第四章光現(xiàn)象（知識清單）八年級物理上冊（人教版）（教師版）

第四章光現(xiàn)象（知識清單）思維導圖第1節(jié)光的直線傳播一、光源：1.光源：正在發(fā)光的物體叫光源。2.光源的分類：（1）天然光源：自然界本身存在的光源。如太陽、螢火蟲、水母、燈籠魚等。（2）人造光源：人為制造的光源。如點燃的火把、點燃的油燈、發(fā)光的手電筒、發(fā)光的電燈、發(fā)光的無影燈等。3.提示：光源是指自身能夠發(fā)光的物體，如太陽、發(fā)光的電燈、點燃的蠟燭等都是光源。有些物體本身不發(fā)光，但由于它們能反射太陽光或其它光源發(fā)出的光，好像它們也在發(fā)光一樣，不要誤認為是光源，如月亮、所有行星和反光的鏡子等。二、光的直線傳播1.光的直線傳播（1）光的傳播介質(zhì)：空氣、水、玻璃等透明物質(zhì)可以作為光傳播的介質(zhì)。（2）光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。（3）光在不同的介質(zhì)或同種不均勻的介質(zhì)中，不一定沿直線傳播。2.光線（1）概念：通常用一條帶有箭頭的直線表示光的傳播徑跡和方向，這樣的直線叫光線。（2）畫法：光線是實線，且表示光線傳播方向的箭頭一般畫在直線的中間位置。（3）研究方法：物理模型法。即通過模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法稱為“模型法”。光線實際上是不存在的，人們是為了方便研究光的傳播路徑而引入的一種物理模型。3.光的直線傳播的一些現(xiàn)象（1）影子：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，在物體背面形成的陰暗區(qū)叫影子。（2）日食、月食的形成①原理：光的直線傳播。②成因：日食是地球上的人看太陽，由于光是沿直線傳播的，太陽光被月球擋住了（圖甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直線傳播的，太陽光被地球擋住了（圖乙）。當月球運行到太陽和地球中間時，太陽光被不透明的月球擋住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。當?shù)厍蜻\行到太陽和月球中間時，太陽光被不透明的地球擋住，地球的影落在月球上，就形成了月食。（3）小孔成像①小孔成像原理：光的直線傳播。如圖所示，燭焰上部的光線，由于光的直線傳播，通過小孔后，射到了下部；同理，燭焰下部的光線通過小孔后，射到了上部。②成像性質(zhì)：倒立的大小不確定的實像。上下顛倒、左右相反。③影響成像大小的因素：與物體到小孔的距離以及光屏到小孔的距離有關(guān)。④像的形狀：與物體的形狀相同。4.光的直線傳播的應用：利用激光引導開鑿隧道；射擊瞄準時的“三點一線”；站隊列時，隊列是否整齊；木工檢查木板是否平直等等。三、光的傳播速度1.光在真空中的傳播速度光在真空中的傳播速度（用c表示）最快，c＝2.99792×108m/s。通常情況下，真空中光速近似取c＝3.0×108m/s。2.光在其他介質(zhì)中的速度（1）光在空氣中的傳播速度接近光在真空中的傳播速度，可以認為等于c。（2）光在水中的傳播速度約為,在玻璃中的傳播速度約為。

3.光年“光年”是長度的單位，它等于光在1年內(nèi)傳播的距離.1光年＝3×108m/s（365×24×3600）s＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km4.比較聲與光的傳播情況聲光異不能在真空中傳播能在真空中傳播，且速度最大15℃空氣中速度為340m/s空氣中速度約為3.0×108m/s同傳播速度都與介質(zhì)種類有關(guān)，都能傳遞信息和能量第2節(jié)光的反射一、光的反射1.光的反射概念光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的表面時，會有一部分光返回到原介質(zhì)中，這種傳播現(xiàn)象叫做光的反射。光遇到桌面、水面以及其他許多物體的表面都會發(fā)生反射。我們能夠看見不發(fā)光的物體，就是因為物體反射的光進入了我們的眼睛。2.描述光反射的有關(guān)概念（如圖）：（1）一點：入射點O，入射光在反射面上的投射點；（2）三線：入射光線AO，投射到反射面的光線；反射光線OB，經(jīng)反射面反射出的光線；法線ON，過入射點與反射面垂直的直線；（3）兩角：入射角i：入射光線與法線之間的夾角；反射角r：反射光線與法線之間的夾角。3.提示（1）反射角和入射角都是光線與法線的夾角，而不是光線與反射面的夾角。（2）反射光線與入射光線是真實存在的，是可以看見的，用帶箭頭的實線表示；法線則是人們?yōu)檠芯糠瓷洮F(xiàn)象而引入的一條位置參考線，所以在畫光路圖時，總是用虛線表示法線。二、光的反射定律1.光的反射定律（1）內(nèi)容：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)；反射光線、入射光線分別位于法線兩側(cè)；反射角等于人射角。（2）簡記光的反射定律：①三線共面，即反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；②兩線分居，即反射光線與入射光線分居在法線的兩側(cè)；③兩角相等，即反射角等于入射角。（3）對光的反射定律的理解：①對應于每一條入射光線，只有一條反射光線。②反射現(xiàn)象發(fā)生時，先有入射光線，后有反射光線。反射光線是隨著入射光線的改變而改變的，所以不能把“反射角等于入射角”說成“入射角等于反射角”。③在光的反射現(xiàn)象中，入射光線靠近法線時，反射光線隨之靠近法線，即入射角減小，反射角也減??；入射光線遠離法線時，反射光線隨之遠離法線，即入射角增大，反射角也增大。④光線垂直鏡面入射時，入射角為0°，反射光線沿原路返回，反射角也為0°，光的傳播方向改變了180°，并不是沒有發(fā)生反射。⑤通過鏡面對入射光線的反射作用，可以看出平面鏡有改變光路的作用。（4）在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。三、鏡面反射和漫反射1.鏡面反射（1）概念：一束平行光照射到鏡面上后，會被平行地反射，這種反射叫做鏡面反射。平靜的水面、拋光的金屬面、各種鏡面的反射都是鏡面反射。（2）現(xiàn)象：迎著太陽看平靜的水面，特別亮；背著太陽看平靜的水面，很暗；黑板“反光”會“晃眼”等。2.漫反射（1）概念：凹凸不平的表面會把平行的入射光向著四面八方反射，這種反射叫做漫反射。（2）現(xiàn)象：能從各個方向看到本身不發(fā)光的物體，是由于光照射到物體上發(fā)生了漫反射。第3節(jié)平面鏡成像一、平面鏡成像的特點平面鏡所成的像的大小與物體的大小相等，像和物體到平面鏡的距離相等，像和物的連線與鏡面垂直。利用數(shù)學對稱的知識，平面鏡成像規(guī)律也可表述為：平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面對稱。二、平面鏡成虛像1.平面鏡成虛像如圖所示，從光源點S處射來的一部分光經(jīng)平面鏡反射后進入眼睛，引起視覺，眼睛感到光好像是從S’點處射來的，我們就看到了物體在平面鏡中的像點S’。鏡子后面并沒有發(fā)光點S'，故S’是虛像。虛像S'與物體S關(guān)于鏡面對稱。2.平面鏡成像的原理：光的反射。平面鏡成像原理平面鏡成像原理小孔成像3.實像和虛像（1）實像：①概念：由實際光線會聚而成的像叫實像。②特點：倒立的，可用光屏承接，也可以用眼睛直接觀察。③實例：小孔成像。（2）虛像：①概念：不是實際光線會聚而成，是實際光線的反向延長線相交而成。②特點：正立的，只能用眼睛觀察，不能用光屏承接。③實例：平面鏡成像。三、平面鏡成像作圖的兩種方法1.利用平面鏡的成像原理作圖。如圖所示，步驟如下：①從發(fā)光點S引出兩條光線，照射到平面鏡上；②作兩條入射光線的法線；③根據(jù)光的反射定律，作兩條入射光線的反射光線；④作反射光線的反向延長線，交點S'即為發(fā)光點S的像點。（2）用對稱法作圖。如圖所示，步驟如下：①過S點作平面鏡的垂線（像與物的連線跟鏡面垂直），用虛線；②取S'點，讓S'到鏡面的距離等于S到鏡面的距離（像到鏡面的距離與物到鏡面的距離相等）；③用虛線畫出像點S'（像與物大小相等）。三、平面鏡的應用1.利用平面鏡來成像。如：練功房內(nèi)，利用平面鏡演員可以矯正自己的舞姿；家庭用的穿衣鏡；醫(yī)生用來檢查牙齒的小鏡子等。2.利用平面鏡可以改變光的傳播方向。如：潛水艇用的潛望鏡、顯微鏡、投影儀中的平面鏡等，都利用到了平面鏡能改變光路的特點：修建體育館和高大建筑物時，利用平面鏡把太陽光反射到室內(nèi)，改善光照條件等。3.利用平面鏡來擴大視覺空間。理論上，在一個房間內(nèi)安裝一個尺寸合適的平面鏡，能使人感覺到空間增大了一倍。四、凸面鏡和凹面鏡1.球面鏡如果鏡子的反射面是球面的一部分，這樣的鏡子叫做球面鏡。球面鏡分為凸面鏡和凹面鏡。2.凸面鏡（1）概念：反射面是凸面的鏡子叫凸面鏡。（2）作用：凸面鏡對光有發(fā)散作用，常用來擴大視野。（3）應用：汽車的后視鏡、街頭路口的反光鏡。凸面鏡對光的發(fā)散凸面鏡對光的發(fā)散凹面鏡對光的會聚3.凹面鏡（1）概念：反射面是凹面的鏡子叫凹面鏡。（2）作用：凹面鏡對光有會聚作用。（3）應用：太陽灶、手電筒反光鏡、醫(yī)生檢查耳朵用的醫(yī)用反光鏡。4.凸面鏡和凹面鏡都是利用光的反射成像的，都遵循光的反射定律且符合光路可逆性。第4節(jié)光的折射一、光的折射現(xiàn)象1.光的折射概念：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫光的折射。2.發(fā)生折射的條件（1）光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)。若光從一種介質(zhì)垂直射入另一種介質(zhì)時，傳播方向不發(fā)生變化。（2）光在同種不均勻介質(zhì)中傳播時，也會發(fā)生折射現(xiàn)象。如太陽光穿過大氣層時傳播方向會發(fā)生變化。3.光從一種透明介質(zhì)進入另一種透明介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)的分界面上，光的傳播方向一般要發(fā)生改變。其中一部分光發(fā)生反射，同時還有一部分光進入另一種介質(zhì)中而發(fā)聲折射，即反射和折射現(xiàn)象同時發(fā)生，發(fā)生反射時不一定發(fā)生折射，但發(fā)生折射時一定發(fā)生反射。4.光發(fā)生折射的原因：光在不同種介質(zhì)中傳播的速度不同。二、光的折射規(guī)律1.描述光的折射中的基本概念（1）入射光線：從光源射向兩透明介質(zhì)分界面的光線；（2）折射光線：從入射點射向另一介質(zhì)的光線；（3）法線：過入射點垂直與兩分界面的虛線；（4）入射點：入射光線與兩介質(zhì)分界面的交點；（5）入射角：入射光線與法線之間的夾角；（6）折射角：折射光線與法線之間的夾角。簡稱“一點”（入射點）、“一面”（分界面）、“二角”（入射角和折射角）、“三線”（入射光線、折射光線和法線）。2.光的折射規(guī)律（1）折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；（2）折射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)；（3）光從空氣斜射入水或其它介質(zhì)時，折射角小于入射角；當入射角增大時，折射角也增大。光從水或其它介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角。（4）光從空氣垂直射入水（或其它介質(zhì)）中時，傳播方向不變。（5）折射時光路可逆。3.對光的折射規(guī)律的理解（1）弄清入射點、入射角、折射角、入射光線、折射光線和法線的含義，特別是法線，它既是界面的垂線，又是作圖時畫入射角和折射角的參照標準。（2）折射角隨入射角的增大（減?。┒龃螅p?。皇钦壤P(guān)系，敘述時應先說折射角后說入射角。（3）無論光是從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中，還是光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中，在空氣中的角（入射角或折射角）總是大于在水中或其他介質(zhì)中的角（折射角或入射角）。三、生活中的折射現(xiàn)象1.“池水變淺”：從岸上看水中的物體，例如岸上的人看水中的魚位置“變高”。如圖所示，從魚身上A點反射出的光線經(jīng)折射后射入人眼，因為光從水中斜射入空氣中，折射角大于入射角，所以折射光線遠離法線，人眼逆著折射光線看，感覺光好像是從S點發(fā)出的，S點就是人看到的魚的虛像，它比魚的實際位置偏高。在岸邊看水在岸邊看水里的物體在水中看岸上的物體2.從水中看岸上的物體“變高”，例如水中的人看岸上的樹或建筑物“變高”。如圖所示，從昆蟲上點A射出的光線經(jīng)折射后射入魚眼，因為光由空氣中斜射入水中，折射角小于入射角，所以折射光線靠攏法線，魚眼逆著折射光線看，感覺光好像是從A′點發(fā)出的，A′點就是魚看到的昆蟲的虛像，它比魚的實際位置偏高。3.海市蜃樓和沙漠蜃景海市蜃樓海市蜃樓的成因多發(fā)生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空氣較熱，但是海水比較涼，海面附近空氣的溫度比較低。海面地表上方不同高度的空氣層相當于一層層密度不同的透明介質(zhì)。密度大的空氣層為光密介質(zhì)，密度小的空氣層為光疏介質(zhì)。遠方景物射出的光在層與層之間連續(xù)發(fā)生折射。從整體來看，光逐漸向地面彎曲進入觀察者的眼中。在觀察者看來，光好像是從海面上空的物體射出的。第5節(jié)光的色散一、光的色散1.光的色散概念太陽光（白光）經(jīng)過三棱鏡被分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等多種顏色的光，這種現(xiàn)象叫光的色散。2.單色光與復色光（1）不能分解的光叫單色光，如紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。（2）由幾種單色光混合而成的光叫復色光，白光（太陽光）是復色光，由七種顏色的光復合而成。3.光發(fā)生色散的實質(zhì)光發(fā)生色散的實質(zhì)是光的折射現(xiàn)象。不同顏色的光經(jīng)三棱鏡后，偏折（折射）程度不同，其中紅光偏折程度最小，紫光偏折程度最大；所以白光經(jīng)三棱鏡后，在光屏由上到下呈現(xiàn)為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。4.生活中的色散現(xiàn)象：（1）彩虹：太陽光被空氣中水滴色散形成的；（2）彩色的肥皂泡：太陽光經(jīng)氣泡發(fā)生色散形成的。知識點二、色光的混合1.光的三原色把紅、綠、藍三種色光叫做色光的三原色。紅、綠、藍三種色光按不同的比例混合可以產(chǎn)生各種不同的色光；紅、綠、藍三種色光按等比例混合可以產(chǎn)生白光。但是自然界中的紅、綠、藍三種顏色的光無法用其他顏色的光混合的。2.色光的混合（1）紅光＋綠光→黃光；（2）紅光＋藍光→品紅光；（3）綠光＋藍光→青光；（4）紅光＋綠光＋藍光→白光。3.電視畫面的顏色是由紅、綠、藍三種色條合成的。三、看不見的光1.可見光譜：把可見的不同顏色的光按照紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的順序排列形成的光譜叫可見光譜。2.紅外線（1）在光譜中，紅光以外看不見的光叫做紅外線。（2）特征：①一切物體都在不停地向外輻射紅外線；②物體的溫度越高，輻射的紅外線越強；③物體在輻射紅外線的同時也在吸收紅外線。（3）應用：①熱作用強?？梢灾瞥蔁嶙V圖、烤箱、理療儀、夜視儀、浴室暖燈、紅外線體溫計等。②穿透云霧的能力比較強。可以進行紅外線高空攝像機、紅外線遙感儀等。③遙控。紅外線遙控板。3.紫外線（1）在光譜中，紫光以外還有一種看不見的光，叫做紫外線。（2）特征：①高溫物體（如太陽、弧光燈和其他熾熱物體等）發(fā)出的光中含有紫外線，汞等氣體放電發(fā)出的光中也含有紫外線。②大氣層中的臭氧層對紫外線有吸收作用。（3）應用：①生理作用強。能殺菌，但強度過高對身體有害。②適當?shù)淖贤饩€照射可以促進人體合成維生素D，加強對鈣的吸收。③紫外線有熒光效應，可用于鑒別古字畫和人民幣防偽。④紫外線化學作用強，很容易使照片底片感光。本章典型實驗一、探究光的反射定律【設計實驗】1.實驗器材激光筆、鉛筆、量角器、平面鏡、可折轉(zhuǎn)的白色粗糙硬紙板等。①量角器：測量入射角和反射角的度數(shù)。②可折轉(zhuǎn)白色粗糙硬紙板的作用：一是顯示光的傳播路徑，對光線起漫反射作用；二是探究入射光線、法線和反射光線是否在同一平面內(nèi)。2.實驗與裝置把一個平面鏡放在水平桌面上，再把一張紙板ENF豎直地立在平面鏡上，紙板上的直線ON垂直于鏡面。用激光代替光線照射到鏡面上，為了能觀察到激光傳播的路徑，將激光筆貼著可以折的白紙板照射，并用筆記錄下激光傳播徑跡，觀察激光傳播徑跡并進行比較，從而找到光反射時遵循的規(guī)律。【進行實驗】1.如圖1所示，把一個平面鏡放在水平桌面上，再把一張白色硬紙板豎直地立在平面鏡上（ON垂直于鏡面）。2.讓激光束貼著硬紙板沿某一角度射到O點，經(jīng)平面鏡反射，沿另一個方向射出，在硬紙板上用鉛筆描出入射光EO和反射光OF的徑跡。3.改變?nèi)肷涔釫O跟法線之間的夾角，重做兩次實驗，均用鉛筆描出入射光和對應的反射光的徑跡.圖圖1圖2圖34.把右側(cè)紙板NOF向前或向后折轉(zhuǎn)某一角度（如圖2所示），仍使激光束貼著硬紙板射到O點，觀察是否還能在右側(cè)的紙板上看到反射光線。5.如圖3所示，讓激光筆發(fā)出的光逆著原來的反射光射向鏡面時，這時的反射光將沿著什么方向射出？【收集證據(jù)】1.記錄表一2.入射光和對應的反射光的徑跡次數(shù)次數(shù)∠i∠r130°30°245°45°335°35°3.記錄表二紙板的位置紙板的位置是否看到反射光紙板NOF向前折看不見兩紙板在同一平面內(nèi)看見紙板NOF向后折看不見【分析與論證】1.分析實驗現(xiàn)象①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。②分析反射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系：可看到兩半塊紙板在一個平面內(nèi)時有反射光線，右半部分向前折或向后折，觀察不到反射光線。說明：反射光線、入射光線、和法線在同一平面內(nèi)。③多次改變?nèi)肷涔饩€的路徑，分別沿AO、BO、CO的方向射到平面鏡，記錄對應反射光線的路徑分別為OA'、OB'、OC'。會發(fā)現(xiàn)：反射光線和入射光線總是分居法線的兩側(cè)。④將光線逆著反射光線的方向射入，觀察到新的反射光的傳播路徑與原來的入射光線重合。表明光路可逆。2.實驗結(jié)論光的反射定律：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。在反射現(xiàn)象中，光路可逆。五、交流與評估1.對應關(guān)系：每一條反射光線對應一條入射光線。2.讓光線緊貼紙板（光屏）射向O點的目的：在硬紙板（光屏）上能顯示光路.3.實驗描繪光的傳播路徑的方法：在入射光線和反射光線上取一個點，將該點與反射點連接。4.區(qū)分每一組的對應的入射光線和反射光線的方法：對每一組入射光線和反射光線分別用不同顏色的筆進行描繪，或者對每一組入射光線和反射光線進行編號.二、探究平面鏡成像的特點【設計實驗】1.實驗器材：薄玻璃板、白紙、兩根相同的蠟燭、火柴、刻度尺、支架。2.確定像的位置方法：把一支點燃的蠟燭放在玻璃板的前面，再拿另一支未點燃的蠟燭放在成像的位置，直到看上去與像完全重合，這個位置就是像的位置。3.判斷平面鏡后面的蠟燭與像完全重合的方法：在玻璃板的前面，改變眼睛的位置，直到從不同位置看起來后面的蠟燭好像被點燃。4.實驗時，用玻璃板代替平面鏡的目的：使用玻璃板，既可以成像，又可以看到后面的蠟燭是否與像完全重合，這是“等效替代法”。5.準備兩支完全一樣的蠟燭的目的：便于驗證像與物體大小是否相等。【進行實驗】①如圖所示，在桌面上鋪一張白紙，沿著紙中間的直線上豎直放置一塊玻璃板作為平面鏡。②在玻璃板前放一支點燃的蠟燭，移動玻璃板后的那支相同的未點燃的蠟燭，直到看上去好像被點燃一樣，此時玻璃板后蠟燭的位置就是像的位置，然后記下兩支蠟燭的位置。③移開玻璃板，用刻度尺畫直線把兩支蠟燭的位置連接起來，量出兩支蠟燭到玻璃板的距離，記錄下來，再觀察它們是否與鏡面垂直。把測量結(jié)果填在表格中。④改變點燃的蠟燭的位置，重做幾次實驗。⑤在玻璃板的后面像的位置放一張白紙時，觀察白紙上面有沒有燭焰的像。⑥記錄實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象：次數(shù)蠟燭到平面鏡的距離/cm像到平面鏡距離/cm像與物的大小關(guān)系123【分析論證】1.分析實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，可得：①因為兩支蠟燭完全一樣，其像與物完全重合，表明平面鏡所成像的大小與物體的大小相等。②比較兩支蠟燭到玻璃板的距離，發(fā)現(xiàn)平面鏡所成的像和物體到平面鏡的距離相等相等。③平面鏡所成的像和物體的連線與鏡面垂直。④把光屏放在像的位置觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光屏上沒有（選填“有”或“沒有”）出現(xiàn)蠟燭的像，實驗說明：平面鏡所成的像是虛（虛/實）