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4.1 光的直线传播
人教版八年级上册 第四章 光现象
1.了解光源，知道光源的分类。
2.理解光沿直线传播及其应用。(重难点)
3.了解光在真空和空气中的传播速度。
我们每天都会通过声和光接收大量信息。之前我们学习了声现象，了解了声的传播。关于光现象，你知道哪些物体能发光吗？光的传播又有什么特点呢？
要研究光现象，首先要看哪些物体能够发光，是谁给我们带来了光明。
所有能够发光的物体都是光源。
有的动物也可以发光。夏天的夜晚，常有淡淡的绿光在草丛中闪烁，那是萤火虫在发光。在大海深处，水母、灯笼鱼、斧头鱼等发出的光，使幽深的海洋世界显得更加神秘。
萤火虫
水母
灯笼鱼
斧头鱼
现代社会中有很多人造光源，如图4.1-1丙中的发光二极管（LED）灯。 你周围有哪些人造光源？
一、光源
在晴朗的日子里，白天，灿烂的阳光普照大地；
太阳以及我们看到的绝大多数星星是恒星，宇宙中的恒星都能发光。
灿烂的阳光
闪烁的星光
夜晚，闪烁的星光点缀漆黑的夜空。
1、光源的概念
2、光源的分类
光源
自然光源
人造光源
太阳、恒星、萤火虫、水母、灯笼鱼、斧头鱼、闪电等。
发光二极管（LED）灯、蜡烛、火焰、发光的手电筒等。
思考：月亮是光源吗？
月亮本身不能发光，由于反射太阳光而显得明亮，这类物体不是光源。
一、光源
在有薄雾的天气，可以看到透过树丛的光束是直的；从汽车前灯射出的光束是直的；电影放映机射向银幕的光束也是直的。
树丛的光束
汽车前灯射出的光束
放映机射向银幕的光束
二、光的直线传播
1. 探究光沿直线传播
光在空气中传播
用激光手电筒把光射入充满烟雾的较暗的空间，就能够观察到光在空气中的传播现象，可以用喷水壶喷水雾的方法。
这些现象说明，光在空气中是沿直线传播的。
光在空气中沿直线传播，那么它在液体、固体中是不是也沿直线传播呢？
二、光的直线传播
光在水中传播
向盛水的玻璃水槽内滴几滴牛奶，搅拌均匀后，用激光笔将一束光射到水中，观察光在水中的传播径迹。
现象：
光在水中沿直线传播。
二、光的直线传播
光在玻璃中传播
用激光笔将一束光射到玻璃砖中，观察光在玻璃中的传播径迹。
现象：
光在玻璃中沿直线传播。
二、光的直线传播
实验表明，光在水、玻璃中也是沿直线传播的。空气、水和玻璃等透明物质可以作为光传播的介质。
结论
特别提醒
如果介质不均匀，那么光的传播会发生偏折，因此光要沿直线传播"同种""均匀"缺一不可。
不同种介质
不均匀介质
二、光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传播。
光线
2、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一束光传播的径迹和方向。这样的直线叫作光线（light ray）
一束平行光
点光源发出的光线
理想模型法
光线是理想模型，并不实际存在，但光是实际存在的。
光源
物体的影子
不透明物体
（1）影子的形成、
由于光沿直线传播，在不透明的物体后面光照射不到的区域形成影。
3、光的直线传播的应用
知道人影是怎么形成的吗？
光的直线传播
二、光的直线传播
皮影戏
日晷
现象
（2）激光准直
由于光沿直线传播，在开拙隧道时，工人们可以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。
3、光的直线传播的应用
（3）排队看齐、射击瞄准
缺口
准星
排队看齐
射击瞄准
3、光的直线传播的应用
瞄准时：缺口、准星、靶心三点要在一条直线上。
只要我们每个人都只能看见自己前面的一个人，队就排直了。
太阳
月球
地球
（4）日食和月食
请你描述出日食和月食的成因
3、光的直线传播的应用
太阳
地球
月球
日食
月食
想想做做
如图，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，并用橡皮筋固定。将小孔对着烛焰，观察烛焰在薄膜上所成的像；改变烛焰到小孔的距离，观察烛焰成像的情况；描述小孔成像的特点。
从烛焰的不同位置发出的光穿过小孔后是怎样传播的？试着在图中画一画，也许能帮助你解释为什么能成这样的像。
小孔成像
特点：
1.成倒立的实像；
2.像的大小与孔到物体的距离、孔到光屏的距离有关；
3.像的形状与物体的形状有关，与孔的形状无关。
小孔成像原理：
光的直线传播。
激光准直、射击瞄准、排队、小孔成像、人影、皮影戏、日晷、日食、月食等，都是光的直线传播的实例。
二、光的直线传播
小结
打雷和闪电同时同地发生，为什么我们总是先看见闪电后听到雷声？
问题：
打雷和闪电在远处同时同地发生，但是我们总是先看见闪电，后听到雷声。这表明，光比声音传播得快。
三、光的传播速度
与声音不同，光不仅可以在空气、水、玻璃等透明等物质中传播，而且可以在真空中传播。
光在真空中的传播速度
在物理学中光速用字母c表示。
光在真空中1 s能传播299792458 m，也就是说，真空中的光速c = 2.997 924 58×108m/s
在通常情况下，真空中的光速可以近似取c = 3×108m/s = 3×105km/s
光在其他介质中的传播速度
光在空气中的速度非常 c;
光在水中的速度约为 c;
在玻璃中的速度约为 c。
接近
v玻璃＜v水＜v空气＜v真空
v固＜v液＜v气＜v真空
三、光的传播速度
1、光速
光 声
光的传播不需要介质
空气中光速近似3×108m/s
光可以在真空中传播
v固＜v液＜v气＜v真空
声的传播需要介质
15℃空气中声速约340m/s
声不可以在真空中传播
v气＜v液＜v固
2. 光和声音的传播对比
四、科学世界
我们看到了古老的光
同学们听过牛郎织女的神话故事吧。王母娘娘拆散了牛郎和织女的幸福家庭，他们化作天上的两颗星，只能在每年农历七月初七渡过银河相会一次。这个故事表达了人们反抗封建礼教、追求幸福生活的美好愿望。
但是，神话终归是神话。你知道天上的牛郎星和织女星相距多远吗？这两颗星都是银河系中的恒星，它们之间的距离如果用千米表示，那可真是个“天文数字”，大得不得了。即便牛郎能以光速飞行，从牛郎星飞到织女星也要16年！要想每年相会一次，那是不可能的。
宇宙中恒星间的距离都非常大。为了表达方便，天文学家使用了一个非常大的距离单位——光年，它等于光在真空中传播1年所经过的距离。这样说来，牛郎星和织女星的距离就是16光年。
离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.2光年。也就是说，我们现在观测到的比邻星的光，是它在4.2年前发出的，经过了4年多才到达我们的眼睛。
银河系是由超过 1 000 亿颗恒星组成的星系。在银河系之外，离我们最近的星系是大麦哲伦云，它距离我们约 16 万光年。想一想：今天人们看到的大麦哲伦云的光，是它什么时候发出的？那时候人类在进化过程中正处于哪个阶段？
秋天的夜晚可以在东北方向的天空找到一个亮斑，看起来像个纺锤，那就是仙女星系。它是北半球可用肉眼看到的银河外星系，与我们的距离
约是250万光年。
光——宇宙的使者，不仅告诉我们宇宙的现在，还在告诉我们遥远的过去。
请回答以下问题：
1. “光年”是什么物理量的单位？
2. 牛郎星和织女星的距离是多少千米？
仙女星系
四、科学世界
五、课堂总结
1. 做一做手影游戏，用光的直线传播知识解释影子是怎样形成的。
因为光沿直线传播，遇到不透明的手时被阻挡，无法到达手后方，形成暗区即影子。
六、练习与应用
解析：
2. “井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。请根据光的直线传播知识画图说明为什么“坐井观天，所见甚小”。
如图所示。因为蛙坐在井底且光沿直线传播受到井壁的阻碍，所以蛙能看到的范围，只能看见两线所夹范围内的物体。
六、练习与应用
解析：
3. 举出一些例子，说明光的直线传播在生活中的应用。
激光准直、射击瞄准、排队、小孔成像、人影、皮影戏、日晷、日食、月食等，都是光的直线传播的实例。
排队：在日常生活中，当我们排队时，通常会通过观察前面同学的后脑勺来确保队伍整齐。这是因为光沿直线传播，我们可以直接看到前面同学的后脑勺，从而判断队伍是否对齐。
激光准直：在建筑、工程等领域，激光准直仪利用激光束沿直线传播的特性，确保建筑物或设备的直线度。这种方法不仅精确度高，而且操作简便。
解析：
六、练习与应用
4. 太阳发出的光，要经过大约8min才能到达地球。请你估算太阳到地球的距离。如果一辆赛车以500km/h的速度不停地跑，它要经过多长时间才能跑完这段路程
太阳到地球的距离：
约33年
赛车跑完全程所用的时间 :
s=vt＝3×108m/ ×480s＝1.44 ×1011m＝1.44×108km
解析：
六、练习与应用
5．请你比较光在玻璃、水、空气中传播速度的大小，并由此猜想光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系。通过查阅资料，检验你的猜想。
实际上，物理学界已经通过大量的实验和理论研究证实了这一猜想。光在固体中的传播速度通常是最慢的，因为固体介质中的原子和分子排列紧密，对光的散射和吸收作用强；在液体中，由于分子间的相互作用和流动性，光的传播速度会比固体中快一些；而在气体中，由于分子间的距离较大，对光的阻碍作用相对较小，因此光的传播速度会更快。当然，光在真空中的传播速度是最快的。
光在空气中的速度非常 c;
光在水中的速度约为 c;
在玻璃中的速度约为 c。
接近
v玻璃＜v水＜v空气＜v真空
六、练习与应用
解析：
下 课
Thanks!
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