來源：中考物理

物理大師

據調查，初二的同學現在應該要進入光學部分的學習，今天大師整理了這一部分的内容，光學有不太明白的地方一定要看哦！

一、光的直線傳播

1.光現象：包括光的直線傳播、光的反射和光的折射。

2.光源：能夠發光的物體叫做光源。

光源按形成原因分：可以分為自然光源和人造光源。

例如，自然光源有太陽、螢火蟲等，人造光源有如蠟燭、霓虹燈、白熾燈等。

月亮不是光源，月亮本身不發光，隻是反射太陽的光。

3.光的直線傳播：光在真空中或同一種均勻介質中是沿直線傳播的，光的傳播不需要介質。

大氣層是不均勻的，當光從大氣層外射到地面時，光線發了了彎折（海市蜃樓、早晨看到太陽時，太陽還在地平線以下、星星的閃爍等）

光沿直線傳播的現象：小孔成像、井底之蛙、影子、日食、月食、一葉障目。

光沿直線傳播的應用：

①激光準直。直隊要向前看齊，打靶瞄準。

②影的形成：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，由于光是沿直線傳播的，所以在不透光的物體後面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影。

③日食月食的形成

日食的成因：當月球運行到太陽和地球中間時，并且三球在一條直線上，太陽光沿直線傳播過程中，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.

月食的成因：當地球運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.

如圖：在月球後

1的位置可看到日全食，

在2的位置看到日偏食，

在3的位置看到日環食。

④小孔成像：小孔成像實驗早在《墨經》中就有記載小孔成像成倒立的實像，其像的形狀與孔的形狀無 關。像可能放大，也可能縮小。

用一個帶有小孔的闆遮擋在屏幕與物之間，屏幕上就會形成物的倒像，我們把這樣的現象叫小孔成像。前後移動中間的闆，像的大小也會随之發生變化。這種現象反映了光沿直線傳播的性質。

小孔成像原理： 光在同一均勻介質中，不受引力作用幹擾的情況下沿直線傳播。

根據光的直線傳播規律證明像長和物長之比等于像和物分别距小孔屏的距離之比。

4.光線：用一條帶有箭頭的直線表示光的徑迹和方向的直線。（光線是假想的，實際并不存在）

光線是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。

5.光速：光在不同物質中傳播的速度一般不同，真空中最快。

(1)光在真空中速度C=3×10⁸m/s=3×10⁵km/s；

光在空氣中速度約為3×10⁸m/s（注意指數）。

光在水中速度為真空中光速的3/4，在玻璃中速度為真空中速度的2/3 。

雷聲和閃電在同時同地發生，但我們總是先看到閃電後聽到雷聲，這說明什麼問題？

這表明光的傳播速度比聲音快。

(2)光年是長度的單位，1光年表示光在1年時間所走的路程，1光年＝3×10⁸米/秒×365×24×3600秒＝9.46×10¹⁵米

注意：光年不是時間的單位。

二、光的反射

1.反射：光在兩種物質的交界面處會發生反射。

我們能夠看見不發光的物體，是因為物體反射的光進入了我們的眼睛。

定義：光從一種介質射向另一種介質表面時，一部分光被反射回原來介質的現象叫光的反射。任何物體的表面都會發生反射。

2.探究實驗：探究光的反射規律

【設計實驗】把一個平面鏡放在水平桌面上，再把一張紙闆ENF豎直地立在平面鏡上，紙闆上的直線ON垂直于鏡面，如圖2-2所示。

一束光貼着紙闆沿着某一個角度射到O點，經平面鏡的反射，沿另一個方向射出，在紙闆上用筆描出入射光EO和反射光OF的徑迹。改變光束的入射方向，重做一次。換另一種顔色的筆，記錄光的徑迹。

取下紙闆，用量角器測量NO兩側的角i和r。

【實驗表格】

【實驗現象和結論】在反射現象中，反射光線、入射光線和法線都在同一個平面内；反射光線、入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角（i＝r）。

【注意】

① 把紙闆NOF向前或向後折，将看不到反射光線，這說明反射光線、入射光線在同一個平面内。

② 如果讓光逆着反射光線的方向射到鏡面，那麼，它被反射後就會逆着原來的入射光的方向射出。這表明，在反射現象中，光路是可逆的。

3.光的反射定律

在反射現象中，反射光線、入射光線和法線都在同一個平面内；反射光線、入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角，反射角随入射角的增大而增大，減小而減小，當入射角為零時，反射角也變為零度。

（簡記為：三線共面、兩線分居、兩角相等）。

如圖2-3，垂直于鏡面的直線ON叫做法線；入射光線與法線的夾角i叫做入射角；反射光線與法線的夾角r叫做反射角。

4.光的反射的兩種類型：漫反射和鏡面反射。這兩種反射都遵循光的反射定律。

⑴ 鏡面反射

定義：射到物面上的平行光反射後仍然平行。 即入射光線平行，反射光線也平行，其他方向沒有反射光。

條件：反射面平滑。

應用：迎着太陽看平靜的水面，特别亮。黑闆“反光”等，都是因為發生了鏡面反射。

⑵ 漫反射

定義：射到物面上的平行光反射後向着不同的方向 ，每條光線遵守光的反射定律。

條件：反射面凹凸不平。

應用：能從各個方向看到本身不發光的物體，是由于光射到物體上發生漫反射的緣故。

練習：☆請各舉一例說明光的反射作用對人們生活、生産的利與弊。

⑴有利：生活中用平面鏡觀察面容；我們能看到的大多數物體是由于物體反射光進入我們眼睛。

⑵有弊：黑闆反光；城市高大的樓房的玻璃幕牆、釉面磚牆反光造成光污染。

☆把桌子放在教室中間，我們從各個方向能看到它原因是：光在桌子上發生了漫反射。

5. 如果想在平面鏡内看到全身像，鏡子高度至少為身高的一半。

6. 畫反射光線或入射光線完成光路圖的方法

(1)畫反射光線或入射光線完成光路圖的依據是光的反射定律。

(2)當繪制完成的時候，圖中必須包含以下元素：平面鏡、入射光線、反射光線（标好箭頭）、入射角和反射角相等的标志（如果給出角度，還要标好角度）、法線（虛線）和垂直标志。

(3)已知平面鏡、入（反）射光線、入（反）射角時，先過入（反）射點作法線。然後在法線的另一側量出與入（反）射角相等的角，作出反（入）射光線。最後将其他元素補全。

(4)已知入射光線、反射光線時，先作兩線交角的角平分線，作為法線。然後過兩線交點作垂直于法線的平面鏡。最後将其他元素補全。

7.面鏡

⑴平面鏡：

成像特點：正立，等大,等距,垂直,虛像

①像、物大小相等

②像、物到鏡面的距離相等。

③像、物的連線與鏡面垂直

④物體在平面鏡裡所成的像是虛像。

成像原理：光的反射定理

作 用：成像、 改變光路

實像和虛像：

實像：實際光線會聚點所成的像，可以用屏接到，也可以用眼睛看到。

虛像：反射光線或折射光線反向延長線的會聚點所成的像，隻能用眼睛看到，不能用屏接到。

平面鏡的應用：水中的倒影；平面鏡成像；潛望鏡。

⑵球面鏡

①凹面鏡

定義：用球面的内表面作反射面。

性質：凹鏡能把射向它的平行光線 會聚在一點；從焦點射向凹鏡的反射光是平行光

應 用：太陽竈、手電筒反射面、汽車頭燈，天文望遠鏡。

②凸面鏡

定義：用球面的外表面做反射面。

性質：凸鏡對光線起發散作用。凸鏡所成的象是縮小的虛像

應用：汽車後視鏡，路面拐彎處的反光鏡。

練習：☆在研究平面鏡成像特點時，我們常用平闆玻璃、直尺、蠟燭進行實驗，其中選用兩根相同蠟燭的目的是：

便于确定成像的位置和比較像和物的大小。

☆ 汽車司機前的玻璃不是豎直的，而是上方向内傾斜，除了可以減小前進時受到的阻力外，從光學角度考慮這樣做的好處是：

使車内的物體的像成在司機視線上方，不影響司機看路面。汽車頭燈安裝在車頭下部：可以使車前障礙物在路面形成較長的影子，便于司機及早發現。

三、顔色及看不見的光

1.白光的組成：紅，橙，黃，綠，藍，靛，紫，白色光不是單色光。

單色光：不能再分解的色光

複色光：由其他色光混合而成的色光

(1)光的色散：太陽光用三棱鏡可以分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光的現象。雨後的彩虹就是光的色散現象。

(2)色光的三原色：紅、綠、藍；(三種色光按照不同比例混合可以産生各種顔色的光）

顔料的三原色是：紅、黃、藍。

顔料的混合原理是：兩種顔料混合色是它們都能反射的色光，其餘的色光都被這兩種顔料吸收掉了。

色光的混合原理是：兩種色光混合後使眼睛感覺到了另一種顔色。

彩色電視機裡的各種顔色是怎樣産生的呢？

通過用放大鏡觀察，就可以發現，電視機屏幕上顯現出畫面的豐富多彩的顔色，都是由紅、綠、藍三色光條合成的.

光照到物體表面上時，有一部分光被物體反射，一部分光被吸收，如果物體是透明的，還有一部分光會透過它。

不透明物體的顔色是由它反射的色光決定的，反射什麼顔色的光，就呈現什麼顔色。透明物體的顔色是由它透過的色光決定的，通過什麼顔色的光，就呈現什麼顔色。

2.看不見的光

(1)光譜：把光按紅,橙,黃,綠,藍,靛,紫的順序排列起來，就是光譜。

(2)紅外線：太陽光色散區域（光譜）中，紅光外側的不可見光叫做紅外線，紅外線能使被照射的物體發熱（如太陽的熱就是以紅外線傳送到地球上的），具有熱效應所有物體都在不停的向外輻射紅外線。

應用：紅外探測器﹑紅外照相機﹑紅外夜視儀﹑追蹤導彈、遙控

(3)紫外線：太陽光色散區域中，紫光外側的不可見光叫做紫外線。紫外線能使 熒光物質發光，另外還可以滅菌 。

應用：驗鈔機﹑紫外線殺菌。特點：促進鈣質吸收、殺死微生物、熒光物質發熒光。

(4) 霧燈用黃光的理由：不易被空氣散射，人眼對黃光敏感。

四、光的折射

1.定義：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般會發生變化；這種現象叫光的折射現象。

理解：光的折射與光的反射一樣都是發生在兩種介質的交界處，隻是反射光返回原介質中，而折射光則進入到另一種介質中，由于光在在兩種不同的物質裡傳播速度不同，故在兩種介質的交界處傳播方向發生變化，這就是光的折射。

注意：在兩種介質的交界處，既發生折射，同時也發生反射

2.光的折射定律

三線同面，法線居中，空氣中角大，光路可逆

(1)折射光線，入射光線和法線在同一平面内。

(2)折射光線和入射光線分居與法線兩側。

(3)光從空氣斜射入水或其他介質中時，折射角小于入射角，屬于近法線折射。

光從水中或其他介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角，屬于遠法線折射。

光從空氣垂直射入（或其他介質射出），折射角=入射角= 0 度。

3.應用：從空氣看水中的物體，或從水中看空氣中的物體看到的是物體的虛像，看到的位置比實際位置 高

練習：☆池水看起來比實際的淺是因為光從水中斜射向空氣中時發生折射，折射角大于入射角。

☆藍天白雲在湖中形成倒影，水中魚兒在“雲中”自由穿行。這裡我們看到的水中的白雲是由光的反射而形成的虛像，看到的魚兒是由是由光的折射而形成的虛像。

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