一、 溯源:寻找光之起点
我们把自身能够发光的物体叫做光源 (light source)。根据来源,光源可分为:
- 自然光源:如太阳、恒星、萤火虫。
- 人造光源:如激光、开启的电灯、点燃的蜡烛。
科学观察:光的直线传播
实验表明,光在同种均匀介质中沿直线传播。通过在充满烟雾的箱子中照射激光,我们可以清晰地观察到笔直的光束轨迹。
二、 察变:光的折射规律
当光从一种透明介质(如空气)斜射入另一种透明介质(如水)时,传播方向会发生偏折,这种现象称为光的折射。
三、 核心概念建模
- 法线 (ON):垂直于两介质交界面的直线。
- 入射角:入射光线与法线的夹角。
- 折射角:折射光线与法线的夹角。
折射规律总结:光从空气斜射入水时,折射角小于入射角;垂直入射时,方向不变。
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QUESTION 1
[Fill in the blanks] 1. 光线由空气斜射到水中,折射光线与入射光线在法线________(一侧/两侧),折射角________(大于/等于/小于)入射角。两侧;小于
一侧;大于
两侧;大于
✅ Correct!
正确。根据折射定律,折射光线与入射光线分居法线两侧,且光从空气进入水时向法线偏折。❌ Incorrect
请复习图9-3-2。光进入密度较大的介质时,折射角会变小。QUESTION 2
[Short Answer] 讨论:折射光线和入射光线之间的关系遵循什么规律?
共面、异侧、角大小随介质变化
✅ Correct!
折射光线在入射光线和法线决定的平面内;分居法线两侧;从空气入水时折射角小于入射角;入射角增大折射角也随之增大。❌ Incorrect
需考虑光线的位置(面、侧)以及角度的动态关系。QUESTION 3
[Short Answer] 想想看,你周围还有哪些是人造光源? (要求:不少于三个词)LED灯、手机屏幕、手电筒
✅ Correct!
很好!这些都是人类制造并能自主发光的物体。❌ Incorrect
注意:月亮不是光源,因为它只是反射太阳光。QUESTION 4
[Short Answer] [实验观察] 在箱子里点燃香使之充满烟雾。用激光笔照射,可发现在烟雾中...光束呈现为一条笔直的亮线
✅ Correct!
这证明了光在均匀介质(烟雾空气)中沿直线传播。❌ Incorrect
观察烟雾中光束的形态,是弯曲的还是直的?QUESTION 5
[Short Answer] 游泳池有水时看上去比实际深度要浅,为什么?光的折射使池底的虚像上升
✅ Correct!
池底反射的光从水斜射入空气发生折射,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线看去看到的是升高的虚像。❌ Incorrect
提示:思考光从水中进入人眼时发生的路径偏折。综合探究:生物界的折射应用
射水鱼的精准制导与光路分析
射水鱼在水下观察昆虫(图9-3-4)。由于光的折射,射水鱼看到的昆虫位置与实际位置存在偏差。此外,我们利用玻璃砖进行光路实验(图9-3-12)来研究这种偏折。
Q
1. [Reading Comprehension] 根据射水鱼捕食的原理,简述如何准确瞄准水中的猎物。
Answer:
射水鱼必须向它看到的“猎物”下方瞄准。原因:光从空气斜射入水时发生折射,折射角小于入射角,导致人眼(或鱼眼)逆着折射光线看到的虚像比实际位置偏高。
射水鱼必须向它看到的“猎物”下方瞄准。原因:光从空气斜射入水时发生折射,折射角小于入射角,导致人眼(或鱼眼)逆着折射光线看到的虚像比实际位置偏高。
Q
2. [Short Answer] 画出图9-3-12中折射光线的大致方向。[Image: Rays entering and leaving a glass block]
Answer:
光线从空气斜射入玻璃砖时,向法线偏折(折射角<入射角);从玻璃砖另一面射出进入空气时,远离法线偏折(折射角>入射角),最终出射光线与原入射光线平行但产生侧移。
光线从空气斜射入玻璃砖时,向法线偏折(折射角<入射角);从玻璃砖另一面射出进入空气时,远离法线偏折(折射角>入射角),最终出射光线与原入射光线平行但产生侧移。
Q
3. [Short Answer] 根据上述模型推测,眼睛是靠什么结构来看清远近不同的物体的?
Answer:
眼睛依靠晶状体(相当于一个凸透镜)的厚薄调节以及睫状肌的拉伸收缩,来改变焦距,从而使远近不同的物体都能在视网膜上清晰成像。
眼睛依靠晶状体(相当于一个凸透镜)的厚薄调节以及睫状肌的拉伸收缩,来改变焦距,从而使远近不同的物体都能在视网膜上清晰成像。
Q
4. [Short Answer] 我们实际看到的物像是倒置的吗?由此推理,视网膜上形成的像____(需要/不需要)经过进一步的处理?
Answer:
视网膜上形成的像是倒立、缩小的实像。因此,这个信息需要通过视神经传导至大脑视觉中枢进行进一步的加工处理,使我们感知到正立的视觉图像。
视网膜上形成的像是倒立、缩小的实像。因此,这个信息需要通过视神经传导至大脑视觉中枢进行进一步的加工处理,使我们感知到正立的视觉图像。
Q
5. [Short Answer] 试一试,通过实验找到自己的盲点。想一想,盲点应该相当于图 9-4-2 中眼球的什么部位?
Answer:
盲点对应眼球后部视神经离开眼球的部位(视神经乳头)。该处没有感光细胞,因此无法感光成像。
盲点对应眼球后部视神经离开眼球的部位(视神经乳头)。该处没有感光细胞,因此无法感光成像。