⚡ 光的直线传播

第1章 · 光现象
🔦

光是怎样传播的?

生活中处处有光——影子、手影、激光笔、排队对齐……
你有没有想过,光到底是沿着怎样的路径前进的?

👤影子的形成
🐰手影游戏
🪐日食月食
📏排队对齐

💡 想一想:手影游戏里,为什么手离灯越近,墙上的影子越大? 日食时,月亮把太阳完全挡住,这背后藏着什么规律?

🔬 先动手 · 光路观察

活动探究

动手做 激光在介质中传播

选择一种介质,点击发射激光,观察光的传播路径

点击「发射激光」观察光路

📖 结论站

核心规律
✨ 光在同种均匀介质中沿直线传播

这是几何光学的基础规律。光在同一均匀介质(如空气、水、玻璃)中总是沿着直线前进。

📐 光线模型

为了研究方便,我们用带箭头的直线来表示光的传播路径和方向,这条线叫做光线

🌿 生活中的应用

👥 排队对齐
看前面同学的后脑勺
🔫 激光准直
激光引导掘进方向
🎯 射击瞄准
三点一线
📏 木匠吊线
墨斗弹线判断平直

🔬 先动手 · 小孔成像

活动探究

动手做 小孔成像模拟

拖动滑块改变蜡烛到小孔的距离(物距),观察像的变化

130
拖动滑块改变物距
像的倒正
倒立
像的性质
实像
像的大小
适中

📖 结论站

小孔成像
🕯️ 小孔成像 — 倒立的实像

物体通过小孔在光屏上形成倒立的实像。这是光的直线传播的典型证据。

📌 规律总结

物近像大
物体靠近小孔,像变大
物远像小
物体远离小孔,像变小

💡 注意:像的大小由物距和像距的比值决定。 所成的像是实像(能在光屏上呈现),且总是倒立的。

🏮 小孔成像的历史

早在公元前4世纪,墨子和他的弟子就发现了小孔成像现象, 在世界上最早解释了光的直线传播原理,比西方早了200多年!

🔬 先动手 · 影子形成

活动探究

动手做 手影游戏 & 影子变化

🖱️ 拖动光源位置,观察影子长度和方向的变化。试试做个小兔子🐰手影!

🖱️ 拖动橙色圆点(光源)改变位置
光源高度
220
影子长度

📖 结论站

日食与月食
🌞 日食 & 月食 — 光的直线传播

日食和月食是光的直线传播产生的壮观天象,也是影子原理在宇宙尺度上的体现。

🌑 日食(Solar Eclipse)

月球运行到太阳和地球之间,三者近似一直线时, 月球的影子落在地球上,日食发生。

日食
月球 ☞ 地球
月食
地球 ☞ 月球

🌕 月食(Lunar Eclipse)

地球运行到太阳和月球之间,三者近似一直线时, 地球的影子落在月球上,月食发生。

⚡ 光的传播速度

光速 & 光年

🚀 光在不同介质中的速度

3×10⁸
真空中 (m/s)
最快
2.25×10⁸
水中 (m/s)
约真空的¾
2×10⁸
玻璃中 (m/s)
约真空的⅔
~340
声音在空气中 (m/s)
光速是它的≈88万倍

⭐ 光年 — 距离的尺子

光年是光在真空中一年时间传播的距离,是长度单位,不是时间单位哦!

1 光年 ≈ 9.46 × 10¹² km

离太阳最近的恒星(比邻星)距离我们约 4.2光年, 银河系直径约 10万光年

⚡ 光速 > 声速的应用

⚡ 先看到闪电,后听到雷声
🏃 百米赛跑看烟计时

📝 知识小结

复习巩固
📖 本章核心知识脉络
📐 光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传播 —— 几何光学的基石
➡️ 光线模型
用带箭头的直线表示光的传播路径和方向
🕯️ 小孔成像
倒立实像 · 物近像大 · 物远像小 — 光的直线传播的证据
👤 影子 · 日食 · 月食
光沿直线传播 → 物体阻挡光线 → 背后形成影子
⚡ 光速 & 光年
真空 3×10⁸ m/s · 水中 2.25×10⁸ m/s · 玻璃 2×10⁸ m/s · 光年是长度单位

✏️ 练习 · 6题

自我检测
第1题
光在同种均匀介质中传播的特点是?
A 沿曲线传播
B 沿直线传播
C 沿任意路径传播
D 向四面八方散射
第2题
小孔成像所成的像是?
A 正立虚像
B 倒立虚像
C 正立实像
D 倒立实像
第3题
光在真空中的传播速度约为?
A 3×10⁵ m/s
B 3×10⁶ m/s
C 3×10⁸ m/s
D 3×10¹² m/s
第4题
"光年"是什么物理量的单位?
A 时间
B 速度
C 长度
D 亮度
第5题
先看到闪电后听到雷声,这是因为?
A 光速大于声速
B 声速大于光速
C 光和声音速度相同
D 闪电比雷声先发生
第6题
下列现象中,不能用光的直线传播解释的是?
A 影子的形成
B 雨后彩虹
C 日食现象
D 小孔成像