八年级物理上册 第二章光现象重点讲解(全章) 新人教版

第二章 光现象在较暗的屋子里，把一支点燃的蜡烛放在一块半透明的塑料薄膜前面，在它们之间放一块钻有小孔的纸板。

这时塑料薄膜上就出现了烛焰的倒立的像，这种现象叫做小孔成像，如图1所示。

下面我们从四个方面论述一下这种现象。

一、从光线方面说 小孔成像是光的直线传播的直接证明，因为烛焰上某点发出的光射向四面八方，其中肯定有射向小孔的光线，这条光线会穿过小孔，射向光屏，从而在光屏上落下一个光斑，这个光斑的明暗、颜色都和烛焰上那个发光点相像。

于是照在光屏上的许许多多光斑就组成了烛焰的像，如图1所示，这是个倒立的实像。

但是是放大的还是缩小的呢？这就要看光屏离小孔的距离了，光屏与物体离小孔距离相等时，成等大的像，光屏离小孔越远，成的像就越大，离小孔越近，成的像就越小。

二、从孔的大小方面说如果孔开得比较大，如图2所示，烛焰上某点发出的光就不止一束穿过小孔，这样在光屏上会留下若干个小光斑组成的较大光斑，许多大光斑组成的物体的像就变得模糊不清，所以小孔成像的孔不能开得太大。

三、从孔的形状方面说小孔成像中小孔的形状是不是非要圆形，其它的形状行吗？如方形、三角形，由于小孔成像主要是利用一个让光线通过的小孔，能让光线通过且“小”就行，所以其它形状的小孔也是可以的。

四、从能量方面说小孔所成像的能量全部来源来小孔中通过的光的能量，对于烛焰上的某一点来说，它的能量沿球状表面向外扩散，小孔中通过的只是烛焰上能量中很小的一部分，所以要想这个像能被人看到，应该让光屏这一侧处于暗处。

所以自制的“针孔照相机”的光屏总是处于一个黑暗的盒子里以便观察，如图3所示。

有人说，不会让进入小孔的光增加吗？如果你让进入小孔的光增加，只能把小孔开得大一些，这样，像又不清晰了。

有时为了让像明亮些，我们通常采用让像小一些的方法，使微弱的光能不太分散，以提高亮度。

五、从生活方面说小孔成像不止出现在特定的小制作上，生活中我们也有小孔成像的例子。

如浓密树阴下的圆形光斑，就是太阳经树叶缝隙而在地面上形成的像。

六、从像与影的不同方面说影是由于光射到不透明的物体上而在其后留下的阴影区域，它也是光沿直线传播的有力证据，虽然影与物也有相似之处，但它与像却有着本质的区别，影子只有大小轮廓的相似，而像不但轮廓一样，其色彩与物体都是一样的。

图2 图3 B ′ A ′巧用光的直线传播测地球的周长习题：(18届上海大同中学杯初中物理竞赛)早在公元前305年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%。

他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城(今埃及阿斯旺)正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S 以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ，由此得出地球的周长为( )A ．360S∙θ B ．θS∙360 C ．180S∙θ D ．θS∙180 分析：我们将地球看成是球形，太阳光平行射到地球上，在塞恩城是竖直向下的，在亚历山大城，太阳光与竖直方向夹角为θ，如图所示，则两地之间对应的圆心角也为θ，也就是说，θ角对应的长度是S ，那么360°角对应的长度应该是多少呢？即有θ：S =360°：L ，则地球的周长θS L ∙=360。

故选B 。

如何估测打雷处离我们的距离夏天雷雨天气，常先看到闪电，后听到雷声，这是为什么呢？假如云层中某处出现了打雷、打闪，其实它们是同时发生的，这时既有闪电以光速向我们传播，同时又有雷声以声速向我们传播，由于这两个速度的大小不同，光速比声速大，所以我们总是先看到闪电，后听到雷声。

如果一位同学看到远方闪电开始记时，过了△t 时间后听到雷击声，我们就可以据此数据估算出打雷处离我们的距离。

若已知光的空气中的传播速度为c ，声音在空气中的传播速度为v ，若用c 、v 、△t 三个量表示打雷处跟该同学的距离，会是一个什么样的表达式呢？由于发生雷电时，闪光和雷声是同时发生的。

看到闪电记时，雷声实际上已经传播了一段距离，要精确地求打雷处与该同学的距离，这个因素我们应该考虑到。

如图1表示闪电与雷声的传播情况，A 表示发生雷电的地方，B 表示听到雷声的地方，A 、B 间的距离设为S 。

则由题意可得：声音传播所需时间减去光传播所需要的时间就是人看到闪电后到听到雷声的时间间隔，即△t 。

那么我们就有t c S v S ∆=-，解之得vc t cv S -∆=。

该式只用c 、v 、△t 三个量表示了打雷处跟该同学之间的距离，看来这是一个精确计算打雷处距该同学距离的公式。

在该式中，由于c >>v ，即c －v ≈c ，所以S ≈v △t 。

就是说，当我们看到闪电时，近似认为雷声才向我们传播，其实这时雷声确实已经向我们传播一小段距离了，只不过这个距离非常小(图1中的OA 段)，我们完全可以忽略不计。

这样我们就得到了一个近似计算打雷处与我们之间距离的公式。

只要数出看到闪电距听到打雷时的时间，就可以估算计算打雷处距我们的距离。

一次下小型雷阵雨时，小明成功地预示了一场雨势发展的势头，原来这天阴云密布，电闪雷鸣，爸爸认为可能有大雨，可小明从看到闪电到听到雷声共用15s ，估算出了打雷处距我们约15s×340m/s =3570m ，从而判断出雨不会下很大的结论，因为云层很高，不是下大雨的势头，果不其然，雨下不多久，就停了，爸爸直夸小明的预见能力强。

殊不知，是物理知识帮了小明的大忙。

太阳光A B O 图1用三种方法求做入射光线的反射光线己知一条入射光线、平面镜的位置，求做反射光线。

如图1所示。

一、用量角器求做先过入射点O 做垂直于平面镜的法线MN ；用量角器量出入射光线与法线的夹角，记为θ，这就是入射角的大小；然后再以O 为顶点，以法线为边，做一条直线，使它与法线的夹角等于θ，则这条直线就是反射光线的位置，光线位置确定后，再标出方向即为反射光线，如图示2所示。

这种做法快速、准确，直接应用了光的反射定律的具体内容，是大家首选的一种方法。

二、用直尺求做先过入射点O 做垂直于平面镜的法线MN ；用直尺做一平行于平面镜的直线，交入射光线AO 于D ，交法线MN 于F ；在直线DF 的延长线上做一点E ，使EF=DF ；连接OE 即为反射光线。

这种方法的根据全等三角形的性质定理而得出的，在△EFO 与△DFO 中，由于EF =DF ，OF =OF ，∠EFO =∠DFO =90°，故△EFO ≌△DFO ，则∠EOF =∠DOF ，即反射角等于入射角。

该法也可理解为在入射光线上推任找一点，做出该点通过法线的对称点，连接该点与入射点形成的直线就是反射光线的位置。

三、利用平面镜成像规律求做 先在入射光线AO 上任取一点P ，过P 点做平面镜的垂线，垂足为Q ；然后延长PQ 至P ′，使P ′Q =PQ ；最后连接P ′O 并延长，延长线的位置即为反射光线的位置，再标出方向，就是反射光线。

如图4所示。

这种方法利用的是平面镜成像时，反射光线反向延长线一定都过像点的原理而设计的。

该法也可理解为在入射光线上任找一点，做出该点通过平南镜的对称点，连接该点与入射点形成直线的反向延长线即为反射光线的位置。

下面我们用这种方法练习两个题目：1、已知反射光线的位置、平面镜的位置，如图5所示。

求做入射光线的位置。

2、已知入射光线、反射光线的位置，如图8所示，求做平面镜的位置，并标出平面镜与入射光线的夹角。

万变不离其宗北师大版课本第一册69页有一道这样的习题：在暗室里用手电筒照射一块毛玻璃，观察反射光的方向。

然后用蘸水的湿毛巾擦玻璃，再用手电筒照射毛玻璃，观察反射光的方向。

比较前后两次反射光有何变化。

讨论这是为什么？分析：当手电筒照射毛玻璃时，由于毛玻璃表面粗糙不平，光在其上发生的是漫反射，反射光是射向各个方向的，所以我们在各个地方都能看清毛玻璃，如图1所示；当用湿毛巾擦试毛玻璃后，毛玻璃中凸、凹不平的地方都被小水滴所填满，表面变成了光滑的，所以当手图3 图1 A 图2 图7 图8 图4A反射，如果人眼正好处于反射的区域，就会得到非常强的光线，从而显得刺眼；如果人眼没处在这个反射的区域，则眼中就得不到玻璃上反射的光线，从而看到的玻璃就是黑色的。

该题的一些变式在不少习题中均有体现，现举例如下：变化一、打过油的皮鞋用软布反复擦，为什么越擦越亮？分析：没打过油的皮鞋表面是粗糙不平的，对光的反射是漫反射，显得不那么亮；而打过油后，鞋油将皮鞋凸、凹不平的地方都填平了，整个表面非常平整，光在其上发生的是镜面反射，所以皮鞋越擦越亮。

变化二、晚上，在桌上铺一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，如图2所示，从侧面看去，白纸被照亮，而平面镜却比较暗。

做做看，并解释为什么？分析：由于平面镜很光滑，垂直入射到镜面的光被垂直反射回去，射到其他方向的光很少，所以从侧面看去，基本上没有光进入人的眼睛，所以镜面看起来较暗；而白纸的表面比较粗糙，入射到白纸上的光发生的是漫反射而不是镜面反射，反射的光线射向各个方向，所以从侧面看到白纸比较亮。

变化三、在教室前排两侧的同学经常会看到黑板反光，黑板反光是怎么回事？反光时，黑板上发生的是镜面反射还是漫反射？分析：黑板反光时，我们看到该处一片光亮，而其他位置则看不到这么亮，这说明该处只向这一方向发生了反射，由于光线很强，因而看不清其上的字迹，由此可见，该处发生的是镜面反射而不是漫反射。

变化四、铁板做成的公益广告牌上用油漆画上图案和文字，人们从广告牌前经过时，有时却看不清上面的内容，只感到有刺眼的光照来，这是何故？分析：由于公益广告用油漆画上了图案和文字，表面比较光滑，其上会发生镜面反射，光线在某一方向加强，如果人们从广告前正好经过这一方向，则只会感到有刺眼的光照来，而看不清其上的内容；如果没有经过这一方向，则不会有这种感觉。

所以从广告前经过时，有时是看不清上面内容的。

变化五、雨后的夜晚，路上有些积水，甲、乙同学在较暗的月光下，在路上相向而行，如图3所示。

甲同学看到的现象是水面比路面亮，那么乙同学看到的现象是怎样的？请你对乙同学看到的现象用学过的物理知识进行解释。

分析：月光照在路面和水面时都会发生反射，但路面和水面对光的反射情况是不同的。

路面粗糙，月光照上去时发生的是漫反射；水面光滑，月光照上去时发生的是镜面反射。

对于甲同学来说，月光照射到路面上发生漫反射的光与照在水面上发生镜面反射的光都能看到，但由于镜面反射的光强，漫反射的光弱，所以他看到的水面比路面亮。

对于乙同学，由于月光照在镜面上发生镜面反射的光射向了左方，不能进入乙同学的眼睛，他只能得到路面漫反射的光，故相比较而言水面暗，路面亮。