31 光世界巡行(沪粤版2017)

1、3.1 3.1 光世界巡行光世界巡行六安市叶集区孙岗初中 董瑞明 我们生活在我们生活在光光与与影影交织的世界里，光每时每刻交织的世界里，光每时每刻都在为我们服务。都在为我们服务。一、光能为我们做些什么一、光能为我们做些什么人类的生活是离不开光人类的生活是离不开光的。的。光能使我们看见物体光能使我们看见物体农作物依靠光合作用茁壮成长农作物依靠光合作用茁壮成长太阳能汽车靠光的能量奔驰太阳能汽车靠光的能量奔驰现代通信利用光导纤维进行信号传输现代通信利用光导纤维进行信号传输高高 锟锟Charles K.KaoCharles K.Kao（19331933年年） 20092009年，因他在年，因他在“光在

2、纤维中传导方面的研究为光纤通讯光在纤维中传导方面的研究为光纤通讯带来开拓性进展带来开拓性进展”而获得而获得20092009年度诺贝尔物理学奖。年度诺贝尔物理学奖。 1966 1966年，高锟发表了一篇题为年，高锟发表了一篇题为光频率介质纤维表面波导光频率介质纤维表面波导的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。 没有高锟发明的光纤，就没有今天的互联网时代。没有高锟发明的光纤，就没有今天的互联网时代。 1987 1987

3、年年1010月，高锟出任香港中文大学第三任校长。月，高锟出任香港中文大学第三任校长。 高锟，高锟，“光纤之父光纤之父”，著名华裔科学家，著名华裔科学家，19331933年年1212月出生于今上海市金山月出生于今上海市金山区。区。利用太阳光还可以做饭、炒菜利用太阳光还可以做饭、炒菜你还能举出哪些利用你还能举出哪些利用光光的例子？的例子？红外夜视，黑夜化为白昼红外夜视，黑夜化为白昼利用红外光线进行遥控。利用红外光线进行遥控。我们看不见任何物体；我们看不见任何物体；地球上没有昼夜交替，一片漆黑；地球上没有昼夜交替，一片漆黑；地球上的气温会很低；地球上的气温会很低；植物不能生长，人类难以生存；植物不能

4、生长，人类难以生存； 光这么重要，那么对于光，你想知道什么？光这么重要，那么对于光，你想知道什么？假如假如没有光，世界将会变成什么样子没有光，世界将会变成什么样子？光是光是从哪里来的从哪里来的？光光怎样传播怎样传播？光光传播有多快传播有多快？二、光是怎样传播的二、光是怎样传播的1.1.光是从哪里来的？光是从哪里来的？太太 阳阳开亮的电灯开亮的电灯点燃的蜡烛点燃的蜡烛燃烧的煤气火焰燃烧的煤气火焰光源：光源：自行发光自行发光的物体叫做的物体叫做光源光源激光束激光束发光的水母发光的水母生活中的物体哪些是生活中的物体哪些是光源光源？光源光源天然光源天然光源：人造光源人造光源： 太阳太阳、月亮、星星、电

5、灯、自行车尾灯、月亮、星星、电灯、自行车尾灯、放、放电电影时的银幕、钻石、流星、灯笼鱼、五彩的电视屏影时的银幕、钻石、流星、灯笼鱼、五彩的电视屏幕，其中一定是光源的是：幕，其中一定是光源的是： 一定不是光源的是：一定不是光源的是： 可能是光源的是：可能是光源的是：太阳、流星、灯笼鱼、五彩的电视屏幕太阳、流星、灯笼鱼、五彩的电视屏幕月亮、自行车尾灯、放电影时的银幕、钻石月亮、自行车尾灯、放电影时的银幕、钻石星星、电灯星星、电灯想一想太阳太阳、闪电、闪电等等烛烛焰、火焰、通电的电灯焰、火焰、通电的电灯等等城市灯光的光束城市灯光的光束透过树丛的光束透过树丛的光束激光束在水中传播激光束在水中传播光束在

6、玻璃中传播光束在玻璃中传播2.2.光怎样传播光怎样传播光从光从光源发出光源发出后，是怎样传播的呢？后，是怎样传播的呢？光是光是沿直线传播沿直线传播的的空空气气水水光从光从空气空气斜射入斜射入玻璃玻璃中中光从空气斜射入水中光从空气斜射入水中光在任何情况下都光在任何情况下都沿直线传播沿直线传播吗？吗？光只有在光只有在同一种同一种介质中才是介质中才是沿直线传播沿直线传播的的光在光在不均匀不均匀的大气层中弯曲传播的大气层中弯曲传播光只要在同一种介质中就会光只要在同一种介质中就会沿直线传播沿直线传播吗？吗？结论结论：光在光在同一种同一种均匀均匀透明透明的的介质介质中是沿直线传播的中是沿直线传播的。 为了

7、表示光的传播情况，物理学中通常用一条带箭为了表示光的传播情况，物理学中通常用一条带箭头的直线，形象化地描述光的头的直线，形象化地描述光的传播路径传播路径和和方向方向，这样，这样的直线叫的直线叫光线。光线。3.3.光线光线一条光线一条光线点光源点光源平行光束平行光束 光线光线实际并实际并不存在，为描述光的不存在，为描述光的传播而引入的一种传播而引入的一种物理模型物理模型。理想模型理想模型略略去事物的去事物的次要因次要因素素，用简明、概，用简明、概括、直观的方法，括、直观的方法，把事物的把事物的主要特主要特点点表示出来。表示出来。人眼看到物体，是人眼发出的光射到该物体上吗？人眼看到物体，是人眼发出

8、的光射到该物体上吗？ 人能看到物体是因为人能看到物体是因为该物体发出或反射的光进入该物体发出或反射的光进入眼睛眼睛，而不是人眼发出的光射到物体上。，而不是人眼发出的光射到物体上。4.4.影的成因影的成因（1 1）影子的形成：）影子的形成： 光在传播过程中，遇到光在传播过程中，遇到不透明不透明的的物体，物体，在物体后面光不能达到的区在物体后面光不能达到的区域域便产生便产生影子影子。原理原理：光的光的直线传播直线传播ABBBA（2 2）日食和月食的形成：）日食和月食的形成：挡挡光光板板光光屏屏（3 3）小孔成像：）小孔成像：成像性质成像性质：成像条件成像条件： 如果小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变

9、模糊；如果小孔逐渐变大，光屏上的像会逐渐变模糊；当孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形当孔增大到一定程度时，在光屏上只能看到与小孔形状相似的光斑。状相似的光斑。 小孔成像时，像的形状只与物体本身形状相同，小孔成像时，像的形状只与物体本身形状相同，与孔的形状无关；与孔的形状无关；小孔小孔必须足够的小必须足够的小；倒立倒立的实像的实像；（a a）手影）手影（b b）皮影戏）皮影戏5.5.光的直线传播的应用光的直线传播的应用（1 1）手影和皮影戏）手影和皮影戏（2 2）激光准直）激光准直: :激光引导掘进机开凿隧道激光引导掘进机开凿隧道（3 3）射击瞄准）射击瞄准 射击瞄准时，只要使枪上射击

10、瞄准时，只要使枪上标尺的标尺的缺口缺口、枪上的、枪上的准星准星和和射击目标射击目标要在同一条直线上要在同一条直线上时，说明此时目标已经瞄准时，说明此时目标已经瞄准了。了。 （4 4）千手观音）千手观音 还有像还有像站队列站队列、植树植树、立电线杆立电线杆成成一直线等都是可以一直线等都是可以利用光的直线传播利用光的直线传播来解释的。来解释的。三、光的传播有多快三、光的传播有多快 研究表明，光在不同的物质中传播的快慢是不同研究表明，光在不同的物质中传播的快慢是不同的，的，在真空中光传播的最快在真空中光传播的最快，在空气中的传播稍慢一，在空气中的传播稍慢一点。在实际计算中，可以认为光在空气中的传播速

11、度点。在实际计算中，可以认为光在空气中的传播速度与真空中的传播速度相同。与真空中的传播速度相同。物理学中常用字母物理学中常用字母c c表示真空中的表示真空中的光速。光速。 光在水中的速度约为真空中光速的光在水中的速度约为真空中光速的3/4,3/4,在玻璃中的在玻璃中的速度约为真空中光速的速度约为真空中光速的2/3 2/3 。光年光年光在真空中光在真空中1 1年里传播的距离，符号：年里传播的距离，符号：l.y.l.y.1 1l.y.l.y.=9.46=9.4610Km10Km即即：c= 3.0c= 3.010108 8 m/sm/s光年光年是是长度单位长度单位，不是时间单位，不是时间单位。 例：

12、例：太阳光传到地球上太阳光传到地球上的时间约为的时间约为8min8min。算算看太。算算看太阳与地球之间的距离约多少阳与地球之间的距离约多少千米？千米？t=8min=480st=8min=480s，c=3c=3.0.010108 8m/sm/s 求：求：S S已知：已知：解：解： S = ctS = ct=480s=480s3.03.010108 8m/sm/s=1.44=1.4410101111m =1.44m =1.4410108 8kmkm答：答：太阳与地球之间的距离约为太阳与地球之间的距离约为1.441.4410108 8kmkm超级天眼超级天眼声音的传播声音的传播光的传播光的传播光的

13、传播光的传播和声音传播的和声音传播的比较比较声音不能在声音不能在真空中传播真空中传播光能在真空光能在真空中传播中传播声音在空气中的声音在空气中的速度速度340 m/s340 m/s。声音和光都是以声音和光都是以波的形式波的形式传播传播光在空气中的速度光在空气中的速度约约3 310108 8 m/s m/s 太阳光通过三棱镜后被分解成七种色光太阳光通过三棱镜后被分解成七种色光, ,依次是依次是红红、橙、橙、黄、黄、绿、绿、蓝、蓝、靛、靛、紫紫. .结论结论：四、光的色散四、光的色散1 1、光的色散、光的色散白光白光不是不是单色光，而是由各种色光混合成的单色光，而是由各种色光混合成的光的色散光的色

14、散的几个概念的几个概念单色光单色光不能再分解的色光。不能再分解的色光。复色光复色光由单色光混合而成的光，如白光。由单色光混合而成的光，如白光。光的色散光的色散由复色光分解成单色光的现象。由复色光分解成单色光的现象。2 2、色光的混合、色光的混合（1 1）色光的）色光的三基色三基色: : 红红、绿绿、蓝蓝 利用这三种色光可以混合利用这三种色光可以混合出不同的色彩来出不同的色彩来 （2 2）色光）色光混合混合原理：色光原理：色光混合后混合后使人眼感觉到了另外使人眼感觉到了另外一种颜色。一种颜色。3 3、物体的颜色、物体的颜色A.A.透明体透明体的颜色的颜色结论结论：透明物体的颜色是由透明物体的颜色

15、是由它透过的色光它透过的色光决定的决定的B.B.不透明体不透明体的颜色的颜色C.C.白色物体白色物体的颜色的颜色D.D.黑色物体黑色物体的颜色的颜色结论结论：不透明物体的颜色由不透明物体的颜色由它反射的色光它反射的色光决定决定黑色黑色物体物体吸收各种色光吸收各种色光, ,完全不反射光完全不反射光. .白色白色物体物体反射各种色光反射各种色光. .4 4、颜料的混合、颜料的混合 （1 1）. .颜料颜料的的三原色三原色是是品红品红、黄黄、青青，它们按不同，它们按不同的比例可以调出不同的颜色的比例可以调出不同的颜色. . （2 2）. .颜料的混合原理：颜料混合后的颜色是由它颜料的混合原理：颜料混

16、合后的颜色是由它们们共同能反射的色光共同能反射的色光所决定。所决定。 在在一张白纸上用红颜料写一个一张白纸上用红颜料写一个“光光”字字, ,把它拿到把它拿到暗室暗室. .只用红光照射时只用红光照射时, ,你将看到什么现象？只用绿光你将看到什么现象？只用绿光照射时照射时, ,又将看到什么现象？又将看到什么现象？想一想红光照射时，只看见一张红纸红光照射时，只看见一张红纸绿绿光光照射照射时，看见一张绿纸上有一个黑色时，看见一张绿纸上有一个黑色的的“光光”字字 1. 1.太阳、月亮、点燃的蜡烛、萤火虫、星星，其太阳、月亮、点燃的蜡烛、萤火虫、星星，其中属于光源的是：中属于光源的是： 太阳、蜡烛、萤火虫

17、太阳、蜡烛、萤火虫 2. 2.有许多成语与物理知识相关联有许多成语与物理知识相关联, ,如如“立竿见影立竿见影”、“一叶障目一叶障目, ,不见泰山不见泰山”、“管中窥豹管中窥豹, ,可见一斑可见一斑”等等都可以用都可以用 来解释来解释. .光的直线传播光的直线传播 3. 3.晚上晚上, ,某人在马路上从远处走近一盏某人在马路上从远处走近一盏路灯路灯, ,经过之后再走远的过程中经过之后再走远的过程中, ,其影子其影子的长度变化情况的长度变化情况是是 （ ） A.A.先变短后变长先变短后变长 B B. .先变长后变短先变长后变短 C.C.逐渐变短逐渐变短 D D. .逐渐变长逐渐变长A A课堂练习

18、课堂练习3.03.010108 83.03.010105 5 5. 5.光在真空中的传播速度是光在真空中的传播速度是 m/sm/s，合合 km/skm/s 4. 4.下列事例不能用光的直线传播来解释的是下列事例不能用光的直线传播来解释的是 （ ） A A、日食和月食现象；、日食和月食现象； B B、打靶时的三点一线；、打靶时的三点一线； C C、坐井观天，所见甚小；、坐井观天，所见甚小； D D、发生雷电时，先看到闪电后听到雷声。、发生雷电时，先看到闪电后听到雷声。D D1.1.光源光源: :自行发光的物体自行发光的物体2.2.光的直线传播光的直线传播光在光在同一种均匀介质同一种均匀介质中都是沿直线传播中都是沿直线传播 3.