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,并標上箭頭,表示傳播方向。
在暗室的窗上開一個小孔,讓一束陽光射入,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。但是,能不能說,這些就是光線呢?
學生:思考、交流…
教師(聯系傳媒)展示相關事實:①如果天空非常明凈,我們看到的是探照燈的光柱,還是到達地面的光斑?②在太空,宇航員能看到太陽“光線”嗎?
學生:光斑;不能。
事實上,即使再細的光束,也不能說它就是光線,因為光線是人們為了表征光的傳播而引進的一個抽象工具,它是一個理想模型,而不是真實的存在。
光線盡管是一個抽象模型,但對人們運用光的直線傳播規律分析問題是非常有效的。下面看幾個典型的事例──
a.眼睛判斷發光點的位置,列隊時“向前看齊”,槍手瞄準;
b.小孔成像;
c.日食和月食的形成。
學生:補充一些應用光的直線傳播規律的事例…
利用光線的概念,我們還可以準確界定平行光和發散光的概念──
平行光:所有光線都平行的光叫平行光。請大家注意這個概念…真正的平行光源事實上是很難找到的,我們常常將太陽光近似看成平行光(但在研究小孔成像、月食和日食的形成時,并不能作這種近似處理);用一些光學儀器可以造就比較理想平行光,譬如激光器、凸透鏡等。
與平行光相對應的則有發散光(常見)和會聚光(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。事實上,光傳播到其它介質時,傳播速度會小于c(定量規律在下一節介紹)。
光速c是一個什么樣的概念呢?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,光的傳播仍需要很長的時間,如:太陽光到達地球需要8分鐘,光線從天狼星到達地球甚至需要8.7年!
由于光速很大,所以在相當長的時期內人們認為光的傳播根本不需要時間,直到17世紀,科學家們才發現光速是有限的,在測定光速的努力中,很多科學家都做出了貢獻。有關的物理學史和目前光速的權威、精確數據怎樣,請大家課后參看《閱讀材料──光速的測定》。
四 小結
本節課,我們復習了一個基本的規律──光的直線傳播,介紹了一個數據──光速,了解了幾個名詞──光源、光線、介質、平行光等等。如果說今天的學習相比初中應該有所提高的話,請大家留意規律的條件、數據的數量級、概念的準確措辭,物理術語和口頭的俗語之所以不同,就是因為它們具有準確的內涵,而不是只給人一種似是而非的模糊印象。
五 作業布置
【板書設計】
注意“教學過程”的帶框字符,即是板書計劃。