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光沿直线传播的应用

光沿直线传播的应用有:影子、日食、月食、激光准直、射击时的三点一线、小孔成像等。这些应用不能只是死记硬背,而是要明白为什么上述例子应用了光沿直线传播。

影子

影子是光照射到不透明的物体上时,由于光沿直线传播,导致光无法绕射到不透明物体的后面,从而在不透明物体的后面存在一片暗的区域,这片区域就叫影子。所以同学们,影子是亮的还是暗的?彩色的还是灰暗的?影子的形状与物体有一定的关系,但不一定相似。例如:人在路灯下行走时,影子与人的形状有一定关系,但明显与人身体各部分的比例存在差异。

光源直线传播的六个应用(光沿直线传播的应用)(1)

日食、月食都属于影子的范畴。日食实际上是地球运行在了月球的影子区域。从太阳射向地球的光被月球这个不透明的物体遮挡了,在月球后面留下一片太阳光照射不到的区域,如果地球运动到这个区域,地球上的人就观察不到太阳了,这就是日食。日食分为全食、偏食和环食。大家可以观察下面这幅图,理解日食的三种类型。

光源直线传播的六个应用(光沿直线传播的应用)(2)

激光准直

激光器发出的光是沿直线传播的,可以方便在隧道挖掘过程中,校准方向,尤其是在隧道两头同时开挖时,必须保证两侧交会时准确对接。

射击时的三点一线

在数学上,两点可以确定一条直线。我们首先假设枪管发射的子弹是沿直线传播的,枪管前端的准星和枪身后端的照门这两个点确定了一条直线,如果目标点也在这条直线上,那么开枪后,打中的机率很高。射击时要求目标点、准星、照门三个点要在一条线上时,说明从目标点发出的光沿着这三个点确定的直线进入人的眼睛。

光源直线传播的六个应用(光沿直线传播的应用)(3)

小孔成像

小孔成像是光沿直线传播中的重点和难点。先上一幅图,由于光沿直线传播,从烛焰上端发出的光通过小孔,照射到了光屏的下方,而烛焰下端发出的光通过小孔,照射到了光屏的上方。

光源直线传播的六个应用(光沿直线传播的应用)(4)

小孔成像中像与物体的关系是倒立的实像。这里要理解什么是倒立,是上下左右全部颠倒。左侧发出的光照射到了光屏的右侧,而右侧发出的光照射到了光屏的左侧。如果我们向蜡烛轻轻吹气,使蜡烛火焰向左偏,大家可以观察到光屏上的像向右偏。与实像对应的是虚像,区别是由实际光成的像是实像,可以在光屏上承接,光的反向延长线所成的像是虚像,是假的,不能够由光屏承接。在小孔成像中光屏上的光来自于烛焰,是实实在在的。

小孔成像中,像与物体的大小关系与像到小孔的距离(简称像距)和物到小孔的距离(简称物距)有关。在小孔成像中存在相似三角形对应边成比例这个知识点。像距与物距的比值越小,成的像越小,反之越大。

光源直线传播的六个应用(光沿直线传播的应用)(5)

小孔成像的条件是孔要小,成像的形状与物体的形状有关,与孔的形状无关。如果孔比较大,到达光屏上某点的光是由发光体上的多处的光叠加而成,这时就观察不到发光体了,只看到一片光,光投射的区域与孔的形状有关,比如阳光通过窗户,地面上的光照区域的形状与窗户的形状有关。再举个例子:太阳发出的光如果是通过浓密树叶间的缝隙,由于小孔很小,符合小孔成像,成的是太阳的实像,在地面上出现的是一个圆形的光斑。太阳发出的光如果是通过稀疏的树叶,由于孔比较大,不符合小孔成像,在地面上成的是一片与树叶间隙有关的亮的区域。

光源直线传播的六个应用(光沿直线传播的应用)(6)

本节问题

1.影子是亮的还是暗的?彩色的还是灰暗的?

2.日食有哪几种类型?

3.太阳、地球和月球三个球体,在日食时哪个在中间,月食时哪个在中间?

4.射击时的三点一线是指的哪三点?

5.小孔成像中像与物体有哪些关系?

6.如果向蜡烛吹气,使蜡烛火焰向左偏,可以观察到光屏上的像向哪偏?

7.小孔成像的条件是什么?

8.小孔成像分析中会应用哪条数学知识?

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