資源簡介

第22講 陽光
一、競賽要點t 熱點
光的直線傳播
陽光（光）在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。如日食、月食的成因，小孔成像，步槍瞄準(zhǔn)等，都說明光的直線傳播性質(zhì)。在不同介質(zhì)中，或同一種不均勻的介質(zhì)中，光不一定沿直線傳播。比如光從空氣斜射入水中要發(fā)生彎曲現(xiàn)象。早晨，當(dāng)太陽還在地平線以下時，我們就看見了它，就是因為不均勻的大氣使光線變彎了的緣故。
光線是經(jīng)抽象而建立的科學(xué)模型，光線是指用一條帶箭頭的直線表示光的傳播路線和方向。陽光下樹蔭中圓形斑是太陽光透過樹葉的小孔在地面上太陽所成的像。
光在不同的介質(zhì)中傳播的速度不同。光可以在真空中傳播，并且在真空中的傳播速度最大，速度為c＝3.0×108 米/秒。光在空氣中的速度十分接近光在真空中的速度，通常也可以近似認(rèn)為是3.0×108 米/秒。光在水中速度約為真空中速度的3/4，在玻璃中的速度約為真空中光速的2/3。
光的色散
白光（太陽光）通過三棱鏡后，分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的現(xiàn)象，叫做光的色散。白光不是單色光，而是由各色光混合而成的。紅、綠、藍(lán)叫做色光的三原色，利用這三種色光可以混合出不同的色彩。
從右圖中可以看出，光線由空氣從三棱鏡的一個側(cè)面入射，經(jīng)棱鏡的兩個面發(fā)生折射，又從另一側(cè)面射到空氣中，折射光線總是偏向棱鏡底邊，而且按紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫排列。說明紫光折射最厲害。
可見光和不可見光
陽光中含有各種不同波長（或頻率）的光線。人眼能夠感覺的部分，叫做可見光。例如紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等色光。此外，陽光還含有波長比紅光長的紅外線，和波長比紫光短的紫外線，都是人眼看不見的光，叫做不可見光。
物體的顏色
我們的眼睛看到物體是什么顏色，表明物體上有什么顏色的光發(fā)射到我們的眼睛里。平時看到的黑色物體，表明該物體能吸收各種色光，沒有色光反射到我們的眼睛里。
歸納起來：透明物體的顏色由它透過的色光決定；不透明物體的顏色由它反射的色光決定；混合顏料的顏色是由組成它的顏料共同反射的色光決定。
二、拓展與提高
1、光和光源
光，通常指能刺激人的視覺的電磁波，他的頻率范圍為3.9×1014～7.6×1014赫之間。這只是整個電磁波譜中范圍極小的一部分。在更廣泛的意義上講，光應(yīng)包括頻率低于3.9×1014赫的紅外光和頻率高于7.6×1014赫的紫外光。
發(fā)射（可見）光的物體叫做（可見）光源。太陽是人類最重要的光源。可見光源有熱輻射光源（如白熾燈）、氣體放電光源（如霓虹燈、熒光燈）。
熱輻射光源是利用熱輻射發(fā)光的。由熱輻射理論可知，溫度越高，發(fā)光效率也越高。
氣體放電光源是利用電子在兩極間加速運行時，與氣體原子碰撞，被撞的氣體原子受激，把吸收的電子動能又以輻射發(fā)光形式釋放出來，這叫做電致發(fā)光。不同氣體受激發(fā)光頻率不同，利用這點可制成各種顏色的霓虹燈。
光源按發(fā)光原理分，除熱輻射發(fā)光、電致發(fā)光、光致發(fā)光外，還有化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光等。化學(xué)發(fā)光是在化學(xué)反應(yīng)中以傳熱發(fā)光形式釋放其反應(yīng)發(fā)射的光；生物發(fā)光是在生物體內(nèi)由于生命過程中的變化所產(chǎn)生的發(fā)光，如熒光蟲體內(nèi)的熒光素在熒光素酶作用下與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)而發(fā)光。
2、紅外線與紫外線、電磁波譜
比紅光頻率小、波長長的射線叫紅外線，人眼不能感覺，但它確實存在。研究發(fā)現(xiàn)，一切物體都可發(fā)射紅外線，溫度高發(fā)出的紅外線也多。為此，可用紅外線來探測物體，對用紅外線敏感的儀器做成紅外遙感器，紅外探測儀。
比紫光頻率大、波長短的射線叫紫外線，人眼也不能感覺。
紅外線、可見光、紫外線，加上比紅外線頻率更小、波長更長的微波、無線電波，以及比紫外線頻率更大、波長更短的x射線、y射線，組成范圍廣闊的電磁光譜。
三、例題精析
例1、如右圖是月球的影區(qū)分布，當(dāng)人隨地球運動到 區(qū)時會看到日全食，運動到 區(qū)時會看到日偏食，運動到 區(qū)時會看到日環(huán)食。
分析和解：根據(jù)光的直線傳播原理，只有在日、月、地球近似排列成一條直線時，才有可能發(fā)生日食。當(dāng)月球進入到太陽和地球之間是將出現(xiàn)日食。日食可分為日全食、日偏食和日環(huán)食三種。當(dāng)人隨地球進入到A區(qū)域時 ，處于該區(qū)域的人們將看到部分太陽，即看到日偏食；當(dāng)人隨地球進入B區(qū)域時，人們將會看不到太陽，既看到日全食；當(dāng)人隨地球運動到C區(qū)域時，人們將看到太陽的外環(huán)，即看到日環(huán)食。故正確答案為：B；A；C。
例2、在無其他任何光源情況下，如舞臺追光燈發(fā)出綠光照射到白上衣，紅裙子的女演員身上，則觀眾看到她（ ）
A、全身呈綠色 B、上衣呈綠色，裙子呈紅色
C、上衣呈綠色，裙子呈紫色 D、上衣呈綠色，裙子呈黑色
分析和解：物體表面的顏色是由它反射的色光決定的，白色物體能反射各種色光。紅色物體只能反射紅色，其他顏色的光被吸收。女演員的白上衣能反射各種的色光，在此情況下就反射綠色光，呈綠色。而女演員的紅裙子只反射紅光，綠光照在它上面會被它吸收，因而觀眾看到她的紅裙子成了黑色。。故正確答案為：D。
四、能力訓(xùn)練
1.一個五角形的光源垂直照射在一個三角形的小孔上，在小孔后面的光屏上形成的光斑是（ ）
A.三角形 B.五角形 C.圓形 D.方形
2.關(guān)于小孔成像，下列說法中正確的是（ ）
A.像和物上下左右都不顛倒 B.像和物上下顛倒，左右不顛倒
C.像和物上下不顛倒，左右顛倒 D.像和物上下左右均顛倒
3.下列四種現(xiàn)象中，不能說明光是沿直線傳播的科學(xué)現(xiàn)象是：（ ）
A.站在江邊，看見對岸電視塔的倒影
B.通過彎曲的空缺管看不見管另一端外的景物
C.今年部分地區(qū)出現(xiàn)日偏食
D.晚上站在路燈下，地面出現(xiàn)人的影子
4.白紙上寫藍(lán)字，在藍(lán)色燈光下看到（ ）
A.紙是白色的，字看不清楚
B.紙是白色的，字可以看清楚
C.紙是藍(lán)色的，字是黑色的，可以看清楚
D.紙是藍(lán)色的，字也是藍(lán)色的，看不清楚
5.下列關(guān)于物體顏色的說法正確的是（ ）
A.紅、綠、藍(lán)三種顏料按比例混合起來，可以產(chǎn)生各種顏色的顏料
B.由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏料混合在一起就能得到白色顏料
C.七色光按一定比例混合能成白光
D.白紙能反射各種單色光和白光，黑色只能反射黑色光
6.黑白底片進入暗室加工時所用的溫度計液柱是藍(lán)色的，而不是紅色的，以下說法不正確的是（ ）
A.暗室里按的是紅燈，因為一切物體看來都是紅的，溫度計的紅色液柱不易被看清
B.溫度計的藍(lán)色液柱在紅光照射下是黑的
C.藍(lán)色液柱在紅光下看得更清楚
D.紅色液柱在紅燈照射下反射白光
7.日光燈的發(fā)光效率比白熾燈高，是一種節(jié)能光源，但車床照明不使用日光燈，主要原因是（ ）
A.日光燈是管形，因此看不清零件的細(xì)節(jié)
B.長期在日光燈照射下工作會感到疲勞
C.日光燈發(fā)光是不連續(xù)的，所以在他照射下觀看轉(zhuǎn)動的物體會產(chǎn)生錯覺
D.日光燈下，不便于操作
8.看電影時，看到銀幕上的一些人的動作比平常快得多，這是因為影片的（ ）
A.拍攝速度大于放映速度 B.拍攝速度等于放映速度
C.拍攝速度小于放映速度 D.拍攝速度遠(yuǎn)小于放映速度
9.關(guān)于天空出現(xiàn)彩虹，下列說法中錯誤的是（ ）
A.彩虹一定是弧形的 B.彩虹的外側(cè)是紅色，內(nèi)側(cè)是紫色
C.彩虹外側(cè)是紫色，內(nèi)側(cè)是紅色 D.彩虹只能在雨后的天空出現(xiàn)
10.早晨看到草上的露珠，映在日光中能呈鮮艷的顏色，而且顏色隨視線的方向而改變，這是因為（ ）
光的反射 B.光的色散
C. 露珠晶瑩，日光強烈刺眼，使視覺受到影響而看到眼前五顏六色
D.視線方向不同，看到露珠背后的顏色不同
11.坐在裝有茶色玻璃汽車內(nèi)的人能看到車外的人，而在車外的人不容易看到車內(nèi)的人，對這現(xiàn)象的正確解釋的是（ ）
①車外射入的光線被茶色玻璃吸收一部分，車內(nèi)的人受到較弱的光照射
②車外人反射到茶色玻璃的光比車內(nèi)反射到茶色玻璃上的光強
③車內(nèi)比車外暗，車內(nèi)人的瞳孔張得比車外人大
A.只有①② B.只有①③ C.只有②③ D. ①②③都正確
12.光在真空中的傳播速度是＿＿＿＿＿m/s,空氣中的光速比真空中的＿＿＿＿，通常可以認(rèn)為是＿＿＿＿＿＿＿。
13.排縱隊時，如果你看到自己前面的一位同學(xué)擋住了前面所有的人，隊就排直了，這可以用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來解釋；發(fā)生雷電時，先看到閃電后聽到雷聲，是由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
14.地球離太陽的平均距離為1.5×108km,太陽光到達(dá)地面需＿＿＿＿s
15.電線桿在陽光照射下影長5.6米。在同一時間，一位身高1.8米的人直立在電線桿邊影長是1.4米，那么電線桿的長度是＿＿＿米。
16.我國古書《＿＿＿＿＿＿》中記載了24000多年前，我國古代學(xué)者＿＿＿＿＿和他的學(xué)生所完成的世界上最早的小孔成像實驗。
17.太陽光通過三棱鏡后分解成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿七色光帶，這就是光的＿＿＿＿＿＿＿＿現(xiàn)象。
18.如右圖所示為色光三原色的示意圖，圖中區(qū)域1應(yīng)標(biāo)＿＿色，區(qū)域2應(yīng)標(biāo)＿＿＿＿色。
19.身高h(yuǎn)=1.7米的人以v=1米/秒的速度向路燈走去。在某一時刻，人的影長L1=1.8米，經(jīng)過2秒，人的影長1.3米，求路燈的高度。
20.夏天，當(dāng)陽光通過樹蔭的縫隙時，常會見到地面上有一個個圓形光斑，如圖所示，如果已知地球到太陽的距離為L，并測得光斑直徑為d，樹高為h，請完成下列要求：
（1）根據(jù)題意從光的傳播特性抽象出科學(xué)模型（用圖表示）。
（2）估算出太陽圓面的直徑d (用L, d, h 的代數(shù)式表示)。
第22講陽光參考答案
1、B 2、D 3、A 4、D 5、C 6、D 7、C 8、D 9、C 10、B 11、D
12、3.0×108 ,略小，3.0×108 米/秒 13、光的直線傳播，光的速度比聲音大14、500 15、7.2 16、夢溪筆談，沈括 17、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，色散 18、綠，白 19、8.5米
20、（1）如圖（提示：圓形光斑即太陽通過小孔所成像）
（2）D=Ld/h(提示:：（L－h(huán))/h=D/h , D=(L－h(huán))d/h, 因 L>>h,
所以L－h(huán)≈L,D=Ld/h)

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