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：空氣、水、玻璃等透明物質可以作為光傳播的介質。

(2)光在中沿直線傳播。

(3)光在不同的介質或同種不均勻的介質中，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和,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，在物體背面形成的叫影子。

(2)日食、月食的形成

①原理：光的0

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

T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

形成了食。

（3）小孔成像

①小孔成像原理：光的O

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：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：與距離以及光屏到小孔的距離有關。

④像的形狀：與的形狀相同。

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=2.99792xl（）8m/s。通常情況下，真空中光速近似取

2.光在其他介質中的速度

（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2c。

43

3.光年

“光年”是的單位，它等于光在1年內傳播的距離.

1512

1光年=3x108m(365x24x3600)s=9.4608xl0m=9.4608xl0km

4.比較聲與光的傳播情況

聲光

不能在真空中傳播能在真空中傳播，且速度最大

丹日

15℃空氣中速度為340m/s空氣中速度約為3.0xl08m/s

同傳播速度都與介質種類有關，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

光從一種介質射到另一種介質的表面時，會有一部分光返回到原介質中，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.描述光反射的有關概念(如圖)：

入射光線反射光線

(1)一點：入射點。，入射光在反射面上的投射點；

(2)三線：入射光線A0,投射到反射面的光線；反射光線。3,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：

入射角六入射光線與之間的夾角；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，用帶箭頭的一線表示；法線則是人們

為研究反射現(xiàn)象而引入的一條位置參考線，所以在畫光路圖時，總是用一線表示法線。

二、光的反射定律

1.光的反射定律

(1)內容：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線和法線都在______內；反射光線、入射光線分

別位于兩側；反射角入射角。

(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；

②兩線分居，即反射光線與入射光線分居在法線的兩側；

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，反射光線沿原路返回，反射角也為，光的傳播方

向改變了，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—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，像和物體到平面鏡的距離,像和物的連線與

鏡面_____O

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于鏡面____O

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9點處射來的，我們就看到了物體在平面鏡中的像點卜。鏡子后面并沒有發(fā)光點S,故￡是虛

像。虛像S'與物體S關于鏡面對稱。

2.平面鏡成像的原理：光的反射。

平面鏡成像原理小孔成像

3.實像和虛像

（1）實像：

①概念：由____光線會聚而成的像叫實像。

②特點：倒立的，可用承接，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，是實際光線的線相交而成。

②特點：正立的，只能用眼睛觀察，不能用承接。

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取點，讓夕到鏡面的距離等于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O如：練功房內，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。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，

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：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發(fā)生___的現(xiàn)象叫光的折射。

2.發(fā)生折射的條件

(1)光從一種介質斜射入另一種介質。若光從一種介質垂直射入另一種介質時，傳播方向不發(fā)生

變化。

(2)光在同種不均勻介質中傳播時，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.光從一種透明介質進入另一種透明介質時，在兩種介質的分界面上，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中而發(fā)聲折射，即和—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：光在不同種介質中傳播的—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分界面的光線；

(2)折射光線：從入射點射向另一介質的光線；

(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_______內；

(2)折射光線和入射光線分居法線的側；

(3)光從空氣斜射入水或其它介質時，折射角入射角；當入射角增大時，折射角也增大。光

從水或其它介質斜射入空氣中時，折射角入射角。

(4)光從空氣垂直射入水(或其它介質)中時，傳播方向o

(5)折射時光路。

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?。?，但不是正比例關系，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中，還是光從水或其他介質斜射入空氣中，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o

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—o

3.海市蜃樓和沙漠蜃景

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。密度大的空氣層為光密介

質，密度小的空氣層為光疏介質。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）是光，由七種顏色的光復

合而成。

3.光發(fā)生色散的實質

光發(fā)生色散的實質是光的—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―

光偏折程度最小，—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、、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—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。

圖4.5-3色光的三原色

2.色光的混合

（1）紅光+綠光—黃光；（2）紅光+藍光一品紅光；（3）綠光+藍光—青光；（4）紅光+綠光+

藍光一?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，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;

②物體的溫度越高，輻射的紅外線越；

③物體在輻射紅外線的同時也在吸收。

(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?？梢赃M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，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可折轉白色粗糙硬紙板的作用：一是顯示光的,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_____內。

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。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E0和反射光。尸的徑跡。

3.改變入射光E0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.

4.把右側紙板NOF向前或向后折轉某一角度（如圖2所示），仍使激光束貼著硬紙板射到。

點，觀察是否還能在右側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)乙i乙丫

130°30°

245°45°

335°35°

3.記錄表二

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：反射角入射角。

②分析反射光線、入射光線和法線的位置關系：可看到兩半塊紙板在一個平面內時有反射光線，

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、和法線在內。

③多次改變入射光線的路徑，分別沿A。、BO,C。的方向射到平面鏡，記錄對應反射光線的路徑

分別為。4、OB'.0C.會發(fā)現(xiàn)：反射光線和入射光線總是分居法線的側。

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o

2.實驗結論

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；反射光線和入射光線

分居法線的兩側；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。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,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“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—o

【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：

蠟燭到平面鏡像到平面鏡像與物的

次數(shù)

的距離/cm距離/cm大小關系

1

2

3

【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—。

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o

③平面鏡所成的像和物體的連線與鏡面。

④把光屏放在像的位置觀察，結果發(fā)現(xiàn)光屏上（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/實）像。

2.歸納結論

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于鏡面—。

三、探究光折射時的特點

【設計實驗】

1.實驗器材：激光筆、半圓形玻璃磚、圓形刻度