光现象知识点总结
初中物理《声现象》知识点总结
《声现象》复习提纲
一、声音的发生与传播
1、一切发声的物体都在振动。用手按住发音的音叉,发音也停止,该现象说明振动停止发声也停止。振动的物体叫声源。
练习:①人说话,唱歌靠声带的振动发声,婉转的鸟鸣靠鸣膜的振动发声,清脆的蟋蟀叫声靠翅膀摩擦的振动发声,其振动频率一定在20-20000次/秒之间。
②《黄河大合唱》歌词中的“风在吼、马在叫、黄河在咆哮”,这里的“吼”、“叫”“咆哮”的声源分别是空气、马、黄河水。
③敲打桌子,听到声音,却看不见桌子的振动,你能想出什么办法来证明桌子的振动?可在桌上撒些碎纸屑,这些纸屑在敲打桌子时会跳动。
2、声音的传播需要介质,真空不能传声。在空气中,声音以看不见的声波来传播,声波到达人耳,引起鼓膜振动,人就听到声音。
练习:①真空不能传声,月球上没有空气,所以登上月球的宇航员们即使相距很近也要靠无线电话交谈,因为无线电波在真空中也能传播,无线电波的传播速度是3×108 。
②“风声、雨声、读书声,声声入耳”说明:气体、液体、固体都能发声,空气能传播声音。
3、声音在介质中的传播速度简称声速。一般情况下,v固>v液>v气 声音在15℃空气中的传播速度是340合1224k,在真空中的传播速度为0。
☆运动会上进行百米赛跑时,终点裁判员应看到枪发烟时记时。若听到枪声再记时,则记录时间比实际跑步时间要 晚 (早、晚)0.29s (当时空气15℃)。
☆下列实验和实例,能说明声音的产生或传播条件的是( ①②④ )①在鼓面上放一些碎泡沫,敲鼓时可观察到碎泡沫不停的跳动。②放在真空罩里的手机,当有来电时,只见指示灯闪烁,听不见铃声;③拿一张硬纸片,让它在木梳齿上划过,一次快些一次慢些,比较两次不同;④锣发声时,用手按住锣锣声就停止。
4、回声是由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上人耳能把回声跟原声区分开来,此时障碍物到听者的距离至少为17在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮,原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s 最终回声和原声混合在一起使原声加强。
利用:利用回声可以测定海底深度、冰山距离、敌方潜水艇的远近测量中要先知道声音在海水中的传播速度,测量方法是:测出发出声音到受到反射回来的声音讯号的时间t,查出声音在介质中的传播速度v,则发声点距物体S=vt/2。
二、我们怎样听到声音
1、声音在耳朵里的传播途径: 外界传来的声音引起鼓膜振动,这种振动经听小骨及其他组织传给听觉神经,听觉神经把信号传给大脑,人就听到了声音.
2、耳聋:分为神经性耳聋和传导性耳聋.
3、骨传导:声音的传导不仅仅可以用耳朵,还可以经头骨、颌骨传到听觉神经,引起听觉。这种声音的传导方式叫做骨传导。一些失去听力的人可以用这种方法听到声音。
4、双耳效应:人有两只耳朵,而不是一只。声源到两只耳朵的距离一般不同,声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征也就不同。这些差异就是判断声源方向的重要基础。这就是双耳效应.
三、乐音及三个特征
1、乐音是物体做规则振动时发出的声音。
2、音调:人感觉到的声音的高低。用硬纸片在梳子齿上快划和慢划时可以发现:划的快音调高,用同样大的力拨动粗细不同的橡皮筋时可以发现:橡皮筋振动快发声音
调高。综合两个实验现象你得到的共同结论是:音调跟发声体振动频率有关系,频率越高音调越高;频率越低音调越低。物体在1s振动的次数叫频率,物体振动越快 频率越高。频率单位次/秒又记作Hz 。
练习:解释蜜蜂飞行能凭听觉发现,为什么蝴蝶飞行听不见?蜜蜂翅膀振动发声频率在人耳听觉范围内,蝴蝶振动频率不在听觉范围内。
3、响度:人耳感受到的声音的大小。响度跟发生体的振幅和距发声距离的远近有关。物体在振动时,偏离原来位置的最大距离叫振幅。振幅越大响度越大。增大响度的主要方法是:减小声音的发散。
练习:☆男低音歌手放声歌唱,女高音为他轻声伴唱:女高音音调高响度小,男低音音调低响度大。
☆敲鼓时,撒在鼓面上的纸屑会跳动,且鼓声越响跳动越高;将发声的音叉接触水面,能溅起水花,且音叉声音越响溅起水花越大;扬声器发声时纸盆会振动,且声音响振动越大。根据上述现象可归纳出:⑴ 声音是由物体的振动产生的 ⑵ 声音的大小跟发声体的振幅有关。
4、音色:由物体本身决定。人们根据音色能够辨别乐器或区分人。
5、区分乐音三要素:闻声知人——依据不同人的音色来判定;高声大叫——指响度;高音歌唱家——指音调。
四、噪声的危害和控制
1、 当代社会的四大污染:噪声污染、水污染、大气污染、固体废弃物污染。
2、 物理学角度看,噪声是指发声体做无规则的杂乱无章的振动发出的声音;环境保护的角度噪声是指妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音起干扰作用的声音。
3、 人们用分贝(dB)来划分声音等级;听觉下限0dB;为保护听力应控制噪声不超过90dB;为保证工作学习,应控制噪声不超过70dB;为保证休息和睡眠应控制噪声不超过50dB 。
4、 减弱噪声的方法:在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱。
五、声的利用
可以利用声来传播信息和传递能量
物理声现象知识点总结
1.声音是由物体振动产生的。
声音产生的条件:一是要有发声体;二是发声体要振动。
2.振动的物体叫声源。
3.一切正在发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止,但声音不一定停止。
4.气体,液体,固体都可以因振动而发出声音。
如“风声”“雨声”“读书声” “声声入耳”中的”风声”,“雨声”,“读书声”就分别是由气体,液体,
固体的振动而发出的声音。
5.声音的传播需要介质。固体液体气体都是介质,真空不能传声。
如月球上的宇航员只能通过无线电波交谈。声音以声波的形式向四周传播。
6.声速:即声在每秒内传播的距离。 声音传播的速度与介质的种类和气温有关。
声音在固体中传播的速度最快,液体中次之,气体中最慢。声音在15℃的空气中传播速度是 3 x108 。
7.回声:声音在传播中,当遇到障碍物时被反射回来,再传入人耳形成回声。
只有当回声到达人耳比原声晚0.1秒以上,或障碍物离人至少17米人耳才能把它和原声区分开,否则将和原
声混在一起, 回声起到加强原声的作用。
8.注意:不要认为只要物体振动就一定能发出人耳可以听到的声音。
9.不要认为只要听到两次声音就一定是回声,听不到两次就一定没有回声。
10.人听到声音的过程:外界传来的声音引起 鼓膜 振动,这种振动经过 听小骨 及其它组织传给
听觉神经 , 听觉神经 把信号传给 大脑 ,这样人就听到了声音。
11.声音传播的两种途径: ①空气传导; ②骨传导。
12.人耳听到声音两种途径:①声波-耳廓-外耳道-鼓膜-听小骨-听觉神经-大脑;②声波-听小骨-听觉神经-大脑。
13.人耳听到声音必须具备的条件:
首先发声体振动,且是每秒振动20-20000次;其次一定要有传播声音的介质;再次要有良好的接受声音
的器官(人耳)。
14.双耳效应:
声源到两只耳朵的距离一般不同,声音到两只耳朵的时刻,及其它特征也就不同,从而能判断声源的位置
的现象。
应用:正是由于双耳效应,我们听到的声音都是立体声。
注意: 不要认为人失去听觉就不能感知声音
15.概念:声音的高低叫音调。 16.决定音调因素:发声体的振动频率决定。频率越高,音调越高
17.频率:发声体在1秒内振动的次数,单位:赫兹 ,符号:Hz
人耳的听觉范围:20-20000 Hz。低于20 Hz的声音叫次声波,高于20000 Hz叫超声波。(波形紧密的频率高)
18.概念:声音的强弱(大小)叫响度。
19.决定响度因素:发声体的振幅决定。振幅越高,响度越大。响度还与人耳距发声体的远近有关,距发声体
越远,响度越小。
20.增大响度的办法:一是减小声音的分散;二是减小人耳到声源的距离。
21.音色概念:声音的品质。
22.决定音色因素:发声体本身 注意: 不要认为音调高,响度一定大。
23.噪声的概念:①发声体做无规则振动时发出的声音。
②凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音,以及对人们要听的声音起干扰的声音,都属于噪声。
24.噪声的等级和危害
(1).人们以分贝(dB)为单位来表示声音的强弱。
(2).听觉下限为0 dB,为了保护听力声音不可超过90 dB;为了保证工作和学习声音不可超过70dB;
为了保证息和睡眠声音不可超过50 dB。
25.噪声的控制:
(1).控制噪声产生; (2).阻断噪声的传播;(3).在人耳处减弱。
注意:不要认为优美的音乐一定不是噪声; 不要认为0 dB的声音就是没有声音,没有物体振动。
26.利用声传递信息:如B超、声纳。
27. 利用声传递能量:如:超声波清洗精密仪器;利用超声波击碎物质;超声波除尘、洗牙。
简答
1、打雷时听到的连续不断的雷声是连续打雷形成的吗?为什么
答:不是,打雷时听到的连续不断的雷声是由于声音被山峰、云层多次反射,形成回声的结果。
2、2002年暑假期间,北京大学五名学生到珠穆朗玛峰登山发生雪崩事件,造成重大事故,请你分析:雪地登山,为何不宜高声喊叫
答:登山或探险的人进入雪山或溶洞之中,一般都禁止高声喊叫,这是因为山上雪堆及洞中岩石支撑可能十分脆弱,高声大叫引起空气振动,传到雪堆或岩石上会引起它们振动起来,这样可能引起雪崩或溶洞塌陷,从而危及人们生命和财产安全,因此,进入这类地区千万不要随意大呼小叫。
3、请你想象一下,如果“声音的速度为0.1”,我们的世界会有什么变化?请写出4个有关的合理场景。
答:(1)两个人对面说话,要隔一段时间才能听到;(2)闪电过后要好长时间才能听到雷声;
(3)发令枪响后好长一段时间运动员才能起跑;(4)放礼花时,看到礼花后,很长时间才能听到礼炮声。
4、随便叫一位同学蒙住眼睛坐在教室中间不动,然后,你站在该同学的正前方或正后方,用两手击掌发声,请问该同学能否准确判断出击掌的地方?为什么
答:不能正确判断击掌的地方,因为人是靠“双耳效应”来判断声源方向的,而当你站在该同学的正前方或正后方击掌时,声源到两个耳朵的距离相同,两只耳朵感觉的时间就没有先后之分,不会产生双耳效应,所以不能准确判断声音传来的方位。
5、音乐家贝多芬耳聋后,就是用牙咬住木棒的一端,而另一端顶在钢琴上来听自己演奏的琴声,从而继续进行创作的,请解释其原因。
答:声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经,引起听觉,贝多芬就是利用这种方式即骨传导来进行创作的。
6、假如你是一名舞台音响师,你怎样使台下的观众听到更好的立体声音
答:在声源的四周多放几只话筒,在听众的四周对应地多放几只扬声器(音箱),这样观众就能听到更好的立体声。
7、把手表用牙齿咬起来,两只手掩紧耳朵,你会听到嘀嗒声加强了许多倍,这说明了什么
答:骨头能够传导声音,而且传声效果很好。
8、许多内部听觉还完整的聋子,也都能够依着音乐的拍子跳舞,你知道这是为什么吗
答:这是因为音乐的声音经过地板和他的骨骼传导到耳膜使其振动产生听觉的缘故。
9、将开水倒入一个空暖水瓶中,暖水瓶发出的声音是怎么产生的,这个声音有什么变化规律
答:向暖水瓶内灌水时,引起水面上空气柱的振动而发出声音,随着水面升高,上方空气柱变短,空气柱振动变快,这样空气柱发出的音调越来越高。空气柱振动幅度变小,响度变小。
10、冬天,寒风吹到野外的电线上,发出呜呜的响声,但夏天却听不到,为什么
答:因为冬天天气冷,电线受冷收缩,振动频率高,音调高;而夏天天气热,电线膨胀松弛,振动频率低,音调低。
11、蜜蜂载着花蜜飞行的时候,它的翅膀平均每秒振动300次,不载花蜜是平均每秒振动440次,有经验的养蜂人能辨别蜜蜂是否采到了花蜜,这是根据什么来辨别的
答:根据声音的音调不同来辨别的。蜜蜂载花蜜时翅膀振动的频率小(300次/秒),音调低;不载花蜜时翅膀振动的频率大(440次/秒),频率大,音调高。
12、人们听不到蝴蝶飞的声音,却可以听到蚊子飞来飞去的嗡嗡声,这是为什么
答:能引起人们的听觉的声音频率范围为20~20000Hz,蝴蝶翅膀振动的频率小于10Hz,它低于人耳的听觉范围,所以人耳听不到蝴蝶飞行的声音;蚊子翅膀的振动频率为500~600Hz,它在人耳的听觉范围内,人耳就能听到蚊子飞行时发出的声音。
13、有人说音乐是乐音,因此音乐声不会成为噪声,你认为这一观点对吗
答:这种观点是错误的,因为从环保角度看,凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音都是噪声,对要听的声音起干扰作用的声音也是噪声,因此音乐声可成为噪声。
14、无声手枪为什么会“无声”
答:因为无声手枪把声音在声源处减弱了,这是噪声减弱的第一途径。
15、墙壁的传声性能比空气好得多,但是把门窗关闭后,外面传入室内的声音却明显减弱,这是为什么
答:声音在空气中传播时,遇到障碍物如墙壁、玻璃等,大部分会被反射回去,所以门窗关闭后,传到寅的声音将被减弱,这就是利用在传播过程中减弱噪声的一个途径。
16、文明卫生城市为什么要求植树种草
答:植树种草不仅可以美化城市,更重要的是树木和花草可以吸收、减弱噪声,使得城市更显得安静,让人们放松神经,享受自然。
17、假如你是一位城市建设的规划者,你将采取怎样的措施减弱噪声给人们带来的危害
答:①植树种草②设置隔音板③工厂、车间、娱乐场所等远离居民区④在市区内禁止鸣笛
18冬天原来嘈杂的马路,降雪后显得格外寂静,其原因是什么
答:马路上的嘈杂声主要来自各种机动车辆发出的噪声。降雪后,马路上铺上了一层厚厚的雪,这时马路上的雪较松软,变成了较好的吸声材料,噪声被雪吸收了,所以,雪后的马路上显得比平时寂静多了。
19、一部科幻片中有这样的场面:一艘飞船在太空中遇险,另一艘飞船前去营救的途中,突然听到了遇险的飞船的巨大爆炸声,然后看到了爆炸的火光。请你给导演指出这个场景中的两处科学性的错误。
答:(1)在太空中听见爆炸声(真空中听不见爆炸声)(2)先听到爆炸声后看到爆炸的火光(光速大于声速)
20、光、声的传播有哪些不同之处
答:(1)光的传播不需要媒介物,能在真空中传播;声的传播需要媒介物,真空不能传声。
(2)一般说来,媒介物的密度越大,光速越小,而声速却越大。 (3)光速比声速大得多。
21.为何在屋子里讲话比在旷野里讲话听起来要响亮
答:在屋子里讲话,回声跟原声混合在一起使原声加强,所以听起来要响亮些。
22、电影院放映厅的墙壁上都被装修成坑坑洼洼的,俗称“燕子泥”,其目的是什么
答:燕子泥是坑坑洼洼的,其作用是使射到墙上的声音不再被反射到观众那里,避免产生混响,也就是减弱回声。
声现象知识点总结图
1、声音的产生
(1)声音是由物体的振动产生的(一切发声的物体都在振动)。
(2)振动停止,发声停止;但声音并没立即消失(误区警示:“振动停止,发声也停止”是指当发声的物体停止振动时,发声体将停止发声,但原来发出的声音却在介质中继续传播,直至消失,所以不能理解为“振动停止,声音消失”)。
2、声音的传播:
(1)声音的传播需要介质,一切固体、液体、气体都可以作为介质。一般情况下,声音在固体中传得最快,气体中最慢(软木除外);声音在介质中以波的形式传播,叫做声波。
(2)真空不能传声,月球上(太空中)的宇航员只能通过无线电话交谈;注:(有声音物体一定振动,有振动不一定能听见声音;)
(3)一般情况下,我们听到的声音是由空气传播的,传播的具体过程是:物体的振动引起周围空气的振动,形成声波,以声波的形式向外传播,引起鼓膜振动,这种振动经过听小骨及其他组织传给听觉神经,听觉神经把信号传给大脑,这样人就听到了声音。
(4)声速:物体在每秒内传播的距离叫声速,单位是;声音在150C空气中的速度为340; 影响因素:声音的速度与传播声音的介质种类和温度有关。
3、回声:声音在传播过程中,遇到障碍物被反射回来,再传入人的耳朵里,人耳听到反射回来的声音叫回声
(1)听见回声的条件:原声与回声之间的时间间隔在0.1s以上(教室里听不见老师说话的回声,狭小房间声音变大是因为原声与回声重合);
(2)回声的利用:测量距离(车到山,海深,冰川到船的距离);
4、怎样听见声音:
(1)人耳的构成:人耳主要由外耳道、鼓膜、听小骨、耳蜗及听觉神经组成;
(2)声音传到耳道中,引起鼓膜振动,再经听小骨、听觉神经传给大脑,形成听觉;
(3)在声音传给大脑的过程中任何部位发生障碍,人都会失去听觉(鼓膜、听小骨处出现障碍是传导性耳聋;听觉神经处出障碍是神经性耳聋);
(4)骨传导:(贝多芬耳聋后听音乐,我们说话时自己听见的自己的声音);骨传导的性能比空气传声的性能好;
(5)双耳效应:声源到两只耳朵的距离一般不同,因而声音传到两只耳朵的时刻、强弱及步调亦不同,可由此判断声源方位的现象(听见立体声);
5、声音的特性包括:音调、响度、音色;
(1)音调:声音的高低叫音调,频率越高,音调越高(频率:物体在每秒内振动的次数,表示物体振动的快慢,单位是赫兹,振动物体越大音调越低;)(记:音调和频率有关)
(2)响度:声音的强弱叫响度;物体振幅越大,响度越大;物体振幅越小,响度越小;听者距发声者越远响度越小;(记:响度和振幅有关)
(3)音色:不同的物体的音调、响度尽管都可能相同,但音色却一定不同;(辨别是什么物体发的声靠音色)注意:音调、响度、音色三者互不影响,彼此独立; (记:每一种物体只有一种音色)
6、超声波和次声波
1、人耳感受到声音的频率有一个范围:20Hz~20000Hz,高于20000Hz叫超声波;低于20Hz叫次声波; (记:频率太大就是超,太小就是次)
2、动物的听觉范围和人不同,大象靠次声波交流,地震、火山爆发、台风、海啸都要产生次声波;
7、噪声的危害和控制
1、噪声:(1)从物理角度上讲物体做无规则振动时发出的声音叫噪声;
(2)从环保的角度上讲,凡是妨碍人们正常学习、工作、休息的声音以及对人们要听的声音产生干扰的声音都是噪声;
2、乐音:从物理角度上讲,物体做有规则振动发出的声音;
3、常见噪声来源:飞机的轰鸣声、汽车的鸣笛声、鞭炮声、金属之间的摩擦声等等;
4、噪声的等级:表示声音强弱的单位是分贝。符号dB,超过90dB会损害健康;0dB至20dB指人耳刚好能听见的声音;
5、控制噪声:(1)在声源处减弱(安消声器);(2)在传播过程中减弱(植树。隔音墙)(3)在人耳处减弱(戴耳塞)
8、声音的利用
1、超声波的能量大、频率高用来打结石、清洗钟表等精密仪器;超声波基本沿直线传播用来回声定位(蝙蝠辨向)制作(声纳系统)
2、传递信息(医生查病时的"闻", B超,敲铁轨听声音等等)
3、声音可以传递能量(飞机场帮边的玻璃被震碎,雪山中不能高声说话,一音叉振动,另一未接触的音叉振动发声)
声现象知识点总结概括
声音的产生与传播
声音是由物体的振动产生的
声音的传播需要介质(固体、液体和气体)
真空不能传声
2、声音在15℃空气中的速度为340
我们怎样听到声音
听到声音的两种途径:耳朵听声和骨传声
双耳效应:可由此判断声源方位
声音的特性
声音的三大特性:音调、响度、音色
1、音调由发声体振动频率决定的,频率越大,音调越高。
2、响度跟发声体振动的振幅大小有关,还跟声源到人耳的距离远近有关。
3、不同发声体所发出的声音的品质叫音色,由发声体的材料和结构决定
噪声的危害和控制
减弱噪声的三条途径:可以在声源处、传播过程中和人耳处减弱
凡是妨碍人们正常学习、工作、休息的声音以及对人们要听的声音产生干扰的声音都是噪声
声的利用
声音可以传递能量
声音可以传递信息
利用超声波碎结石、清洗钟表等精密
仪器等
医生查病时的“闻”,B超诊病,敲
铁轨听声音等
1.声音的发生:由物体的振动而产生。振动停止,发声也停止。
2.声音的传播:声音靠介质传播。真空不能传声。通常我们听到的声音是靠空气传来的。
3.声速:在空气中传播速度是:340米/秒。声音在固体传播比液体快,而在液体传播又比空气体快。
4.利用回声可测距离:S=1/2vt
5.乐音的三个特征:音调、响度、音色。(1)音调:是指声音的高低,它与发声体的频率有关系。(2)响度:是指声音的大小,跟发声体的振幅、声源与听者的距离有关系。
6.减弱噪声的途径:(1)在声源处减弱;(2)在传播过程中减弱;(3)在人耳处减弱。
7.可听声:频率在20Hz~20000Hz之间的声波:超声波:频率高于20000Hz的声波;次声波:频率低于20Hz的声波。
8.超声波特点:方向性好、穿透能力强、声能较集中。具体应用有:声呐、B超、超声波速度测定器、超声波清洗器、超声波焊接器等。
9.次声波的特点:可以传播很远,很容易绕过障碍物,而且无孔不入。一定强度的次声波对人体会造成危害,甚至毁坏机械建筑等。它主要产生于自然界中的火山爆发、海啸地震等,另外人类制造的火箭发射、飞机飞行、火车汽车的奔驰、核爆炸等也能产生次声波。
光现象诗歌
1.光的传播
能够发亮叫光源,月亮不是太阳是。
光的传播有条件,均匀介质才直线。
不同物中速度变,真空每秒三十万(千米)
C=3×105k×108k。
光的速度比声快,真空传光声不传。
2.光的反射
法线通过入射点,虚线垂直反射面。
反射入射居两边,反角入角总相等。
入法夹角为入角,入角增大反角增。
所有物体都反射,镜面反射漫反面。
3.平面镜成像
平面镜,成虚像,大小相等对称强。
物像到镜距相等,它们连线垂镜面。
作图反射反延长,虚线交点即像点。
所有像点组成像,虚像要用虚表示。
4.光的折射
光从一物进另物,同时发生反、折射。
斜线入水要折射,折线靠近于法线。
法线垂直于界面,折线入线分两边。
水中光斜入空气,折线远离于法线。
水下看树树变高,岸上看鱼鱼变浅。
人眼感觉光直线,看到物体为虚像。
5.光的色散
红橙黄绿蓝靛紫,白光色散七色光。
色光三原红绿蓝,颜料三原红蓝黄。
红色物体反红光,其它色光都吸收。
没有反射光进眼,看到一片是黑色。
所有色光都反射,呈现白色该物体。
所有色光全吸收,呈现黑色是物体。
所有色光能透过,无色透明此物体。
6.看不见的光
红光外面红外线,温度越高辐射强。
利用红外夜视仪,常用还有遥控器。
紫光外面紫外线,有助人体合成D(维生素)。
紫外线杀微生物,还使荧光物发光。
八年级上册物理《光现象》光的折射
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一、本节学习指导
本节知识大部分也需要同学们下功夫去背,并且要多做练习。要注意光在不同介质中传播时何时发生折射,何时发生反射折射,何时只有反射。要能熟练的画出折射图。
二、知识要点
1、光的折射:光从一种介质射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这种现象就做光的折射。
注:光在同种介质中传播,当介质不均匀时,光的传播方向也会发生偏折。
2、折射角:折射光线与法线之间的夹角。
3、折射定律:
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在法线两侧;
③折射角随着入射角的增大而增大,随着入射角的减小而减小;
④在折射中光路也是可逆的。
注:右图中光线从一种介质“空气”射入另一种介质“水”中时发生了折射现象,这个过程其实还有一部分光线被水平面反射回去,这里没有画出反射线。折射中光路可逆的意思是:如果有一道光上图水中按折射光线向空气中照射,那么这道光会按上图的入射光线发生折射,也就是光的路可以互相逆转。
4、光折射中,我们要注意以下几点:
①光能射入某种介质,则这种介质一定是透明的。否则光只会被反射。
②在两种介质的交界面上,如果是透明的介质交界面会发生两种光现象:折射和反射。如果介质不是透明的,比如钢板等等,就只会发生“反射”。
③光的传播方向一般会发生变化,但特殊情况下,光垂直入射时,传播方向将不变化,也就是说,折射不一定都“折”。
5、光的折射规律:
①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,入射角大于折射角;
②光从其他介质斜射入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角;
③光垂直界面射入时,传播方向不改变;此时入射角等于折射角等于0。
④光的折射现象例子:海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。
6、(了解)若光是由较密的介质射入较疏的介质时呢?根据光路可逆的可逆性。画出下图
①由疏到密②由密到疏③光路可逆
在实际的运用中,入射角和折射角究竟谁大,是非常容易出错的问题。可以不去记它,而记为“疏大密小”,即指在较疏的介质中,光线与法线的夹角较大,而在较密的介质中,光线与法线的夹角较小。
7、光的折射现象和应用
(1)生活中很多现象都与折射有关:水中鱼的位置看起来比实际的高一些;由于光的折射,池水看起来比实际的浅一些;透过厚玻璃看钢笔,笔杆好像错位了;从水下看岸上的物体,好像变高了。
(2)人们利用光的折射制成了三棱镜、还制成各种透镜来成像。
三、经验之谈:
光不仅从空气射入水时会发生折射,从水中射入空气中、射入玻璃中也会发生折射。我们都知道光在不均匀介质中传播会改变方向,其实在空气也水接触面,他们的介质就是不均匀的,所以会发生折射,这点我们要明白!
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各种光学现象
天空为什么是蓝的:
因为当太阳光进入大气后,空气分子和微粒(尘埃、水滴、冰晶等)会将太阳光向四周散射。因为当微粒的直径小于可见光波长时散射强度和波长的四次方成反比,所以波长较长的红黄等光透射性大,大部分能够直接透过大气射向地面,而波长较短的蓝紫光,很容易被大气散射,但空气分子对紫光的吸收作用较强,所以晴天时天空是蓝色的。
吹肥皂泡时的光学现象:
刚开始时,肥皂泡各处厚度较厚,发生等厚干涉时各级彩色条纹重合在一起,故显为白色,在重力的作用下,使肥皂泡上面薄下面厚,发生等厚干涉时各级彩色条纹分开,故显为彩色,当肥皂泡越来越薄,其厚度接近可见光波长时,所有光干涉相消,从而为无色透明。
油膜的彩色原理:
光在油膜上发生等倾干涉。
晕:
天空中有一层高云,阳光或月光透过云中的冰晶(卷状云、冰雾等)时发生折射和反射,便会在太阳或月亮周围产生彩色光环,光环彩色的排序是内红外紫。称这七色彩环为日晕或月晕,统称为晕。
为什么日出日落太阳是扁的:
由于地球引力的作用,大气层中的空气密度是不均匀的,越接近地面密度越大。早晨和傍晚,太阳光是斜着通过密度不均的大气层的,就会产生明显的折射现象。这种折射越近地面越强,因而,从太阳这个巨大火球下部边缘射来的光线,比它上部边缘射来的光线折射得厉害,下缘也就比上缘抬高的更显著一些。
为什么天上的星星一闪一闪的:
由于恒星距地球远,在地球上只能看见一个小点,当光线穿过大气层时,光线经大气要屡次折射,大气是流动的,这样星星发射的光在传到观察者眼睛的过程中就会忽前忽后、忽左忽右、忽明忽暗,总在不时的变化,所以后一闪一闪的。
月全食时月亮缘何“脸红”
“红月亮”归功于暗红色的光,其实就是照射到月面上的太阳光。在地球周围有层像薄纱似的透明度较好的大气层,阳光从地球侧面的大气中穿行时,是先从空间进入大气层,然后,又由大气层进入空间,这样就产生了两次折射,结果和光线透过凸透镜相仿,有点向内弯,向地心方向偏折的聚合光线就照到月亮上去了。太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光线混合成的。当太阳光经过地球上的大气层被折射到地球背后影子里去的时候,它们都受到大气层中极其微小的大气分子的散射和吸收。像黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短,在大气中受到的散射影响比较大,它们大部分都向四面八方散射掉了;红色的光线波长比较长,受到散射的影响不大,可以通过大气层穿透出去,折射到躲在地球影子后面的月亮上。所以,在月全食时,公众看到的月亮是暗红色的,即所谓的“红月亮”。
插入水中的筷子在水面处“弯折”
光从空气进到水里,因为水的密度比空气大得多,于是,在水和空气相交处发生折射,不再沿着原来的方向转播。把筷子伸进水里时,我们眼睛看到的是水下那部分已经发生折射的光线。这股光线当然不会与水面上的光线成一条直线,所以筷子没有断,但是看起来却像断了一样。
海市蜃楼
海市蜃楼是自然发生的光学现象,它将光线偏折而在遥远的距离或天空中生成虚像。在大气科学中称为蜃景。相对于幻觉,海市蜃楼是一种真实的光学现象,由于观测到的位置是由实际光线折射形成的虚像,它可以用照相机来捕捉影像。然而,会出现什么样的影像全由人类心灵解释的能力来确定。例如,在地面的上蜃景非常容易被误认为来自一小片水洼的反射。蜃景可以分类为"下蜃景"(意思是低)、"上蜃景"(意思是高)和"复杂蜃景",一种包含一系列异常复杂,垂直堆栈影像,形成快速变化蜃景的上蜃景。
成因:
冷空气的密度比暖空气大,因此有较大的折射率。当光线由冷空气进入有着明确边界的暖空气,光线会弯曲偏离温度梯度的方向;当光线由暖空气进入冷空气,它们会偏向接近梯度的方向。如果接近地面的空气比更上面的温暖,光线会弯曲成朝上呈现凹线的轨迹。
一旦光线抵达观测者的眼睛,视觉皮层将解释成它是沿着"视线"笔直的前进,然而这条线只是它抵达人眼处弧线的切线方向。结果是天空上的下蜃景似乎是在地面上。观测者可能会错误的解释这些景象是水反射至空中的,对大脑而言,这是较为合理和常发生的。
在地面的空气比上层微冷的状况,光线会被偏折朝下,产生"上蜃景"。
"宁静"状态的地球大气层垂直梯度大约是高度每升高100米,温度变化-1℃(数值是负的是因为温度随高度增加而降低)。发生蜃景的温度梯度必须比这个大许多。这个温度梯度的量级至少是每米2℃,而要达到每米4℃或5℃才会出现明显的蜃景。这些条件常出现在被强力加热的地面,例如,当太阳一直照耀着砂或沥青,通常就会生成下蜃景的景象。
晚霞余晖
晚霞余晖是日落后于苍穹上所展现的白色或玫瑰色的光晖,其因为太阳光斜照至地球时遇到悬浮在大气层高处的细小尘粒产生散射而成,而其通常会在日落后在云层最高处之上形成。
极光
极光(Aurora或Polarlight或Northernlight)出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光,由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。极光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。
原理:
过去的理论
在过去,有些理论被用来解释这种现象,但现在都已经过时了。
本杰明?富兰克林(Benja)的理论:神奇的北极光是浓稠的带电粒子和极区强烈的雪和其他的湿气作用造成的。
极光的电子来自太阳发射的光束。这是克利斯蒂安柏克兰在1900年提出的说法,她在实验室用真空室和磁化的地球模型,显示电子是如何被引导至极区。这个模型的问题包括本身缺乏在极区的极光、负电荷本身自行散射这些光束、而且在近期内仍然缺乏任何太空中的观测证据。
破水桶理论:极光是溢流出的辐射带,这是詹姆斯范艾伦和工作伙伴大约在1962年首先提出的。他们指出在辐射带内获得的巨大能量很快就会在极光的漫射中耗尽。不久之后,很明显的陷在辐射带内的都是高能的带正电离子,而在极光内几乎都是能量较低的电子。
极光是太阳风中的粒子被地球的场线引导至大气层顶端造成的,这适用于极光的尖点,但在间点之外,太阳风没有直接的作用。另一方面,太阳风的能量主要都留驻在带正电的离子,电子只有0.5eV,而在尖点上会上升至50-100eV,这仍然远低于极光的能量。
现代的理论
根据美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”(2007/12)(The)传回的新数据,科学家发现太阳释放的带电粒子像一道气流飞向地球,碰到北极上空磁场时又形成若干扭曲的磁场,带电粒子的能量在瞬间释放,以灿烂眩目的北极光形式呈现,而地球的极光主要只有红、绿二色是因为在热成层的氮气和氧原子被电子撞破,分别发出红色和绿色光。
这项研究是由美国加州大学洛杉矶分校的安吉罗波洛斯主持,其研究结果已于2007年12月9日在“美国地球物理联合会”的学术会议中发表。
瑟密斯卫星任务的5个人造卫星群2007年2月成功发射升空,3月在阿拉斯加和加拿大上空侦测到北极光出现两小时,同一时间卫星也侦测到带电粒子流接触到北极磁场。而让安吉罗波洛斯惊讶的是,带电粒子和磁场接触形成的地磁风暴以每分钟650公里的速度掠过空中,威力相当于芮氏规模5.5的地震。
科学家早就怀疑,北极光的能源来自带电粒子与北极磁场接触产生的扭曲磁场,但这个理论一直到2010年5月才获得证实,当时瑟密斯任务的卫星群从地球上空6万多公里首度测到扭曲磁场的结构。
极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近,地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线(Fieldline)集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气时,与大气中的原子和分子碰撞并激发,产生光芒,形成极光。[3]
在北半球观察到的极光称北极光,南半球观察到的极光称南极光,经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内,阿拉斯加的费尔班克斯(Fairbanks)一年之中有超过200天的极光现象,因此被称为“北极光首都”。
彩云
彩云(IridescentClouds)通常为一种荚状云,具有明亮点或彩色边缘,其色彩称之为云彩(Irisation或CloudIridescence),常见的色彩是桃红色或绿色,位在距太阳附近的云上。彩云的形成为一种“衍射现象”(Diffraction),其云彩为大型日华的片段,但比例过小,无法观察出圆弧[1]。
形成原因:
日光通过带有水滴微粒悬浮的薄云时,水滴使得通过的光产生不同方向的衍射,衍射的光彼此干涉,光波相结合处会看到明亮的光,相抵消处的光线较暗。不同色光的衍射角度不同,一种色光的明亮区在另一种色光的阴暗区显现出来,渐次形成色彩次序。在离太阳愈远的地方色彩愈淡。由于云朵为不规则片状分布,因此产生不规则片状的艳丽彩云。
形成条件:
位在距离太阳10至40度的云。
云为带有均匀小水滴的薄云,如高积云、卷积云,尤其是荚状云,罕见如珠母云则会形成非常明亮的彩云。
天气晴朗的白天。
彩虹
彩虹,又称天虹,简称虹,是气象中的一种光学现象,当太阳光照射到半空中的水滴,光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光谱,彩虹的七彩颜色究竟是哪七种有不同的说法,东亚、中国对于七色光来说最普遍的说法是(从外至内):红、橙、黄、绿、青、蓝、紫或红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
只要有空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生可以观察到的彩虹现象,彩虹最常在下午,雨后刚转天晴时出现,这时空气内尘埃少而充满小水滴,天空的一边因为仍有雨云而较暗,而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光,这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近,在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾,亦可以制造人工彩虹。
原理:
彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴,造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈,造成我们所见到的彩虹。造成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,红光的折射率比蓝光大,而蓝光的偏向角度比红光大。由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下。
“霓”是与“虹”相对应的一种自然现象。虹是下雨天以及在雨后天晴之际,阳光穿透还残余在空气中的水珠而发生折射,散射出七彩的光芒。彩虹形状多为弧形,出现在和太阳相对着的方向,从外(半径大的)弧至内弧的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。霓也叫“副虹”,形成与彩虹原理大致相同,只是光线在水珠中的反射多了一次,彩带排列的顺序和彩虹相反,红在内,紫在外。
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象,彩虹看起来的所在位置,会随着观察者的位置改变而转移。当观察者看到彩虹时,它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央,其实是被水滴反射,放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置,刚好是观察者头部影子的方向,虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时,彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这亦是为什么彩虹不会出现在中午的原因。
造成虹与霓的光学原理,左上为霓,右上为虹
物理光现象
光的传播、光的波动性及量子论初步内容在高考中每年必考,但题型多为选择题和填空题,难度不大,属于容易题。但这几部分知识比较庞杂,不容易记忆。因而得分率并不是很高,其实在学习这部分内容时,如果能紧紧抓住“光的色散”现象,然后由这一现象及结果逐步推理,很多结论都是水到渠成的。
光的色散是指把复色光分解为单色光的现象。当白光通过三棱镜后,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫七种颜色。
如下图所示:
由图可以看见,红光最靠近顶角,紫光最靠近底面,从上到下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。则由图可得:
1、由红到紫,偏向角逐渐变大。
2、由n=,再结合图象可得,由红到紫,折射率n逐渐变大,因而对于同一凸透镜,由红到紫的焦距逐渐减小。
3、由sinc=,可得,由红到紫,临界角逐渐变小。同种介质越易发生全反射。
4、由v=可得,由红到紫,在同种介质中的传播速度逐渐减小。
5、由n==可得,由红到紫,在同种介质中的波长逐渐减小,因而由红到紫也就越不容易观察到明显的衍射现象。
6、由可得,由红到紫,在同等条件下发生干涉现象的条纹间距逐渐减小。
7、由c=可得,由红到紫,频率逐渐增大,则波动性逐渐减弱,粒子粒逐渐增强。
8、由光电效应规律可得,由红到紫,发生光电效应的金属的极限频率逐渐增大。
9、由E=hv可得,由红到紫,光子能量逐渐增大。
10、由-W可得,由红到紫,对同一种金属而言,光电子的最大动能逐渐增大。
纵观近几年的全国及各地高考试题的光学和近代物理初步部分,可以发现几乎所有的试题都可用上述结论求解。
光现象知识点总结
光的传播
1、光在同种均匀介质中是沿直线传播的
2、真空或空气中光速:c=3×108
1、光直线传播现象:激光准直,影子的形成,月食、日食的形成等
2、光年:光年是长度单位
光的反射
1、光的反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角
2、两种反射现象:镜面反射和漫反射
注意:1、无论是镜面反射,还是漫反射都遵循光的反射定律
2、在光的反射现象中光路是可逆的
平面镜成像
1、平面镜成像的特点 :
(1)像和物的大小相同;(2)像和物到镜面的距离相等 ;(3)成的是虚象
2、平面镜对光的作用 :
(1)成像 (2)改变光的传播方向
实像与虚像的区别:
1、实像是实际光线会聚而成的,可以用光屏接收到。
2、虚像不是由实际光线会聚成的,而是实际光线反向延长线相交而
成的,不能用光屏接收。
光的折射
(1)光从空气斜射入水或其他介质时,折射光线向法线方向偏折;(2)光从水或其它介质斜射入空气中时,折射光线远离法线;(3)当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变。
在光的折射中光路也是可逆的
光的色散
1、太阳光通过三棱镜后,依次被分解成红、橙、黄、
绿、蓝、靛、紫七种颜色,这种现象叫光的色散
2、色光的三原色是:红、绿、蓝
(1)不透明体的颜色由它反射的
色光决定;(2)、透明体的颜色由它透过的色光决定。
看不见的光
1、红外线:主要特性是热作用强
2、紫外线:主要特性是化学作用强
红外线主要应用在遥控器
紫外线主要应用在验钞机
初中光现象知识点总结
一、光的直线传播
1、光源:定义:能够发光的物体叫光源。
分类:自然光源,如 太阳、萤火虫;人造光源,如 篝火、蜡烛、油灯、电灯。月亮 本身不会发光,它不是光源。
2、规律:光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
3、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
练习:☆为什么在有雾的天气里,可以看到从汽车头灯射出的光束是直的
答:光在空气中是沿直线传播的。光在传播过程中,部分光遇到雾发生漫反射,射入人眼,人能看到光的直线传播。
早晨,看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置 高 ,该现象说明:光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
4、应用及现象:
① 激光准直。
②影子的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,在物体的后面形成黑色区域即影子。
③日食月食的形成:当地球 在中间时可形成月食。
如图:在月球后
1的位置可看
到日全食,在2的
位置看到日偏食,在3的位置看到日环食。
④ 小孔成像:小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实 像,其像的形状与孔的形状无 关。
5、光速:
光在真空中速度C=3×108×105k;光在空气中速度约为3×108。光在水中速度为真空中光速的3/4,在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。
二、光的反射
1、定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律:三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。
3、分类:
⑴ 镜面反射:
定义:射到物面上的平行光反射后仍然平行
条件:反射面 平滑。
应用:迎着太阳看平静的水面,特别亮。黑板“反光”等,都是因为发生了镜面反射
⑵ 漫反射:
定义:射到物面上的平行光反射后向着不同的方向 ,每条光线遵守光的反射定律。
条件:反射面凹凸不平。
应用:能从各个方向看到本身不发光的物体,是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。
练习:请各举一例说明光的反射作用对人们生活、生产的利与弊。
⑴有利:生活中用平面镜观察面容;我们能看到的大多数物体是由于物体反射光进入我们眼睛。
⑵有弊:黑板反光;城市高大的楼房的玻璃幕墙、釉面砖墙反光造成光污染。
把桌子放在教室中间,我们从各个方向能看到它原因是:光在桌子上发生了漫反射。
4、面镜:
⑴平面镜:
成像特点:等大,等距,垂直,虚像
①像、物大小相等
②像、物到镜面的距离相等。
③像、物的连线与镜面垂直
④物体在平面镜里所成的像是虚像。
成像原理:光的反射定理
作 用:成像、 改变光路
实像和虚像:实像:实际光线会聚点所成的像
虚像:反射光线反向延长线的会聚点所成的像
⑵球面镜:
定义:用球面的 内 表面作反射面。
性质:凹镜能把射向它的平行光线 会聚在一点;从焦点射向凹镜的
反射光是平行光
应 用:太阳灶、手电筒、汽车头灯
定义:用球面的 外 表面做反射面。
性质:凸镜对光线起发散作用。凸镜所成的象是缩小的虚像
应用:汽车后视镜
练习:☆在研究平面镜成像特点时,我们常用平板玻璃、直尺、蜡烛进行实验,其中选用两根相同蜡烛的目的是:便于确定成像的位置和比较像和物的大小。
汽车司机前的玻璃不是竖直的,而是上方向内倾斜,除了可以减小前进时受到的阻力外,从光学角度考虑这样做的好处是:使车内的物体的像成在司机视线上方,不影响司机看路面。汽车头灯安装在车头下部:可以使车前障碍物在路面形成较长的影子,便于司机及早发现。
三、颜色及看不见的光
1、白光的组成:红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫.
色光的三原色:红,绿,蓝. 颜料的三原色:品红,黄,青
2、看不见的光:红外线, 紫外线