【初中物理光學實驗系列 】光學3 小孔成像

2021-02-24 初中教育雲平臺

【見下文紅字說明】

一、光源的種類

點光源 點光源是理想化為質點的,向四面八方發出光線的光源,點光源是抽象化了物理概念,為了把物理問題研究簡單化,指的是從一個點向周圍空間均勻發光的光源。

2、線光源  線光源是是通過專門設計的光學鏡頭組輸出一條狹長的光帶,本實驗裝置的三路光源就屬於此類光源。

3、面光源  面光源是相對點光源及線光源而言,他輸出的光是一系列的平行光,比如太陽光。

 

 

 

二、光的直線傳播
    將三路光源打開,對準刻度板的三根虛線調整到平行。
    光在同種均勻介質中沿直線傳播,簡稱光的直線傳播。
    將三路光源打開一路放在水平的桌面上,我們發現桌面上的光線呈水平直線,證明光在空氣中沿直線傳播。此實驗中我們用線光源來模擬代替點光源,簡化了實驗設計,便於理解.

2、兩種反射:鏡面反射與漫反射
(1)鏡面反射:平行光線經界面反射後沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光線(反射面是光滑平面)。
  漫反射:平行光經界面界面反射後向不同的方向反射出去,即在各個不同的方向都能接收到反射光線(反射面是粗糙平面或曲面)。但無論是鏡面反射還是漫反射都遵循光的反射定律,注意在光的反射中光路可逆。

 

 

三、小孔成像
    用一個帶有小孔的板遮擋在蠟燭與白屏之間,屏上就會形成倒蠟燭實像,我們把這樣的現象叫小孔成像,前後移動中間的小孔板,屏上像的大小也會隨之發生變化,這種現象說明了光沿直線傳播的性質。
結論與思考:
①小孔成像的實驗中,所成的像為倒立的實像。
②光源離小孔越近或白屏離小孔越遠,得到的像越大。

 

 

四、光的反射規律
1、光的反射定律定義
    當光射到物體表面時,被物體表面反射回去,這種現象叫做光的反射。
反射光線與入射光線、法線在同一平面上;反射光線和入射光線分居在法線的兩側;反射角等於入射角。可歸納為:「三線共面,兩線分居,兩角相等「。光的反射現象中,光路上是可逆的。
(1)反射光線、入射光線、法線都在同一平面內。(同一平面內)
(2)反射光線,入射光線分居法線兩側.(居兩側)
(3)反射角等於入射角(角相等)。
(4)特殊情況:垂直入射時,入射角反射角都是零|
度,法線、入射光線,反射光線合為一線。
2、兩種反射:鏡面反射與漫反射
(1)鏡面反射:平行光線經界面反射後沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光線(反射面是光滑平面)。
  漫反射:平行光經界面界面反射後向不同的方向反射出去,即在各個不同的方向都能接收到反射光線(反射面是粗糙平面或曲面)。但無論是鏡面反射還是漫反射都遵循光的反射定律,注意在光的反射中光路可逆。

光的反射規律應用

一束光貼著板,沿某一個角度射到O點,經平面鏡反射沿另一個方向射出,在板上用筆描出入射光EO和反射光OF的路徑,改變光束入射的角度,多做幾次,換用不同顏色的筆記錄每次光的路徑,取下板,用量角器測量ON兩側的入射角和反射角,將數據記錄下來。

板ENF使用兩塊板連接起來的。把板NOF向前折或向後折,在板上能看到反射光嗎?

 

 

五、平面鏡成像

 將深色半透明板用支架固定在中間,兩側各放一個F物像,調整前面的物像,使他在鏡子中所成的像與後面的物像完全重合。然後測量前後物像與鏡片的距離,驗證實驗結論。

 結論與思考:1平面鏡成正立等大的虛像,不能用光屏承接;2像和物的連線垂直於平面鏡;3像到平面鏡的距離等於物到平面鏡的距離;4像和物關於平面鏡對稱;5像的大小相等,但是左右相反;6為了更好的實驗結效果實驗應在暗光環境下進行。

 

 

 

六、光的折射
光從一種介質斜射入另一種介質時,傳播方向發生改變,從而使光線在不同介質的交界處發生偏折。
光的折射與光的反射一樣都是發生在兩種介質的交界處,只是反射光返回原介質中,而折射光則進入到另一種介質中。由於光在兩種不同的物質中傳播速度不同,故在兩種介質的交界處傳播方向發生變化。在折射現象中,光路是可逆的。
1、光的折射演示
三路平行光穿過空的半圓形水盒後,仍然成平行光。往半圓形水盒中加水,會發現光線匯聚,證明光在水發生了折射,從而改變了光路。
2、光在玻璃磚中的反射與折射

 

 

 

七、透鏡實驗探究

1、凸透鏡對平行光線的會聚作用

2、凹透鏡對平行光線的發散作用

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