初中物理竞赛辅导第二讲 光现象初步1（光的直线传播与反射）

1、初中物理*精品文档*给我一个支点，可以撬起整个地球。阿基米德第二讲 光现象初步1（光的直线传播与反射）一、 光源与光速光源:本身能能够发光的物体叫做光源.例如太阳、点燃的蜡烛、发光的灯泡等。按照几何形状不同.光源可以分为点、线、面、体光源。它们都是实际光源的抽象和近似。点光源:凡是本身的大小与被它照到的物体间的距离大小相比可以忽略不计的光源、都可以看做“点光源”。点光源是一种理 想化模型。光线:物理学中用来表示光传播的方向和路径的-条带箭头的射线叫做光线。光线是由一小光束抽象而建立的物理模型。光束:光束分为会聚、平行、发散光束。点光源发出的是发散光束,太阳发出的是平行光束。光在不同介质中的传播

2、速度不同。光可以在真空中传播,并且在真空中的传播速度最大，为c=3.0x108 m/s.光在空气中的传播速度十分接近光在真空中的传播速度,通常也可以近似认为是3.0x108 m/s。光速c是速度的上限,任何物体的速度都不可能超过光速c。二、光的直线传播光在同种均匀的介质中沿直线传播。阳光下树木、建筑物的影子,月食、日食以及小孔成像.就是由于光的直线传播形成的。光在不同的或不均匀的介质中，则不一定沿直线传播。根据光沿直线传播的性质,如果知道一个发光体s射出的两条光线,只要把这两条光线向相反方向延长到它们的交点,就能确定发光体的位置,如图所示。在人用眼睛观察物体的时候,根据两只眼睛对物体的视线间的

3、夹角可以判断物体的位置也是这个道理。(一)影点光源发出的光照射到不透明的物体上时,物体向光的表面被照亮,在背光面的后方形成一个光照不到的黑暗区域.这就是物体的影。如图1所示为点光源的影。图1 图2影区是发自光源并与被照物体的表面相切的光线围成的。如果用一个发光面比较大的光源来代替点光源，影的情形就会不同。发光面上的每个发光点都可以看做一个点光源,它们都在物体的背后造成影区.这些影共有的完全不会受到光照射的范围叫做本影。本影的周围还有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域，叫做半影。如图2所示为面光源的本影与半影。光源的发光面越大,本影区越小。(二)日食和月食发生日食时,太阳、月球和地球位于同一

4、直线上，月球在中间。太阳发出的光线经月球遮挡后,形成如图所示的a，b，c，d四个影区,其中a为本影区，没有光线能够照射到该区域，b为伪本影区，只有太阳边缘发出的光线可以照射到该区域,c和d为半影区。当地球上的观察者位于a区域内时,将观察到日全食,位于b区域时,可以观察到日环食,位于c和d区域时则可以观察到日偏食。发生月食时,太阳、地球和月球位于同一直线上,地球在中间,如图所示。当月球有一部分进人地球的本影区时,在本影区的部分由于没有光线到达,因此该部分不能被看到，形成月偏食。当月球全部进人地球的本影区a时,由于没有太阳的光线照射到月球表面,月球也不再反光,因此地球上的观察者会看到月全食。在月食

5、现象中,不可能出现月环食。三、光的反射光在人射到两种介质的分界面上时，又返回到原来介质中继续传播的现象叫做光的反射。反射分为镜面反射和漫反射。无论哪种反射，对每一条光线而言，都遵从光的反射定律。(一)光的反射定律在反射现象中,反射光线和人射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，反射角等于人射角。在反射现象中,光路是可逆的（如图）。(二)平面镜对光线的反射作用平面镜可以使光线发生镜面反射，我们可以用平面镜来控制和改变光路。1.当入射光线方向不变时,平面镜旋转角,反射光线将转过2角【例1】人射光线与平面镜的夹角为70,若人射光线方向不变,使平面镜绕人射点沿人射光线与法线构成

6、的平面顺时针方向旋转40后,人射光线与反射光线的夹角为( )。a.40 b.80 c.120 d.1602.角镜反射问题所谓角镜，是指两个平面镜反射面相对,互成一定夹角。当光线人射时,可以在两平面镜间发生两次甚至多次反射。【例2】如图所示,两平面镜om1，om2之间的夹角为,人射光与平面镜om2平行,经两个镜面两次反射后，出射光与om平行，那么角应为( )。a.30 b.45 c.60 d.75 【例3】若使一束光先后经两平面镜反射后,出射光线与人射光线垂直,这两平面镜应如何放置?【例4】如图所示,平面镜om与on之间夹角为a,在两平面镜角平分线上有一个点光源s,如果要保证s发出的任意一条光线

7、最多只能产生两次反射，则a的最小值是( )。a.120 b.90c.72 d.60【例5】如图所示，平面镜om与on的夹角为.一条平行于平面镜on的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回，则平面镜之间的夹角不可能是( )a.1 b.2c. 3 d.4【例6】如图所示,平面镜om与on镜面之间的夹角为a,在两平面镜角平分线上有一个点光源s,如果要保证s发出的任意一条光线最多只能产生四次反射，则a的最小值是( )。a.30 b.40c.50 d.60【例7】如图所示，两平面镜om和on的夹角为a,人射光线平行于on镜且在两镜面间经12次反射后不再与镜面相遇，则两镜面之间的夹角可能为

8、( )。a.13 b.14 c.15 d.16练习题1.在阳光照射下,竖立的木杆ab在地面上的投影为bc,如图所示。图1中点m为木杆ab的中点.s3c为 bca的角平分线。由图可知.阳光的照射方向沿着( )。a. s1a b. s4b c. s2m d. s3c图1 图22.月球位于太阳和地球之间时，月球的影子如图2所示，下面说法中正确的是（ ）。a.位于区域a和b内的人可看到月全食b.位于区域c和d内的人可看到日全食c.位于区域b内的人可看到日环食d.位于区域c和d内的人可看到日偏食3.日食、月食是我们在地球上通过肉眼能直接观测到的天文现象，如果定义月球的半径为1,则地球的半径约为3.7,太

9、阳的半径约为400,地、月距离约为220,地、日距离约为8.6x10* ,参考上述数据可以判断，在地球上看不到的现象是（ ）。a.月环食 b.月全食 c.日环食 d.日全食4.地球的半径为r ,地球的自转周期为24 h,某地球同步卫星位于赤道上空且离地面的高度约为5. 6r,卫星正下方地面上有一观察者,用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星。若不考虑大气对光的折射,春分(即太阳光直射赤道)那天在日落的时间内，此人观察不到卫星的时间约为 ( )。a.40 min b.70 min c.100 min d.140 min5. 早在公元前305年,著名天文学家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代

10、科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%。他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城(今埃及阿斯旺)正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部。而远在s km以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一个影子， 他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为(单位:度),由此得出地球的周长为( )。 6.用转动八面镜法可以测光速，实验装置示意图如图3所示。s为发光点,t为望远镜,平面镜o与凹面镜b构成了反射系统。八面镜m距反射系统的距离ab为l(l可长达几十千米,且远大于ob以及s和t到八面镜的距离)。调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点s,然后使八面镜转动起来,并缓慢增大其转速(1

11、秒内转过的圈数),当转速达到时n0,恰能在望远镜中再一次看见发光点s ,由此得到光速c的表达式是( )a. c= 4l n0 b. c=8l n0 c. c= 16l n0 d. c= 32l n0.图3 图47.如图4所示,平面镜om与on的夹角为,一条平行于平面镜on的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回。则两平面镜之间的夹角不可能是 ( )。a.20 b.15 c.10 d.58.如图5所示,平面镜om与on镜面之间夹角为a,在两平面镜角平分线上有一个点光源s,如果要保证s发出的任意一条光线最多只能产生7次反射,则a的最小值是( )。a.14 b.24 c.34 d.4

12、4”图5 图69.如图6所示,光屏和正在旋转着的六面镜都竖直放置，六面镜的横截面为正六边形,一束光垂直通过光屏的小孔,正对六面镜的转轴oo射来。如果镜与光屏之间的距离为l,六面镜的镜面宽度与l相比可以忽略不计,光屏足够大,那么这束光经镜面反射在光屏上所成的光点轨迹,其最大距离是( )。10.如图7所示,两块平面镜互成60角放置,平行于角平分线的两条光线ao和co分别射到两块平面镜上,它们的反射光线ob的反向延长线与o d的反向延长线的夹角为_图7 图811.如图8所示，从光源发出的光垂直射到平面镜上,经反射在正对着平面镜3m处的墙上a处有一光斑。若使光斑向上移动1 m至b处,平面镜应以0点为轴转过的角度为_12.如图9所示,平面镜om1与om2成角，a为om1 上一点,光线从 a点出发,对 于om2的人射角是50,经过来回四次反射后跟om2平行,则角为_.牛顿