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(共35張PPT)
第1節 光的直線傳播
八年級上冊（2024）
人教版
第四章 光現象
導入新課
我們每天都會通過聲和光接收大量信息。之前我們學習了聲現象，了解了聲的傳播。關于光現象，你知道哪些物體能發光嗎？光的傳播又有什么特點呢？
要研究光現象，首先要看哪些物體能夠發光，是誰給我們帶來了光明。
光源
一
1. 概念
一、光源
在晴朗的日子里，白天，燦爛的陽光普照大地；夜晚，閃爍的星光點綴漆黑的夜空。
太陽以及我們看到的絕大多數星星是恒星，宇宙中的恒星都能發光。
燦爛的陽光
閃爍的星光
一、光源
所有能夠發光的物體都是光源。
有的動物也可以發光。夏天的夜晚，常有淡淡的綠光在草叢中閃爍，那是螢火蟲在發光。在大海深處，水母、燈籠魚、斧頭魚等發出的光，使幽深的海洋世界顯得更加神秘。
螢火蟲
水母
燈籠魚
斧頭魚
現代社會中有很多人造光源，如圖4.1-1丙中的發光二極管（LED）燈。 你周圍有哪些人造光源？
2. 光源的分類
一、光源
光源
自然光源
人造光源
太陽、恒星、螢火蟲、水母、燈籠魚、斧頭魚、閃電等。
發光二極管（LED）燈、蠟燭、火焰、發光的手電筒等。
思考：月亮是光源嗎？
月亮本身不能發光，由于反射太陽光而顯得明亮，這類物體不是光源。
光的直線傳播
二
1. 探究光沿直線傳播
二、光的直線傳播
在有薄霧的天氣，可以看到透過樹叢的光束是直的；從汽車前燈射出的光束是直的；電影放映機射向銀幕的光束也是直的。
樹叢的光束
汽車前燈射出的光束
放映機射向銀幕的光束
光在空氣中傳播
用激光手電筒把光射入充滿煙霧的較暗的空間，就能夠觀察到光在空氣中的傳播現象，可以用噴水壺噴水霧的方法。
這些現象說明，光在空氣中是沿直線傳播的。
光在空氣中沿直線傳播，那么它在液體、固體中是不是也沿直線傳播呢？
二、光的直線傳播
光在水中傳播
向盛水的玻璃水槽內滴幾滴牛奶，攪拌均勻后，用激光筆將一束光射到水中，觀察光在水中的傳播徑跡。
現象：
光在水中沿直線傳播。
二、光的直線傳播
光在玻璃中傳播
用激光筆將一束光射到玻璃磚中，觀察光在玻璃中的傳播徑跡。
現象：
光在玻璃中沿直線傳播。
二、光的直線傳播
實驗表明，光在水、玻璃中也是沿直線傳播的。空氣、水和玻璃等透明物質可以作為光傳播的介質，光在同種均勻介質中沿直線傳播。
結論
特別提醒
如果介質不均勻，那么光的傳播會發生偏折，因此光要沿直線傳播"同種""均勻"缺一不可。
二、光的直線傳播
2. 光線
二、光的直線傳播
為了表示光的傳播情況，我們通常用一條帶有箭頭的直線表示一束光傳播的徑跡和方向。這樣的直線叫作光線。
光線是理想模型，并不實際存在，但光是實際存在的。
強調：
點光源發出的光
平行光源發出的光
3. 光的直線傳播的應用
二、光的直線傳播
在開鑿隧道時，工人可以用激光束引導掘進機，使掘進機沿直線前進，保證隧道方向不出偏差。
激光準直
二、光的直線傳播
射擊瞄準
排隊
瞄準時：缺口、準星、靶心三點要在一條直線上。
只要我們每個人都只能看見自己前面的一個人，隊就排直了。
二、光的直線傳播
4. 小孔成像
如圖所示，在一個空罐的底部中央打一個小孔，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。將小孔對著燭焰，觀察燭焰在薄膜上所成的像；改變燭焰到小孔的距離，觀察燭焰成像的情況；描述小孔成像的特點。
從燭焰的不同位置發出的光穿過小孔后是怎樣傳播的？試著在圖中畫一畫，也許能幫助你解釋為什么能成這樣的像。
二、光的直線傳播
小孔成像
原理：
倒立的像。
與孔到物體的距離、孔到光屏的距離有關。
與物體的形狀有關，與孔的形狀無關。
光的直線傳播。
像的特點：
像的形狀：
像的大小：
5. 光的直線傳播的現象
二、光的直線傳播
影子的形成
光沿直線傳播遇到不透明的物體時，在物體后面光所不能到達的地方形成一個陰暗的區域就是影子。
人影
皮影戲
日晷
二、光的直線傳播
日食、月食的形成
月亮擋住了太陽射向地球的光。
地球擋住了太陽射向月球的光。
日食
月食
二、光的直線傳播
激光準直、射擊瞄準、排隊、小孔成像、人影、皮影戲、日晷、日食、月食等，都是光的直線傳播的實例。
光的傳播速度
三
三、光的傳播速度
打雷和閃電在遠處同時同地發生，但是我們總是先看見閃電，后聽到雷聲。
這表明，光比聲音傳播得快。
與聲音不同，光不僅可以在空氣、水等物質中傳播，而且可以在真空中傳播。
1. 光速
三、光的傳播速度
光在真空中的傳播速度
在物理學中光速用字母c表示。
光在真空中1 s能傳播299792458 m，也就是說，真空中的光速c = 2.997 924 58×108m/s
在通常情況下，真空中的光速可以近似取c = 3×108m/s = 3×105km/s
光在其他介質中的傳播速度
光在空氣中的速度非常 c;
光在水中的速度約為 c;
在玻璃中的速度約為 c。
接近
v玻璃＜v水＜v空氣＜v真空
v固＜v液＜v氣＜v真空
2. 光和聲音的傳播
三、光的傳播速度
光 聲
光的傳播不需要介質
空氣中光速近似3×108m/s
光可以在真空中傳播
v固＜v液＜v氣＜v真空
聲的傳播需要介質
15℃空氣中聲速約340m/s
聲不可以在真空中傳播
v氣＜v液＜v固
科學世界
四
四、科學世界
我們看到了古老的光
同學們聽過牛郎織女的神話故事吧。王母娘娘拆散了牛郎和織女的幸福家庭，他們化作天上的兩顆星，只能在每年農歷七月初七渡過銀河相會一次。這個故事表達了人們反抗封建禮教、追求幸福生活的美好愿望。
但是，神話終歸是神話。你知道天上的牛郎星和織女星相距多遠嗎？這兩顆星都是銀河系中的恒星，它們之間的距離如果用千米表示，那可真是個“天文數字”，大得不得了。即便牛郎能以光速飛行，從牛郎星飛到織女星也要16年！要想每年相會一次，那是不可能的。
宇宙中恒星間的距離都非常大。為了表達方便，天文學家使用了一個非常大的距離單位——光年，它等于光在真空中傳播1年所經過的距離。這樣說來，牛郎星和織女星的距離就是16光年。
離太陽系最近的恒星是半人馬座的比鄰星，它距離我們4.2光年。也就是說，我們現在觀測到的比鄰星的光，是它在4.2年前發出的，經過了4年多才到達我們的眼睛。
四、科學世界
銀河系是由超過 1 000 億顆恒星組成的星系。在銀河系之外，離我們最近的星系是大麥哲倫云，它距離我們約 16 萬光年。想一想：今天人們看到的大麥哲倫云的光，是它什么時候發出的？那時候人類在進化過程中正處于哪個階段？
秋天的夜晚可以在東北方向的天空找到一個亮斑，看起來像個紡錘，那就是仙女星系。它是北半球可用肉眼看到的銀河外星系，與我們的距離
約是250萬光年。
光——宇宙的使者，不僅告訴我們宇宙的現在，還在告訴我們遙遠的過去。
請回答以下問題：
1. “光年”是什么物理量的單位？
2. 牛郎星和織女星的距離是多少千米？
仙女星系
（1）光年是長度單位。
課堂總結
五
五、課堂總結
定義：光在_____________中沿直線傳播。
光線：為了表示光的傳播情況，我們通常用一條_____________表示一束光傳播的徑跡和方向，這樣的直線叫作光線。
_____光源:正在燃燒的篝火、蠟燭燭焰、LED燈等。
_____光源:太陽、發光的螢火蟲、發光的水母等。
舉例：
同種均勻介質
影子的形成、日食和月食、小孔成像等。
光年：____單位。 其值等于____________________。
真空中的光速c = ______m/s =_______km/s。
長度
光在水中的速度為____，在玻璃中的速度為____。
自身能夠發光的物體叫作光源。
自然
人造
定義：物理學中光速用字母___表示。
3×108
3×105
c
光在1年內傳播的距離
光源
定義：
分類
光的直線傳播
帶箭頭的直線
光傳播的速度
光的直線傳播
練習與應用
六
六、練習與應用
解析
1. 做一做手影游戲，用光的直線傳播知識解釋影子是怎樣形成的。
因為光沿直線傳播，遇到不透明的手時被阻擋，無法到達手后方，形成暗區即影子。
六、練習與應用
2. “井底之蛙”這個成語大家都很熟悉。請根據光的直線傳播知識畫圖說明為什么“坐井觀天，所見甚小”。
如圖所示。因為蛙坐在井底且光沿直線傳播受到井壁的阻礙，所以蛙能看到的范圍，只能看見兩線所夾范圍內的物體。
解析
六、練習與應用
3. 舉出一些例子，說明光的直線傳播在生活中的應用。
解析
激光準直、射擊瞄準、排隊、小孔成像、人影、皮影戲、日晷、日食、月食等，都是光的直線傳播的實例。
排隊：在日常生活中，當我們排隊時，通常會通過觀察前面同學的后腦勺來確保隊伍整齊。這是因為光沿直線傳播，我們可以直接看到前面同學的后腦勺，從而判斷隊伍是否對齊。
激光準直：在建筑、工程等領域，激光準直儀利用激光束沿直線傳播的特性，確保建筑物或設備的直線度。這種方法不僅精確度高，而且操作簡便。
六、練習與應用
4. 太陽發出的光，要經過大約8min才能到達地球。請你估算太陽到地球的距離。如果一輛賽車以500km/h的速度不停地跑，它要經過多長時間才能跑完這段路程
太陽到地球的距離：
約33年
解析
賽車跑完全程所用的時間 :
s=vt＝3×108m/ ×480s＝1.44 ×1011m＝1.44×108km
六、練習與應用
5．請你比較光在玻璃、水、空氣中傳播速度的大小，并由此猜想光在固體、液體、氣體中傳播速度的大小關系。通過查閱資料，檢驗你的猜想。
解析
實際上，物理學界已經通過大量的實驗和理論研究證實了這一猜想。光在固體中的傳播速度通常是最慢的，因為固體介質中的原子和分子排列緊密，對光的散射和吸收作用強；在液體中，由于分子間的相互作用和流動性，光的傳播速度會比固體中快一些；而在氣體中，由于分子間的距離較大，對光的阻礙作用相對較小，因此光的傳播速度會更快。當然，光在真空中的傳播速度是最快的。
光在空氣中的速度非常 c;
光在水中的速度約為 c;
在玻璃中的速度約為 c。
接近
v玻璃＜v水＜v空氣＜v真空

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