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1、第一第一节光的直光的直线传播播第十九章 光的传播 2021/8/11 星期三1色彩斑斓的光世界2021/8/11 星期三2l光对人类非常重要，因为光，我们可以看到外界光对人类非常重要，因为光，我们可以看到外界的景象，经由感觉器官接收到的信息中，有的景象，经由感觉器官接收到的信息中，有90以上是通过眼睛得到的。以上是通过眼睛得到的。l人类很早就开始对光的观察研究，我国对光现象人类很早就开始对光的观察研究，我国对光现象的研究早在的研究早在2400年前就开始了，现在，光学已经年前就开始了，现在，光学已经成为物理学的一个重要分支，并在实际中有广泛成为物理学的一个重要分支，并在实际中有广泛的应用。的应用
2、。l按照研究目的不同，光学知识可以粗略的分为两按照研究目的不同，光学知识可以粗略的分为两大类，一类是利用光线的概念研究光的传播规律，大类，一类是利用光线的概念研究光的传播规律，但不研究光的本质属性，这类光学称为几何光学；但不研究光的本质属性，这类光学称为几何光学；另一类主要研究光的本性（包括光的波动性和光另一类主要研究光的本性（包括光的波动性和光的粒子性）以及光和物质的相互作用规律，通常的粒子性）以及光和物质的相互作用规律，通常称为物理光学，我们首先学习几何光学的知识。称为物理光学，我们首先学习几何光学的知识。2021/8/11 星期三33 3、小孔成像说明了什么？、小孔成像说明了什么？初中我
3、们学习过光学的知识，请同学们阅读初中我们学习过光学的知识，请同学们阅读课文思考如下问题：课文思考如下问题：1、什么叫光源，生活中有哪些物体是光源？2 2、光线如何表示？、光线如何表示？自行发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、点自行发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、点燃的蜡烛等等。燃的蜡烛等等。为了研究的方便，我们用带有箭头的线来表示为了研究的方便，我们用带有箭头的线来表示光线，箭头表示光的传播方向。光线，箭头表示光的传播方向。说明了光是直线传播的。说明了光是直线传播的。2021/8/11 星期三4光能在真空中传播，说明光的传播并不依靠光能在真空中传播，说明光的传播并不依靠介质介质 初中时学过，在
4、同一种均匀介质中光是初中时学过，在同一种均匀介质中光是沿直线传播的沿直线传播的光介质：光能够在其中传播的物质，简称介质光介质：光能够在其中传播的物质，简称介质 如：空气、水、玻璃等如：空气、水、玻璃等自然界中除了小孔成像，还有很多光现象也证自然界中除了小孔成像，还有很多光现象也证明光是沿直线传播的。如：明光是沿直线传播的。如：l影影l日食日食l月食月食2021/8/11 星期三5光的直线传播影影1 1、点光源的影、点光源的影 点点光光源源发发出出的的光光，照照到到不不透透明明的的物物体体上上，物物体体向向光光的的表表面面被被照照明明，在在背背光光面面的的后后方方形形成成一一个个光线照不到的黑暗
5、区域光线照不到的黑暗区域sABAB完全不会受到光的照射的范围是本影完全不会受到光的照射的范围是本影本影本影2021/8/11 星期三6证明光沿直线传播的现象证明光沿直线传播的现象2021/8/11 星期三71、点光源的影：、点光源的影：光光在传播过程中，遇到不透明在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面便产生的物体，在物体后面便产生影。影。2021/8/11 星期三81、点光源的影：、点光源的影：2021/8/11 星期三91、点光源的影：、点光源的影：2021/8/11 星期三102 2、较大发光面的影、较大发光面的影 光源ABABCD半影半影半影半影本影本影本影周围还有一个能受到光源发出
6、的本影周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，是半影。一部分光照射的区域，是半影。2021/8/11 星期三112 2、较大发光面的影、较大发光面的影 光源ABABCD半影半影半影半影本影本影周围还有一个能受到光源发出的一部本影周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，是半影。注意：分光照射的区域，是半影。注意：A B之间的半影区叫伪本影区也叫尾影区。之间的半影区叫伪本影区也叫尾影区。半影半影2021/8/11 星期三12你发现什么规律吗？你发现什么规律吗？2021/8/11 星期三13你发现什么规律吗？你发现什么规律吗？2021/8/11 星期三14 月亮挡住了太阳射向地球的光
7、线，在月亮挡住了太阳射向地球的光线，在地球上的影子区域内即使在白天也不能地球上的影子区域内即使在白天也不能看见太阳，就形成了日食。看见太阳，就形成了日食。证明光沿直线传播的现象证明光沿直线传播的现象2021/8/11 星期三15 地球挡住了太阳射向月亮的光线，在地球挡住了太阳射向月亮的光线，在地球后方形成一个大影子区域，当月球处地球后方形成一个大影子区域，当月球处于这个区域时，太阳光不能直接照射到月于这个区域时，太阳光不能直接照射到月球上就形成月食。球上就形成月食。证明光沿直线传播的现象证明光沿直线传播的现象2021/8/11 星期三163 3、日食、日食太阳太阳地球地球月球月球2021/8/
8、11 星期三17太阳太阳月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影3 3、日食、日食2021/8/11 星期三18太阳太阳地球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影日偏食日偏食日全食日全食3 3、日食、日食2021/8/11 星期三19太阳太阳地球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影日偏食日偏食日环食日环食3 3、日食、日食2021/8/11 星期三20太阳太阳地球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影月偏食月偏食4 4、月食、月食2021/8/11 星期三21太阳太阳地球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影月全食月全食4 4、月食、月食2021/8/11 星期三22太阳太阳地
9、球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影月偏食月偏食4 4、月食、月食2021/8/11 星期三23太阳太阳地球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影4 4、月食、月食2021/8/11 星期三24太阳太阳地球地球月球月球本影本影半影半影 伪本影伪本影4 4、月食、月食月环食月环食不可能不可能!2021/8/11 星期三255、光的速度、光的速度在空气中的速度：在空气中的速度：340米米/秒秒在真空中不能传播在真空中不能传播声音声音在真空中最快：在真空中最快：c=3108 米米/秒秒在空气中的速度：约在空气中的速度：约3108 米米/秒秒光光在水中的速度约是空气中的在水中的速度约是空气
10、中的3/4在玻璃中的速度约是空气中的在玻璃中的速度约是空气中的2/3 注意：光年是距离单位注意：光年是距离单位,它是指光在一年它是指光在一年的时间里走过的距离。的时间里走过的距离。2021/8/11 星期三26光在空气中光在空气中1s内传播的距离相当于内传播的距离相当于绕地球绕地球7.5圈，圈，光从月球传到地球只需光从月球传到地球只需1.3s。2021/8/11 星期三27阅读材料：阅读材料：1607年伽利略最早做了测定光速的尝试。让两个年伽利略最早做了测定光速的尝试。让两个实验者在夜间每人各带一盏遮蔽着的灯，站在相距约实验者在夜间每人各带一盏遮蔽着的灯，站在相距约1.6km 两个山顶上，第一
11、个实验者先打开灯，同时记下开两个山顶上，第一个实验者先打开灯，同时记下开灯的时间，第二个实验者看到传来的灯光后，立刻打开自灯的时间，第二个实验者看到传来的灯光后，立刻打开自己的灯，第一个实验者看到第二个实验者的灯光后，再立己的灯，第一个实验者看到第二个实验者的灯光后，再立刻记下时间，然后根据记下的时间间隔和两山顶间的距离刻记下时间，然后根据记下的时间间隔和两山顶间的距离计算光的传播速度。计算光的传播速度。这种测量光速的方法原理是什么？是否正确这种测量光速的方法原理是什么？是否正确?v =st但这个实验能不能测出光的速度，为什么？但这个实验能不能测出光的速度，为什么？（光的速度很大，在相距约（光
12、的速度很大，在相距约1.6km的两山顶间来回一次，所用的两山顶间来回一次，所用的时间大约只有十万分之一秒，用这种简单粗糙的方法根本的时间大约只有十万分之一秒，用这种简单粗糙的方法根本不能测出这样短的时间来。）不能测出这样短的时间来。）2021/8/11 星期三28想想议议想想议议:你能不能想出一个办法来估测发你能不能想出一个办法来估测发生雷电的地方离你有多远生雷电的地方离你有多远?答案答案:(光的传播时间忽略光的传播时间忽略)看见闪电后看见闪电后,立刻看表立刻看表,记下时间记下时间;看过几看过几秒后听到雷声秒后听到雷声.利用声音在空气中的速度利用声音在空气中的速度,根据根据 s=vt 即可求即
13、可求出闪电处的距离出闪电处的距离.2021/8/11 星期三29 问题问题:光沿直线传播，生活中有什么常见例子？光沿直线传播，生活中有什么常见例子？一，利用光的直线传播一，利用光的直线传播-三点一直线，在射击、三点一直线，在射击、射箭运动中发挥关键作用；射箭运动中发挥关键作用；思考思考:2021/8/11 星期三30 问题问题:光沿直线传播，生活中有什么常见例子？光沿直线传播，生活中有什么常见例子？二，由光的直线传播，再加上人的双眼效应，二，由光的直线传播，再加上人的双眼效应，可判断物体的位置。可判断物体的位置。2021/8/11 星期三31 问题问题:光沿直线传播，生活中有什么常见例子？光沿
14、直线传播，生活中有什么常见例子？四，队伍对齐：四，队伍对齐：向右看齐！向右看齐！三，木匠用刨刨一木条，刨了二下就要检查三，木匠用刨刨一木条，刨了二下就要检查刨得直不直，他就是自觉不自觉地利用光的刨得直不直，他就是自觉不自觉地利用光的直线传播用眼睛从直线传播用眼睛从 木条的一端沿木条看它木条的一端沿木条看它是不直的。是不直的。2021/8/11 星期三32燃烧的篝火彝族火把节的火把太阳光烛光上海夜景灯光2021/8/11 星期三33上述这些都是光源上述这些都是光源光源主要可分为：1、热辐射光源，例如太阳、白炽灯等2、气体放电光源，例如水银灯、荧光灯等3、激光器是一种新型光源，具有发射方向集中、亮
15、度高，相干性优越和单色性好的特点2021/8/11 星期三34 光具有能量，他可以使其它物体变光具有能量，他可以使其它物体变热，使照相底片感光，使光电池供电，这时，热，使照相底片感光，使光电池供电，这时，光能转化为其它形式的能，光源发光要消耗光能转化为其它形式的能，光源发光要消耗其他形式的能量。其他形式的能量。电灯发光电灯发光（）转化为）转化为光能光能蜡烛燃烧蜡烛燃烧（）转化为）转化为光能光能太阳发光太阳发光（）转化为）转化为光能光能电能电能化学能化学能核能核能那么，月亮是不是光源呢那么，月亮是不是光源呢?2021/8/11 星期三35 光线是一个很有用的概念，通光线是一个很有用的概念，通过它
16、，可以借助于几何光学的方法研究过它，可以借助于几何光学的方法研究光的传播，光线这个概念是一种科学的光的传播，光线这个概念是一种科学的抽象，用来表示光的传播方向，光线并抽象，用来表示光的传播方向，光线并非实际存在的东西，实际中即便是很窄非实际存在的东西，实际中即便是很窄的一束光，也必然要有一定的粗细，不的一束光，也必然要有一定的粗细，不可能得到象几何线那样的光线。可能得到象几何线那样的光线。在研究光的传播方向时在研究光的传播方向时常用到光线的概念常用到光线的概念定义：沿光的传播方向做一条线，并标定义：沿光的传播方向做一条线，并标上箭头，表示光的传播方向。上箭头，表示光的传播方向。2021/8/1
17、1 星期三36电灯发出来的光线电灯发出来的光线点光源点光源点光源：可忽略自身尺寸的光源，象质点、点光源：可忽略自身尺寸的光源，象质点、点电荷、理想气体一样，是理想化的物理模点电荷、理想气体一样，是理想化的物理模型当光源的尺寸远小于它到观察点的距离型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时就可看作点光源激光发出来的光线激光发出来的光线（平行光）（平行光）太阳光也可以看做平行光太阳光也可以看做平行光2021/8/11 星期三37小孔成像小孔成像2021/8/11 星期三38小小 孔孔 成成 像像2021/8/11 星期三39小孔成像小孔成像为什么小孔能成清晰的像，大孔则不能？为什么小孔能成清晰的像，大孔则不能？2021/8/11 星期三40为什么小孔能成清晰的像，大孔则不能？为什么小孔能成清晰的像，大孔则不能？2021/8/11 星期三412021/8/11 星期三422021/8/11 星期三432021/8/11 星期三44演讲完毕，谢谢观看！2021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46