一、知识要点归纳

　　1. 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.

　　2. 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3×108m/s．光在空气中的速度略小，近似为3×108m/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.

　　1. 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．

　　2.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．

　　3.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．

　　4.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3×108m/s

　　Ｃ.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3×108m/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

　　B.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

　　D.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.4.8m B.6.4m

　　C.8m D.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，ACD∽ABE，故 ，解得BE＝8m.

　　答案C

　　四、练一练

　　１.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

　　2.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52μs（1μs＝10-6s），在空气中微波的传播速度等于光速，则此时飞机与雷达的距离为_____m．

　　3.如图13是小悦同学的一幅写生画，在仔细观察后，请你用所学知识解释其中的两个物理现象：

　　4.“举杯邀明月，对影成三人”，其中一人是“影”，它是由光的传播造成的．

　　5.用所给器材设计实验验证光在同种均匀物质中沿直线传播．器材：三个大头针，一块方木板，一张白纸，图钉、直尺．写出主要的实验方法与步骤．

　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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