第十四章第一节　光的直线传播　光的反射.ppt

第十四章光的传播光的波动性 第一节光的直线传播光的反射 一 光的直线传播1 光源光源是能自行发光的物体 它的特点是能将其他形式的能转化为 光在介质中的传播就是 的传播 光能 能量 2 光沿直线传播的条件及光速 1 光在同种 介质中 总是沿着直线传播 光在真空中的传播速度c 光在任何介质中的传播速度都 2 若n为介质的折射率 则光在此介质中的传播速度为v 均匀 3 0 108m s 小于c 二 光的反射1 反射现象 光从一种介质射到它和另一种介质的 时一部分光返回原介质的现象 2 反射定律 反射光线跟入射光线和法线在 平面内 分界面 同一 反射光线和入射光线分别位于 的两侧 反射角 入射角 3 分类 可分为 反射和 反射 无论哪种反射 每条反射光线都遵守 法线 等于 镜面 漫 反射定律 三 平面镜成像1 平面镜是利用 来控制光路和成像的光学器件 2 成像特点 等大 正立的 像 像 物关于 对称 反射定律 虚 镜面 一 光的直线传播的应用1 小孔成像 1 原理 由光的直线传播形成的 2 成像特点 倒立的实像 像与孔的形状无关 2 影子的形成 1 原理 影子是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面后方所围成的区域 可分为本影和半影 2 应用 日食和月食现象的解释 地球上观察到的日食现象如图14 1 1所示 图14 1 1 日全食 当人位于月球的本影区时 因看不到太阳光而发生的 日偏食 当人位于月球的半影区时 因只能看到太阳发出的部分光而发生的 日环食 当人位于月球本影的延伸区域 伪本影 时 因只能看到太阳边缘发出的光线而发生的 月全食 当月球全部进入地球的本影区域时 因地球上的人不能看到月球反射太阳光而发生的 月偏食 月球部分进入地球的本影区时 因地球上的人能看到月球另一部分反射的太阳光而发生的 特别提醒 1 当月球全部在地球的半影区域时不会发生月偏食 只是月球的亮度减弱 2 无论发生日食还是月食 太阳 月球 地球都在一条直线上 日食时月球在中间位置 月食时地球在中间位置 即时应用1 下列有关光的应用中正确的是 A 人能用双眼估测物体的位置 利用的是光的直线传播规律B 大孔不成像 说明光通过大孔不是沿直线传播的 C 位于月球本影区的人 能看到月全食D 医院外科手术室的无影灯不会留影子 是因为光不沿直线传播 解析 选A 从物体上发射的两条光线分别到达人的双眼 根据两条光线的反向延长线的交点 就可以确定物体的位置 A对 大孔之所以不成像是因为大孔可看成由很多小孔组成的 每个小孔所成的像都重叠在一起 当月球在地球的本影区里才发生月全食 因无影灯的发光面积很大 来自各个方向的光线虽然沿着直线传播 但能够照射到灯下的人或物的各个部位 使之不会产生本影 所以无影灯不会留影子 故B C D都错 二 与平面镜有关的问题1 平面镜成像作图及应用 1 反射定律法 从物点作任意两光线射向平面镜 由反射定律作其反射光线 反射光线的反向延长线交点即为虚像点 如图14 1 2所示 2 对称法 根据平面镜成像的特点 即物像关于镜面对称 作物点到镜面的垂线 在此垂线上的镜面的另一侧截取与物点到镜面距离相等的点即为虚像点 然后补画入射 反射光线 图14 1 2 2 物或平面镜移动问题 1 当物或平面镜平动时 若平面镜不动 物速为v且垂直镜面移动 则像速为v 且垂直镜面与物运动方向相反 若平面镜动而物不动 当平面镜以垂直于自身镜面的速度v移动时 像对物速度为2v 且方向与镜相同 2 平面镜转动时当平面镜绕镜上某点转过一微小角度 时 据反射定律 法线也随之转过 角 反射光线则偏转2 角 特别提醒 平面镜通过光的反射可以改变光束的传播方向 但不改变光束的性质 即对光线没有会聚或发散作用 3 平面镜成像范围问题要看到物体在平面镜中完整的像 则需借助边界光线 边界光线的公共部分 即为完整像的观察范围 图14 1 3所示 图14 1 3 AB为物体 确定人眼在何处可看到AB经平面镜MN所成的完整的像的方法是 先由对称法作出AB的像A B 再由A点作两边界入射光线AM AN 则其反射光线的反向延长线经过A 点 两反射光线所夹区域为A点的视场区 同样可作出B点的视场区 两区域的公共部分为看到完整像的范围 特别提醒 从某一位置观察平面镜成像的范围 对这一类问题 常是应用光路可逆性 把眼看作 发光体 眼所 发的光 通过镜能 照亮 的区域 即眼所能看到的区域 即时应用2 一个点光源S对平面镜成像 设光源不动 平面镜以速率v沿OS方向向光源平移 镜面与OS方向之间的夹角为30 如图14 1 4所示 则光源的像S 将 图14 1 4 A 以速率0 5v沿S S连线向S运动B 以速率v沿S S连线向S运动C 以速率v沿S S连线向S运动D 以速率2v沿S S连线向S运动 解析 选B 利用平面镜成像规律作出像点S 如图所示 连接SS AS 利用对称关系 可知 ASS 为等边三角形 2010 高考大纲全国卷 某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度 测量时保持镜面与地面垂直 镜子与眼睛的距离为0 4m 在某位置时 他在镜中恰好能够看到整棵树的像 然后他向前走了6 0m 发现用这个镜子长度的5 6就能看到整棵树的像 这棵树的高度约为 A 4 0mB 4 5mC 5 0mD 5 5m 答案 B 变式训练1 2012 广州统考 图14 1 5中M是竖直放置的平面镜 镜离地面的距离可调节 图14 1 5 甲 乙二人站在镜前 乙离镜的距离为甲离镜距离的2倍 如图所示 二人略错开 以便甲能看到乙的像 以l表示镜的长度 h表示乙的身高 为使甲能看到镜中乙的全身像 l的最小值为 答案 A 如图14 1 6所示 在竖直平面xOy上 人眼位于x轴上 3的坐标点 图14 1 6 一平面镜位于图所示位置 平面镜两端坐标为A 1 3 与B 0 3 那么当一发光点P从坐标原点沿x轴负方向运动过程中 当P点在以下哪个区域中运动时 人眼可以从平面镜上观察到P的像 A 0至 1区间B 1至 3区间C 3至 5区间D 0至 区间 思路点拨 对于光学中涉及用眼睛观察到的范围问题 可根据光路可逆原理将人眼当作一光源 照亮的区域即为人眼能看到的区域 解析 人眼可当作光源 通过平面镜的反射将x轴负方向哪些区域照亮 由光路的可逆性原理 从该部分发出的光线经镜面的合适位置反射后总能进入人眼 人就看到了物体的像 光路图如图14 1 7所示 答案 C 图14 1 7 规律总结 平面镜的视场问题及处理方法有两类 一类是确定眼在什么范围内能通过镜看到完整或局部的物或像 确定视场的方法是 先确定像的位置 再画出边界光线 则边界光线的公共部分就是观察到完整像的视场 而非公共部分可观察到局部的像 另一类是眼在确定的位置能看到物或像的哪些部分 对这一类问题 常应用光路可逆性 把眼看作 发光体 眼所 发的光 通过镜能 照亮 的区域 即眼所能看到的区域 满分样板12分 一路灯距地面的高度为h 身高为l的人以速度v匀速行走 如图14 1 8所示 图14 1 8 1 试证明人的头顶的影子做匀速运动 2 求人影的长度随时间的变化率 思路点拨 利用光的直线传播作图 再由几何关系解答 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 1 设t 0时刻 人位于路灯的正下方O处 在时刻t 人走到S处 根据题意有 OS vt 2分 图14 1 9 规律总结 在处理有关影子运动问题时 要从运动物体 光源或障碍物 的运动状态入手 找出影的运动与物体的运动的联系 利用运动学知识解决 有时也往往借助于相似三角形或其他几何知识来共同求解 变式训练2 2012 重庆调研 如图14 1 10所示 在A点有一个小球 紧靠小