第四章光現(xiàn)象

第1節(jié)光的直線傳播

K知識

一、光沿直線傳播的條件

1.光源：的物體陛做光源。如：太陽、螢火蟲、電燈等。

2.光在均勻介質中。均勻介質是指兩點：一是同一種介質。二是這種介質的密度均勻,

不含有雜質。

3.光的直線傳播的應用：小孔成像、激光準直、手影、影子的形成、日食和月食。

（1）小孔成像：像的形狀與小孔的形狀無關，像是的實像（樹蔭下的光斑是太陽的像）。

（2）激光準直：挖隧道定向：整隊集合：射擊瞄準。

（3）坐井觀天（要求會作有水、無水時青蛙視野的光路圖）：一葉障目；

（4）影子的形成：光在傳播過程中，遇到的物體，在物體的后面形成黑色區(qū)域即影子。

（5）日食、月食（要求知道日食時月球在中間：月食時地.球在中間）。

二、光的傳播速度

1.光在真空中傳播速度是m/so光在空氣中傳播比在真空中傳播稍慢一點，在水中每秒

傳播的距離約是真空中的3/4?？傊?，光在不同的介質中傳播速度____________°通常情況，光在空氣中的

傳播速度也以3.0x1O^in/s計算。

2.光年：光在一年內傳播的距離。光年是單位。

能夠發(fā)光沿直線傳播倒立不透明

3.0x10s不一定相同長度

K重點、

一、光源

能直接發(fā)光的物體叫光源。

分類：自然光源，如太陽、螢火蟲；人造光源，如篝火、蠟燭、油燈、電燈。但像月亮表面、桌面等

依靠它們反射外來光才能使人們看到它們，這樣的反射物體不能稱為光源。

【例題1】木身發(fā)光的物體叫做光源，下圖中哪個物體不屬于光源

參考答案：C

試題解析：能直接發(fā)光的物體叫光源，璀璨的寶石依靠反射外來光才能使人們看到它們，這樣的反射

物體不能稱為光源，故選C。

名師點睛：本題主要考查了學生對光源概念的掌握，要判斷一個物體是否是光源，關鍵是看它本身是

否能夠發(fā)光。

二、光的直線傳播

光在同種均勻介質中沿直線傳播c光在真空中傳播最快，c=3xlO8m/s=3xlO5km/s?光的直線傳播的應

用：小孔成像、激光準宜、手影、影子的形成、日食和月食、無影燈。

【例題2】小明在學習“九的傳播”時，看到老師的個演示實驗，過程如下：①用激九筆射向水中，觀

察到光線是一條直線（如圖）：②在A點處用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，觀察到光線發(fā)生了彎曲；③

經(jīng)攪拌后，觀察到光線又變直。小明根據(jù)上述現(xiàn)象得出的結果，正確的是

A.光的傳播需要介質

B.光只有在水中才沿直線傳播

C.光在海波溶液里不能沿直線傳播

D.光在同一種均勻介質中才沿直線傳播

參考答案：D

試題解析：從①中我們發(fā)現(xiàn)光在水中沿直線傳播：而②中的光線不再沿直線傳播不同于①的是介質不

再均勻，③現(xiàn)象中的光線乂沿宜線傳播，是由于經(jīng)攪拌后，介質乂變得均勻，故可以得出，光在同?種均

勻介質中才沿直線傳播。故選D。

三、小孔成像

小孔所成的像一定是倒立的實像，成像的大小取決于像到小孔的距離、物到小孔的距離，成的像可能

比物體大，也可能比物體小.

【例題3】大約兩千四百年前，我國的學者墨翟和他的學生做了世界上第一個小孔成像的實驗，解釋了

小孔成像的原理。小光同學符兩個長度均為50cm,直徑為5cm的直筒套在?起，做成如圖的儀器筒

的直徑稍大，可以套在N筒上并能前后移動）

NM

（1）小孔成的像是倒立的像，可以用光的解釋。所成的像與小孔的形狀

一關。

（2）若直筒M、N位置不動，讓物體遠離N筒，像距,像的大?。ㄒ陨蟽煽者x

填“交大,，“不變,，或“變小。

（3）十五的夜晚，將小孔對準明月，測得月亮最大像的直徑是9.1mm,已知月球到地球的距離為38

0000km,月球的直徑約為km。

參考答案：（1）實直線傳播無關（2）不變變?。?）3.458x103

試題解析：（1）小孔成像的光路圖如下圖所示：

由于小孔成的像是實際光線的交點，能用光屏承接，所以是實像，目像是倒立的；它是由于光沿直線

傳播形成的；像的形狀與孔的形狀無關；

（2）物體遠離N筒時，如上圖，物體發(fā)出的光仍然能把光辟照亮，所以還可以在光屏上得到清晰的像,

則像距不變，但像變??；

ABCOAB_3.8xl0IQcm

（3）如下圖所示，/SABOAAbO,則對應邊成比例,

9.1mm1(X)cm

解得：AB=3.458x1()9mm=3.458x10,km

5.在小孔成像實驗中，從半透明紙屏上能看到外界物體的像。如果小孔靠近物體，紙屏離小孔的距離增大

一些，則紙屏上該物體的像符

A.變小B.不變

C.變大D.以上均可能

6.物理興趣小組自制了簡易針孔照相機，利用它觀察窗外的景物時，會在塑料膜上看到倒立的（選

填“實”或“虛”）像，成像原理是0

7.為了友示光的傳播情況.我們通常用一條帶有箭頭的直淺表示光傳播的徑跡和,同時忽略

了光的亮度、（寫出一條即可）等其他性質，于是建立了的模型。

8.某人在夜晚路過某一有路燈的街道過程中，先向路燈走近后走遠，此人影子的長短變化情況是

9.人類曾經(jīng)用激光測量月球到地球的距離。已知光在真空中和空氣中的傳播速度近似等于3x108m/s。若向

月球發(fā)射一束激光，從發(fā)出到由月球反射回來接收到這束光經(jīng)歷的時間為2.56So則可以計算出月球到

地球表面的距離大約是km。

10.閱讀并回答后面的問題:

宇宙中恒星間的距離都非常大，為了表達起來方便一些，天文學家使用一個非常大的長度單位一光

年，它等于光在1年內傳播的距離。離太陽系最近的恒星是半人馬座“比鄰星”，距離我們4.3光年：“牛

郎星''和"織女星''的距離是16光住：目前人類觀察到的最遠的天體，距離我們有140多億光年。

（1）光年是單位。

（2）1光年表示。

（3）“牛郎星''和"織女星''相距約kiiu

（4）我們現(xiàn)在觀測到的“比鄰星”的光是它現(xiàn)在發(fā)出來的嗎？（填“是”或“不是。

11.某雷雨天的晚上，玉紅同學看到閃電35后聽到了雷聲。

（1）請你幫她估算打雷的地方距她多遠？（聲音在空氣中的傳播速度以340m/s計算。［要求：①寫出

公式：②有必要的文字說明：③數(shù)據(jù)要代單位］

（2）實際上，閃電和雷聲是同時產生的，為什么我們總是先看到閃電后聽到雷聲呢？請你利用速度公

式分析說明產生這種現(xiàn)象的原因。

K能力

12.下列說法正確的是

A.光線是真實存在的

B.光是沿直線傳播的

C.月亮是自然光源

D.激光準直用到了光的宜線傳措知識

13.下列有關聲與光的說法中不正確的是

A.“光”在同種均勻介質中沿直線傳播

B.15C時，聲音在空氣中的傳播速度為340m/s

C.“蟋蟀在鳴叫”說明蟋蟀是聲源：“金光閃閃”說明金子是光源

D.超聲波和次聲波的傳播都需要介質

14.白?米賽跑時，計時員為了計時更準確，通常在下列哪?個時刻開始計時

A.聽見發(fā)令槍聲時B.看到發(fā)令槍冒煙時

C.看到運動員起跑時D.上述時刻都可以

15.晴天正午，小明與同學從樹蔭F走過時，發(fā)現(xiàn)地面上有許多大小、形狀不同的光斑，光斑形狀與什么

因素有關呢？通過探究，他們得到了以下結論，無論是大孔還是小孔形成的光斑都是由于

形成的，其中（小孔/大孔）形成光斑的形狀與孔的形狀有關，（小孑L/大孔）形

成的光斑的大小與孔到地面的距離有關。

16.如圖所示，發(fā)生“日全食”時太陽、地球、月球應處在同一直線上，則地球應在圖中（填“甲”

或“乙”）所示的位置。

甲乙

17.發(fā)生日偏食時，太陽光透過茂密的樹葉間的縫隙，會在樹下的地面上形成許多大小不同的（選

填“圓形”或“月牙形”）光斑。

18.如圖，伽利略1607年進行了世界上第一次測量光速的嘗試。方法是：讓兩個人分別站在相距1.5km的

兩座山上，每個人拿一個燈，第一個人先舉起燈，當?shù)诙€人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈,

從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播3km的時間。但這種方法根本行不通。

伽利略的實驗未能成功。這個方法在原理上對不對？請你分析伽利略失敗的原因。

19.探究小孔成像規(guī)律選用的實驗器材：針、不透明紙、白紙、白熾:T、桌了。

（1）如圖所示，抓在手上的不透明紙上用針扎?個宜徑約1mm的小孔，讓白熾燈發(fā)出的光穿過小孔

射到桌面上的白紙上，在白紙上可看到一個清晰的（選填“燈絲”或“小孔”）的像，這種

現(xiàn)象叫做,這種現(xiàn)象是由于形成的。

（2）保持燈和白紙的位置不動，向上移動小孔，像的大小將:保持燈和小孔的位置不動，向

上移動白紙，像的大小將:保持小孔和白紙的位置不動，向上移動白熾燈，像的大小將

°（均選填“變大”“變小”或“不變”）

K真題

（2018?廣西北部灣四市同城）如圖所示，能解釋“手影”形成的是

A.光的反射B.光的折肘

C.光的直線傳播D.平面鏡成像

21.（2018?泰安）下列現(xiàn)象中,對應的物理知識是“光的直線傳播”的是

A.射擊瞄準時要做到“三點一線”

B.游泳池注水后，看上去好像變淺了

C.在平靜的湖面可以看到藍天白云

D.太陽光經(jīng)過三棱鏡后可以產生彩色光帶

22.（2018?揚州）太陽光通過樹葉間的空隙，在地上形成許多圓形的光斑，這些圓形光斑是

A.樹葉的虛像B.樹葉的實像

C.太陽的虛像D.太陽的實像

23.（2018.天津改編）下面是一則科笈新聞：“天眼一FAST”第一次發(fā)現(xiàn)了一顆距地球4000光年的亳秒脈

沖星。其中“光年”是的單位。（填物理量名稱）

答案解析

1.B【群析】能夠發(fā)光的物體叫光源.A.月亮是反射的太陽光，不是光源；B.蚩火立自身能夠發(fā)光，是

光源；C.桃子，利用光的反射工作，目身不發(fā)光，不是光源；D.太陽照射下勾河發(fā)亮的抗光金屬，反

射的太汨光，不是光源：技選B?

2.A【睇析】小孔成俅是光沿克線傳塔當成的，故其待點是成管:立的實像，其成像原理是光的支線傳播.

故逸A?

3.B【驛析】當太汨、地球、月球在同一支線上，地球住于太汨與月球之間時，太陽發(fā)出的沿克線傳播的

光祓不透明的地球完全擋住，光線找不到月級上，在地球上完全看不到月球的現(xiàn)象就是月全食，月食是

自先的變線傳建形成的.故這B。

4.D【解析】A.光在真空中的傳播速度是3x108m/s,不是無限大，故A錯誤；B.光在真空中的傳播速

度才是3xl"m/s,而在空氣中或玻璃中速度會減小，故B錯誤：C.光年是一個長度單位，不是時間單

住，故C錯誤；D.光年是天文學上表示距離的單位，等于光在真空中傳播一年的時間所經(jīng)過的距離，

故D正確；故選D。

5.C【解析】如果小孔靠近物體，紙屏■離小孔的距離增大一些，即物距減小，像距增大，則所成的便會變

大。故C正確，ABD錯誤。

6.實光的直線傳播

【解析】“針孔相機”成像實際上就是小孔成像，它是由光的直線傳皤形成的。利用針孔照相機觀察窗外

的景物時，會在塑料薄膜上看到倒立的彩色實像。

7.方向七彩光路

【解析】在物理學中，光線是用來表示光的傳播路徑和方向的帶有箭頭的直線。它不能表示光的亮度、

色彩等性質：光線可以表示光的傳播路徑，故建立了光路的模型。

8.先變短后變長

【解析】當人在遠處時，人與燈光的夾角小，形成的影子長；當人逐漸走近路燈時，人與燈光的夾角會

變大，此時形成的影子會變短；當人經(jīng)過路燈逐漸遠離時，人與燈光的夾角又會變小，形成的影子再次

變長。因此，當人經(jīng)過路燈時，影子先變短后變長。

9.3.84x10$

【解析】從發(fā)出到接收，光走過的距離為月球到地球表面距離的2倍，因此，月球到地球表面距離為

s'=-5=-vr=-x3x|0?m/sx2.56s=3.84x108m=3.84x105km。

222

10.(1)長度(2)光在1年時間內傳播的距離(3)9.4608x10'2(4)不是

【解析】(1)(2)“光年”指光在1年內傳播的距離，所以是長度的單位：(3)一年有365天，每天

有24h,1h=3600s,光在其空中的傳播速度為3.0x10sm/s,所以一年光通過的距離為1光年=365x24x3

600sx3.0x10?m/s=9.4608x1015m=9.4608x1012km：(4)“比鄰里''距離我們4.3光年，意思是我們現(xiàn)

在某一時刻看到比鄰星的光，并不是這一時刻發(fā)出的，而是4.3年以前的那一時刻發(fā)出的。

11.(I)1020m(2)閃電以光速進入眼，雷聲以聲速進入人耳，根據(jù)公式右上，當路程一定時，時間

v

與速度成反比，光速比聲速大得多，反以我們總是先看到閃電后胴到雷聲。

【解析】(1)打雷的地方與她的距離為s=y戶/=340m/sx3s=1020m。

(2)閃電以光速進人眼，雷聲以聲速進入人耳，根據(jù)公式后上，當路程一定時，時間與速度成反比，

v

光速比聲速大得多，反以我們總是先看到閃也后聽到雷聲。

12.D【弊析】A、表示光的傳播方向的交運林為光跟，光我是一種幾何的抽尿，在實際當中不可能得到一

條光跟，故A維誤；B、光在同一種均勻介質J是沿文娛傳感的，故B錯誤：C、月亮不是光源，總是

反射太陽光，故C錯誤；D、激光準交Z幻了光的交嫉傳播知識，故D正碑.故逸D.

13.C【蹤析】A.“光”在冏件均勻介質電沿文姣傳播，故A正瑪：B.15七時，聲者在空氣中的傳播遑度

為340ms,故B正碑；C,“金光閃閃”說明金子能夠反射光被，而它自身不會發(fā)光，因此不是光源，

故C結誤；D.磁聲波和次聲波新嘉于聲音.聲言的傳播恭喜要介質，故D正踽.故逸C?

14.B【孤析】因為光遑遠大于聲3,劉光從起點傳到終點計所用計同要經(jīng)的多，故以冒煙計開始計時矣準

或一些.故逸B?

15.直線傳播大孔小孔

【解析】小孔成像是由光的直線傳播形成的；在光屏與小孔的距離相同的條件下，如果孔較小，通過

孔形成的光斑是小孔成像現(xiàn)象，光斑形狀與孔的形狀無關；如果孔太大，通過孔形成的光斑不再是小

孔成像現(xiàn)象，而是影子的原因，則光斑形狀與孔的形狀有關；

如果光屏■與小孔的距離較遠時，通過孔形成的光斑屬于小孔成像現(xiàn)象，像的大小與孔到光屏的距離有

關。

16.乙

【解析】當太陽、地球、月球處在同一直線上，月球處在太陽和地球之間時，月球的影子會落到地球

上，在地球上月球影子里的人就看不到太陽，這就是日食，是光的直線傳播產生的，則地球應在圖中

乙位置。

17.月牙形

【解析】日偏食的形成是小孔成像，像的形狀與物體的形狀有關，當發(fā)生日偏食時，太陽成為月牙形,

故樹下的地面上形成月牙形光斑。

18.見解析

【解析】伽利略的測量原理是正確的，但這種方法是行不通的，原因有兩個：一是光的傳播速度很快，

s3kin,?5

大約是3x|()8m/s即3x]6km/s,光傳播3km的時間后一=丁永—7=1°s?這個時間是非常短的，

v3x10km/s

用我們日常生活中的測量時間工具是測不出來的：二是沒有考慮到人的反應時間，第二個人看到一個

人的燈時再舉起自