第十七章 光的傳播(一、光的直線傳播)
2.光線:沿光的傳播方向作一條線,并標(biāo)上箭頭,表示傳播方向。
在暗室的窗上開一個(gè)小孔,讓一束陽(yáng)光射入,可以看到光的傳播路徑是筆直的。漆黑的夜晚,探照燈射過有煙霧的天空,我們也能“光沿直線傳播”的壯觀景象,這都是光沿直線傳播的直接證據(jù)。但是,能不能說,這些就是光線呢?
學(xué)生:思考、交流…
教師(聯(lián)系傳媒)展示相關(guān)事實(shí):①如果天空非常明凈,我們看到的是探照燈的光柱,還是到達(dá)地面的光斑?②在太空,宇航員能看到太陽(yáng)“光線”嗎?
學(xué)生:光斑;不能。
事實(shí)上,即使再細(xì)的光束,也不能說它就是光線,因?yàn)楣饩是人們?yōu)榱吮碚鞴獾膫鞑ザM(jìn)的一個(gè)抽象工具,它是一個(gè)理想模型,而不是真實(shí)的存在。
光線盡管是一個(gè)抽象模型,但對(duì)人們運(yùn)用光的直線傳播規(guī)律分析問題是非常有效的。下面看幾個(gè)典型的事例──
a.眼睛判斷發(fā)光點(diǎn)的位置,列隊(duì)時(shí)“向前看齊”,槍手瞄準(zhǔn);
b.小孔成像;
c.日食和月食的形成。
學(xué)生:補(bǔ)充一些應(yīng)用光的直線傳播規(guī)律的事例…
利用光線的概念,我們還可以準(zhǔn)確界定平行光和發(fā)散光的概念──
平行光:所有光線都平行的光叫平行光。請(qǐng)大家注意這個(gè)概念…真正的平行光源事實(shí)上是很難找到的,我們常常將太陽(yáng)光近似看成平行光(但在研究小孔成像、月食和日食的形成時(shí),并不能作這種近似處理);用一些光學(xué)儀器可以造就比較理想平行光,譬如激光器、凸透鏡等。
與平行光相對(duì)應(yīng)的則有發(fā)散光(常見)和會(huì)聚光(不常見)。
三.光速
光在真空中的傳播速度為 c = 3.00×108 m/s ,這就是通常意義上的光速。事實(shí)上,光傳播到其它介質(zhì)時(shí),傳播速度會(huì)小于c(定量規(guī)律在下一節(jié)介紹)。
光速c是一個(gè)什么樣的概念呢?我們不妨做這樣一些估算──
1.如果飛船繞地球以光速飛行,它1秒鐘可以繞行7.5圈;
2.如果飛船以光速飛行,它從地球到達(dá)月球,只需要1.3秒。
盡管光速是如此之大,但由于宇宙中某些天體之間的距離非常遙遠(yuǎn),光的傳播仍需要很長(zhǎng)的時(shí)間,如:太陽(yáng)光到達(dá)地球需要8分鐘,光線從天狼星到達(dá)地球甚至需要8.7年!
由于光速很大,所以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)人們認(rèn)為光的傳播根本不需要時(shí)間,直到17世紀(jì),科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)光速是有限的,在測(cè)定光速的努力中,很多科學(xué)家都做出了貢獻(xiàn)。有關(guān)的物理學(xué)史和目前光速的權(quán)威、精確數(shù)據(jù)怎樣,請(qǐng)大家課后參看《閱讀材料──光速的測(cè)定》。
四 小結(jié)
本節(jié)課,我們復(fù)習(xí)了一個(gè)基本的規(guī)律──光的直線傳播,介紹了一個(gè)數(shù)據(jù)──光速,了解了幾個(gè)名詞──光源、光線、介質(zhì)、平行光等等。如果說今天的學(xué)習(xí)相比初中應(yīng)該有所提高的話,請(qǐng)大家留意規(guī)律的條件、數(shù)據(jù)的數(shù)量級(jí)、概念的準(zhǔn)確措辭,物理術(shù)語(yǔ)和口頭的俗語(yǔ)之所以不同,就是因?yàn)樗鼈兙哂袦?zhǔn)確的內(nèi)涵,而不是只給人一種似是而非的模糊印象。
五 作業(yè)布置
【板書設(shè)計(jì)】
注意“教學(xué)過程”的帶框字符,即是板書計(jì)劃。