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【核心素养】人教版八年级上册+第四章+《光现象》知识清单（学生版）+（教师版）
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第1节 光的直线传播
一、光源：
1. 光源：正在发光的物体叫光源。
2. 光源的分类：
（1）天然光源：自然界本身存在的光源。如太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等。
（2）人造光源：人为制造的光源。如点燃的火把、点燃的油灯、发光的手电筒、发光的电灯、发光的无影灯等。
3. 提示：光源是指自身能够发光的物体，如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源。有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其它光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为是光源，如月亮、所有行星和反光的镜子等。
二、光的直线传播
1. 光的直线传播
（1）光的传播介质：空气、水、玻璃等透明物质可以作为光传播的介质。
（2）光在同种均匀介质中沿直线传播。
（3）光在不同的介质或同种不均匀的介质中，不一定沿直线传播。
2. 光线
（1）概念：通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是实线，且表示光线传播方向的箭头一般画在直线的中间位置。
（3）研究方法：物理模型法。即通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“模型法”。光线实际上是不存在的，人们是为了方便研究光的传播路径而引入的一种物理模型。
3. 光的直线传播的一些现象
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体背面形成的阴暗区叫影子。
（2）日食、月食的形成
①原理：光的直线传播。
②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。
当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。
（3）小孔成像
①小孔成像原理：光的直线传播。
如图所示，烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；同理，烛焰下部的光线通过小孔后，射到了上部。
②成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。
③影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。
④像的形状：与物体的形状相同。
4. 光的直线传播的应用：
利用激光引导开凿隧道；射击瞄准时的“三点一线”；站队列时，队列是否整齐；木工检查木板是否平直等等。
三、光的传播速度
1. 光在真空中的传播速度
光在真空中的传播速度（用c表示）最快，c＝2.99792×108m/s。通常情况下，真空中光速近似取
c＝3.0×108m/s。
2. 光在其他介质中的速度
（1）光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度，可以认为等于c。
（2）光在水中的传播速度约为,在玻璃中的传播速度约为。
3. 光年
“光年”是长度的单位，它等于光在1年内传播的距离.
1光年＝3×108m/s（365×24×3600）s＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km
4. 比较声与光的传播情况
第2节 光的反射
一、光的反射
1. 光的反射概念
光从一种介质射到另一种介质的表面时，会有一部分光返回到原介质中，这种传播现象叫做光的反射。光遇到桌面、水面以及其他许多物体的表面都会发生反射。我们能够看见不发光的物体，就是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
2. 描述光反射的有关概念（如图）：
（1）一点：入射点O，入射光在反射面上的投射点；
（2）三线：入射光线AO，投射到反射面的光线；反射光线OB，经反射面反射出的光线；法线ON，过入射点与反射面垂直的直线；
（3）两角：
入射角i：入射光线与法线之间的夹角；反射角r：反射光线与法线之间的夹角。
3. 提示
（1）反射角和入射角都是光线与法线的夹角，而不是光线与反射面的夹角。
（2）反射光线与入射光线是真实存在的，是可以看见的，用带箭头的实线表示；法线则是人们为研究反射现象而引入的一条位置参考线，所以在画光路图时，总是用虚线表示法线。
二、光的反射定律
1. 光的反射定律
（1）内容：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于人射角。
（2）简记光的反射定律：
①三线共面，即反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
②两线分居，即反射光线与入射光线分居在法线的两侧；
③两角相等，即反射角等于入射角。
（3）对光的反射定律的理解：
①对应于每一条入射光线，只有一条反射光线。
②反射现象发生时，先有入射光线，后有反射光线。反射光线是随着入射光线的改变而改变的，所以不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
③在光的反射现象中，入射光线靠近法线时，反射光线随之靠近法线，即入射角减小，反射角也减小；入射光线远离法线时，反射光线随之远离法线，即入射角增大，反射角也增大。
④光线垂直镜面入射时，入射角为0°，反射光线沿原路返回，反射角也为0°，光的传播方向改变了180°，并不是没有发生反射。
⑤通过镜面对入射光线的反射作用，可以看出平面镜有改变光路的作用。
（4）在反射现象中，光路是可逆的。
三、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
（1）概念：一束平行光照射到镜面上后，会被平行地反射，这种反射叫做镜面反射。平静的水面、抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
（2）现象：迎着太阳看平静的水面，特别亮；背着太阳看平静的水面，很暗；黑板“反光”会“晃眼”等。
2. 漫反射
（1）概念：凹凸不平的表面会把平行的入射光向着四面八方反射，这种反射叫做漫反射。
（2）现象：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光照射到物体上发生了漫反射。
第3节 平面镜成像
一、平面镜成像的特点
平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物的连线与镜面垂直。
利用数学对称的知识，平面镜成像规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
二、平面镜成虚像
1. 平面镜成虚像
如图所示，从光源点S处射来的一部分光经平面镜反射后进入眼睛，引起视觉，眼睛感到光好像是从S’点处射来的，我们就看到了物体在平面镜中的像点S’。镜子后面并没有发光点S'，故S’是虚像。虚像S'与物体S关于镜面对称。
2. 平面镜成像的原理：光的反射。
平面镜成像原理 小孔成像
3. 实像和虚像
（1）实像：
①概念：由实际光线会聚而成的像叫实像。
②特点：倒立的，可用光屏承接，也可以用眼睛直接观察。
③实例：小孔成像。
（2）虚像：
①概念：不是实际光线会聚而成，是实际光线的反向延长线相交而成。
②特点：正立的，只能用眼睛观察，不能用光屏承接。
③实例：平面镜成像。
三、平面镜成像作图的两种方法
1. 利用平面镜的成像原理作图。如图所示，步骤如下：
①从发光点S引出两条光线，照射到平面镜上；
②作两条入射光线的法线；
③根据光的反射定律，作两条入射光线的反射光线；
④作反射光线的反向延长线，交点S'即为发光点S的像点。
（2）用对称法作图。如图所示，步骤如下：
①过S点作平面镜的垂线（像与物的连线跟镜面垂直），用虚线；
②取S '点，让S '到镜面的距离等于S到镜面的距离（像到镜面的距离与物到镜面的距离相等）；
③用虚线画出像点S '（像与物大小相等）。
三、平面镜的应用
1. 利用平面镜来成像。如：练功房内，利用平面镜演员可以矫正自己的舞姿；家庭用的穿衣镜；医生用来检查牙齿的小镜子等。
2. 利用平面镜可以改变光的传播方向。如：潜水艇用的潜望镜、显微镜、投影仪中的平面镜等，都利用到了平面镜能改变光路的特点：修建体育馆和高大建筑物时，利用平面镜把太阳光反射到室内，改善光照条件等。
3. 利用平面镜来扩大视觉空间。理论上，在一个房间内安装一个尺寸合适的平面镜，能使人感觉到空间增大了一倍。
四、凸面镜和凹面镜
1. 球面镜
如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫做球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。
2. 凸面镜
（1）概念：反射面是凸面的镜子叫凸面镜。
（2）作用：凸面镜对光有发散作用，常用来扩大视野。
（3）应用：汽车的后视镜、街头路口的反光镜。
凸面镜对光的发散 凹面镜对光的会聚
3. 凹面镜
（1）概念：反射面是凹面的镜子叫凹面镜。
（2）作用：凹面镜对光有会聚作用。
（3）应用：太阳灶、手电筒反光镜、医生检查耳朵用的医用反光镜。
4. 凸面镜和凹面镜都是利用光的反射成像的，都遵循光的反射定律且符合光路可逆性。
第4节 光的折射
一、光的折射现象
1. 光的折射概念：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫光的折射。
2. 发生折射的条件
（1）光从一种介质斜射入另一种介质。若光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化。
（2）光在同种不均匀介质中传播时，也会发生折射现象。如太阳光穿过大气层时传播方向会发生变化。
3. 光从一种透明介质进入另一种透明介质时，在两种介质的分界面上，光的传播方向一般要发生改变。其中一部分光发生反射，同时还有一部分光进入另一种介质中而发声折射，即反射和折射现象同时发生，发生反射时不一定发生折射，但发生折射时一定发生反射。
4. 光发生折射的原因：光在不同种介质中传播的速度不同。
二、光的折射规律
1. 描述光的折射中的基本概念
（1）入射光线：从光源射向两透明介质分界面的光线；
（2）折射光线：从入射点射向另一介质的光线；
（3）法线：过入射点垂直与两分界面的虚线；
（4）入射点：入射光线与两介质分界面的交点；
（5）入射角：入射光线与法线之间的夹角；
（6）折射角：折射光线与法线之间的夹角。
简称“一点”（入射点）、“一面”（分界面）、“二角”（入射角和折射角）、“三线”（入射光线、折射光线和法线）。
2. 光的折射规律
（1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内；
（2）折射光线和入射光线分居法线的两侧；
（3）光从空气斜射入水或其它介质时，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。
（4）光从空气垂直射入水（或其它介质）中时，传播方向不变。
（5）折射时光路可逆。
3. 对光的折射规律的理解
（1）弄清入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线和法线的含义，特别是法线，它既是界面的垂线，又是作图时画入射角和折射角的参照标准。
（2）折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小），但不是正比例关系，叙述时应先说折射角后说入射角。
（3）无论光是从空气斜射入水中或其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的角（入射角或折射角）总是大于在水中或其他介质中的角（折射角或入射角）。
三、生活中的折射现象
1. “池水变浅”：从岸上看水中的物体，例如岸上的人看水中的鱼位置“变高”。
如图所示，从鱼身上A点反射出的光线经折射后射入人眼，因为光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，所以折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从S点发出的，S点就是人看到的鱼的虚像，它比鱼的实际位置偏高。
在岸边看水里的物体 在水中看岸上的物体
2. 从水中看岸上的物体“变高”，例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。
如图所示，从昆虫上点A射出的光线经折射后射入鱼眼，因为光由空气中斜射入水中，折射角小于入射角，所以折射光线靠拢法线，鱼眼逆着折射光线看，感觉光好像是从A′点发出的，A′点就是鱼看到的昆虫的虚像，它比鱼的实际位置偏高。
3. 海市蜃楼和沙漠蜃景
海市蜃楼的成因
多发生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比较低。海面地表上方不同高度的空气层相当于一层层密度不同的透明介质。密度大的空气层为光密介质，密度小的空气层为光疏介质。远方景物射出的光在层与层之间连续发生折射。从整体来看，光逐渐向地面弯曲进入观察者的眼中。在观察者看来，光好像是从海面上空的物体射出的。
第5节 光的色散
一、光的色散
1. 光的色散概念
太阳光（白光）经过三棱镜被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光，这种现象叫光的色散。
2. 单色光与复色光
（1）不能分解的光叫单色光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
（2）由几种单色光混合而成的光叫复色光，白光（太阳光）是复色光，由七种颜色的光复合而成。
3. 光发生色散的实质
光发生色散的实质是光的折射现象。不同颜色的光经三棱镜后，偏折（折射）程度不同，其中红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大；所以白光经三棱镜后，在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
4. 生活中的色散现象：
（1）彩虹：太阳光被空气中水滴色散形成的；
（2）彩色的肥皂泡：太阳光经气泡发生色散形成的。
知识点二、色光的混合
1. 光的三原色
把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光；红、绿、蓝三种色光按等比例混合可以产生白光。但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光无法用其他颜色的光混合的。
2. 色光的混合
（1）红光＋绿光→黄光；（2）红光＋蓝光→品红光；（3）绿光＋蓝光→青光；（4）红光＋绿光＋蓝光→白光。
3. 电视画面的颜色是由红、绿、蓝三种色条合成的。
三、看不见的光
1. 可见光谱：把可见的不同颜色的光按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列形成的光谱叫可见光谱。
2. 红外线
（1）在光谱中，红光以外看不见的光叫做红外线。
（2）特征：
①一切物体都在不停地向外辐射红外线；
②物体的温度越高，辐射的红外线越强；
③物体在辐射红外线的同时也在吸收红外线。
（3）应用：
①热作用强。可以制成热谱图、烤箱、理疗仪、夜视仪、浴室暖灯、红外线体温计等。
②穿透云雾的能力比较强。可以进行红外线高空摄像机、红外线遥感仪等。
③遥控。红外线遥控板。
3. 紫外线
（1）在光谱中，紫光以外还有一种看不见的光，叫做紫外线。
（2）特征：
①高温物体（如太阳、弧光灯和其他炽热物体等）发出的光中含有紫外线，汞等气体放电发出的光中也含有紫外线。
②大气层中的臭氧层对紫外线有吸收作用。
（3）应用：
①生理作用强。能杀菌，但强度过高对身体有害。
②适当的紫外线照射可以促进人体合成维生素D，加强对钙的吸收。
③紫外线有荧光效应，可用于鉴别古字画和人民币防伪。
④紫外线化学作用强，很容易使照片底片感光。
本章典型实验
一、探究光的反射定律
【设计实验】
1. 实验器材
激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板等。
①量角器：测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用：一是显示光的传播路径，对光线起漫反射作用；二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
2. 实验与装置
把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。用激光代替光线照射到镜面上，为了能观察到激光传播的路径，将激光笔贴着可以折的白纸板照射，并用笔记录下激光传播径迹，观察激光传播径迹并进行比较，从而找到光反射时遵循的规律。
【进行实验】
1. 如图1所示，把一个平面镜放在水平桌面上， 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上（ON垂直于镜面）。
2. 让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出，在硬纸板上用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
3. 改变入射光 EO 跟法线之间的夹角，重做两次实验，均用铅笔描出入射光和对应的反射光的径迹.
图1 图2 图3
4. 把右侧纸板 NOF 向前或向后折转某一角度（如图2所示）， 仍使激光束贴着硬纸板射到O点，观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
5. 如图3所示，让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时，这时的反射光将沿着什么方向射出？
【收集证据】
1. 记录表一
2. 入射光和对应的反射光的径迹
次数
∠i
∠r
1
30°
30°
2
45°
45°
3
35°
35°
3. 记录表二
纸板的位置
是否看到反射光
纸板 NOF 向前折
看不见
两纸板在同一平面内
看见
纸板 NOF 向后折
看不见
【分析与论证】
1. 分析实验现象
①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系：可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线，右半部分向前折或向后折，观察不到反射光线。说明：反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
③多次改变入射光线的路径，分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜，记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现：反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
④将光线逆着反射光线的方向射入，观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。表明光路可逆。
2. 实验结论
光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。
在反射现象中，光路可逆。
五、交流与评估
1. 对应关系：每一条反射光线对应一条入射光线。
2. 让光线紧贴纸板（光屏）射向O点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路.
3. 实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。
4. 区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号.
二、探究平面镜成像的特点
【设计实验】
1. 实验器材：薄玻璃板、白纸、两根相同的蜡烛、火柴、刻度尺、支架。
2. 确定像的位置方法：把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，再拿另一支未点燃的蜡烛放在成像的位置，直到看上去与像完全重合，这个位置就是像的位置。
3. 判断平面镜后面的蜡烛与像完全重合的方法：在玻璃板的前面，改变眼睛的位置，直到从不同位置看起来后面的蜡烛好像被点燃。
4.实验时，用玻璃板代替平面镜的目的：使用玻璃板，既可以成像，又可以看到后面的蜡烛是否与像完全重合，这是“等效替代法”。
5.准备两支完全一样的蜡烛的目的：便于验证像与物体大小是否相等。
【进行实验】
①如图所示，在桌面上铺一张白纸，沿着纸中间的直线上竖直放置一块玻璃板作为平面镜。
②在玻璃板前放一支点燃的蜡烛，移动玻璃板后的那支相同的未点燃的蜡烛，直到看上去好像被点燃一样，此时玻璃板后蜡烛的位置就是像的位置，然后记下两支蜡烛的位置。
③移开玻璃板，用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录下来，再观察它们是否与镜面垂直。把测量结果填在表格中。
④改变点燃的蜡烛的位置，重做几次实验。
⑤在玻璃板的后面像的位置放一张白纸时，观察白纸上面有没有烛焰的像。
⑥记录实验数据与现象：
【分析论证】
1.分析实验数据与现象，可得：
①因为两支蜡烛完全一样，其像与物完全重合，表明平面镜所成像的大小与物体的大小相等 。
②比较两支蜡烛到玻璃板的距离，发现平面镜所成的像和物体到平面镜的距离相等 相等 。
③平面镜所成的像和物体的连线与镜面垂直。
④把光屏放在像的位置观察，结果发现光屏上 没有 （选填“有”或“没有”）出现蜡烛的像，实验说明：平面镜所成的像是虚（虚/实）像。
2. 归纳结论
平面镜成像的特点：平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物的连线与镜面垂直。
利用数学对称的知识，平面镜成像规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
三、探究光折射时的特点
【设计实验】
1. 实验器材：激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。
2. 实验方案
如图所示，让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中，观察光束在空气和玻璃砖中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。
让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。
让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气中），观察光的传播路线。同时改变介质进行多次实验寻找普遍规律。
【进行实验】
1. 让光从空气斜射入玻璃中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。
2. 改变入射角的大小，观察并记录折射角的变化情况。
3. 让光从玻璃斜射入空气中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。
4. 改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。
5. 让光垂直射入玻璃，观察光的整个传播路径。
6. 让光从空气斜射入玻璃砖，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光在空气中的传播途径。
实验数据记录表格：
实验次数
介质
入射角
折射角
1
光从空气斜射入玻璃
2
光从空气斜射入玻璃
3
光从空气斜射入玻璃
4
光从空气垂直入玻璃
【分析论证】
1. 当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
2. 当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。
3. 光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的，这时的折射角大于入射角。
综合以上分析，归纳出实验结论：
光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
在折射现象中，光路可逆。
声
光
异
不能在真空中传播
能在真空中传播，且速度最大
15℃空气中速度为340m/s
空气中速度约为3.0×108m/s
同
传播速度都与介质种类有关，都能传递信息和能量
次数
蜡烛到平面镜的距离/cm
像到平面镜
距离/cm
像与物的
大小关系
1
2
3
第1节 光的直线传播
一、光源：
1. 光源：正在发光的物体叫光源。
2. 光源的分类：
（1）天然光源：自然界本身存在的光源。如太阳、萤火虫、水母、灯笼鱼等。
（2）人造光源：人为制造的光源。如点燃的火把、点燃的油灯、发光的手电筒、发光的电灯、发光的无影灯等。
3. 提示：光源是指自身能够发光的物体，如太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛等都是光源。有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其它光源发出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为是光源，如月亮、所有行星和反光的镜子等。
二、光的直线传播
1. 光的直线传播
（1）光的传播介质：空气、水、玻璃等透明物质可以作为光传播的介质。
（2）光在同种均匀介质中沿直线传播。
（3）光在不同的介质或同种不均匀的介质中，不一定沿直线传播。
2. 光线
（1）概念：通常用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线。
（2）画法：光线是实线，且表示光线传播方向的箭头一般画在直线的中间位置。
（3）研究方法：物理模型法。即通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“模型法”。光线实际上是不存在的，人们是为了方便研究光的传播路径而引入的一种物理模型。
3. 光的直线传播的一些现象
（1）影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体背面形成的阴暗区叫影子。
（2）日食、月食的形成
①原理：光的直线传播。
②成因：日食是地球上的人看太阳，由于光是沿直线传播的，太阳光被月球挡住了（图甲）。月食是地球上的人看月球，由于光是沿直线传播的，太阳光被地球挡住了（图乙）。
当月球运行到太阳和地球中间时，太阳光被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食。当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食。
（3）小孔成像
①小孔成像原理：光的直线传播。
如图所示，烛焰上部的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；同理，烛焰下部的光线通过小孔后，射到了上部。
②成像性质：倒立的大小不确定的实像。上下颠倒、左右相反。
③影响成像大小的因素：与物体到小孔的距离以及光屏到小孔的距离有关。
④像的形状：与物体的形状相同。
4. 光的直线传播的应用：
利用激光引导开凿隧道；射击瞄准时的“三点一线”；站队列时，队列是否整齐；木工检查木板是否平直等等。
三、光的传播速度
1. 光在真空中的传播速度
光在真空中的传播速度（用c表示）最快，c＝2.99792×108m/s。通常情况下，真空中光速近似取
c＝3.0×108m/s。
2. 光在其他介质中的速度
（1）光在空气中的传播速度接近光在真空中的传播速度，可以认为等于c。
（2）光在水中的传播速度约为,在玻璃中的传播速度约为。
3. 光年
“光年”是长度的单位，它等于光在1年内传播的距离.
1光年＝3×108m/s（365×24×3600）s＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km
4. 比较声与光的传播情况
第2节 光的反射
一、光的反射
1. 光的反射概念
光从一种介质射到另一种介质的表面时，会有一部分光返回到原介质中，这种传播现象叫做光的反射。光遇到桌面、水面以及其他许多物体的表面都会发生反射。我们能够看见不发光的物体，就是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
2. 描述光反射的有关概念（如图）：
（1）一点：入射点O，入射光在反射面上的投射点；
（2）三线：入射光线AO，投射到反射面的光线；反射光线OB，经反射面反射出的光线；法线ON，过入射点与反射面垂直的直线；
（3）两角：
入射角i：入射光线与法线之间的夹角；反射角r：反射光线与法线之间的夹角。
3. 提示
（1）反射角和入射角都是光线与法线的夹角，而不是光线与反射面的夹角。
（2）反射光线与入射光线是真实存在的，是可以看见的，用带箭头的实线表示；法线则是人们为研究反射现象而引入的一条位置参考线，所以在画光路图时，总是用虚线表示法线。
二、光的反射定律
1. 光的反射定律
（1）内容：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧；反射角等于人射角。
（2）简记光的反射定律：
①三线共面，即反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
②两线分居，即反射光线与入射光线分居在法线的两侧；
③两角相等，即反射角等于入射角。
（3）对光的反射定律的理解：
①对应于每一条入射光线，只有一条反射光线。
②反射现象发生时，先有入射光线，后有反射光线。反射光线是随着入射光线的改变而改变的，所以不能把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”。
③在光的反射现象中，入射光线靠近法线时，反射光线随之靠近法线，即入射角减小，反射角也减小；入射光线远离法线时，反射光线随之远离法线，即入射角增大，反射角也增大。
④光线垂直镜面入射时，入射角为0°，反射光线沿原路返回，反射角也为0°，光的传播方向改变了180°，并不是没有发生反射。
⑤通过镜面对入射光线的反射作用，可以看出平面镜有改变光路的作用。
（4）在反射现象中，光路是可逆的。
三、镜面反射和漫反射
1. 镜面反射
（1）概念：一束平行光照射到镜面上后，会被平行地反射，这种反射叫做镜面反射。平静的水面、抛光的金属面、各种镜面的反射都是镜面反射。
（2）现象：迎着太阳看平静的水面，特别亮；背着太阳看平静的水面，很暗；黑板“反光”会“晃眼”等。
2. 漫反射
（1）概念：凹凸不平的表面会把平行的入射光向着四面八方反射，这种反射叫做漫反射。
（2）现象：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光照射到物体上发生了漫反射。
第3节 平面镜成像
一、平面镜成像的特点
平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物的连线与镜面垂直。
利用数学对称的知识，平面镜成像规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
二、平面镜成虚像
1. 平面镜成虚像
如图所示，从光源点S处射来的一部分光经平面镜反射后进入眼睛，引起视觉，眼睛感到光好像是从S’点处射来的，我们就看到了物体在平面镜中的像点S’。镜子后面并没有发光点S'，故S’是虚像。虚像S'与物体S关于镜面对称。
2. 平面镜成像的原理：光的反射。
平面镜成像原理 小孔成像
3. 实像和虚像
（1）实像：
①概念：由实际光线会聚而成的像叫实像。
②特点：倒立的，可用光屏承接，也可以用眼睛直接观察。
③实例：小孔成像。
（2）虚像：
①概念：不是实际光线会聚而成，是实际光线的反向延长线相交而成。
②特点：正立的，只能用眼睛观察，不能用光屏承接。
③实例：平面镜成像。
三、平面镜成像作图的两种方法
1. 利用平面镜的成像原理作图。如图所示，步骤如下：
①从发光点S引出两条光线，照射到平面镜上；
②作两条入射光线的法线；
③根据光的反射定律，作两条入射光线的反射光线；
④作反射光线的反向延长线，交点S'即为发光点S的像点。
（2）用对称法作图。如图所示，步骤如下：
①过S点作平面镜的垂线（像与物的连线跟镜面垂直），用虚线；
②取S '点，让S '到镜面的距离等于S到镜面的距离（像到镜面的距离与物到镜面的距离相等）；
③用虚线画出像点S '（像与物大小相等）。
三、平面镜的应用
1. 利用平面镜来成像。如：练功房内，利用平面镜演员可以矫正自己的舞姿；家庭用的穿衣镜；医生用来检查牙齿的小镜子等。
2. 利用平面镜可以改变光的传播方向。如：潜水艇用的潜望镜、显微镜、投影仪中的平面镜等，都利用到了平面镜能改变光路的特点：修建体育馆和高大建筑物时，利用平面镜把太阳光反射到室内，改善光照条件等。
3. 利用平面镜来扩大视觉空间。理论上，在一个房间内安装一个尺寸合适的平面镜，能使人感觉到空间增大了一倍。
四、凸面镜和凹面镜
1. 球面镜
如果镜子的反射面是球面的一部分，这样的镜子叫做球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜。
2. 凸面镜
（1）概念：反射面是凸面的镜子叫凸面镜。
（2）作用：凸面镜对光有发散作用，常用来扩大视野。
（3）应用：汽车的后视镜、街头路口的反光镜。
凸面镜对光的发散 凹面镜对光的会聚
3. 凹面镜
（1）概念：反射面是凹面的镜子叫凹面镜。
（2）作用：凹面镜对光有会聚作用。
（3）应用：太阳灶、手电筒反光镜、医生检查耳朵用的医用反光镜。
4. 凸面镜和凹面镜都是利用光的反射成像的，都遵循光的反射定律且符合光路可逆性。
第4节 光的折射
一、光的折射现象
1. 光的折射概念：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫光的折射。
2. 发生折射的条件
（1）光从一种介质斜射入另一种介质。若光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化。
（2）光在同种不均匀介质中传播时，也会发生折射现象。如太阳光穿过大气层时传播方向会发生变化。
3. 光从一种透明介质进入另一种透明介质时，在两种介质的分界面上，光的传播方向一般要发生改变。其中一部分光发生反射，同时还有一部分光进入另一种介质中而发声折射，即反射和折射现象同时发生，发生反射时不一定发生折射，但发生折射时一定发生反射。
4. 光发生折射的原因：光在不同种介质中传播的速度不同。
二、光的折射规律
1. 描述光的折射中的基本概念
（1）入射光线：从光源射向两透明介质分界面的光线；
（2）折射光线：从入射点射向另一介质的光线；
（3）法线：过入射点垂直与两分界面的虚线；
（4）入射点：入射光线与两介质分界面的交点；
（5）入射角：入射光线与法线之间的夹角；
（6）折射角：折射光线与法线之间的夹角。
简称“一点”（入射点）、“一面”（分界面）、“二角”（入射角和折射角）、“三线”（入射光线、折射光线和法线）。
2. 光的折射规律
（1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内；
（2）折射光线和入射光线分居法线的两侧；
（3）光从空气斜射入水或其它介质时，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角也增大。光从水或其它介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。
（4）光从空气垂直射入水（或其它介质）中时，传播方向不变。
（5）折射时光路可逆。
3. 对光的折射规律的理解
（1）弄清入射点、入射角、折射角、入射光线、折射光线和法线的含义，特别是法线，它既是界面的垂线，又是作图时画入射角和折射角的参照标准。
（2）折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小），但不是正比例关系，叙述时应先说折射角后说入射角。
（3）无论光是从空气斜射入水中或其他介质中，还是光从水或其他介质斜射入空气中，在空气中的角（入射角或折射角）总是大于在水中或其他介质中的角（折射角或入射角）。
三、生活中的折射现象
1. “池水变浅”：从岸上看水中的物体，例如岸上的人看水中的鱼位置“变高”。
如图所示，从鱼身上A点反射出的光线经折射后射入人眼，因为光从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，所以折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看，感觉光好像是从S点发出的，S点就是人看到的鱼的虚像，它比鱼的实际位置偏高。
在岸边看水里的物体 在水中看岸上的物体
2. 从水中看岸上的物体“变高”，例如水中的人看岸上的树或建筑物“变高”。
如图所示，从昆虫上点A射出的光线经折射后射入鱼眼，因为光由空气中斜射入水中，折射角小于入射角，所以折射光线靠拢法线，鱼眼逆着折射光线看，感觉光好像是从A′点发出的，A′点就是鱼看到的昆虫的虚像，它比鱼的实际位置偏高。
3. 海市蜃楼和沙漠蜃景
海市蜃楼的成因
多发生在夏天的海面上或沙漠上。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比较低。海面地表上方不同高度的空气层相当于一层层密度不同的透明介质。密度大的空气层为光密介质，密度小的空气层为光疏介质。远方景物射出的光在层与层之间连续发生折射。从整体来看，光逐渐向地面弯曲进入观察者的眼中。在观察者看来，光好像是从海面上空的物体射出的。
第5节 光的色散
一、光的色散
1. 光的色散概念
太阳光（白光）经过三棱镜被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光，这种现象叫光的色散。
2. 单色光与复色光
（1）不能分解的光叫单色光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
（2）由几种单色光混合而成的光叫复色光，白光（太阳光）是复色光，由七种颜色的光复合而成。
3. 光发生色散的实质
光发生色散的实质是光的折射现象。不同颜色的光经三棱镜后，偏折（折射）程度不同，其中红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大；所以白光经三棱镜后，在光屏由上到下呈现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
4. 生活中的色散现象：
（1）彩虹：太阳光被空气中水滴色散形成的；
（2）彩色的肥皂泡：太阳光经气泡发生色散形成的。
知识点二、色光的混合
1. 光的三原色
把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合可以产生各种不同的色光；红、绿、蓝三种色光按等比例混合可以产生白光。但是自然界中的红、绿、蓝三种颜色的光无法用其他颜色的光混合的。
2. 色光的混合
（1）红光＋绿光→黄光；（2）红光＋蓝光→品红光；（3）绿光＋蓝光→青光；（4）红光＋绿光＋蓝光→白光。
3. 电视画面的颜色是由红、绿、蓝三种色条合成的。
三、看不见的光
1. 可见光谱：把可见的不同颜色的光按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列形成的光谱叫可见光谱。
2. 红外线
（1）在光谱中，红光以外看不见的光叫做红外线。
（2）特征：
①一切物体都在不停地向外辐射红外线；
②物体的温度越高，辐射的红外线越强；
③物体在辐射红外线的同时也在吸收红外线。
（3）应用：
①热作用强。可以制成热谱图、烤箱、理疗仪、夜视仪、浴室暖灯、红外线体温计等。
②穿透云雾的能力比较强。可以进行红外线高空摄像机、红外线遥感仪等。
③遥控。红外线遥控板。
3. 紫外线
（1）在光谱中，紫光以外还有一种看不见的光，叫做紫外线。
（2）特征：
①高温物体（如太阳、弧光灯和其他炽热物体等）发出的光中含有紫外线，汞等气体放电发出的光中也含有紫外线。
②大气层中的臭氧层对紫外线有吸收作用。
（3）应用：
①生理作用强。能杀菌，但强度过高对身体有害。
②适当的紫外线照射可以促进人体合成维生素D，加强对钙的吸收。
③紫外线有荧光效应，可用于鉴别古字画和人民币防伪。
④紫外线化学作用强，很容易使照片底片感光。
本章典型实验
一、探究光的反射定律
【设计实验】
1. 实验器材
激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板等。
①量角器：测量入射角和反射角的度数。
②可折转白色粗糙硬纸板的作用：一是显示光的传播路径，对光线起漫反射作用；二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。
2. 实验与装置
把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。用激光代替光线照射到镜面上，为了能观察到激光传播的路径，将激光笔贴着可以折的白纸板照射，并用笔记录下激光传播径迹，观察激光传播径迹并进行比较，从而找到光反射时遵循的规律。
【进行实验】
1. 如图1所示，把一个平面镜放在水平桌面上， 再把一张白色硬纸板竖直地立在平面镜上（ON垂直于镜面）。
2. 让激光束贴着硬纸板沿某一角度射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出，在硬纸板上用铅笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
3. 改变入射光 EO 跟法线之间的夹角，重做两次实验，均用铅笔描出入射光和对应的反射光的径迹.
图1 图2 图3
4. 把右侧纸板 NOF 向前或向后折转某一角度（如图2所示）， 仍使激光束贴着硬纸板射到O点，观察是否还能在右侧的纸板上看到反射光线。
5. 如图3所示，让激光笔发出的光逆着原来的反射光射向镜面时，这时的反射光将沿着什么方向射出？
【收集证据】
1. 记录表一
2. 入射光和对应的反射光的径迹
次数
∠i
∠r
1
30°
30°
2
45°
45°
3
35°
35°
3. 记录表二
纸板的位置
是否看到反射光
纸板 NOF 向前折
看不见
两纸板在同一平面内
看见
纸板 NOF 向后折
看不见
【分析与论证】
1. 分析实验现象
①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。
②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系：可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线，右半部分向前折或向后折，观察不到反射光线。说明：反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。
③多次改变入射光线的路径，分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜，记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现：反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。
④将光线逆着反射光线的方向射入，观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合。表明光路可逆。
2. 实验结论
光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。
在反射现象中，光路可逆。
五、交流与评估
1. 对应关系：每一条反射光线对应一条入射光线。
2. 让光线紧贴纸板（光屏）射向O点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路.
3. 实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。
4. 区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号.
二、探究平面镜成像的特点
【设计实验】
1. 实验器材：薄玻璃板、白纸、两根相同的蜡烛、火柴、刻度尺、支架。
2. 确定像的位置方法：把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，再拿另一支未点燃的蜡烛放在成像的位置，直到看上去与像完全重合，这个位置就是像的位置。
3. 判断平面镜后面的蜡烛与像完全重合的方法：在玻璃板的前面，改变眼睛的位置，直到从不同位置看起来后面的蜡烛好像被点燃。
4.实验时，用玻璃板代替平面镜的目的：使用玻璃板，既可以成像，又可以看到后面的蜡烛是否与像完全重合，这是“等效替代法”。
5.准备两支完全一样的蜡烛的目的：便于验证像与物体大小是否相等。
【进行实验】
①如图所示，在桌面上铺一张白纸，沿着纸中间的直线上竖直放置一块玻璃板作为平面镜。
②在玻璃板前放一支点燃的蜡烛，移动玻璃板后的那支相同的未点燃的蜡烛，直到看上去好像被点燃一样，此时玻璃板后蜡烛的位置就是像的位置，然后记下两支蜡烛的位置。
③移开玻璃板，用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录下来，再观察它们是否与镜面垂直。把测量结果填在表格中。
④改变点燃的蜡烛的位置，重做几次实验。
⑤在玻璃板的后面像的位置放一张白纸时，观察白纸上面有没有烛焰的像。
⑥记录实验数据与现象：
【分析论证】
1.分析实验数据与现象，可得：
①因为两支蜡烛完全一样，其像与物完全重合，表明平面镜所成像的大小与物体的大小相等 。
②比较两支蜡烛到玻璃板的距离，发现平面镜所成的像和物体到平面镜的距离相等 相等 。
③平面镜所成的像和物体的连线与镜面垂直。
④把光屏放在像的位置观察，结果发现光屏上 没有 （选填“有”或“没有”）出现蜡烛的像，实验说明：平面镜所成的像是虚（虚/实）像。
2. 归纳结论
平面镜成像的特点：平面镜所成的像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物的连线与镜面垂直。
利用数学对称的知识，平面镜成像规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
三、探究光折射时的特点
【设计实验】
1. 实验器材：激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。
2. 实验方案
如图所示，让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中，观察光束在空气和玻璃砖中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。
让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。
让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气中），观察光的传播路线。同时改变介质进行多次实验寻找普遍规律。
【进行实验】
1. 让光从空气斜射入玻璃中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。
2. 改变入射角的大小，观察并记录折射角的变化情况。
3. 让光从玻璃斜射入空气中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格中。
4. 改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。
5. 让光垂直射入玻璃，观察光的整个传播路径。
6. 让光从空气斜射入玻璃砖，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光在空气中的传播途径。
实验数据记录表格：
实验次数
介质
入射角
折射角
1
光从空气斜射入玻璃
2
光从空气斜射入玻璃
3
光从空气斜射入玻璃
4
光从空气垂直入玻璃
【分析论证】
1. 当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
2. 当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。
3. 光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的，这时的折射角大于入射角。
综合以上分析，归纳出实验结论：
光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
在折射现象中，光路可逆。
声
光
异
不能在真空中传播
能在真空中传播，且速度最大
15℃空气中速度为340m/s
空气中速度约为3.0×108m/s
同
传播速度都与介质种类有关，都能传递信息和能量
次数
蜡烛到平面镜的距离/cm
像到平面镜
距离/cm
像与物的
大小关系
1
2
3
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