设计光学实验

1.把笔放在装有水的玻璃杯中，看折射现象。
2.将激光从侧面照在装有水的玻璃杯上，然后在玻璃杯的后面放纸（做白屏用）观察柱面镜将光点变为直线
3.把激光照入混有奶粉的玻璃水杯中，看散射现象。
4. 将白纸放在水杯后方，用激光照射杯子，记录白纸上光斑的位置；再将奶粉倒入水中，在记录光斑的位置，会不同。

初二物理光学知识体系

一、光的直线传播
1、光源：定义：能够发光的物体叫光源。
分类：自然光源，如 太阳、萤火虫；人造光源，如 篝火、蜡烛、油灯、电灯。月亮 本身不会发光，它不是光源。
2、规律：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
3、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
练习：☆为什么在有雾的天气里，可以看到从汽车头灯射出的光束是直的？
答：光在空气中是沿直线传播的。光在传播过程中，部分光遇到雾发生漫反射，射入人眼，人能看到光的直线传播。
☆早晨，看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置 高 ，该现象说明：光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
4、应用及现象：
① 激光准直。
②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。
③日食月食的形成：当地球 在中间时可形成月食。
如图：在月球后
1的位置可看
到日全食，在2的
位置看到日偏食，在3的位置看
到日环食。
④ 小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无 关。
5、光速：
光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空气中速度约为3×108m/s。光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。
二、光的反射
1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律：三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。
3、分类：
⑴ 镜面反射：
定义：射到物面上的平行光反射后仍然平行
条件：反射面 平滑。
应用：迎着太阳看平静的水面，特别亮。黑板“反光”等，都是因为发生了镜面反射
⑵ 漫反射：
定义：射到物面上的平行光反射后向着不同的方向 ，每条光线遵守光的反射定律。
条件：反射面凹凸不平。
应用：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。
练习：☆请各举一例说明光的反射作用对人们生活、生产的利与弊。
⑴有利：生活中用平面镜观察面容；我们能看到的大多数物体是由于物体反射光进入我们眼睛。
⑵有弊：黑板反光；城市高大的楼房的玻璃幕墙、釉面砖墙反光造成光污染。
☆把桌子放在教室中间，我们从各个方向能看到它原因是：光在桌子上发生了漫反射。
4、面镜：
⑴平面镜：
成像特点：等大,等距,垂直,虚像
①像、物大小相等
②像、物到镜面的距离相等。
③像、物的连线与镜面垂直
④物体在平面镜里所成的像是虚像。
成像原理：光的反射定理
作 用：成像、 改变光路
实像和虚像：实像：实际光线会聚点所成的像
虚像：反射光线反向延长线的会聚点所成的像
⑵球面镜：
定义：用球面的 内 表面作反射面。
性质：凹镜能把射向它的平行光线 会聚在一点；从焦点射向凹镜的反射光是平行光
应 用：太阳灶、手电筒、汽车头灯
定义：用球面的 外 表面做反射面。
性质：凸镜对光线起发散作用。凸镜所成的象是缩小的虚像
应用：汽车后视镜
练习：☆在研究平面镜成像特点时，我们常用平板玻璃、直尺、蜡烛进行实验，其中选用两根相同蜡烛的目的是：便于确定成像的位置和比较像和物的大小。
☆ 汽车司机前的玻璃不是竖直的，而是上方向内倾斜，除了可以减小前进时受到的阻力外，从光学角度考虑这样做的好处是：使车内的物体的像成在司机视线上方，不影响司机看路面。汽车头灯安装在车头下部：可以使车前障碍物在路面形成较长的影子，便于司机及早发现。
三、颜色及看不见的光
1、白光的组成:红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫.
色光的三原色:红,绿,蓝. 颜料的三原色:品红,黄,青
2、看不见的光:红外线, 紫外线

一、光的折射
1、定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化；这种现象叫光的折射现象。
2、光的折射定律：三线同面,法线居中,空气中角大,光路可逆
⑴折射光线，入射光线和法线在同一平面内。
⑵折射光线和入射光线分居与法线两侧。
⑶ 光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。
光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。
光从空气垂直射入（或其他介质射出），折射角=入射角= 0 度。
3、应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置 高
练习：☆池水看起来比实际的 浅 是因为光从 水中斜射向 空气中时发生折射，折射角大于入射角。
☆蓝天白云在湖中形成倒影，水中鱼儿在“云中”自由穿行。这里我们看到的水中的白云是由 光的反射 而形成的 虚像 ，看到的鱼儿是由是由光的折射而形成的 虚像 。
二、透镜
1、 名词：薄透镜：透镜的厚度远小于球面的半径。
主光轴：通过两个球面球心的直线。
光心：（O）即薄透镜的中心。性质：通过光心的光线传播方向不改变。
焦点（F）：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。
焦距（f）：焦点到凸透镜光心的距离。
2、 典型光路

名称 又名 眼镜 实物
形状 光学
符号 性质
凸透镜 会聚透镜 老化镜

对光线有会聚作用
凹透镜 发散透镜 近视镜

对光线有发散作用
3、填表：

三、凸透镜成像规律及其应用
1、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。
若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内；②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。
2、实验结论：（凸透镜成像规律）
F分虚实,2f大小,实倒虚正,
具体见下表:
物距 像的性质 像距 应用
倒、正 放、缩 虚、实
u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 照相机
f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 幻灯机
u<f 正立 放大 虚象 |v|>u 放大镜
3、对规律的进一步认识：
⑴u＝f是成实像和虚象，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。
⑵u＝2f是像放大和缩小的分界点
⑶当像距大于物距时成放大的实像（或虚像），当像距小于物距时成倒立缩小的实像。
⑷成实像时：

⑸成虚像时：

四、眼睛和眼镜
1、成像原理: 从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上行成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。
2、近视及远视的矫正:近视眼要戴凹透镜,远视眼要戴凸透镜.
五、显微镜和望远镜
1、显微镜: 显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样；目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。
2、望远镜:有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。