資源簡介

課題 光的直線傳播
學習目標
1 ． 了解光源，知道光源大致分為自然光源和人造光源； 2 ． 知道光的直線傳播及其應用； 3 ． 了解光在真空中的傳播速度。
課前學習任務
1. 觀察手電筒、汽車燈、霓虹燈夜晚發光時，在空氣中的傳播路徑。
課上學習任務
【學習任務一】 1.通過傾聽觀察了解光源及其分類。 【學習任務二】 通過實驗探究總結光的傳播特點: 【學習任務三】 知道光沿直線傳播的具體實例： 根據光路圖理解小孔成像原理：
【學習任務四】 知道光在真空中的傳播速度：c=
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太陽光能前進多遠？ 宇宙中傳播最遠的光又是什么？ 我們離太陽大約 1.5 億公里， 太陽光傳播到地球上需要 8.3 分鐘。在地球上，我們可以看 到明媚的陽光。但太陽光不止照射到了地球上， 而且還散播到太陽系的各個地方，乃至遙遠的 宇宙。那么，太陽光能夠照射到多遠的地方呢？ 太陽光的來源 太陽誕生于 46 億年前的太陽星云， 這些星云主要來自于宇宙早期合成的氫和氦， 還有很 小的一部分來自于上一代大質量恒星的超新星爆發。太陽形成之后， 核心區域一直在進行氫核 聚變，從而產生大量的能量，這些能量以伽馬射線和中微子的形式被輻射出去。 由于太陽內部的密度非常高， 核心區域產生的伽馬光子無法徑直傳播到太陽表面。經過與 各種氫原子核的持續碰撞之后， 光子抵達太陽表面需要成千上萬年的時間， 盡管直線距離只有 大約 3 光秒。 太陽的亮度 太陽光發射出去之后， 它們會以光速在宇宙空間中傳播。在距離太陽越遠的地方， 看到的 太陽會越暗， 因為光的強度反比于距離平方。如果在距離太陽 30 天文單位的海王星上用肉眼 看太陽，只能看到一個亮點，其亮度大約是滿月的 390 倍。 如果在距離太陽 56 光年之處，太陽將會暗淡到肉眼不可見（雖然人類沒去過這么遠的地 方）。不過，這并不意味著太陽光傳播到那里就消失了， 只是人眼無法感知到很暗的光。但借 助天文望遠鏡，很容易就能看到太陽。 太陽光的傳播距離 太陽發出去的光只要沒有遇到東西被吸收， 它們就不會消失在宇宙中， 而是會一直在空間 中以光速傳播。宇宙空間幾乎是空的， 絕大部分太陽光都不會被物質吸收。有些太陽光即便被 物質吸收，它們又會被再釋放出來，并且損耗掉一些能量。例如，地球上的物體以及地球本身 都會吸收太陽光，并且也會釋放出一些太陽光，這就是我們所看到的反光。 雖然產生光需要消耗能量， 但光的前進無需動力， 因為光子的靜質量為零， 它們的傳播不 需要消耗能量。光的傳播也無需介質，因為它們本質上是不斷交替變化的電場和磁場，電磁場 能夠存在于空間中，不依賴于介質。
因此，大部分的太陽光可以在宇宙中不斷前進。由于太陽在 46 億年前誕生， 所以最早的 太陽光已經以光速傳播了 46 億光年。只是經過遙遠距離的傳播之后， 太陽光的強度會極度衰 減，難以從背景噪音中被分辨出來。 如果 46 億光年外的星系上有先進的外星文明， 他們有能力聚集到極其微弱的太陽光， 他 們就能看到 46 億年前的太陽。因為太陽在 46 億年前發出的光抵達了那里，接收到這些光就 能看到太陽的過去。 隨著時間的推移， 太陽光會繼續在宇宙中傳播。如果宇宙未來的時間是無限的， 宇宙空間 不會消失，那么，太陽光的照射距離也將會是無限的。就目前來看， 空間在超光速膨脹，這意 味著時間再多，太陽光也無法照射到宇宙中的每一個角落。 照射最遠的光 由于光速是有限且是一個常數， 那么，能夠照射到最遠距離的光， 就是宇宙中最古老的光。 宇宙在 138 億年前形成， 但致密的早期宇宙并沒有自由光子。一直到宇宙誕生 38 萬年后， 自 由光子才開始散播到宇宙中。 如今，這些古老的光子已經在宇宙中傳播了大約 138 億光年。它們還能被探測到，只是 因為空間膨脹，使其變為肉眼不可見的微波，它們被稱為宇宙微波背景輻射，這是宇宙大爆炸 的一大關鍵證據。

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