第四章 光現象

一、光源

1、定義：能發光的物體叫做光源。

2、分類

（1）冷光源（水母、節能燈），熱光源（火把、太陽）；

（2）天然光源（水母、太陽），人造光源（燈泡、火把）；

（3）生物光源（水母、斧頭魚），非生物光源（太陽、燈泡）。

二、光的傳播

1、光在同種均勻介質中沿直線傳播；

2、光的直線傳播的應用：

（1）小孔成像：像的形狀與小孔的形狀無關，像是倒立的實像（樹陰下的光斑是太陽的像）

（2）取直線：激光準直（挖隧道定向）；整隊集合；射擊瞄準。

（3）限制視線：坐井觀天（要求會作有水、無水時青蛙視野的光路圖）；一葉障目。

（4）影的形成：影子；日食、月食（日食時月球在中間；月食時地球在中間）。

3、光線：常用一條帶有箭頭的直線表示光的徑跡和方向。

三、光速

1、真空中光速是宇宙中最快的速度。

2、在計算中，真空或空氣中光速c=3x 108m/s。

4、光年：是光在一年中傳播的距離，光年是長度單位；1光年≈9.4608×1015m≈9.4608×1012km。

注意：聲音在固體中傳播得最快，液體中次之，氣體中最慢，真空中不傳播；光在真空中傳播的最快，空氣中次之，透明液體、固體中最慢（二者剛好相反）。光速遠遠大于聲速。（如先看見閃電再聽見雷聲，在100m賽跑時聲音傳播的時間不能忽略不計，但光傳播的時間可忽略不計）。

四、光的反射

1、當光射到物體表面時，有一部份光會被物體反射回來，這種現象叫做光的反射。

2、我們看見不發光的物體是因為物體反射的光進入了我們的眼睛。

3、反射定律：在反射現象中，反射光線、入射光線、法線都在同一個平面內；反射光線、入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角。

（1）法線：過光的入射點所作的與反射面垂直的直線；

（2）入射角：入射光線與法線的夾角；反射角：法射光線與法線間的夾角。（入射光線與鏡面成θ角，入射角為90°－θ，反射角為90°－θ）

（3）入射角與反射角之間存在因果關系，反射角總是隨入射角的變化而變化而變化，因而只能說反射角等于入射角，不能說成入射角等于反射角。（鏡面旋轉θ，反射光旋轉2θ）

（4）垂直入射時，入射角為0°，反射角亦等于0°。

4、反射現象中，光路是可逆的（平面鏡中互看雙眼）

5、利用光的反射定律畫一般的光路圖

（1）確定入（反）射點：入射光線和反射面或反射光線和反射面或入射光線和反射光線的交點即為入射（反射）點；

（2）根據法線和反射面垂直，作出法線；

（3）根據反射角等于入射角，畫出入射光線或反射光線。

5、兩種反射：鏡面反射和漫反射。

（1）鏡面反射：平行光射到光滑的反射面上時，反射光仍然被平行的反射出去；

（2）漫反射：平行光射到粗糙的反射面上，反射光將沿各個方向反射出去；

（3）鏡面反射和漫反射的相同點：都是反射現象，都遵守反射定律；

不同點：反射面不同（一光滑，一粗糙），一個方向的入射光，鏡面反射的反射光只射向一個方向（刺眼），而漫反射射向四面八方（下雨天向光走走暗處，背光走要走亮處，因為積水發生鏡面反射，地面發生漫反射，電影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四處，黑板上“反光”是發生了鏡面反射）

五、平面鏡成像

1、平面鏡成像的特點

像是虛像，像和物關于鏡面對稱（像和物的大小相等，像和物對應點的連線和鏡面垂直，到鏡面的距離相等；像和物上下相同，左右相反（鏡中人的左手是人的右手，看鏡子中的鐘的時間要看紙張的反面，物體遠離、靠近鏡面像的大小不變，但亦要隨著遠離、靠近鏡面相同的距離，對人是2倍距離）。

2、水中倒影的形成的原因：平靜的水面就好像一個平面鏡，它可以成像（水中月、鏡中花）；對實物的每一點來說，它在水中所成的像點都與物點“等距”，樹木和房屋上各點與水面的距離不同，越接近水面的點，所成像亦距水面越近，無數個點組成的像在水面上看就是倒影了。（物離水面多高，像離水面就是多遠，與水的深度無關）。

3、平面鏡成虛像的原因

物體射到平面鏡上的光經平面鏡反射后的反射光線沒有會聚而是發散的，這些光線的反向延長線（畫時用虛線）相交成的像，不能呈現在光屏上，只能通過人眼觀察到，故稱為虛像（不是由實際光線會聚而成并且光屏不可以承接）

注意：進入眼睛的光并非來自像點，是反射光。

平面鏡成像的規律：像、物關于鏡面對稱。

平面鏡成像的原理：同一物點發出的光線經反射后，反射光的反向延長線交于像點。

實像：光線會聚相交而形成，光屏可以承接。

4、平面鏡的作用：可以成像；可以改變光的傳播方向。

六、凸面鏡和凹面鏡

1、以球的外表面為反射面叫凸面鏡，以球的內表面為反射面的叫凹面鏡。

2、凸面鏡對光有發散作用，可增大視野（汽車上的觀后鏡）；凹面鏡對光有會聚作用（太陽灶，利用光路可逆制作電筒）

七、光的折射

1、光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折。

2、光在同種介質中傳播，當介質不均勻時，光的傳播方向亦會發生變化。

3、折射角：折射光線和法線間的夾角。

八、光的折射定律

1、在光的折射中，三線共面，法線居中。

2、光從空氣斜射入水或其他介質時，折射光線向法線方向偏折；光從水或其它介質斜射入空氣中時，折射光線遠離法線。

3、斜射時，總是空氣中的角大；垂直入射時，折射角和入射角都等于0°，光的傳播方向不改變。

4、折射角隨入射角的增大而增大。

5、當光射到兩介質的分界面時，反射、折射同時發生。

6、光的折射中光路可逆。

九、光的折射現象及其應用

1、生活中與光的折射有關的例子

（1）水中的魚的位置看起來比實際位置高一些（魚實際在看到位置的后下方）；

（2）由于光的折射，池水看起來比實際的淺一些；

（3）水中的人看岸上的景物的位置比實際位置高些；

（4）夏天看到天上的星斗的位置比星斗實際位置高些；

（5）透過厚玻璃看鋼筆，筆桿好像錯位了；

（6）斜放在水中的筷子好像向上彎折了。

2、人們利用光的折射看見水中物體的像是虛像（折射光線反向延長線的交點）

十、光的色散

1、太陽光通過三棱鏡后，依次被分解成紅、橙、黃綠、藍、靛、紫七種顏色，這種現象叫色散。

2、白光是由各種色光混合而成的復色光。

3、天邊的彩虹是光的色散現象。

4、太陽光譜：“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫”這七種色光按順序排列起來就是太陽光譜（從左往右其波長逐漸減��；散射逐漸增強；人眼辨別率依次降低）

應用：傍晚太陽是紅的，晴天的時候天是藍的，汽車的霧燈是黃光。

5、色光的三原色是：紅、綠、藍；其它色光可由這三種色光混合而成，白光是紅、綠、藍三種色光混合而成的；世界上沒有黑光；顏料的三原色是品紅、青、黃，三原色混合是黑色。

6、透明體的顏色由它透過的色光決定（什么顏色透過什么顏色的光）；不透明體的顏色由它反射的色光決定（什么顏色反射什么顏色的光，吸收其它顏色的光，白色物體發射所有顏色的光，黑色吸收所有顏色的光）

例：一張白紙上畫了一匹紅色的馬、綠色的草、紅色的花、黑色的石頭，現在暗室里用綠光看畫，會看見黑色的馬，黑色的石頭，還有黑色的花在綠色的紙上，看不見草（草、紙都為綠色）

太陽光通過棱鏡后被分解成各種顏色的光，這種現象叫光的色散。彩虹就是太陽光在傳播中遇到空氣。

第五章 透鏡及其應用

一、透鏡：至少有一個面是球面的一部分的透明玻璃元件

1、凸透鏡、中間厚、邊緣薄的透鏡，如：遠視鏡片，照相機的鏡頭、投影儀的鏡頭、放大鏡等等。

2、凹透鏡、中間薄、邊緣厚的透鏡，如：近視鏡片。

二、基本概念

1、主光軸：過透鏡兩個球面球心的直線。

2、光心：同常位于透鏡的幾何中心；用“O”表示。

3、焦點：平行于凸透鏡主光軸的光線經凸透鏡后會聚于主光軸上一點，這點叫焦點，用“F”表示。

4、焦距：焦點到光心的距離（通常由于透鏡較厚，焦點到透鏡的距離約等于焦距）焦距用“f”表示。如下圖：

注意：凸透鏡和凹透鏡都各有兩個焦點，凸透鏡的焦點是實焦點，凹透鏡的焦點是虛焦點。

三、三條特殊光線

1、過光心的光線經透鏡后傳播方向不改變，如下圖：

2、平行于主光軸的光線，經凸透鏡后經過焦點，經凹透鏡后向外發散，但其反向延長線必過焦點（所以凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光有發散作用）如下圖：

3、經過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡后平行于主光軸；射向異側焦點的光線經凹透鏡后平行于主光軸。如下圖：

四、粗略測量凸透鏡焦距的方法

使凸透鏡正對太陽光（太陽光是平行光，使太陽光平行于凸透鏡的主光軸），下面放一張白紙，調節凸透鏡到白紙的距離，直到白紙上光斑最小、最亮為止，然后用刻度尺量出凸透鏡到白紙上光斑中心的距離就是凸透鏡的焦距。

五、辨別凸透鏡和凹透鏡的方法

1、用手摸透鏡，中間厚、邊緣薄的是凸透鏡；中間薄、邊緣厚的是凹透鏡。

2、讓透鏡正對太陽光，移動透鏡，在紙上能的到較小、較亮光斑的為凸透鏡，否則為凹透鏡。

3、用透鏡看字，能讓字放大的是凸透鏡，字縮小的是凹透鏡。

六、照相機

1、鏡頭是凸透鏡。

2、 物體到透鏡的距離（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、縮小的實像。

七、投影儀

1、投影儀的鏡頭是凸透鏡。

2、投影儀的平面鏡的作用是改變光的傳播方向。

注意：照相機和投影儀要使像變大，應該讓透鏡靠近物體，遠離膠卷、屏幕。

3、物體到透鏡的距離（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的實像。

八、放大鏡

1、放大鏡是凸透鏡。

2、放大鏡到物體的距離（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虛像。注意：要讓物體更大，應該讓放大鏡遠離物體。

九、探究凸透鏡的成像規律

1、器材：凸透鏡、光屏、蠟燭、光具座（帶刻度尺）

2、注意事項

“三心共線”：蠟燭的焰心、透鏡的光心、光屏的中心在同一直線上。又叫“三心等高”

凸透鏡成像的規律

【口訣】：一焦分虛實、二焦分大��；虛像同側正，實像異側倒；物遠實像小，虛像大。

注意：

（1）實像是由實際光線會聚而成，在光屏上可呈現，可用眼睛直接看，所有光線必過像點；

（2）虛像不能在光屏上呈現，但能用眼睛看，由光線的反向延長線會聚而成。

（3）凹透鏡始終成縮小、正立的虛像。

3、眼睛的晶狀體相當于凸透鏡，視網膜相當于光屏（膠卷）。

4、近視眼看不清遠處的物體，遠處的物體所成像在視網膜前，晶狀體曲度過大，需戴凹透鏡調節。

5、遠視眼看不清近處的物體，近處的物體所成像在視網膜后面，晶狀體曲度過小，需戴凸透鏡調節。

十、顯微鏡和望遠鏡

1、顯微鏡由目鏡和物鏡組成，物鏡、目鏡都是凸透鏡，它們使物體兩次放大。

2、望遠鏡由目鏡和物鏡組成，物鏡使物體成縮小、倒立的實像，目鏡相當于放大鏡，成放大的像。

第六章 質量與密度

1、質量（m）：物體中含有物質的多少叫質量。

2、質量國際單位是：千克（kg）。 其他有：噸，克，毫克，1噸=103千克=106克=109毫克

3、質量的屬性：質量是物體本身的一種屬性，它不隨物體的形狀、狀態、位置和溫度而改變。

4、質量測量工具：實驗室常用天平測質量。常用的天平有托盤天平和物理天平。

5、天平的正確使用

（1）把天平放在水平臺上，把游碼放在標尺左端的零刻線處；

（2）調節平衡螺母，使指針指在分度盤的中線處，這時天平平衡；

（3）把物體放在左盤里，用鑷子向右盤中從大至小加減砝碼并調節游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡；

（4）這時物體的質量等于右盤中砝碼總質量加上游碼所對的刻度值。

6、稱物質時的注意事項：

（1）被測物體的質量不能超過稱量；

（2）向盤中加減砝碼時要用鑷子，不能用手接觸砝碼，不能把砝碼弄濕、弄臟；

（3）潮濕的物體和化學藥品不能直接放到天平的盤中。

8、密度的特性：密度是物質的一種特性，每種物質在確定的狀態和溫度下都有確定的密度，不同種類的物質密度一般不同，根據密度公式和熱脹冷縮現象，一般物質的密度隨溫度的升高而減小。

9、水的密度ρ=1.0×103kg/m3

10、密度知識的應用