初二物理光學知識點
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初二物理光學知識點一
光學包括兩大部分內容:幾何光學和物理光學.幾何光學(又稱光線光學)是以光的直線傳播性質為基礎,研究光在煤質中的傳播規律及其應用的學科;物理光學是研究光的本性、光和物質的相互作用規律的學科.
一、重要概念和規律
(一)、幾何光學基本概念和規律
1、基本規律
光源發光的物體.分兩大類:點光源和擴展光源.點光源是一種理想模型,擴展光源可看成無數點光源的集合.光線——表示光傳播方向的幾何線.光束通過一定面積的一束光線.它是溫過一定截面光線的集合.光速——光傳播的速度。光在真空中速度最大。恒為C=3×108m/s。丹麥天文學家羅默第一次利用天體間的大距離測出了光速。法國人裴索第一次在地面上用旋轉齒輪法測出了光這。實像——光源發出的光線經光學器件后,由實際光線形成的.虛像——光源發出的光線經光學器件后,由發實際光線的延長線形成的。本影——光直線傳播時,物體后完全照射不到光的暗區.半影——光直線傳播時,物體后有部分光可以照射到的半明半暗區域.
2.基本規律
(1)光的直線傳播規律 先在同一種均勻介質中沿直線傳播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直線傳播的例證。
(2)光的獨立傳播規律 光在傳播時雖屢屢相交,但互不擾亂,保持各自的規律繼續傳播。
(3)光的反射定律 反射線、人射線、法線共面;反射線與人射線分布于法線兩側;反射角等于入射角。
(4)光的折射定律 折射線、人射線、法織共面,折射線和入射線分居法線兩側;對確定的兩種介質,入射
角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一個常數. 介質的折射串 n=sini/sinr=c/v。全反射條件①光從光密介質射向光疏介質;②入射角大于臨界角A,sinA=1/n。
(5)光路可逆原理 光線逆著反射線或折射線方向入射,將沿著原來的入射線方向反射或折射.
3.常用光學器件及其光學特性
(1)平面鏡點光源發出的同心發散光束,經平面鏡反射后,得到的也是同心發散光束.能在鏡后形成等大的、正立的虛出,像與物對鏡面對稱。
(2)球面鏡 凹面鏡有會聚光的作用,凸面鏡有發散光的作用.
(3)棱鏡 光密煤質的棱鏡放在光疏煤質的環境中,入射到棱鏡側面的光經棱鏡后向底面偏折。隔著棱鏡看到物體的像向項角偏移。棱鏡的色散作用復色光通過三棱鏡被分解成單色光的現象。
(4)透鏡 在光疏介質的環境中放置有光密介質的透鏡時,凸透鏡對光線有會聚作用,凹透鏡對光線有發散作用.透鏡成像作圖利用三條特殊光線。成像規律1/u+1/v=1/f。線放大率m=像長/物長=|v|/u。說明①成像公式的符號法則——凸透鏡焦距f取正,凹透鏡焦距f取負;實像像距v取正,虛像像距v取負。②線放大率與焦距和物距有關.
(5)平行透明板光線經平行透明板時發生平行移動(側移).側移的大小與入射角、透明板厚度、折射率有關。
4.簡單光學儀器的成像原理和眼睛
(1)放大鏡 是凸透鏡成像在。u(2)照相機 是凸透鏡成像在u>2f時的應用.得到的是倒立縮小施實像。
(3)幻燈機 是凸透鏡成像在 f
(4)顯微鏡由短焦距的凸透鏡作物鏡,長焦距的透鏡作目鏡所組成。物體位于物鏡焦點外很靠近焦點處,經物鏡成實像于目鏡焦點內很靠近焦點處。再經物鏡在同側形成一放大虛像(通常位于明視距離處)。
(5)望遠鏡由長焦距的凸透鏡作物鏡,轅焦距的〕透鏡作目鏡所組成。極遠處至物鏡的光可看成平行光,經物鏡成中間像(倒立、縮小、實像)于物鏡焦點外很靠近焦點處,恰位于目鏡焦點內,再經目鏡成虛像于極遠處(或明視距離處)。
(6)眼睛等效于一變焦距照相機,正常人明視距約25厘米。明視距離小子25厘米的近視眼患者需配戴凹透鏡做鏡片的眼鏡;明視距離大于25厘米的遠視25者需配戴凸透鏡做鏡片的眼鏡。
(二)物理光學——人類對光本性的認識發展過程
(1)微粒說(牛頓) 基本觀點 認為光像一群彈性小球的微粒。實驗基礎 光的直線傳播、光的反射現象。困難問題無法解釋兩種媒質界面同時發生的反射、折射現象以及光的獨立傳播規律等。
(2)波動說(惠更斯) 基本觀點 認為光是某種振動激起的波(機械波)。實驗基礎 光的干涉和衍射現象。
①個的干涉現象——楊氏雙縫干涉實驗
條件 兩束光頻率相同、相差恒定。裝置 (略)。
現象 出現中央明條,兩邊等距分布的明暗相間條紋。解釋屏上某處到雙孔(雙縫)的路程差是波長的整數倍(半個波長的偶數倍)時,兩波同相疊加,振動加強,產生明條;兩波反相疊加,振動相消,產生暗條。應用檢查平面、測量厚度、增強光學鏡頭透射光強度(增透膜).
②光的衍射現象——單縫衍射(或圓孔衍射)
條件 縫寬(或孔徑)可與波長相比擬。裝置 (略)。
現象 出現中央最亮最寬的明條,兩邊不等距發表的明暗條紋(或明暗鄉間的圓環)。困難問題 難以解釋光的直進、尋找不到傳播介質。
(3)電磁說(麥克斯韋) 基本觀點 認為光是一種電磁波。 實驗基礎赫茲實驗(證明電磁波具有跟光同樣的性質和波速)。各種電磁波的產生機理 無線電波 自由電子的運動;紅外線、可見光、紫外線原子外層電子受激發;x射線 原子內層電子受激發;γ射線 原子核受激發。可見光的光譜發射光譜——連續光譜、明線光譜;吸收光譜(特征光譜。 困難問題 無法解釋光電效應現象。
(4)光子說(愛因斯坦) 基本觀點 認為光由一份一份不連續的光子組成每份光子的能量E=hν。實驗基礎 光電效應現象。裝置(略)。
現象 ①入射光照到光電子發射幾乎是瞬時的;②入射光頻率必須大于光陰極金屬的極限頻率ν。; ③當ν>v。時,光電流強度與入射光強度成正比;④光電子的最大初動能與入射光強無關,只隨著人射光燈中的增大而增大。
解釋 ①光子能量可以被電子全部吸收.不需能量積累過程;②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功(逸出功)hν。;③入射光強。單位時間內入射光子多,產生光電子多;④入射光子能量只與其頻率有關,入射至金屬表,除用于逸出功外。其余轉化為光電子初動能。困難問題 無法解釋光的波動性。
(5)光的波粒二象性 基本觀點認為光是一種具有電磁本性的物質,既有波動性。又有粒子性。大量光子的運動規律顯示波動性,個別光子的行為顯示粒子性。實驗基礎微弱光線的干涉,X射線衍射.
二、重要研究方法
1.作圖鋒幾何光學離不開光路圖。利用作圖法可以直觀地反映光線的傳播,方便地確定像的位置、大小、倒正、虛實以及成像區域或觀察范圍等.把它與公式法結合起來,可以互相補充、互相驗證。 2.光路追蹤法用作圖法研究光的傳播和成像問題時,抓住物點上發出的某條光線為研究對象。不斷追蹤下去的方法.尤其適合于研究組合光具成多重保的情況。
3.光路可逆法 在幾何光學中,一所有的光路都是可逆的,利用光路可逆原理在作圖和計算上往在都會帶來方便。
初二物理光學知識點二
1一、光源
能發光的物體叫做光源。光源可分為天然光源(水母、太陽),人造光源(燈泡、火把)。
二、光的直線傳播
1、光在同種均勻介質中沿直線傳播;
2、光的直線傳播的應用:
(1)小孔成像:像的形狀與小孔的形狀無關,像是倒立的實像(樹陰下的光斑是太陽的像);
(2)取直線:激光準直(挖隧道定向);整隊集合;射擊瞄準;
(3)限制視線: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)影的形成:影子;日食、月食(要求知道日食時月球在中間;月食時地球在中間)。
3、光線:常用一條帶有箭頭的直線表示光的徑跡和方向。
三、光速
1、真空中光速是宇宙中最快的速度。
2、在計算中,真空或空氣中光速c=3×108m/s。
3、光年:是光在一年中傳播的距離,光年是長度單位。
注:聲音在固體中傳播得最快,液體中次之,氣體中最慢,真空中不傳播;光在真空中傳播的最快,空氣中次之,透明液體、固體中最慢(二者剛好相反)。光速遠遠大于聲速,(如先看見閃電再聽見雷聲,在100m賽跑時聲音傳播的時間不能忽略不計,但光傳播的時間可忽略不計)。
四、光的反射
1、當光射到物體表面時,有一部份光會被物體反射回來,這種現象叫做光的反射。
2、我們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。
3、反射定律:在反射現象中,反射光線、入射光線、法線都在同一個平面內;反射光線、入射光線分居法線兩側;反射角等于入射角。
(1)法線:過光的入射點所作的與反射面垂直的直線;
(2)入射角:入射光線與法線的夾角;反射角:法射光線與法線間的夾角;(入射光線與鏡面成θ角,入射角為90°-θ,反射角為90°-θ)
(3)入射角與反射角之間存在因果關系,反射角總是隨入射角的變化而變化而變化,因而只能說反射角等于入射角,不能說成入射角等于反射角。(鏡面旋轉θ,反射光旋轉2θ);
(4)垂直入射時,入射角、反射角等于多少?
答:垂直入射時,入射角為0度,反射角亦等于0度。
4、反射現象中,光路是可逆的(例如:互看雙眼)。
5、利用光的反射定律畫一般的光路圖(要求會作):
(1)確定入(反)射點:入射光線和反射面,或反射光線和反射面,或入射光線和反射光線的交點,即為入射(反射)點;
(2)根據法線和反射面垂直,作出法線;
(3)根據反射角等于入射角,畫出入射光線或反射光線。
6、兩種反射:鏡面反射和漫反射
(1)鏡面反射:平行光射到光滑的反射面上時,反射光仍然被平行的反射出去;
(2)漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,反射光將沿各個方向反射出去;
(3)鏡面反射和漫反射的相同點:都是反射現象,都遵守反射定律;不同點是:反射面不同(一光滑,一粗糙),一個方向的入射光,鏡面反射的反射光只射向一個方向(刺眼);而漫反射射向四面八方;(下雨天向光走,走暗處,背光走要走亮處。電影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四處,黑板上“反光”是發生了鏡面反射)。
五、光的折射定律
1、在光的折射中,三線共面,法線居中。
2、光從空氣斜射入水或其他介質時,折射光線向法線方向偏折;光從水或其它介質斜射入空氣中時,折射光線遠離法線(要求會畫折射光線、入射光線的光路圖)。
3、斜射時,總是空氣中的角大;垂直入射時,折射角和入射角都等于0°,光的傳播方向不改變。
4、折射角隨入射角的增大而增大。
5、當光射到兩介質的分界面時,反射、折射同時發生。
6、光的折射中光路可逆。
初二物理光學知識點三
一、單元復習目的
(1)、知識目標
1、知道光在均勻介質中沿直線傳播。
2、利用光的直線傳播解釋物理現象。
3、識記光在真空中的傳播速度。
4、利用光的反射定律進行作圖。
5、掌握平面鏡成像及其應用。
6、掌握光的折射現象和光的折射定律。
(2)、能力目標
1、 培養理論聯系實際,進行自主學習,探索研究的能力。
2 、培養學生利用網絡等現代信息技術,查找有用信息的能力。
(3)、情感目標
增強學生團體間的合作、交流意識。
二、教學重點:
理論聯系實際,解釋生活中的一些光現象。
三、復習內容
本章講述光現象。重點是光的反射和光的折射。本章內容包括光的直線傳播、光的反射定律、平面鏡成像、凹鏡和凸鏡的作用及這些知識的應用。
四、知識梳理
光源
光的直線傳播 光的傳播特點、光速
實例及應用
色光
顏料
光的反射定律
鏡面反射和漫反射
平面鏡成像
定義
規律現象 基本知識
凸透鏡 對光的作用
成像規律及應用
透鏡 凹透鏡 基本知識
紅外線 對光的作用
紫外線
五、教學課時:四課時
第一課時
一、 復習的重點和難點
通過光的直線傳播的學習,應了解光在均勻介質中是沿直線傳播的。還要知道光在真空中的速度是3×108米/秒。
二、基礎練習
做下面一組填空題:
1.能夠發光的物體叫做光源。太陽、月亮、燭焰、眼睛和鉆石等物體中屬于光源的是太陽、燭焰。
2.光在均勻介質中是沿直線傳播的。在我國古代墨經中記載著世界上最早的 小孔成像實驗,并明確提出了光的直線傳播。
3.光在直空中的速度是3×105千米/秒,光在其它介質中的速度比在真空中的速度小。
三、復習過程
(1)、光的直線傳播
1、光源:定義:能夠發光的物體叫光源。
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。月亮 本身不會發光,它不是光源。
2、規律:光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的。
3、應用:
① 激光準直。
②影子的形成:光在傳播過程中,遇到不透明的物體,在物體的后面形成黑色區域即影子。
③日食月食的形成:當地球 在中間時可形成月食。
如圖:在月球后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。
4、光速: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。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 。
例題108如圖1所示的四種現象中,由于光的直線傳播形成的是( )
例題2 08)下列現象中,可以用光沿直線傳播解釋的是( )
A.樹在水中的倒影 B.立竿見影
C.冰透鏡向日取火 D.魚翔淺底
例題3 (08)如圖所示,在開鑿大山隧道時,工程師們常常用激光束引導掘進機,使掘進機沿直線前進,保證隧道方向不出偏差。這主要利用了( )
A、光的直線傳播 B.光的曲線傳播 C.光的反射 D.光的折射
例題4 08)小孔成像的原理是光的_________。若光源是圓形的,小孔是方形的,則成的像是_________形的。
