光的直线传播的应用

光的直线传播的应用一、知识要点归纳光的直线传播（1）光在同一种均匀物质中沿直线传播．光可以在空气、水、玻璃等透明物质中传播．光的传播可以不需要介质,光可以在真空中传播．要注意光沿直线传播的条件是同种均匀物质.（2）典型现象：影子的形成，日、月食的成因，小孔成像等都是光沿直线传播的实例．生活中很多实例都可以用光的直线传播进行解释，如一叶障目、坐井观天、形影相随、射击瞄准、排队看齐等.光速光在不同物质中传播的速度不同，在真空中传播的速度最快，是3x108m/s.光在空气中的速度略小，近似为3x108m/s;光在水中的速度约为真空中的；光在玻璃中速度约为真空中的．二、光的直线传播的典型现象的解释与说明..影子的形成光源发出的光照射在不透明的物体上时，物体向光的表面被照亮，在背光面的后方形成了一个光线照不到的黑暗区域，这就是物体的影．拓展影可分为本影和半影.本影即光线完全照不到的区域．半影指只有部分光线照射到的区域.如果是点光源，只形成本影（如图1）．如果不是点光源，一般会形成本影和半影,如图2是两个或几个光源，在不透明的物体后面能造成本影和半影区域．手术室里的“无影灯”是由多个大面积光源组合而成的，几乎没有本影，工作面都能被照亮．.小孔成像墨翟是世界上第一个论述光的直线传播规律，并最早进行小孔成像实验的科学家．由于光是沿直线传播的，发光体AB上部发出的光通过小孔照射到光屏的下部，而发光体下部发出的光线通过小孔后射到光屏的上部，因此，小孔成的像是倒立的实像，其大小是由发光体到小孔的距离和小孔到光屏的距离共同决定的．.日食发生日食时，太阳、月球、地球在同一条直线上，月球在中间．月球当住了太阳光，在地球上形成了黑暗的区域——影，处在这个影区的人们就看不见太阳，这就是日食．.月食发生月食时，太阳、地球、月球在同一条直线上，地球在中间．地球挡住太阳光，在地球的后面便形成了黑暗的影区，月亮进入这个影区后，没有阳光照射它，也就不存在从月球射向地球的反射光，人们就看不到月亮，这就是月食．三、典型例题例1下列说法正确的是（）A.光在任何介质中都是沿直线传播的B.光的传播速度是3x108m/sC.太阳发出的光，通过大气层斜射向地面时不是沿直线传播的D.光和声在真空中都不能传播解析光能够在其中传播的物质称为介质．光沿直线传播是有条件的，即同种均匀介质．如果介质不均匀，光的传播方向一般会变化，比如地球周围的大气层中空气的分布不均匀，高空空气稀薄，所以光斜射入大气层时不再沿直线传播.只是在地面附近不太高的范围内空气稀薄程度较均匀，所以在地面附近的空气中可以说光是沿直线传播的，故A错C对.光只有在真空中或空气中传播速度是3x108m/s,而在其它介质中都比它小，B错.声音的传播需要介质，故不能在真空中传播，而光可以在真空中传播，故D错.答案C例2物理老师在实验室用某种方法在长方形玻璃缸内配制了一些白糖水.两天后，同学们来到实验室上课，一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入白糖水，发现了一个奇特的现象：光在白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线，如图6所示．关于对这个现象的解释，同学们提出了以下猜想，其中能合理解释该现象的猜想是()A.玻璃缸的折射作用8.激光笔发出的光线不绝对平行C.白糖水的密度不是均匀的，越深密度越大»激光笔发出的各种颜色的光发生了色散解析本题的目的是要考查光直线传播的条件——同种均匀物质．由题意“光在白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线”，这里描述的现象是光在白糖水中传播的情况，而不是着重说明由玻璃进入糖水时发生偏折，故排除选项A，所以要解决本题的问题应围绕“为什么在白糖水这种物质中光的传播路线不是直线？”，“是同种物质但配制的白糖水的密度是否均匀？”,由生活经验我们知道，喝白糖水时越到杯子下面越甜，说明虽然是同种物质但是上下密度却不均匀，所以猜想是白糖水的密度不均匀导致光斜射时传播路线发生改变，故选C.而选项B、D与本题无关.答案C例3如图7所示，在开凿大山隧道时，工程师们常常用激光束引导掘进机，使掘进机沿直线前进，保证隧道方向不出偏差．这主要利用了()A.光的直线传播B.光的曲线传播C.光的反射D.光的折射解析“激光准直”是光的直线传播的一个应用实例，只要掘进机总是沿着激光照射出的亮点掘进，那么掘出的隧道就一定是直的．激光的方向性好，而亮度随距离增大不明显减弱.因此，用它能保证掘进方向不变．答案A例4一工棚的油毡屋顶上有一个小孔，太阳光通过它后落在地面上形成一个圆形光斑，这一现象不能说明（）A.小孔的形状一定是圆的B.太阳的形状是圆的C.地面上的光斑是太阳的像D.光是沿直线传播的解析由光的直线传播知识可知,小孔成像成的是倒立的实像，其形状与孔的形状无关．答案A例5小明参加学校组织的生存夏令营，学到了许多野外生存的知识与技能．其中一项技能是“用影子辨别方向”.如图8,将一根直杆竖直插在水平地面上的O点.中午前后，用描点的方法在地面上画出竖直杆的阴影顶端的运行轨迹，在轨迹上找出其中距O最近的点A，则OA所指示的方向就是（选填“东”、“南”、“西”或“北”）方向，这一判断应用的光学知识是.解析光在均匀介质中沿直线传播时，遇到不透明的物体，在物体后面光不能达到的区域便形成了影子.就象同学们在路灯下走过，人的影子会发生长短变化一样，本题中木杆的影子，由于阳光的照射是先斜射后直射再斜射，所以木杆的影子是早晚长、中午短.影子最短的时候就是太阳在正南方向，所以OA所指方向就是“北”.答案北光在同种均匀介质中沿直线传播拓展我们可以通过影子的方向、长短来判断一天大概的时间，聪明的我国古代劳动人民已经注意到这种现象，并发明了一种记时工具“日晷”——在圆形石板上刻有表明时间的刻度，圆心立一小棍，从日出到日落，小棍的阴影由长而短又由短而长的印在刻度上，由此标示时间.“寸阴”即阴影缩短或延长一寸的长度，通常用来表示时间极为短暂，后来人们用“一寸光阴一寸金”来劝导大家珍惜分分秒秒．例6能否根据影子的形成，说明汽车的前灯为什么安装在车的下部?解析夜间行车，灯光照射的路面一片光亮，表明路面是平坦的；如果有黑影，说明路面是坎坷不平的．答案如图9,由光的直线传播知识可知，对于同样高的障碍物，如果光线从较高的地方射向障碍物，其影子比较短；光线从较低的地方射向障碍物，其影子长一些，这样有助于司机看清前面路面的凹凸情况，所以汽车的前灯要安装在车头的下部．例7阅读理解题在科幻小说《往日之光》中，作者鲍勃・肖幻想了一种慢透光玻璃，讲述了一段美丽动人的故事.“想象有一种玻璃，光在这种玻璃中运动的速度极慢，通过半厘米厚需要10年，比蜗牛的速度还慢得多．当一块慢透光玻璃制出来时，望上去总是一片漆黑，因为还没有光穿过它．把这种玻璃放在风景秀丽的林中、湖边，带着这些美丽的景致的光陷入慢透光玻璃中，10年也出不来．把在这种地方放了10年的玻璃镶在城市住宅的窗户上，那么，在下一个10年的过程中，这个窗子外面便仿佛呈现出林中湖泊的美景．各种动物无声的前来饮水，空中百鸟飞翔，日夜在交替，季节在变化．身居闹市，犹如别墅．”这确实是一个有意思的幻想，但关键是要降住飞驰的光．科学技术发展到今天，部分科幻已经开始变成现实．(1)本文作者进行科学幻想的依据是什么？(2)在生活和学习中，你一定也有许多奇思妙想吧，简要写出一种想象及其依据．解析通常情况下，光在各种介质中传播速度极快．试题中的作者据此进行反向思维．题目情景优美，充满幻想，给人启迪．第一问表面上看是考学生，实际上给我们以方法：提醒我们幻想要有依据，不能胡乱猜想．最后一问更能激发我们的思维，只要联系所学知识，再插上想象的翅膀，不难得出答案．答案(1)依据是光在不同的介质中传播速度不同；(2)想象在常温下制成超导体.依据是超导材料与温度有关；想象声的传播速度变得很慢很慢，因为声音的速度与温度、传输的介质也有关；想象如何利用海洋环流发电、温差发电等．例8实验探究——小孔成像的再认识(1)在硬纸板上用锥子扎一个1~2mm的圆孔.晚上点燃一支蜡烛放在小孔前，在硬纸板的另一侧的白屏上就能看到烛焰的像．改变屏与小孔的距离，像的大小和亮度有什么变化？(2)平行于硬板移动蜡烛，屏上像的移动方向与蜡烛的移动方向是否相同？(3)在不同的硬纸板上分别钻出不同形状的孔，一是三角形、一是方形，孔的形状对所成像有无影响？(4)同一硬纸板上同时有两个或三个小孔(一是圆孔、一是三角形、一是方形)，则光屏上会出现一个像还是几个像？形成的像各是什么样？解析小孔成像的原理是光的直线传播，改变蜡烛到孔、孔到接收光屏之间的距离都可以改变像的大小(见图3)，像越大亮度越暗.平行与硬纸板即上下移动烛焰，屏上所成的像会向相反的方向移动.小孔成像像的形状与孔的形状无关，如果有多个不同形状的小孔，可以看到有多个烛焰的像且都是倒立的．拓展北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道：“……若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东……”.前一个影指，后一个影是.(答案分别为“影子”、“小孔成像”)例9如图10，身高为1.6m的某学生想测量一棵大树的高度，她沿着树影BA由B向A走去，当走到C点时，她的影子顶端正好与树的影子顶端重合，测得BC=3.2m,CA=0.8m,则树的高度为()A.4.8mB.6.4mC.8mD.10m解析利用影子的形成——光的直线传播知识并结合数学中相似三角形知识，在实际生活中有着重要的应用.如图10，由题意知，△ACD7ABE,故，解得BE=8m.答案C四、练一练L大伟同学在课外按如图11所示的装置做小孔成像实验.如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则大伟在半透明纸上看到的是()A.蜡烛的正立像B.蜡烛的倒立像C.三角形光斑D,圆形光斑.雷达是现代战争重要的军事装备.如图12所示，若雷达向飞机发射的微波从发出到接收到返回信号所用时间为52“(1内=10-6s),