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光的直線傳播范文1
教學目標
1.知識與技能
(1)認識光沿直線傳播的條件,能用光線來表示光的傳播徑跡.
(2)了解光的直線傳播規律在社會生活與生產中的一些應用.
(3)了解光在真空中的傳播速度c=3×108 m/s.
2.過程與方法
(1)通過開放性的實驗探究,認識光在空氣、水和果凍等均勻介質中傳播的特點(沿直線傳播).
(2)觀察演示實驗“光在非均勻糖水中的路徑”,啟發學生歸納總結得出光沿直線傳播的條件.
3.情感、態度與價值觀
(1)通過開放性實驗,讓學生體驗學光學的樂趣,并在實驗過程中學習合作與交流.
(2)引導學生應用“光沿直線傳播的規律”解釋一些簡單的自然現象,解決一些實際問題,讓學生意識到光的世界既神奇美麗,又有規律可循,而且利用這些規律能幫助人們更好地認識自然,改善生活質量,提高工作效率(有價值).
重點、難點分析
光沿直線傳播的規律的理解和掌握是本節教學的重點,設計與組織關于“光總是沿直線傳播嗎?”這一問題的探究活動是本節的難點.
教學模式
科學探究和自主學習教學模式.設置問題情景,使學生對所觀察到的現象進行科學探究,找出現象后面隱藏的規律,教會學生掌握科學家在研究時所用的技能和術語.
實驗器材
學生分組:激光筆一支、果凍一個、易拉罐一個、蠟燭一支、火柴一盒、螺母一個、塑料薄膜一塊、橡皮筋一條、裝了水的玻璃杯(水中滴了少量牛奶)、蚊香、透明塑料礦泉水瓶一個、玻璃磚一塊.
教師教具:強光手電一個、方形玻璃容器,濃鹽水.
教學過程
一、新課引入
先播放一段手影視頻,師生再利用強光手電在白屏幕上做手影游戲,問學生:這些現象包含了怎樣的光學原理呢?與學生一起走進光的世界,由此引出課題并板書.
二、新課教學
1.光源
走進光的世界,必須有光,你知道光來自哪里嗎?同學們課下完成了前置性小研究.現在讓我們分享大家的研究成果吧?打開前置性小研究,展示光源(4個同學板書),教師引導學生交流得出光源與非光源的區別,總結光源定義,對光源分類(人造光源、自然光源)
2.探究光的直線傳播的條件
(1)根據課下前置性小研究讓學生認識光沿直線傳播傳播的一般規律,引導學生思考:光在任何情況下都是沿直線傳播的嗎?應用桌面上的器材,通過開放性實驗探究得出:光在空氣、水、以及果凍這些介質中沿直線傳播.
問題一同學們剛才看到了許多光沿直線傳播現象,但是光總是沿直線傳播嗎?
先開放性分組實驗,然后小組間交流實驗結果.
實驗一將激光射向盛有蚊香的煙的透明塑料礦泉水瓶,可以看到光在空氣中的徑跡是直線的.
實驗二用激光筆發出光束向滴了少量牛奶的水中投射,可以看到光在水中沿直線傳播.
實驗三用激光筆發出光直接照射果凍、玻璃磚,發現光在果凍、玻璃磚中沿直線傳播.
學生展示實驗成果,組織學生歸納得出:
光在空氣、水、果凍、玻璃中沿直線傳播并進而得出結論:光是沿直線傳播的
師:光總是沿直線傳播嗎?
實驗四將激光從空氣斜射入水中,可以看到光在空氣和水中的路徑都是直線,在空氣和水的界面上發生了偏折.
師:通過實驗四,發現上面我們總結的結論有缺陷,應該怎樣完善才科學呢?
結論光在同種物質中沿直線傳播的(師:夸獎同學們能注意細節對比分析,發現問題,完善結論.我們的這個結論就很完美了嗎?請看下面實驗.)
(2)教師演示光在非均勻鹽水中傳播的實驗.(教師要說明原來是水,后來用長頸漏斗緩緩注入濃鹽水)得出光在同種非均勻介質中路徑發生彎曲.
(3)引導學生歸納出光沿直線傳播的條件:光在同種均勻介質中沿直線傳播.(讓學生感受科學探究的魅力,體會科學發展的曲折性)
3.介紹光線的概念
老師用激光筆在黑板上照射出光的傳播路線,讓同學到黑板用粉筆模擬畫出光的傳播徑跡和方向.教師提問:為什么是直線?為什么要標箭頭?教師講解模擬出光線,得出光線的概念.
4.應用:解釋自然現象
教師提問:還記得上課時做的影子游戲嗎?那個青蛙是怎么形成的?(教師做一做)
生:就是人的影子.
(1)讓學生交流影子的形成,講解說明.
光在傳播的過程中,遇到了不透光的障礙物,在障礙物后邊會形成影子.教師用幻燈片向同學們介紹影子的形成光路圖.并告訴同學日晷是利用光沿直線傳播來工作的.
(2)日食
由影子的成因,過渡到日食.(天文現象)
播放日食月食的視頻然后回答幾個問題:①是由什么現象形成的?②是誰擋住了太陽光?
(3)制作小孔照相機,學生制作小孔照相機,觀察點燃的蠟燭.在觀察小孔的形狀.像的形狀和小孔的形狀有關嗎?
再通過畫圖引導學生分析出小孔成像的原理.舉出生活中應用光沿直線傳播的例子.
5.光的傳播速度
打雷和閃電總是同時發生的,人們為什么總是先看到閃電后聽到雷聲呢?引出光的傳播速度.學生自學P71課本回答下列問題:(1)光在真空中的速度?(2)光在空氣中的速度?(3)光在其他介質中的傳播速度是怎樣的?
三、小結
回顧目標請同學們回想一下,這節課你收獲了什么?
四、課上檢測測
五、前置性小研究
光的直線傳播范文2
年輕教師剛走上工作崗位,年輕氣盛,工作熱情,但實際教學經驗不足。在學校一帶一的幫扶教研模式下,在聽課后如果直接指出年輕教師在教學理念、教學設計、教學方法、教學細節、教學藝術上存在的問題,很多年輕教師會難以接受。在學校培養青年教師成長的幫扶工作中,我們教研組研究決定采用觀課議課的方式,以課例為載體,層層解剖,幫助青年教師迅速走上工作崗位。
在初中物理實驗課上,最難控制的是場面,通常,學生一進到實驗室,就會變得非常興奮,有些學生根本不知道來做實驗的目的,拿起桌上的器材玩到下課。因此,在實際教學中,很多物理教師不愿意上實驗課,通常把學生實驗改為演示實驗,或者為了滿足學生的好奇心,上完課后放他們到實驗室去過把癮。為了幫助年輕教師能盡快地把握實驗課的教學方法,我們教研組決定以《光的直線傳播》作為課例,進行觀課議課活動,再通過議課后確定下的方案,進行二次備課、三次備課,然后借班上課,把觀課議課的教研模式通過典型課例,讓所有參與者都能得到進步。
選擇《光的直線傳播》為課例,一是這節課是新授課,主要的實驗是以引導學生突破了怎樣顯示光的傳播路徑后,讓學生觀察光在空氣、果凍、水中的傳播路徑,總結“光在同種均勻介質中沿直線傳播”的規律,在實驗中,學生會有很多發現,為光的反射和折射作好鋪墊。
作為主持者,在一次觀看了A教師上完《光的直線傳播》的課堂實錄后,我把其中的一段教學錄像剪輯下來,與這位年輕教師進行了一次觀課議課的對話。
筆者:你在請學生分享時,你 是希望別的小組學生怎樣?
A:當然希望他們都能停下手中的實驗,傾聽別人的分享。
筆者:學會傾聽,學會尊重,是情感與態度價值觀教學目標的一個體現。可是現在通過看錄像,我們這一目標實現了嗎?
A:沒有,我講課時,還有很多學生在做實驗。
筆者:當時,你是怎樣設計這一環節的?你的目的是什么?
A:我想通過做光在空氣、水、果凍(固體)的傳播實驗,讓學生都知道光是沿直線傳播的。我只給他們三分鐘的時間,不要求他們每樣都做,可能有些小組只做一樣,有些小組可做兩樣,做快的小組可以完成三樣。通過分享的環節,讓全班的資源共享。
筆者:你這個設計也有它的道理。第一,可以節省時間。因為后面還有那么多的程序要走。第二,資源共享,學生不用做那么多的實驗,就可以得到結論??墒?,通過錄相發現,你讓好幾組學生分享,其他的學生一直在那玩個不停,這樣達到資源共享了嗎?
A:沒有。
筆者:我們來看看,是不是我們的教學設計出了問題。我們給學生8樣器材。三分鐘時間,如果是我們大人,都還玩不夠,更何況,是十三、十四歲的八年級學生,并且又剛開始學習物理。
A:那如果給他們玩,恐怕一節課都不夠。我們后面還有那么多的內容,怎么辦?
筆者:是不是增加實驗時間,給5分鐘,讓他們都能完成這幾個實驗。然后發出指令,讓他們整理器材。
A:我也發出指令了,他們也沒停下來。
筆者:是不是你的指令不夠清晰,沒能傳達到各位學生的耳朵。剛才看了錄像,你說了:“各組同學都完成得很不錯,下面請同學們分享,哪一組先來?!边@個過程是不是太快了?
A:看來應該停下來,檢查各個小組的器材是不是整理好。
筆者:這個建議挺好,也不花多少時間。如果,還有學生繼續做,我們還可以第二次發出指令說:比比看,哪一組整理得又快又好??汕f不要說:“同學們,5分鐘已到,實驗至此結束。”這樣不符合新課改要求。
作了修改后,我與她進行了第二次備課,在處理學生實驗這個環節,我們進行了改進,在她重新上這一節課時,我們的這一段改進,效果非常好。
在這里,我想表達的是,我們的教學行為不能只顧我們的設想,不顧學生的感受,我們應該從學生的感受出發考慮我們的教學行為,從學生的學習角度思考我們該怎么教。這就牽涉到如何以學論教。通過這次教研活動,我感受最深的是我們的聽課和評課活動改變了,以課例研究為載體,通過課堂觀察,觀察學生的學習,很好地達到以下兩個目的,取得了很好的效果。
一、以學考察教
從上述案例可以看出,授課教師有自己的考慮和設想,有根植于內心深處的教育價值觀念和假設,就行為討論行為,很難導致教師行為的真正改變,而直接建議教師該怎樣做,可能會引起教師的抵觸情緒,或為自己找理由。通常我們的評課就出現了這樣的問題,聽課的教師拼命地挑剔,這里不是,那里不是,讓上課的教師很不舒服,心里會說:你厲害,那你上來算了。而通過議課,讓教師意識到,她的教學設計是有問題的,從而追求有效教學,教師就有可能自覺轉變自己的教育觀念,調整自己的教學行為。
二、以學改進教
平常我們是按教師的“教育假設教學設計課堂上教師的行為學生學的行為學生學的效果”這條主線來進行反思的?,F在以學論教采用反向路線。從學生學的效果學生學的行為課堂上教師的行為教學設計教師的教育假設。從學的效果追求考察入手,思考應有的學習行為,再從學生的學習行為思考應有的教學行為,以此反思原有的教學設計和教育觀念的合理性。在反思中更新教育理念,改進教學設計。從某種意義上說,以學論教是促進教學方式轉變的一種有效的方法和手段;以學論教提供了教師改進課堂教學和實現專業發展的新路徑。
光的直線傳播范文3
關鍵詞: 光纖振動傳感系統; 復用; 相位生成載波
中圖分類號: TN 911.74文獻標志碼: Adoi: 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.009
引言
隨著科技的發展,安全防范的重要性越顯突出。一些重要的保密部門、軍事要地、銀行、機場等對大范圍、長距離、高可靠性的安防技術的需求越來越顯著。目前,已有大量的光纖傳感技術應用于安防系統,其特點是抗干擾性強、可靠性高,隱蔽性好、可防探測,易于安裝和維護[12]。
在實際應用中,常常會遇到需要對多個對象進行監測,而一個被監測對象需要對應一套光纖傳感結構,這不僅大大提高了整個監測系統的成本,而且系統的復雜程度也逐級上升,給維護也帶來了很大的困難[3]。為了解決上述問題,通常采用復用的方法,來達到簡化系統,降低成本,易于維護的目的。
1背景技術
在光纖傳感所采用的復用技術中,相位載波復用是較常采用的技術,即通過相位載波復用,使不同的感應單元復用共同的光源、光纖光路以及光電探測器等。這種復用方法,如文獻[45]所描述,通過對不同的感應單元施以不同頻率的相位載波進行調制,每個載波頻率對應于一個感應單元,各感應單元產生的干涉信號被共同的光電探測器檢測。為了實現復用與解復用的目的,上述的相位載波復用技術一般具有以下特征:
(1)為了使復用的信號不發生混疊,相鄰載波頻率之間的頻率差必須大于外界擾動引起的信號基波頻率上限的兩倍;
(2)對于光電探測器后的信號,通過信號處理技術,采用載波基波或諧波作為參考信號,對載波基波或諧波邊帶信號進行處理,以達到將干涉信號解調出來的目的。
在該技術中,由于對相鄰頻率的間隔要求,同時為了使不同載波的基波、諧波頻率不發生混疊,使得調制頻率的選擇受到較多限制,由此會影響到實際復用的數量;同時,為了使復用的數量足夠大,對調制器件的工作點要求可能會很分散,并要求調制器件具有高的工作頻率,這不利于實際應用。在信號的解調中,如引入信號處理技術,會增加信號處理部分的技術難度和技術復雜性,并大大提高后端的開發成本和設備成本。
在光纖傳感系統的許多實際應用場合,兩個事件完全同時發生的概率很小,即兩個感應單元同時感應到信號的可能性很小。針對這種情況,本文提出一種新型的基于相位載波復用技術的光纖傳感復用方法。在光纖干涉系統中,對感應外界擾動的不同感應光纖單元產生的干涉信號,用不同頻率的載波進行調制,相鄰載波頻率之間的頻率差無需大于外界擾動引起的信號基波頻率上限的兩倍,各光纖感應單元形成的信號被共同的光電探測器檢測后,利用信號基波來分析擾動信號的物理量,并利用載波基波或諧波的邊帶判斷感應擾動信號的光纖。
由于每次擾動事件只發生在一個感應單元,即只有一個感應單元感應到擾動信號,設該單元為第i個感應單元,從式(4)可以看出,調制頻率fmj(j≠i)的基波和諧波將不會出現邊帶,而調制頻率fmi的基波和諧波則出現邊帶,根據這一特點即可判斷感應擾動的感應單元。由于僅需觀察是否出現邊帶,僅需相鄰的調制頻率有一定的間隔,不影響邊帶判斷即可,不需要傳統的相位載波復用方案那樣要求具有兩倍于基波最大頻率的要求。圖1為i單元發生擾動時的頻譜示示意,在該圖中,載波頻率fmi出現了明顯的邊帶,說明感應信號來自于感應單元i。對于出現邊帶的載波頻率的確定,利用一些便捷的分析手段,例如邊帶的能量、譜線的對稱性等,即可實現;信號基波則可用來恢復干涉信號。
由于僅用信號基波來恢復干涉信號信息,無需像傳統相位載波復用那樣用載波基波或諧波作為參考信號來解調干涉信號,相應的信號處理手段簡單,由于這個特點,也可以很方便地應用于施加載波的調制端遠離解調端的情況下(例如圖3的結構中),而無需將調制信號引回解調端或在解調端恢復出解調所用的參考信號。
3數據分析
本文采用的是圖2的結構。所使用的第一耦合器1為3×3均分耦合器,第二耦合器2為2×2耦合器,有2個復用的感應單元:4(1)、4(2),使用的是光纜中的一芯,相應的光纜長度分別為21 km、14 km。光源為中國電子科技集團公司第44所生產的SO3B型超輻射發光管(SLD)型穩定光源。光纖延遲器3使用的是美國 “康寧”生產的G652型單模光纖,光電檢測裝置8中使用的光電探測器為中國電子科技集團公司第44所生產的型號為GT322C500的InGaAs光電探測器。使用的相位調制器是將光纖繞在壓電陶瓷上制作而成。經測試,信號基波的最高頻率小于80 kHz,施加在相位調制器7(1)、7(2)上的頻率分別為100 kHz、110 kHz。低通濾波器9的帶寬為80 kHz,從光電檢測裝置8輸出的信號經低通濾波器輸出的信號,經信號采集卡采樣后,進行擾動位置以及擾動性質的判斷。同時,對光電檢測裝置8輸出的信號進行采樣,對載波基波的邊帶,即頻率100 kHz、110 kHz的邊帶進行分析,即可判斷擾動來自那根感應光纖。系統中所使用的采集卡為NI公司產品。
當敲擊加有100 kHz載波頻率的傳感光纖時,所得到的的信號依次如下,圖4(a)為加載波后信號波形。圖4(b)為其頻譜圖,可以看到,100 kHz左右的邊帶有信號,而110 kHz左右邊帶比較干凈,所以可以判定敲擊信號是加在100 kHz所在的傳感光纖上的。圖4(c)為經過80 kHz低通濾波器后得到的振動信號。
當敲擊加有110 kHz載波頻率的傳感光纖時,所得到的信號依次如下,圖5(a)為加載波后信號波形。圖5(b)為其頻譜圖,可以看到,110 kHz左右的邊帶有信號,而100 kHz左右邊帶比較干凈,所以可以判定敲擊信號是加在110 kHz所在的傳感光纖上的。圖5(c)為經過80 kHz低通濾波器后得到的振動信號。
由以上數據分析可以看出,可以用載波基波或諧波的邊帶來判斷信號發生的感應單元,可以通過低通濾波器解調出相應的線路上的信號。
4結論
本論文使用載波基波或諧波的邊帶來判斷信號發生的感應單元,這種判斷方法簡單易行,系統結構簡化。本方法的另一優點是相鄰載波的頻率差無需大于信號基波的頻率上限的兩倍,這方便了載波頻率的選取以及相位調制器件的選擇,也使得復用單元的數量更大。
參考文獻:
[1]JUAREZ J C,MAIER E W,CHOI K N,et al.Distributed fiber optic intrusion sensor system[J].Lightwave Technology,2005,23(6):20812087.
[2]潘岳,王健.雙馬赫曾德爾型干涉儀定位技術研究[J].光學儀器,2012,34(3):5459.
[3]DAKIN J P.Distributed optical fiber sensors[J].Proc SPIE,1992,1797:76108.
[4]韓澤,陳哲,胡永明,等.光纖水聽器陣列的多路復用技術[J].半導體光電,1999,2(4):231234.
光的直線傳播范文4
第1節光的直線傳播答案
基礎訓練
1、同種均勻介質;不需要
2、路徑;方向;快
3、月食;直線傳播
4、3×10³;3×10²;3/4
5、 6、 7、 8、 9、
BD C D A B
10、(1)物體通過小孔所成的像與孔的形狀無關
(2)小孔成像所成的項的形狀由物體的形狀決定
(3)倒立;光的直線傳播
(4)太陽
拓展提高
11、直線傳播;變大
12、直線傳播;小孔距地面的高度不同
13、沿直線傳播;甲
14、倒立;變大;不變
15、(1)減小
(2)15
(3)慢;基本不變
第2節光的反射答案
基礎訓練
1、光的反射
2、光的反射;漫反射
3、凹凸不平;遵循
4、入射光線;光路是可逆的
5、鏡面;入射光線;發射光線;法線;∠AON;∠NOB
6、光的反射;光的直線傳播
7、粗糙;漫
8、30°;0°;10°;10°
9、D
10、A
拓展提高
13、45°;增大
14、垂直;探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面上
15、B
16、D
17、①B
②反射角等于入射角
③不能
18、(1)光源
(2)沿光路用鉛筆相隔一定距離在紙板上各打兩個點,在過兩點用直尺、鉛筆將光的路徑畫在紙板上
(3)給對應的入射光線和反射光線編號
(4)在紙板上看不到反射光線
(5)反射光線、入射光線、法線在同一平面上
第3節平面鏡成像答案
基礎訓練
1、4;不變;衣領
2、1.68;1
3、凸面鏡;凹面鏡;光的傳播方向
4、 5、 6、
A C B
7、(1)茶色玻璃板;薄;小華的理由是點燃的蠟燭像清晰
(2)B;不能;虛
8、(1)薄玻璃板;相同
(2)不同;完全重合
(3)無關
10、略
拓展提高
11、反射;與平面鏡2等高的正前方
12、(1)虛
(2)6
(3)下降;0.5
13、(1)確定像的位置
(2)像和物大小相等
(3)M
(4)玻璃板比較厚,蠟燭經過兩個反射面都會形成像
光的直線傳播范文5
【光的直線傳播答案】
基礎訓練
1、同種均勻介質;不需要
2、路徑;方向;快
3、月食;直線傳播
4、3×103;3×102;3/4
5、6、7、8、9、
BDCDAB
10、(1)物體通過小孔所成的像與孔的形狀無關
(2)小孔成像所成的項的形狀由物體的形狀決定
(3)倒立;光的直線傳播
(4)太陽
拓展提高
11、直線傳播;變大
12、直線傳播;小孔距地面的高度不同
13、沿直線傳播;甲
14、倒立;變大;不變
15、(1)減小
(2)15
(3)慢;基本不變
【光的反射答案】
基礎訓練
1、光的反射
2、光的反射;漫反射
3、凹凸不平;遵循
4、入射光線;光路是可逆的
5、鏡面;入射光線;發射光線;法線;∠AON;∠NOB
6、光的反射;光的直線傳播
7、粗糙;漫
8、30°;0°;10°;10°
9、D
10、A
拓展提高
13、45°;增大
14、垂直;探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面上
15、B
16、D
17、①B
②反射角等于入射角
③不能
18、(1)光源
(2)沿光路用鉛筆相隔一定距離在紙板上各打兩個點,在過兩點用直尺、鉛筆將光的路徑畫在紙板上
(3)給對應的入射光線和反射光線編號
(4)在紙板上看不到反射光線
(5)反射光線、入射光線、法線在同一平面上
【平面鏡成像答案】
基礎訓練
1、4;不變;衣領
2、1.68;1
3、凸面鏡;凹面鏡;光的傳播方向
4、5、6、
ACB
7、(1)茶色玻璃板;??;小華的理由是點燃的蠟燭像清晰
(2)B;不能;虛
8、(1)薄玻璃板;相同
(2)不同;完全重合
(3)無關
拓展提高
11、反射;與平面鏡2等高的正前方
12、(1)虛
(2)6
(3)下降;0.5
13、(1)確定像的位置
(2)像和物大小相等
(3)M
(4)玻璃板比較厚,蠟燭經過兩個反射面都會形成像
(5)連接對應的像點和物點,判斷連線是否和鏡面垂直;測出像點和物點到玻璃板的距離進行比較
14、(1)abdc;
a、在紙上記錄玻璃板的位置
【光的折射答案】
基礎訓練
1、水;空氣;虛
2、OC;BO;OF;OD;60;∠6;右
3、37°;43°
4、折射;能;光路是可逆的
5、6、7、8、
DABA
9、(1)遠離
(2)B
拓展提高
12、A
13、C
14、甲;等于
15、(1)滴入幾滴牛奶;能
(2)大于;增大;折射光線消失
【光的色散答案】
基礎訓練
1、黃、綠、藍;紅外線;熱效應強;紅外線烤箱
2、紅、綠、藍;紅外線
3、黑
4、色散;紫;紅
5、6、7、8、
DBDAC
拓展提高
9、C
10、C
拓展提高
9、C
10、C
12、(1)透過的色光
光的直線傳播范文6
關鍵詞:光的直線傳播 反射 折射 虛像 實像 影子
光的存在使我們的生活變得五彩斑斕、豐富多彩,我們周圍有許許多多的現象,都與光的直線傳播、反射和折射有關。但在日常生活中,人們對“像”和“影”、“虛”和“實”的認識是片面的,在描述上也有許多不科學和不嚴謹的地方。這對于剛剛系統的接觸物理知識的初中生來說是一種誤導。因此,對光現象的中一些相似或容易混淆的現象進行辨析就顯得十分重要,它有利于激發學生學習興趣、活躍發散思維,提高學生分析問題、解決問題的能力。
一、“像”和“影”
1.光沿直線傳播時形成的“像”和“影”。
光在沿直線傳播的時候,如果通過小的孔洞,就會出現小孔成像的現象。如圖所示,燭焰上部發的光沿直線通過小孔,照在光屏的下部;燭焰下部發出的光,通過小孔,照在光屏的上部,所以在光屏上形成一個倒立的像。
若光在直線傳播中遇到了不透明的障礙物,在障礙物后面就有光不能到達的黑暗區域,這就是影子。如物體在太陽下的影子、人在路燈下的影子、小孩們喜歡玩的手影、民間藝術中的皮影。
天文現象的日食和月食,實際上也是影子現象。當月球轉到地球和太陽之間,這三個天體在一條直線或近于一條直線上時,月球擋住了太陽光,在地球上的某一部分出現月球的影子,在這個影區里的人就看不到太陽,這就是日食現象。當月球轉到地球背離太陽的一面時(地球處在太陽與月球之間),在月球上就出現地球的影子,在這個影區里的人看不清月亮,這就是月食現象。
2.光的反射現象中的“像”和“影”。
有一首明朗歡快的少兒歌曲唱到:“海面倒映著美麗的白塔,四周環繞著綠樹紅墻?!彼械摹鞍姿奔次覀兂Uf的“倒影”,這種“倒影”究竟是岸上白塔所成的像還是影呢?這就要從平面鏡成像說起。
平面鏡表面平整光滑,是良好的反射面。光源發出(或物體反射)的光若被它反射,就會形成一個和光源(或物體)等大、正立的虛像,這就是我們常說的平面鏡成像。拋光的金屬面和平靜的水面也能反射光,因此也能像平面鏡那樣成像。這一特點在遙遠的古代已經被我們的祖先所知曉,唐太宗李世民就有句名言:“以銅為鏡,可以正衣冠?!倍毧嗟霓r戶家無力購買銅鏡,只能打一盆清水,對著自己在水中的虛像進行梳妝。平面鏡成像的現象在生活中還有很多。在科技日益發達的現代社會,人們對平面鏡成像的應用也更為廣泛:舞蹈演員利用平面鏡來矯正舞姿、牙科醫生利用平面鏡觀察牙齒、眼鏡店利用平面鏡來拓展空間、反射式望遠鏡利用平面鏡來觀測天體……
二、“虛”和“實”
1.虛像。
(1)光被反射形成虛像。①平面鏡成虛像:如前面所提到的“鏡花水月”。②凹面鏡成虛像:物體在凹面鏡焦點以內成正立的虛像。③凸面鏡成虛像:成正立縮小的虛像
(2)光被折射形成虛像。①光從一種介質斜射入另一種介質時,光的傳播方向會發生改變,這就是折射現象。光在折射時會形成虛像。比較常見的是光在空氣、水、玻璃中由于折射形成虛像的現象,如:海市蜃樓、池水變淺、筷子變彎、鋼筆錯位、星光閃爍、叉魚時要偏向下方等。②凸透鏡成像時,當物于凸透鏡的焦點以內(即u<f)時,在光屏找不到物體的像。但在透鏡的另一側觀察時,可以看到一個正立、放大的像,這就是物體通過凸透鏡成的虛像。
2.實像。
(1)光沿直線傳播形成實像:小孔成像。
(2)光被凸透鏡折射成實像:①當物距大于2倍焦距(即u>2f)時,成倒立、縮小的實像。此時像距小于物距,像比物小,物像異側。應用:照相機、攝像機。②當物距等于2倍焦距(即u=2f)時, 成倒立、等大的實像。此時物距等于像距,像與物大小相等,物像異側。粗測凸透鏡焦距時,可以利用這一性質。③當物距小于2倍焦距、大于1倍焦距(即2f>u>f)時,成倒立、放大的實像。此時像距大于物距,像比物大,物像異側。應用:投影儀、幻燈機、電影放映機。
綜上所述,盡管生活中由于光的反射、折射和直線傳播形成的現象種類繁多,但我們只要從其形成原理入手,剖析其實質,就不難發現“像”和“影”、“虛”和“實”只不過是光在不同條件下所產生的不同現象,從而也就很容易把它們區分開。
參考文獻
[1]《義務教育課程標準》(2011年版).北京師范大學出版集團,2012年1月,第一版。