第四章 光现象

一、光源

1、定义：能发光的物体叫做光源。

2、分类

（1）冷光源（水母、节能灯），热光源（火把、太阳）；

（2）天然光源（水母、太阳），人造光源（灯泡、火把）；

（3）生物光源（水母、斧头鱼），非生物光源（太阳、灯泡）。

二、光的传播

1、光在同种均匀介质中沿直线传播；

2、光的直线传播的应用：

（1）小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像）

（2）取直线：激光准直（挖隧道定向）；整队集合；射击瞄准。

（3）限制视线：坐井观天（要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图）；一叶障目。

（4）影的形成：影子；日食、月食（日食时月球在中间；月食时地球在中间）。

3、光线：常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向。

三、光速

1、真空中光速是宇宙中最快的速度。

2、在计算中，真空或空气中光速c=3x 108m/s。

4、光年：是光在一年中传播的距离，光年是长度单位；1光年≈9.4608×1015m≈9.4608×1012km。

注意：声音在固体中传播得最快，液体中次之，气体中最慢，真空中不传播；光在真空中传播的最快，空气中次之，透明液体、固体中最慢（二者刚好相反）。光速远远大于声速。（如先看见闪电再听见雷声，在100m赛跑时声音传播的时间不能忽略不计，但光传播的时间可忽略不计）。

四、光的反射

1、当光射到物体表面时，有一部份光会被物体反射回来，这种现象叫做光的反射。

2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。

3、反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

（1）法线：过光的入射点所作的与反射面垂直的直线；

（2）入射角：入射光线与法线的夹角；反射角：法射光线与法线间的夹角。（入射光线与镜面成θ角，入射角为90°－θ，反射角为90°－θ）

（3）入射角与反射角之间存在因果关系，反射角总是随入射角的变化而变化而变化，因而只能说反射角等于入射角，不能说成入射角等于反射角。（镜面旋转θ，反射光旋转2θ）

（4）垂直入射时，入射角为0°，反射角亦等于0°。

4、反射现象中，光路是可逆的（平面镜中互看双眼）

5、利用光的反射定律画一般的光路图

（1）确定入（反）射点：入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线的交点即为入射（反射）点；

（2）根据法线和反射面垂直，作出法线；

（3）根据反射角等于入射角，画出入射光线或反射光线。

5、两种反射：镜面反射和漫反射。

（1）镜面反射：平行光射到光滑的反射面上时，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，反射光将沿各个方向反射出去；

（3）镜面反射和漫反射的相同点：都是反射现象，都遵守反射定律；

不同点：反射面不同（一光滑，一粗糙），一个方向的入射光，镜面反射的反射光只射向一个方向（刺眼），而漫反射射向四面八方（下雨天向光走走暗处，背光走要走亮处，因为积水发生镜面反射，地面发生漫反射，电影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四处，黑板上“反光”是发生了镜面反射）

五、平面镜成像

1、平面镜成像的特点

像是虚像，像和物关于镜面对称（像和物的大小相等，像和物对应点的连线和镜面垂直，到镜面的距离相等；像和物上下相同，左右相反（镜中人的左手是人的右手，看镜子中的钟的时间要看纸张的反面，物体远离、靠近镜面像的大小不变，但亦要随着远离、靠近镜面相同的距离，对人是2倍距离）。

2、水中倒影的形成的原因：平静的水面就好像一个平面镜，它可以成像（水中月、镜中花）；对实物的每一点来说，它在水中所成的像点都与物点“等距”，树木和房屋上各点与水面的距离不同，越接近水面的点，所成像亦距水面越近，无数个点组成的像在水面上看就是倒影了。（物离水面多高，像离水面就是多远，与水的深度无关）。

3、平面镜成虚像的原因

物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的，这些光线的反向延长线（画时用虚线）相交成的像，不能呈现在光屏上，只能通过人眼观察到，故称为虚像（不是由实际光线会聚而成并且光屏不可以承接）

注意：进入眼睛的光并非来自像点，是反射光。

平面镜成像的规律：像、物关于镜面对称。

平面镜成像的原理：同一物点发出的光线经反射后，反射光的反向延长线交于像点。

实像：光线会聚相交而形成，光屏可以承接。

4、平面镜的作用：可以成像；可以改变光的传播方向。

六、凸面镜和凹面镜

1、以球的外表面为反射面叫凸面镜，以球的内表面为反射面的叫凹面镜。

2、凸面镜对光有发散作用，可增大视野（汽车上的观后镜）；凹面镜对光有会聚作用（太阳灶，利用光路可逆制作电筒）

七、光的折射

1、光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折。

2、光在同种介质中传播，当介质不均匀时，光的传播方向亦会发生变化。

3、折射角：折射光线和法线间的夹角。

八、光的折射定律

1、在光的折射中，三线共面，法线居中。

2、光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折；光从水或其它介质斜射入空气中时，折射光线远离法线。

3、斜射时，总是空气中的角大；垂直入射时，折射角和入射角都等于0°，光的传播方向不改变。

4、折射角随入射角的增大而增大。

5、当光射到两介质的分界面时，反射、折射同时发生。

6、光的折射中光路可逆。

九、光的折射现象及其应用

1、生活中与光的折射有关的例子

（1）水中的鱼的位置看起来比实际位置高一些（鱼实际在看到位置的后下方）；

（2）由于光的折射，池水看起来比实际的浅一些；

（3）水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些；

（4）夏天看到天上的星斗的位置比星斗实际位置高些；

（5）透过厚玻璃看钢笔，笔杆好像错位了；

（6）斜放在水中的筷子好像向上弯折了。

2、人们利用光的折射看见水中物体的像是虚像（折射光线反向延长线的交点）

十、光的色散

1、太阳光通过三棱镜后，依次被分解成红、橙、黄绿、蓝、靛、紫七种颜色，这种现象叫色散。

2、白光是由各种色光混合而成的复色光。

3、天边的彩虹是光的色散现象。

4、太阳光谱：“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”这七种色光按顺序排列起来就是太阳光谱（从左往右其波长逐渐减小；散射逐渐增强；人眼辨别率依次降低）

应用：傍晚太阳是红的，晴天的时候天是蓝的，汽车的雾灯是黄光。

5、色光的三原色是：红、绿、蓝；其它色光可由这三种色光混合而成，白光是红、绿、蓝三种色光混合而成的；世界上没有黑光；颜料的三原色是品红、青、黄，三原色混合是黑色。

6、透明体的颜色由它透过的色光决定（什么颜色透过什么颜色的光）；不透明体的颜色由它反射的色光决定（什么颜色反射什么颜色的光，吸收其它颜色的光，白色物体发射所有颜色的光，黑色吸收所有颜色的光）

例：一张白纸上画了一匹红色的马、绿色的草、红色的花、黑色的石头，现在暗室里用绿光看画，会看见黑色的马，黑色的石头，还有黑色的花在绿色的纸上，看不见草（草、纸都为绿色）

太阳光通过棱镜后被分解成各种颜色的光，这种现象叫光的色散。彩虹就是太阳光在传播中遇到空气。

第五章 透镜及其应用

一、透镜：至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件

1、凸透镜、中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等。

2、凹透镜、中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片。

二、基本概念

1、主光轴：过透镜两个球面球心的直线。

2、光心：同常位于透镜的几何中心；用“O”表示。

3、焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点，用“F”表示。

4、焦距：焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f”表示。如下图：

注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。

三、三条特殊光线

1、过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图：

2、平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点，经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）如下图：

3、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。如下图：

四、粗略测量凸透镜焦距的方法

使凸透镜正对太阳光（太阳光是平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴），下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。

五、辨别凸透镜和凹透镜的方法

1、用手摸透镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜。

2、让透镜正对太阳光，移动透镜，在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜。

3、用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，字缩小的是凹透镜。

六、照相机

1、镜头是凸透镜。

2、 物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像。

七、投影仪

1、投影仪的镜头是凸透镜。

2、投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向。

注意：照相机和投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。

3、物体到透镜的距离（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的实像。

八、放大镜

1、放大镜是凸透镜。

2、放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像。注意：要让物体更大，应该让放大镜远离物体。

九、探究凸透镜的成像规律

1、器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺）

2、注意事项

“三心共线”：蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上。又叫“三心等高”

凸透镜成像的规律

【口诀】：一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物远实像小，虛像大。

注意：

（1）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点；

（2）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成。

（3）凹透镜始终成缩小、正立的虚像。

3、眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷）。

4、近视眼看不清远处的物体，远处的物体所成像在视网膜前，晶状体曲度过大，需戴凹透镜调节。

5、远视眼看不清近处的物体，近处的物体所成像在视网膜后面，晶状体曲度过小，需戴凸透镜调节。

十、显微镜和望远镜

1、显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们使物体两次放大。

2、望远镜由目镜和物镜组成，物镜使物体成缩小、倒立的实像，目镜相当于放大镜，成放大的像。

第六章 质量与密度

1、质量（m）：物体中含有物质的多少叫质量。

2、质量国际单位是：千克（kg）。 其他有：吨，克，毫克，1吨=103千克=106克=109毫克

3、质量的属性：质量是物体本身的一种属性，它不随物体的形状、状态、位置和温度而改变。

4、质量测量工具：实验室常用天平测质量。常用的天平有托盘天平和物理天平。

5、天平的正确使用

（1）把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的零刻线处；

（2）调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时天平平衡；

（3）把物体放在左盘里，用镊子向右盘中从大至小加减砝码并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢复平衡；

（4）这时物体的质量等于右盘中砝码总质量加上游码所对的刻度值。

6、称物质时的注意事项：

（1）被测物体的质量不能超过称量；

（2）向盘中加减砝码时要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿、弄脏；

（3）潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中。

8、密度的特性：密度是物质的一种特性，每种物质在确定的状态和温度下都有确定的密度，不同种类的物质密度一般不同，根据密度公式和热胀冷缩现象，一般物质的密度随温度的升高而减小。

9、水的密度ρ=1.0×103kg/m3

10、密度知识的应用