像的平面镜的有效长度例 5、平面镜挂在竖直墙上，通过作图法求出：人要看到自己的全身像，平面镜的最短长度应是人身高的几分之几?要求写出作图步骤分析：(1)设人眼位于E处，为使人看到自己的全身像即是要求人各部分发出的光经平面镜反射后能进入人眼(2)由平面镜成像特点，对称作出人在镜中所成的像(3) 由光路可逆可知，从脚与从头的“像”发出的光线进入人眼，作出该光线(4) 二光线与平面镜交点的范围即为所求平面镜的最小长度，如图所示1由相似三角形可知，h= 2H,即为人身高的一半例 6、A 为观察者眼睛的位置； BC 为不透明的物体， M 为与地面平行的平面镜。

若 A、B、C及 M 位置固定不变，用斜线标出观察者能看到的 BC 右边的区域分析：把A当作发光点，作出A在平面镜中所成的像A'，连接A'B,延长交地面于D,此为入射光线不被挡住的边缘光线；再连接AB，延长交镜面于E,连接A'E延长交地面于F,此为反射光线 不被挡住的边缘光线， DF 即为所求区域。