1、第1讲 光的传播光的反射 光 的 传 播第十四章内容要求 说明光的直线传播.本影和半影光的反射，反射定律.平面镜成像作图法光的折射，折射定律，折射率全反射和临界角光导纤维棱镜，光的色散实验：测定玻璃的折射率光本性学说的发展简史内容要求说明光的干涉现象，双缝干涉，薄膜干涉双缝干涉的条纹间距与波长的关系光的衍射光的偏振现象光谱和光谱分析.红外线、紫外线、X射线、射线以及它们的应用.光的电磁本性电磁波谱实验：用双缝干涉测光的波长光光的传播光的直线传播条件：同种均匀介质中光速：真空中c=3108m/s,介质中应用：日食、月食、小孔成像等光的反射反射定律分类：镜面反射，漫反射应用：平面镜成像：等大、正立
2、、左右对换的虚像cvn光的折射光的波动性光的折射折射定律折射率：全反射条件：由光密介质到光疏介质，入射角大于临界角临界角：棱镜：光的色散应用：潜望镜、光导纤维、蒙气差、海市蜃楼等12sinsincnv1sinCn光的波动性光的干涉 条件：频率、振动情况相同双缝干涉、薄膜干涉光的衍射明显衍射条件：障碍物或孔尺寸与光波长可比单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑光的电磁说 光的电磁本性电磁波谱光的偏振：自然光，偏振光，光是横波一、光的直线传播1.光源能自行发光的物体叫光源.光源有点光源、线光源和面光源.太阳、电灯、点燃的蜡烛等都是光源.说明：（1）光源能把其他形式的能转化为光能；光在介质中的传播就是能量的传
3、播.（2）月亮、平面镜等看起来亮晶晶，但它们仅仅是反射其他光源的光，自身不发光，因此不是光源.2.介质光能在其中传播的物质叫介质.说明：光能在介质中传播，但光的传播并不依靠介质，比如光能在真空中传播.3.光沿直线传播的条件光只有在同一均匀介质中才沿直线传播.光沿直线传播典型实例：小孔成像、影、日食、月食等.4.光线用来表示光的传播方向的几何直线.光线是一种理想化的模型，并不是实际存在的.5.光速光在介质中传播的速度由介质决定.光 在 真 空 中 传 播 的 速 度 为 c 3.0108m/s，不同颜色的光在其他介质中传播的速度不同，但它们均小于c3.0108m/s.6.影在光源照射的物体背后，
4、光沿直线传播不能到达的区域叫物体的影.（1）本影：光源发出的任何光都不能到达的区域叫本影.（2）半影：有一部分光能到达的半明半暗的区域叫半影.7.光的直线传播的应用（1）小孔成像：如图14-1-1所示，在光源和光屏之间放一个带小孔的遮光板，在光屏上得到光源的倒立的像的现象.图14-1-1说明：A.像的大小决定于光源、小孔、光屏间的距离，求解的思路为三角形相似原理.B.如果孔较大，光源不同区域的光会照射到光屏的同一个位置上，从而在光屏上无法成像，只能获得孔形光斑.即小孔成光源的像，大孔成孔的像.夏天，人们在树下乘凉时，会看到地上的亮斑有的呈圆形，有的呈树叶间隙形状，就是这个原因.（孔再小到一定程
5、度就会发生衍射现象.）(2）日食：由于月球的影响使地面上的人看不到太阳或只能看到部分太阳的现象.如图14-1-2所示为日食示意图，地球上位于a区域内的人看到日全食；地球上位于b、b 区域内的人看到日偏食；地球上位于c区域的人看到日环食.图14-1-2（3）月食：由于地球的影响使地面上的人看到月亮的月相变化的现象.如图14-1-3所示为月食示意图，当月球完全进入a区域时形成月全食；当月球只有一部分在a区域内时，形成月偏食.说明：由于月球离地球较近，月球不会进入c区域，因而不会出现月环食现象.图14-1-3关于日食和月食，下列说法正确的是（）A.在月球的本影区能看到日全食B.在月球的半影区能看到日
6、偏食C.当月球全部在地球的半影区时，可以看到月偏食D.当月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食ABD在月球的本影区域没有光线进入人眼，所以看不到太阳，发生日全食现象，A项对；月球的半影区域的人只能看见太阳的一部分，所以看到的是日偏食现象或日环食现象，B项对；月球在地球的半影区时，无月食现象，C项错，月球全部进入地球本影时，人看到的是月全食，D项对.二、光的反射1.光的反射现象:光射到两种介质界面上时，有一部分光返回原介质中，我们把仍在原介质中传播的光称为反射光，把这种现象称为光的反射.2.反射定律：反射定律的基本内容包含如下三个要点：（1）反射光线、法线、入射光线共面.（2）反射光线与入射光
7、线分居法线两侧.（3）反射角等于入射角，即1=2.图14-1-43.实像和虚像：点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后，若能会聚在一点，则该会聚点称为实像点；若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的，但这光束的反向延长线交于一点，则该点称为虚像点.实像点构成的集合称为实像，实像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接观察；虚像不能用光屏接收，只能用肉眼观察.4.平面镜成像的特点：平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面对称.5.平面镜成像作图技巧(1)反射定律法：从物点作任意两条入射光线，根据反射定律作其反射光线，两反射光线的反向延长线的交点为物点的像.如图14-1-5所示.图14-
8、1-5(2)对称法：先根据平面镜成像有对称性的特点，确定像点的位置，再补画入射光线和反射光线.注意实际光线用实线且标箭头，镜后的反向延长线用虚线，不标箭头.(3)充分利用光路可逆的性质作图.(点光源通过平面镜反射照亮的范围和眼在某点通过平面镜看到的范围是相同的)如图14-1-6所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角1照射到液面上，反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现光点B在屏上向右移动了s的距离到B，由此可知液面（填“升高”或“降低”）了.图14-1-6下降1cot2s两次的反射光路图如图所示，由几何图形可
9、得：液面下降.又因为O1MBBs，液面下降高度：1cot2sh三、光的独立传播规律几束光在互相交错时互不妨碍，仍按原来各自的方向传播，这就是光的独立传播特性.正因为在光的传播过程中具有这种特性，虽然物体上各点发出的光彼此交错，但并不妨碍我们看清物体.一个半径为5m的圆形蓄水池装满水，水面与地面相平，在池的中心上空离水面3m处吊着一盏灯，求一个身高1.8m的人可以离开水池边缘多远的距离还能看到灯在水中的像.平面镜成像.水池面相当于平面镜，作反射光光路图如图所示，若人在某位置时恰能通过水池的边缘看到灯在水中的像，这时光源发出的光恰好通过水池边缘反射射入人的眼睛.由反射定律可知=由几何分析得：SBO
10、DCO，故有,3m.hxhrxHrH故某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一个观察者，他用天文望远镜观察被太阳照射的此卫星.试问：春分那天（太阳光直射赤道）在日落后12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星？已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为T，不考虑大气对光的折射.利用光的直线传播处理日常生活中的问题.设所求时间为t，卫星、地球质量为m、M，r为卫星到地心的距离，有地球表面上的物体有：222()GMmmrrT2GMmmgR春分时，太阳光直射地球赤道，如图所示，图中内圆为赤道，外圆为同步卫星的运行轨道；B表示卫星，A表示观察者，O表示地心.由图可知，当卫星由B转到B位置间，卫星恰好处于地球的阴影区，卫星无法反射太阳光，观察者将看不见它，则由几何关系有：rsinR由以上方程可得看不见卫星的时间：23224arcsin()2TRtTgT有一个在地球赤道上方飞行的人造卫星，日落2小时后赤道附近的人仍能在正上方看到它.试求它的最低高度.（R6.4106m）地球自转每小时转过的角度为15，日落后2小时恰好在头顶的正上方看到卫星的位置应在右图所示的A点，观察者应在地面上的B点.由几何关系可知：AOC30，则对RtACO有：故卫星高度hABAO-R990km.2 6400=km=7390kmcos303OCAO，