在日常的生活中,我们能发现许多小孔成像的现象。比如:烈日炎炎树荫下的光斑,就是太阳光线通过树叶间的小孔或缝隙在地面形成的实像;天空出现日蚀的时候,在一张白纸上戳一个小洞,让太阳光穿过小洞,在小洞后方的地面上就会有一个月牙形光斑,这也是日蚀时太阳的实像。照像机也是利用小孔成像原理,将远处的景物投射到感光器上,最后形成景物的照片。下面就来看看小孔成像为什么左右颠倒?物体离小孔越近成像越大对吗?一起来了解一下吧。
小孔成像的原理是:由于光沿直线传播,物体上方射出的光线通过小孔投射在下方,物体下方射出的光线通过小孔投射到上方,于是形成了倒立的实像。当小孔的位置固定时,物体的位置离屏越近,它的像越大,反之越小,但无论哪种情况,所成的像都是倒立的实像。这个实像与小孔的形状无关。小孔是圆的、方的、三角的都可以,但必须足够小。
01光的直线传播
1、光源
(1)定义:能够自行发光,且正在发光的物体。
(2)分类:自然光源和人造光源。
2、光的直线传播:在同种均匀物质中,光沿直线传播。
3、光线:为了表示光的传播情况,我们通常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向,这样的直线叫做光线。不是真实存在的。
4、光的直线传播实例
(1)小孔成像特点:
①所成的像是倒立的实像;
②所成的像与小孔的形状无关,只与物体的形状有关。
③当物体与小孔的距离不变时,光屏离小孔越远,像越大。(光屏离小孔越近,像越小);
④当光屏与小孔的距离不变时,物体离小孔越远,像越小。(物体离小孔越近,像越大)
(2)影子的形成:因为光沿着直线传播,且光不能穿过不透明的物体,所以光照射到不透明物体上,在物体的另一侧会有一个光照不到的区域,这就是影子。
(3)判断月食:
太阳、地球、月亮位于同一条直线上,且地球在中间。
(4)判断日食:
太阳、月亮、地球位于同一条直线上,且月亮在中间。
5、光速:光在真空中传播的速度为3.0×108m/s。
6、光年:常用于天文学中,是一个非常大的距离单位,它等于光在一年内传播的距离。
02 光的反射、折射、色散
1、光的反射
(1)法线:垂直于镜面的直线叫做法线。
(2)入射角:入射光线与法线的夹角叫做入射角
(3)反射角:反射光线与法线的夹角叫做反射角。
(4)反射定律:
①在反射现象中,反射光线、入射光线和法线位于同一个平面内;
②反射光线、入射光线分居法线的两侧;
③反射角等于入射角。
(5)反射的分类:
反射有两种,一是镜面反射,一是漫反射。漫反射也遵守光的反射定律。
(6)光路可逆性:在反射现象中光路是可逆的。
2、光的折射
(1)光的折射:光从一种介质射入另一种介质时,传播方向发生偏折。这种想象叫做光的折射。
(2)光的折射现象:潭清疑水浅、海市蜃楼。
(3)光的折射规律:
①光折射时,折射光线、入射光线和法线在同一个平面内;
②折射光线、入射光线分居法线两侧;
③入射角增大时,折射角也增大(入射角减小时,折射角也减小);
④光从速度较快的介质斜射入速度较慢的介质中时,折射光线靠近法线(折射角小于入射角);
⑤光从速度较慢的介质斜射入速度较快的介质中时,折射光线远离法线(折射角大于入射角)。
*特例:光从空气斜射入水、冰、玻璃或其他介质中时折射光线靠近法线。(折射角小于入射角)。
*特例:光从水、冰、玻璃或其他介质斜射入空气中时折射光线远离法线。(折射角大于入射角)。
3、光的色散
(1)色散:太阳光经三棱镜折射后在白屏上依次得到红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色彩带。
(2)色光的三原色:红、绿、蓝。
(3)颜料的三原色:品红、黄、青。
(4)物体的颜色:透明物体的颜色由通过它的色光决定。无色透明物体的颜色能让所有的光都透过。不透明物体的颜色由它反射的色光决定。白色不透明的物体能反射所有颜色的光;黑色不透明的物体能吸收所有颜色的光。
(5)光谱:把光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来就是光谱。
(6)天空呈蓝色的原因:大气对阳光中波长较短的蓝光散射较多。
(7)傍晚太阳发红的原因:傍晚的阳光要穿过厚厚的大气层,蓝光、紫光大部分被散射掉了,剩下红光、橙光射入我们的眼睛。
(8)雾灯选择黄色的原因:人眼对黄色光敏感度较高,且黄光不易被空气散射,有较强的穿透作用,能让更远的人看到。
(9)红外线的应用:
①红外线夜视仪;
②红外线遥感。
③紫外线的应用:A:杀菌;B:防伪。
④有助于人体合成维生素D。
(10)紫外线的危害:过量的紫外线照射对人体十分有害,轻则使皮肤粗糙,重则引起皮肤癌。
03 平面镜成像
1、探究平面镜成像
在探究平面镜成像的实验中,在桌上竖立一块玻璃当做平面镜,平面镜前面放一支点燃的蜡烛,平面镜后面放一支未点燃的同样的蜡烛。移动蜡烛,直到从前面看上去也像点燃的一样,这就是烛焰的像。通过观察可知,像与烛焰的大小相等;像与烛焰的连线跟镜面垂直,像到镜面的距离等于实物到镜面的距离。
2、面镜分类
(1)平面镜
(2)曲面镜:凹面镜、球面镜、凸面镜
3、球面镜对光线的作用
(1)凹面镜对光线有会聚作用。
(2)凸面镜对光线有发散作用。
4、球面镜的应用
(1)凹面镜:太阳灶、反射式天文望远镜;
(2)凸面镜:汽车后视镜、街头拐弯处的反光镜、手电筒的反光装置。
5、平面镜成像规律
(1)平面镜所成像的大小与物体的大小相等,物和像到平面镜的距离相等,像和物体的连线与镜面垂直。
(2)平面镜所成的像与物关于镜面对称。
(3)平面镜所成的像是经光的反射形成的正立的虚像。