“光的直線傳播”例析

同學(xué)們?cè)谛W(xué)科學(xué)課本中已經(jīng)學(xué)過光的直線傳播的知識(shí)，對(duì)光的直線傳播的概念印象較深，但對(duì)于探究光在其他介質(zhì)中的直線傳播以及光的直線傳播的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)感性認(rèn)識(shí)較少，再加上光線概念較為抽象，使同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)上出現(xiàn)了較多的疑點(diǎn).本文通過對(duì)光的直線傳播的典型例題剖析，幫助同學(xué)們掌握有關(guān)光的直線傳播的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和基本方法，解決學(xué)習(xí)上的疑點(diǎn)，拓展知識(shí)面，提高學(xué)習(xí)物理的興趣和創(chuàng)新能力.

一、關(guān)于光的直線傳播現(xiàn)象例析

光的直線傳播現(xiàn)象的識(shí)別或者利用光的直線傳播的原理解釋生活現(xiàn)象，這類題目大都源于教材，源于生活，比較簡(jiǎn)單.

例1 下列現(xiàn)象中不能用光的直線傳播來解釋的是（ ）.

A.“一葉障目，不見泰山”

B.太陽光穿過大氣層射向地面過程中發(fā)生彎曲

C.檢查一塊木板是否直，可閉上一只眼睛，用另一只眼睛沿棱的方向看過去

D.日食、月食的形成

解析 光只有在同一種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)才沿直線傳播，而大氣層并不均勻，靠近地球表面的大氣層密度較大，越往高空空氣越稀薄，因此光在傳播過程中會(huì)發(fā)生彎曲，故B不是光的直線傳播現(xiàn)象.

答案 B

例2 小明利用電腦上的視頻攝像頭給自己拍數(shù)碼登記照.試拍后發(fā)現(xiàn)左臉白，右臉黑，原來是臺(tái)燈放在左側(cè)，這是由于 造成的.

解析 臺(tái)燈放在左側(cè)，因?yàn)楣庠谕N均勻介質(zhì)中沿直線傳播，臺(tái)燈發(fā)出的光線能射向左臉，右臉光線射不到，故拍出的照片左臉白，右臉黑.

答案 光的直線傳播

點(diǎn)評(píng) 此題容易錯(cuò)填為“光的反射”.

二、關(guān)于光的直線傳播的實(shí)驗(yàn)探究例析

例3 小明在學(xué)習(xí)“光的直線傳播”時(shí)，看到老師的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，過程如下：①用激光筆射向水中，觀察到光線是一條直線（如圖1）；②在A點(diǎn)處用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，觀察到光線發(fā)生了彎曲；③經(jīng)攪拌后，觀察到光線又變直.小明根據(jù)上述現(xiàn)象得出的結(jié)果，正確的是（ ）.

A.光的傳播需要介質(zhì)

B.光只有在水中才沿直線傳播

C.光在海波溶液里不能沿直線傳播

D.光在同一種均勻介質(zhì)中才沿直線傳播

解析 光的傳播不需要介質(zhì)，光能在真空中傳播，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光在各種介質(zhì)中都是沿直線傳播，在實(shí)驗(yàn)②中由于慢慢倒入的海波溶液不均勻，所以光在其中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲，在實(shí)驗(yàn)③中由于經(jīng)過攪拌，使溶液均勻，光又會(huì)沿直線傳播.

答案 D

例4 物理學(xué)中常用光線來表示一束光，光線表示了光的傳播路徑和 ，

而忽略了光的亮度、 （寫出一條即可）等其他性質(zhì).

解析 光線是用一條帶箭頭的直線描述了光的傳播路徑與方向，箭頭表示光的傳播方向，而忽略了光的其他性質(zhì)，如亮度、速度、顏色、頻率等內(nèi)容.

答案 方向 顏色、速度、頻率

例5 利用身邊常見的物品做一些小實(shí)驗(yàn)是同學(xué)們學(xué)習(xí)、研究物理的好方法，也是一種創(chuàng)新.請(qǐng)你用圖2所示的塑料吸管和激光筆，從正反兩方面分別設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，探究光在空氣中是沿直線傳播的.

（1）正方案：探究光在空氣中是沿直線傳播的.

（2）反方案：探究光在空氣中不可能是沿曲線傳播的.

解析 激光筆能發(fā)射出激光，再利用塑料吸管來創(chuàng)造傳播路線，以此來判斷光是否沿直線傳播.

答案 （1）用激光筆對(duì)著塑料吸管的一頭，將塑料吸管拉直，如果光從塑料吸管的另外一頭射出，則說明光在空氣中是沿直線傳播的；（2）把吸管彎曲，用激光筆射一束光從一管口入射，不會(huì)從另一端射出，說明光在空氣中是不可能沿曲線傳播的.

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，難度不大，主要是考查同學(xué)們有沒有實(shí)驗(yàn)探究的意識(shí).

三、關(guān)于光的直線傳播的作圖例析

例6 如圖3為“坐井觀天”的示意圖，設(shè)點(diǎn)E為青蛙的眼睛，請(qǐng)利用光的直線傳播知識(shí)畫出它能看到天空的范圍.

解析 青蛙之所以坐在井里，只能看到很小的一片天，就是因?yàn)楣馐茄刂本€傳播的緣故.

答案 如圖4所示.

點(diǎn)評(píng) 光線必須加箭頭，同時(shí)要注意箭頭的方向.此題中E點(diǎn)為青蛙的眼睛，所以光線上所加的箭頭是向下的.如果E點(diǎn)是一個(gè)點(diǎn)光源，要畫出光源照射到井外的范圍，這樣光線的箭頭就要向上了.

例7 室內(nèi)一盞電燈通過木板隔墻上的兩個(gè)小洞，透出兩條細(xì)小光束（如圖5所示）.請(qǐng)根據(jù)這兩條光束的方向確定室內(nèi)電燈的位置.

解析 根據(jù)光的直線傳播的原理，每條光線通過小洞都是沿直線傳播的.只要將每條光束的發(fā)光點(diǎn)找到，它們的交點(diǎn)即為光源處.

答案 如圖6所示.

四、關(guān)于影子、日食、月食問題例析

例8 小明同學(xué)面向正北站在陽光下，他發(fā)現(xiàn)自己的影子在身體的左側(cè)，那么，現(xiàn)在的時(shí)間應(yīng)該是（ ）.

A.上午 B.中午

C.下午 D.無法判斷

解析 這是一道和生活實(shí)際相結(jié)合的題.小明同學(xué)面向正北站在陽光下，他發(fā)現(xiàn)自己的影子在身體的左側(cè)，說明陽光是從他的右側(cè)射過來的，他的右側(cè)是東方，所以現(xiàn)在是上午.

答案 A

點(diǎn)評(píng) 影子是光在直線傳播過程中遇到了不透明的物體，在物體后面光線照射不到的區(qū)域形成的陰影.

例9 2009年7月，我國(guó)出現(xiàn)了500年一遇的日全食奇觀.產(chǎn)生日食的原因和下面示意圖7中能看到日全食的區(qū)域分別是（ ）.

A.光的反射；a區(qū)

B.光的折射；b區(qū)

C.光的直線傳播；a區(qū)

D.光的直線傳播；b區(qū)

解析 日食是由于光的直線傳播形成的.當(dāng)太陽、地球和月亮三者在一條直線上時(shí)，月亮處在太陽和地球的中間，月亮擋住了太陽射向地球的光，在地球上投出了影子.此時(shí)，如果地球上的人正好處在影區(qū)中，就可以看到日食了.圖中a區(qū)為月亮的本影區(qū)，太陽射向地球的光全部被擋住，能看到日全食.b區(qū)為月亮的半影區(qū)，太陽射向地球的光部分被擋住，能看到日偏食.

答案 C

五、關(guān)于小孔成像問題例析

例10 2010年1月15日，我國(guó)許多城市觀測(cè)到了日環(huán)食，如圖8所示，是發(fā)生日環(huán)食的情況，月亮把太陽遮住了一部分.此時(shí)透過茂密的樹葉，在樹下地面上形成的亮斑是（ ）.

A.圓環(huán)形的 B.圓形的

C.樹葉形的 D.小孔的形狀

解析 形成亮斑的現(xiàn)象屬于小孔成像，小孔成像所成像的形狀與光源的形狀相同，與孔的形狀無關(guān).太陽被月亮遮住一部分后成為圓環(huán)形狀，故所成的像是圓環(huán)形的.

答案 A

例11 2010年12月21日，揚(yáng)州出現(xiàn)了日偏食奇觀.小華借助如圖9小孔成像實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)“ ”形太陽進(jìn)行觀察，紙盒上扎有圓形小孔，則她在半透明光屏上看到像的形狀是（ ）.

解析 小孔成像是由于光的直線傳播形成的，成的是倒立的實(shí)像，即像是在物體的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)180度，像和物相比，不僅上下顛倒而且左右顛倒.

答案 C

例12 某興趣小組在空易拉罐的底部中央戳個(gè)小圓孔，將頂部剪去后，蒙上一層塑料薄膜，制作成一個(gè)簡(jiǎn)易針孔照相機(jī).如圖10所示，將其水平放置，在左側(cè)固定一只與小孔等高的小燈泡，燈泡發(fā)光時(shí)，可在塑料薄膜上看到燈絲 （倒立/正立）的像.若水平向左移動(dòng)易拉罐，像的大小 （變大/變小/不變）.若只將小圓孔改為三角形小孔，則像的形狀

（改變/不變）.

解析 簡(jiǎn)易針孔照相機(jī)所成的像是小孔成像現(xiàn)象，成像的原理是光的直線傳播.小孔成像所成的像是倒立的實(shí)像；像的形狀與物的形狀相同，與孔的形狀無關(guān)；像的大小與物到孔的距離（物距）及像到小孔的距離（像距）的大小關(guān)系有關(guān).物距大于像距時(shí)，成縮小的像；物距等于像距時(shí)，成等大的像；物距小于像距時(shí)，成放大的像.物和像的大小滿足關(guān)系式：物的大小/像的大小=物距/像距.若水平向左移動(dòng)易拉罐，則物距減小，像距不變，故像變大.

答案 倒立 變大 不變