一、教學(xué)目標(biāo)
1、知道光在同一種均勻媒質(zhì)中是沿直線傳播的。
2、知道光的直線傳播的一些典型事例(如小孔成像、日月蝕等)。
3、記住光在真空中的傳播速度。不要求知道光速的測(cè)量方法。
二、教學(xué)過程
(一)導(dǎo)入環(huán)節(jié)
現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)光學(xué)知識(shí),在初中我們學(xué)習(xí)過,請(qǐng)同學(xué)們思考如下問題:
1、什么叫光源,生活中有哪些物體是光源?
2、光線如何表示?
3、小孔成像說明了什么?
(二)新授環(huán)節(jié)
1、光源:
(l)光源:(自身)發(fā)光的物體、如:太陽、蠟燭的光焰等。(charutupian)
注意:月亮不是光源,因?yàn)樵铝帘旧聿话l(fā)光,而是反射的太陽光。
在研究光現(xiàn)象時(shí),為了方便研究,我們通常研究點(diǎn)光源的關(guān)學(xué)現(xiàn)象,所謂點(diǎn)光源,就是可忽略自身尺寸的光源,象質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想氣體一樣,是理想化的物理模型。當(dāng)光源的尺寸遠(yuǎn)小于它到觀提點(diǎn)的距離時(shí)就可看作點(diǎn)光源。
(2)光源發(fā)光的過程是其他形式的能轉(zhuǎn)化為光能的過程,光照到物體上,光能又可轉(zhuǎn)化為其它形式的能。光束射入人眼才能引起人的視覺。
光能:光具有的能量,包含在光束中。
分類:
1)、天然光源和人造光源:
A、太陽等恒星都是天然光源(火星不是恒星)。
B、白熾燈、水銀燈、熒光燈和蠟燭等是人造光源。
2)、按光的激發(fā)方式分:冷光源和熱光源。
A、熱光源:利用熱能激發(fā)的光源(白熾燈、弧光燈等)。
B、冷光源:利用化學(xué)能、電能激發(fā)的光源(螢火蟲、霓虹燈等)。
3)、按光線特點(diǎn)分:點(diǎn)光源、線光源、面光源和體光源。(著重介紹點(diǎn)光源)
A、定義:凡是光源本身的大小與它被照到的物體間的距離相比可以忽略不計(jì)時(shí),這樣的光源都可以看作是“點(diǎn)光源”。
B、點(diǎn)光源是一種理想模型。點(diǎn)光源并非數(shù)學(xué)上的點(diǎn),而是物理意義上的點(diǎn),即光源本身有一定線度。
2、光的直線傳播
(1)光線:表示光傳播方向和路徑的幾何線叫做光線。在光線上標(biāo)明箭頭,表示光的傳播方向。
(2)介質(zhì):光能夠在其中傳播的物質(zhì)、如:空氣、水、玻璃等。
注意:光能在真空中傳播,說明光的傳播并不依靠介質(zhì)。
(3)光直線傳播的條件:同一種均勻介質(zhì)中。
光直線傳播產(chǎn)生的光現(xiàn)象有:小孔成像、影的形成、日食和月食等。
光的傳播過程,也是能量傳遞的過程。
3、影:
(l)點(diǎn)光源的影
點(diǎn)光源發(fā)出的光,照到不透明的物體上,物體向光的表面被照明,在背光面的后方形成一個(gè)光線照不到的黑暗區(qū)域。
(2)較大發(fā)光面的本影和半影。
完全不會(huì)受到光的照射的范圍是本影,本影周圍還有一個(gè)能受到光源發(fā)出的一部分光照射的區(qū)域,是半影,比較以上兩圖,光源的發(fā)光面積極大,本影區(qū)越小,無影燈就是根據(jù)此原理設(shè)計(jì)的。
注意強(qiáng)調(diào):本身能夠發(fā)光的物體叫光源,光源發(fā)出的光可用光線表示,但光線實(shí)際上是不存在的;光在同一種約勻介質(zhì)中沿直線傳播,正因如此,才能在障礙物的背面留下影子。
4、關(guān)于證明光的直線傳播現(xiàn)象很多,例如日食月食現(xiàn)象:
(1)日食:發(fā)生日食時(shí),太陽、月球、地球在同一條直線上,月球在中間,在地球上月球本影里的人看不到太陽的整個(gè)發(fā)光表面,這就是日全食,如a區(qū)。在月球半影里的人看不到太陽某一側(cè)的發(fā)光表面,這就是日偏食如b區(qū),在月球本影延長(zhǎng)的空間里的人看不到太陽發(fā)光表面的中部,能看到太陽周圍的發(fā)光環(huán)形面,這就是日環(huán)食,如c區(qū)。
(2)、月食:發(fā)生月食時(shí),太陽、月球、地球同在一條直線上,地球在中間,如圖所示,當(dāng)月球全部進(jìn)入地球本影區(qū)域時(shí)形成月全食,如圖a區(qū);當(dāng)月球有一部分進(jìn)人地球本影區(qū)域時(shí)形成月偏食,如圖b區(qū);但要注意,當(dāng)月球整體在c區(qū)時(shí)并不發(fā)生月偏食。
5、光速:光的傳播速度。
1)、真空中的光速:各種不同頻率的光在真空中的傳播速度都相同,均為:
C=3.0×105km/s=3.0×108m/s。
2)、光在空氣中的速度近似等C=3.0×105km/s=3.0×108m/s。
3)、光在其它媒質(zhì)中的速度都小于C,其大小除了與媒質(zhì)性質(zhì)有關(guān)外,還與光的頻率有關(guān)(這一點(diǎn)與機(jī)械波不同,機(jī)械波的波速僅由媒質(zhì)的性質(zhì)即密度、彈性和溫度等決定)
6、光年:
1)、定義:光在真空中一年時(shí)間內(nèi)傳播的距離叫做光年。
注意:光年不是時(shí)間單位,而是長(zhǎng)度單位。
2)、大小:1光年=Ct=3.0×108m/s×365×24×3600s=9.46×1015m。