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光的初步知识 知识要点分析 一、光的直线传播　 1．光的直线传播和光速 　　光在同一种均匀介质中沿直线传播。在不同介质中，或同一种不均匀的介质中，则不一定沿直线传播。比如光从空气斜射入水中要发生折射现象。早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，就是因为不均匀的大气使光线变弯了的缘故。 　　光线是由一小光束抽象而建立的物理模型。 　　光在不同介质中的传播速度不同。光可以在真空中传播，并且在真空的传播速度最大，速度为C=3.0×108米／秒。光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度，通常也可以近似认为是3.0×108米／秒。光速C是速度的上限，任何物体的速度不可能超过光速C。 　　本身能发光的物体叫做光源。如太阳、电灯等。光是有能量的，光能可以转化为其他形式的能。 　　 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5—l所示。人的眼睛在观察物体的时候，根据两只眼睛对物体的视线间的夹角可以判断物体的位置，也是这个道理。 2．影 　　点光源发出的光，照在不透明的物体上时，物体向光的表面被照明，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。如图5—2所示，可以看出影是发自光源并与投影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，这些影共有的范围完全不会受到光的照射，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，叫半影。如图5—3所示。光源的发光面越大，本影区越小。 　　 二、光的反射 　　光在传播过程中遇到两种介质的分界面时仍返回原介质中的现象叫做光的反射。光的反射遵循反射定律。其内容是：反射光线，入射光和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。光的反射分为漫反射和镜面反射，它们都遵循光的反射定律。在反射现象中，光路是可逆的。　 三、光的折射 　　光在传播过程中通过两种介质分界面时，改变传播方向的现象叫做光的折射。光的折射遵循折射规律。折射规律的内容是：折射光线与入射光线，法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；光从空气斜射到水或玻璃表面时，折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时传播方向不改变。 　　在折射现象中，光路也是可逆的。　 四、实像和虚像 　　物体可以看成是由很多个点组成的。每个点都看成一个物点。物点发出的光束是发散光束，这些光束经光学系统作用后，若成为会聚光束，则其会聚点称为物点的实像点；若成为发散光束，则其反向延长线的交点称为物点的虚像点；若成为平行光束，则不成像。组成物体的物点对应的像点就组成了物体的像。若物体的像由实像点组成，物体的像就是实像；若物体的像由虚像点组成，则物体的像就是虚像。 　　实像可以用光屏来承接，也可以用眼睛来观看。虚像不能用光屏来承接，只能用眼睛来观看。　 五、平面镜 　　平面镜能成正立、等大的虚像。像和物体到镜面的距离都相等，像和物的大小相同，并且它们的连线与镜面垂直。像和物关于镜面对称。 　　平面镜只改变光的传播方向，不改变光的会聚或发散程度。　 六、球面镜 　　球面镜有两种：一种是用球面的内表面做反射面的，叫做凹面镜，简称凹镜；另一种是用球面的外表面做反射面的，叫做凸面镜，简称凸镜。连接球面顶点O和球面中心C的直线叫做球面镜的主轴。图5－4表示出了凹镜的主轴。 　　 　　跟主轴平行的光线射到凹镜上，反射后会聚于主轴上的F点，F点叫做凹镜的焦点。如图5—4所示。凹镜的焦距f=OF= 　　跟主轴平行的光线射到凸镜上，反射光线的反向延长线交于镜后主轴上的F点，F点叫凸镜的虚焦点。凸镜对光线有发散作用。 　　物体位于凹镜球心外侧时，成倒立缩小的实像，像位于球心和焦点之间； 　　物体位于球心和焦点之间时，成倒立放大的实像，像位于凹镜球心外侧； 　　物体位于凹镜焦点以内时，成正立放大的虚像。像在镜另一侧。 　　凸镜只能成正立、缩小的虚像。　 七、透镜 1．透镜的有关概念及特征（见下表） 2．透镜成像规律 　（1）凸透镜成像规律（见下表） 　 　（2）凹透镜成像规律：物体在凹透镜前任何地方总成正立、缩小的虚像。　 　　用作图法研究透镜成像的规律时，通常利用三条特殊的光线。 1．凸透镜的三条特殊的光线 　　如图5—5所示 　　①跟主轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点；　　②通过焦点的光线，经过凸透镜折射后平行于主轴；　　③通过光心的光线，经过透镜后方向不变。　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 2．凹透镜的三条特殊的光线 　　如图5—6所示 　　①跟主轴平行的光线，经过凹透镜折射后发散，其反向延长线过虚焦点；　　②