初中物理競賽輔導第二講 光現(xiàn)象初步1（光的直線傳播與反射）

1、初中物理*精品文檔*給我一個支點，可以撬起整個地球。阿基米德第二講 光現(xiàn)象初步1（光的直線傳播與反射）一、 光源與光速光源:本身能能夠發(fā)光的物體叫做光源.例如太陽、點燃的蠟燭、發(fā)光的燈泡等。按照幾何形狀不同.光源可以分為點、線、面、體光源。它們都是實際光源的抽象和近似。點光源:凡是本身的大小與被它照到的物體間的距離大小相比可以忽略不計的光源、都可以看做“點光源”。點光源是一種理 想化模型。光線:物理學中用來表示光傳播的方向和路徑的-條帶箭頭的射線叫做光線。光線是由一小光束抽象而建立的物理模型。光束:光束分為會聚、平行、發(fā)散光束。點光源發(fā)出的是發(fā)散光束,太陽發(fā)出的是平行光束。光在不同介質(zhì)中的傳播

2、速度不同。光可以在真空中傳播,并且在真空中的傳播速度最大，為c=3.0x108 m/s.光在空氣中的傳播速度十分接近光在真空中的傳播速度,通常也可以近似認為是3.0x108 m/s。光速c是速度的上限,任何物體的速度都不可能超過光速c。二、光的直線傳播光在同種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播。陽光下樹木、建筑物的影子,月食、日食以及小孔成像.就是由于光的直線傳播形成的。光在不同的或不均勻的介質(zhì)中，則不一定沿直線傳播。根據(jù)光沿直線傳播的性質(zhì),如果知道一個發(fā)光體s射出的兩條光線,只要把這兩條光線向相反方向延長到它們的交點,就能確定發(fā)光體的位置,如圖所示。在人用眼睛觀察物體的時候,根據(jù)兩只眼睛對物體的視線間的

3、夾角可以判斷物體的位置也是這個道理。(一)影點光源發(fā)出的光照射到不透明的物體上時,物體向光的表面被照亮,在背光面的后方形成一個光照不到的黑暗區(qū)域.這就是物體的影。如圖1所示為點光源的影。圖1 圖2影區(qū)是發(fā)自光源并與被照物體的表面相切的光線圍成的。如果用一個發(fā)光面比較大的光源來代替點光源，影的情形就會不同。發(fā)光面上的每個發(fā)光點都可以看做一個點光源,它們都在物體的背后造成影區(qū).這些影共有的完全不會受到光照射的范圍叫做本影。本影的周圍還有一個能受到光源發(fā)出的一部分光照射的區(qū)域，叫做半影。如圖2所示為面光源的本影與半影。光源的發(fā)光面越大,本影區(qū)越小。(二)日食和月食發(fā)生日食時,太陽、月球和地球位于同一

4、直線上，月球在中間。太陽發(fā)出的光線經(jīng)月球遮擋后,形成如圖所示的a，b，c，d四個影區(qū),其中a為本影區(qū)，沒有光線能夠照射到該區(qū)域，b為偽本影區(qū)，只有太陽邊緣發(fā)出的光線可以照射到該區(qū)域,c和d為半影區(qū)。當?shù)厍蛏系挠^察者位于a區(qū)域內(nèi)時,將觀察到日全食,位于b區(qū)域時,可以觀察到日環(huán)食,位于c和d區(qū)域時則可以觀察到日偏食。發(fā)生月食時,太陽、地球和月球位于同一直線上,地球在中間,如圖所示。當月球有一部分進人地球的本影區(qū)時,在本影區(qū)的部分由于沒有光線到達,因此該部分不能被看到，形成月偏食。當月球全部進人地球的本影區(qū)a時,由于沒有太陽的光線照射到月球表面,月球也不再反光,因此地球上的觀察者會看到月全食。在月食

5、現(xiàn)象中,不可能出現(xiàn)月環(huán)食。三、光的反射光在人射到兩種介質(zhì)的分界面上時，又返回到原來介質(zhì)中繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做光的反射。反射分為鏡面反射和漫反射。無論哪種反射，對每一條光線而言，都遵從光的反射定律。(一)光的反射定律在反射現(xiàn)象中,反射光線和人射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分別位于法線的兩側，反射角等于人射角。在反射現(xiàn)象中,光路是可逆的（如圖）。(二)平面鏡對光線的反射作用平面鏡可以使光線發(fā)生鏡面反射，我們可以用平面鏡來控制和改變光路。1.當入射光線方向不變時,平面鏡旋轉角,反射光線將轉過2角【例1】人射光線與平面鏡的夾角為70,若人射光線方向不變,使平面鏡繞人射點沿人射光線與法線構成

6、的平面順時針方向旋轉40后,人射光線與反射光線的夾角為( )。a.40 b.80 c.120 d.1602.角鏡反射問題所謂角鏡，是指兩個平面鏡反射面相對,互成一定夾角。當光線人射時,可以在兩平面鏡間發(fā)生兩次甚至多次反射?！纠?】如圖所示,兩平面鏡om1，om2之間的夾角為,人射光與平面鏡om2平行,經(jīng)兩個鏡面兩次反射后，出射光與om平行，那么角應為( )。a.30 b.45 c.60 d.75 【例3】若使一束光先后經(jīng)兩平面鏡反射后,出射光線與人射光線垂直,這兩平面鏡應如何放置?【例4】如圖所示,平面鏡om與on之間夾角為a,在兩平面鏡角平分線上有一個點光源s,如果要保證s發(fā)出的任意一條光線

7、最多只能產(chǎn)生兩次反射，則a的最小值是( )。a.120 b.90c.72 d.60【例5】如圖所示，平面鏡om與on的夾角為.一條平行于平面鏡on的光線經(jīng)過兩個平面鏡的多次反射后，能夠沿著原來的光路返回，則平面鏡之間的夾角不可能是( )a.1 b.2c. 3 d.4【例6】如圖所示,平面鏡om與on鏡面之間的夾角為a,在兩平面鏡角平分線上有一個點光源s,如果要保證s發(fā)出的任意一條光線最多只能產(chǎn)生四次反射，則a的最小值是( )。a.30 b.40c.50 d.60【例7】如圖所示，兩平面鏡om和on的夾角為a,人射光線平行于on鏡且在兩鏡面間經(jīng)12次反射后不再與鏡面相遇，則兩鏡面之間的夾角可能為

8、( )。a.13 b.14 c.15 d.16練習題1.在陽光照射下,豎立的木桿ab在地面上的投影為bc,如圖所示。圖1中點m為木桿ab的中點.s3c為 bca的角平分線。由圖可知.陽光的照射方向沿著( )。a. s1a b. s4b c. s2m d. s3c圖1 圖22.月球位于太陽和地球之間時，月球的影子如圖2所示，下面說法中正確的是（ ）。a.位于區(qū)域a和b內(nèi)的人可看到月全食b.位于區(qū)域c和d內(nèi)的人可看到日全食c.位于區(qū)域b內(nèi)的人可看到日環(huán)食d.位于區(qū)域c和d內(nèi)的人可看到日偏食3.日食、月食是我們在地球上通過肉眼能直接觀測到的天文現(xiàn)象，如果定義月球的半徑為1,則地球的半徑約為3.7,太

9、陽的半徑約為400,地、月距離約為220,地、日距離約為8.6x10* ,參考上述數(shù)據(jù)可以判斷，在地球上看不到的現(xiàn)象是（ ）。a.月環(huán)食 b.月全食 c.日環(huán)食 d.日全食4.地球的半徑為r ,地球的自轉周期為24 h,某地球同步衛(wèi)星位于赤道上空且離地面的高度約為5. 6r,衛(wèi)星正下方地面上有一觀察者,用天文望遠鏡觀察被太陽光照射的此衛(wèi)星。若不考慮大氣對光的折射,春分(即太陽光直射赤道)那天在日落的時間內(nèi)，此人觀察不到衛(wèi)星的時間約為 ( )。a.40 min b.70 min c.100 min d.140 min5. 早在公元前305年,著名天文學家埃拉托色尼就已經(jīng)測量出了地球的周長，與現(xiàn)代

10、科學公認的地球周長的真實值相差不到0.1%。他在研究中發(fā)現(xiàn)，每年夏至這天，塞恩城(今埃及阿斯旺)正午的太陽光正好直射到城內(nèi)一口深井的底部。而遠在s km以外的亞歷山大城，夏至這天正午的太陽光卻會使物體在地面上留下一個影子， 他測得太陽光方向與豎直方向之間的夾角為(單位:度),由此得出地球的周長為( )。 6.用轉動八面鏡法可以測光速，實驗裝置示意圖如圖3所示。s為發(fā)光點,t為望遠鏡,平面鏡o與凹面鏡b構成了反射系統(tǒng)。八面鏡m距反射系統(tǒng)的距離ab為l(l可長達幾十千米,且遠大于ob以及s和t到八面鏡的距離)。調(diào)整八面鏡的位置直到通過望遠鏡能看到發(fā)光點s,然后使八面鏡轉動起來,并緩慢增大其轉速(1

11、秒內(nèi)轉過的圈數(shù)),當轉速達到時n0,恰能在望遠鏡中再一次看見發(fā)光點s ,由此得到光速c的表達式是( )a. c= 4l n0 b. c=8l n0 c. c= 16l n0 d. c= 32l n0.圖3 圖47.如圖4所示,平面鏡om與on的夾角為,一條平行于平面鏡on的光線經(jīng)過兩個平面鏡的多次反射后，能夠沿著原來的光路返回。則兩平面鏡之間的夾角不可能是 ( )。a.20 b.15 c.10 d.58.如圖5所示,平面鏡om與on鏡面之間夾角為a,在兩平面鏡角平分線上有一個點光源s,如果要保證s發(fā)出的任意一條光線最多只能產(chǎn)生7次反射,則a的最小值是( )。a.14 b.24 c.34 d.4

12、4”圖5 圖69.如圖6所示,光屏和正在旋轉著的六面鏡都豎直放置，六面鏡的橫截面為正六邊形,一束光垂直通過光屏的小孔,正對六面鏡的轉軸oo射來。如果鏡與光屏之間的距離為l,六面鏡的鏡面寬度與l相比可以忽略不計,光屏足夠大,那么這束光經(jīng)鏡面反射在光屏上所成的光點軌跡,其最大距離是( )。10.如圖7所示,兩塊平面鏡互成60角放置,平行于角平分線的兩條光線ao和co分別射到兩塊平面鏡上,它們的反射光線ob的反向延長線與o d的反向延長線的夾角為_圖7 圖811.如圖8所示，從光源發(fā)出的光垂直射到平面鏡上,經(jīng)反射在正對著平面鏡3m處的墻上a處有一光斑。若使光斑向上移動1 m至b處,平面鏡應以0點為軸轉過的角度為_12.如圖9所示,平面鏡om1與om2成角，a為om1 上一點,光線從 a點出發(fā),對 于om2的人射角是50,經(jīng)過來回四次反射后跟om2平行,則角為_.牛頓