第四篇 光现象.pdf

第四章  光现象 雨过天晴，一条彩虹挂在 天空，它的美丽和神奇曾引起 了人们无限的遐想。是谁在天 空架起了这样色彩缤纷的桥梁? 在中国神话中，女娲炼五色石 补天，彩虹即五色石发出的彩 光；在希腊神话中，彩虹是沟 通天上与人间的使者。 当通过实验在阳光中找到 这些色彩时，我们才逐渐揭开 了彩虹的神秘面纱。 第1节 光的直线传播 要研究光现象，首先要看看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明。 在晴朗的日子里，白天，灿烂的阳光普照大地；夜晚，闪烁的星光点缀着 漆黑的夜空。太阳以及我们看到的绝大多数星星都是恒星，宇宙中的恒星都能 够发光。许多动物也可以发光。夏天的夜晚，常有淡淡的绿光在草丛中闪烁， 这是萤火虫在发光。在大海深处，水母、灯笼鱼、斧头鱼等发出的光，使幽深 的海洋世界显得更加神秘。 所有这些能够发光的物体都叫做光源 （light source ）。现代社会中有很多 人造光源（如右上图中的LED 灯）。你周围有哪些人造光源？ 光的直线传播 在有雾的天气，可以看到透过树丛的光束是直 的（图4.1-1 ）；从汽车前灯射出的光束是直的；电 影放映机射向银幕的光束也是直的。这些现象说 明，光在空气中是沿直线传播的。光在空气中沿直 图4.1-1 光在空气中沿直线传播 第四章  光现象 69 线传播，那么在液体中是不是也沿直线传播呢？ 演 示 光在水中的传播 如图4.1-2 所示，在盛水的玻璃水槽内滴几滴 牛奶，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中 的传播径迹。 图4.1-2 光在水中的传播 实验表明，光在水、玻璃中也是沿直线传播 的。空气、水和玻璃等透明物质可以作为光传播的 介质。光在同种均匀介质中沿直线传播。 图4.1-3 光线 为了表示光的传播情况，我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹 和方向（图4.1-3 ）。这样的直线叫做光线 （light ray ）。 由于光沿直线传播，在开凿隧道时，工人们可以用激光束引导掘进机，使 掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差（图4.1-4 ）。 山洞 激光器 激光束 掘进机 图4.1-4 激光引导掘进方向 想想做做 如图4.1-5 所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半 透明的塑料膜蒙在空罐的口上。将小孔对着烛焰, 我们可以看到烛焰在 薄膜上呈现的像。 图4.1-5 小孔成像 图4.1-6 小孔成像的原理 70 物理  八年级上册 仔细观察小孔成像的特点。从烛焰的不同位置发出的光穿过小孔后 是怎样传播的？试着在图4.1-6 中画一画，也许能帮助你解释为什么能 成这样的像。 光的传播速度 打雷和闪电在远处同时同地发生，但是我们总是先看到闪 电，后听见雷声。这表明，光比声音传播得快。 与声音不同，光不仅可以在空气、水等物质中传播， 而且可以在真空中传播。真空中的光速是宇宙间最快 c 的速度，在物理学中用字母 表示。光在真空中1 s能 传播299 792 000 m ，也就是说，真空中的光速为 8 c = 2.997 92 ×10 m/s 在通常情况下，真空中的光速可以近似取为 8 5