光的传播与光速课件

1 14-1 光的傳播與光速光的傳播與光速14-1 光的傳播與光速21.光是沿著光是沿著 _ 傳播。傳播。(1)光線傳播時，不需介質。光線傳播時，不需介質。(2)一般的光源所發出的光是不平行的，一般的光源所發出的光是不平行的，但到達地球的太陽光是但到達地球的太陽光是 _。(3)光在前進時，遇不透明障礙物，光在前進時，遇不透明障礙物，則在後形成則在後形成 _。(4)影子的形狀與障礙物相似，卻不一定相同影子的形狀與障礙物相似，卻不一定相同直線直線平行的平行的影子影子21.光是沿著 _ 傳播。(1)光線傳播時，不3(5)古時候的計時工具古時候的計時工具日晷日晷，是利用太陽光，是利用太陽光 照射時，所形成陰影的照射時，所形成陰影的 _ 與與 _ 的變化來計時。的變化來計時。(6)一天當中，正午時影子最一天當中，正午時影子最 _，清晨或黃昏時最晨或黃昏時最 _。(7)一年當中正午時，何日一年當中正午時，何日影子最短影子最短?_ 何日何日影子最長影子最長?_。位置位置大小大小短短長長夏至夏至冬至冬至3(5)古時候的計時工具日晷，是利用太陽光位置大小短長夏至4日食現象日食現象:當月球公轉到太陽與地球中間，當月球公轉到太陽與地球中間，三者連成一直線時，發生日食。三者連成一直線時，發生日食。本本 影影:完全無光的區域，看見完全無光的區域，看見 _半半 影影:部分光線到達區域，看見部分光線到達區域，看見 _日全食日全食日偏食日偏食4日食現象:當月球公轉到太陽與地球中間，5例例 1:(1)眼睛在何點可看見光源上半部眼睛在何點可看見光源上半部?_(2)眼睛在何點可看見光源下半部眼睛在何點可看見光源下半部?_(3)眼睛在何點可看見光源的外圍環狀眼睛在何點可看見光源的外圍環狀?_(4)眼睛在何點看不見光源眼睛在何點看不見光源?_BDAC5例 1:(1)眼睛在何點可看見光源上半部?_61.(1)點光源靠近障礙物，影子點光源靠近障礙物，影子 _，點光源遠離障礙物，影子，點光源遠離障礙物，影子 _。(2)障礙物遠離紙障礙物遠離紙屏，影子，影子 _，障礙物遠離點光源，影子，障礙物遠離點光源，影子 _。(3)紙紙屏移近點光源，影子移近點光源，影子 _，紙，紙屏遠離點光源，影子遠離點光源，影子 _。(4)若是平行光源，則障礙物與影子的面積何者較大若是平行光源，則障礙物與影子的面積何者較大?_。變大變大變小變小變大變大變小變小變小變小變大變大相等相等61.(1)點光源靠近障礙物，影子 _，點光源遠離障7例例 2:蠟燭與手的距離蠟燭與手的距離1m，手與牆距離，手與牆距離2m，手形面，手形面積積100cm3，則牆上手影面積，則牆上手影面積?_12:32=100:X2X=309007例 2:蠟燭與手的距離1m，手與牆距離2m，手形面積18例例 3:在正午的陽光下手掌距地面在正午的陽光下手掌距地面20cm時，時，影子何者較大影子何者較大?_相等相等8例 3:在正午的陽光下手掌距地面20cm時，相等9例例 4:小胖子家駿在散步時發現，看己的影子和小胖子家駿在散步時發現，看己的影子和 身高約略相等，試問當時太陽光與地面身高約略相等，試問當時太陽光與地面 夾角大約是夾角大約是 _ 度。度。4509例 4:小胖子家駿在散步時發現，看己的影子和 10例例 5 文豪文豪身高身高180cm，他想要量旗竿的長度，他想要量旗竿的長度，他先量出他先量出旗竿的影長旗竿的影長6m，自己的影長自己的影長 1.5m，則文豪可推算出旗竿長度，則文豪可推算出旗竿長度?_1.8:1.5=X:6X=7.27.2m10例 5 文豪身高180cm，他想要量旗竿的長度，11例例 6 水平面上立三根長度相同的竹竿，水平面上立三根長度相同的竹竿，如下圖，則竿影的長度由大到小是如下圖，則竿影的長度由大到小是 _甲甲=乙乙=丙丙11例 6 水平面上立三根長度相同的竹竿，123.光的傳播速率光的傳播速率:真空中空中 _ 空氣中空氣中 _ 液體液體 _ 固體固體(1)法國科學家法國科學家 _，是第一位在地面上有限距離內測出光速。，是第一位在地面上有限距離內測出光速。(2)再經法國再經法國 _ 和美國和美國 _ 的改進，測出空氣中的改進，測出空氣中 的速率約的速率約為每秒每秒 _ 萬公尺。萬公尺。(3)光速在光速在真空中約空中約 _ m/s =_ km/s =_ cm/s。(4)光在水中的速率約光在水中的速率約為真空中的空中的 3/4 _ m/s。(5)光在玻璃中的速率約光在玻璃中的速率約為真空中的空中的 2/3 _ m/s。菲左菲左富可富可麥克生麥克生303 X 10 82.25 X 1082 X 1083 X 10 53 X 10 10123.光的傳播速率:真空中 _ 空氣中 _ 液體13(6)光每秒繞地球光每秒繞地球 _ 圈，從月球到地球約圈，從月球到地球約 _ 秒，秒，從太陽到地球約從太陽到地球約 _ 秒。秒。(7)光年光年:光一年走的距離，是光一年走的距離，是 _ 單位。單位。1 光年光年 _ m _ m=_ km3 X108 X 1 X 365 X 24 X 60 X 60=9.46 X 1015 m 7.51.3500長度長度9.46 X 1015 1016 1013 約等於約等於 1016m13(6)光每秒繞地球 _ 圈，從月球到地球約 _14例例 7:在伽利略測光速實驗中，兩山頭間的距離在伽利略測光速實驗中，兩山頭間的距離1km，光速光速為 3X108m/s (1)本實驗失敗的理由本實驗失敗的理由:_ _。(2)光在兩山頭來回一次的時間光在兩山頭來回一次的時間為 _ 秒秒時間太短時間太短,人類反應太慢人類反應太慢,無法測量無法測量14例 7:在伽利略測光速實驗中，兩山頭間的距離1km，15154-2 光的反射與平面鏡光的反射與平面鏡154-2 光的反射與平面鏡161.光的反射光的反射:光由一介質傳至另一介質時，有部分光由一介質傳至另一介質時，有部分 或全部的光自界面返回原介質的現象。或全部的光自界面返回原介質的現象。(1)在黑暗的房間裡，我們看不見任何東西。在黑暗的房間裡，我們看不見任何東西。(2)我們看見電燈，乃因電燈的光線到達我們的眼睛。我們看見電燈，乃因電燈的光線到達我們的眼睛。(3)不發光的物體，因光線反射，所以我們知道不發光的物體，因光線反射，所以我們知道它們的們的 形狀、大小、形狀、大小、顏色。色。(4)在暗室裡應將手電筒照射自己的在暗室裡應將手電筒照射自己的臉，才能看見鏡中的像。，才能看見鏡中的像。(5)萬花筒、胃鏡、平面鏡、湖面倒映都是光的反射。萬花筒、胃鏡、平面鏡、湖面倒映都是光的反射。161.光的反射:光由一介質傳至另一介質時，有部分171.反射定律反射定律:(1)入射線、反射線和法線在入射線、反射線和法線在 同一平面上，且入射線和同一平面上，且入射線和 反射線分別在法線的兩側。反射線分別在法線的兩側。(2)入射角入射角=反射角反射角註註:入射線與入射面夾角入射線與入射面夾角=反射線與反射面夾角反射線與反射面夾角17反射定律:註:入射線與入射面夾角=反射線與反射18例例1:垂直入射於平面鏡的光，則入射角垂直入射於平面鏡的光，則入射角=反射角反射角 =_ 度。度。法線與入射角夾法線與入射角夾 0 度度 0 18例1:垂直入射於平面鏡的光，則入射角=反射角 19例例2:若入射線與反射線夾若入射線與反射線夾 80角，則入射角角，則入射角 =_度，入射線與反射面夾度，入射線與反射面夾 _度角。度角。40 50 19例2:若入射線與反射線夾 80角，則入射角 20例例3:入射線與反射面夾入射線與反射面夾700角，則反射角角，則反射角=_度，度，反射線與反射面夾反射線與反射面夾 _度角。度角。20 70 20例3:入射線與反射面夾700角，則反射角=_21例例4:如下圖如下圖 (1)對對A反射面而言，入射角反射面而言，入射角 _ 度度 (2)對對B反射面而言，入射角反射面而言，入射角 _ 度度 (3)A 的入射光與的入射光與 B 的反射光有何關連的反射光有何關連?_ 50 50 互相平行互相平行 400400500500互相平行互相平行21例4:如下圖 50 50 互相平行 4004022(4)若若 A、B 兩反射面夾角改成兩反射面夾角改成 400，的入射光與，的入射光與 A夾角還是夾角還是500，則，則A的入射光與的入射光與B的反射光的反射光 有何關連有何關連?_ 400 400 互相重疊互相重疊 22(4)若 A、B 兩反射面夾角改成 400，的入射光與23例例5:若入射線方向不變，當反射面順時鐘轉若入射線方向不變，當反射面順時鐘轉150時，時，則反射線轉則反射線轉 _ 度。度。150 150 150 300 23例5:若入射線方向不變，當反射面順時鐘轉150時，243.反射的種類反射的種類:無論單向反射或漫射，都遵守反射定律。無論單向反射或漫射，都遵守反射定律。(1)單向反射單向反射:平行的光在光滑的反射面反射時，平行的光在光滑的反射面反射時，反射線亦相互平行。反射線亦相互平行。243.反射的種類:25(2)漫漫 射射:若反射面粗糙不平，雖然入射光若反射面粗糙不平，雖然入射光 平行，但反射光不互相平行。平行，但反射光不互相平行。註註:我們可以辨別物體的形狀是由於光的我們可以辨別物體的形狀是由於光的 _。反射反射25(2)漫 射:若反射面粗糙不平，雖然入射光反264.面面 鏡鏡:平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、哈哈鏡。平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、哈哈鏡。(I)成像原理成像原理:光的光的 _。(1)平面鏡平面鏡:反射反射264.面 鏡:平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、哈哈鏡。反射27(II)成像性質成像性質:物距物距=像距像距 物長物長=像長像長 左右相反左右相反 正立虛像正立虛像 若想看到全身像，則平面鏡至少需長若想看到全身像，則平面鏡至少需長 _，鏡子離地高鏡子離地高 _。h d27(II)成像性質:h d28註註:虛虛 像像 由反射光線向後延長而成之像。由反射光線向後延長而成之像。(不能用紙不能用紙屏承受承受)實實 像像 由光線實際聚合而成之像。由光線實際聚合而成之像。(可用紙可用紙屏承受承受)28註:虛 像 由反射光線向後延長而成之像。29例例 6:光線由光線由 B 點發出經由平面鏡反射後到達點發出經由平面鏡反射後到達 A 點，點，請作圖找出入等射點請作圖找出入等射點?29例 6:光線由 B 點發出經由平面鏡反射後到達 A 30例例 7:請畫出點光源請畫出點光源 O 發射的發射的 A、B、C 三條光線三條光線 的反射線的反射線?30例 7:請畫出點光源 O 發射的 A、B、C 三條光31例例 8:小郭立於平面鏡前小郭立於平面鏡前 5 公尺，他以公尺，他以80cm/s 的的 速率向平面鏡移動速率向平面鏡移動 4 公尺，則公尺，則 (1)人與像的距離縮短人與像的距離縮短 _。(2)小郭觀察到像以速率小郭觀察到像以速率 _ cm/s 向平面鏡靠近。向平面鏡靠近。(3)小郭的像在移動前，移動後何者較大小郭的像在移動前，移動後何者較大?_。8公尺公尺160相等相等31例 8:小郭立於平面鏡前 5 公尺，他以80cm/s32例例 9:畫出下列平面鏡中的像畫出下列平面鏡中的像 32例 9:畫出下列平面鏡中的像 33333434353536例例10:派翠克派翠克身高身高150 公分公分，眼高，眼高142公分公分 (1)派翠克欲從平面鏡中看到自己的派翠克欲從平面鏡中看到自己的 全身像，平面鏡至少需全身像，平面鏡至少需 _公分。公分。(2)平面鏡的離地高度平面鏡的離地高度 _ 公分。公分。(3)平面鏡最高點距地面平面鏡最高點距地面 _ 公分。公分。757114636例10:派翠克身高150 公分，眼高142公分 37(III)物與像的可見範圍物與像的可見範圍 斜線區內只要有物體的像，斜線區內只要有物體的像，眼睛在斜線區內，眼睛在斜線區內，眼睛皆可看見眼睛皆可看見 皆可看見鏡中的像皆可看見鏡中的像37(III)物與像的可見範圍 斜線區內只要有物體的像，38384 3(1)光的折射與透鏡光的折射與透鏡研究究384 3(1)光的折射與透鏡研究391.光的折射光的折射:光由一介質進入另一介質，光由一介質進入另一介質，會改變行進方向。會改變行進方向。(1)造成折射的原因是造成折射的原因是 _ 的改變。的改變。(2)光遇到不同的介質時，通常一部光遇到不同的介質時，通常一部份光光 _，一部，一部份光光 _。(3)折射定律折射定律:入射線、折射線、法線在入射線、折射線、法線在 同一平面上，且入射線、同一平面上，且入射線、折射線分別在法線的兩側。折射線分別在法線的兩側。速率速率反射反射折射折射39光的折射:光由一介質進入另一介質，速率反射折射40404141=B C45例 3:光在 A、B、C 三介質中的折射情形，則光在46例例 4:(1)I 是是 _ 射線，射線，II 是是 _ 射線射線，III 是是 _ 射線。射線。(2)入射角入射角 _ 度，折射角度，折射角 _ 度。度。(3)反射線與折射線夾角反射線與折射線夾角 _ 度。度。折折反反入入602010046例 4:(1)I 是 _ 射線，II 是 _47(5)折射的實例折射的實例:水中的水中的筷子向上折子向上折47(5)折射的實例:水中的筷子向上折48(b)人看水中的魚會感覺較人看水中的魚會感覺較 _ 近近48(b)人看水中的魚會感覺較 _ 近49(C)由水中看岸上的景物感覺較由水中看岸上的景物感覺較 _ 遠遠49(C)由水中看岸上的景物感覺較 _ 遠50(d)海市蜃樓。海市蜃樓。(e)晚上星光閃爍不定上星光閃爍不定(f)我們所看到的太陽，其位置比實際位置我們所看到的太陽，其位置比實際位置 _，我們只是看到太陽經大氣折射後的像。我們只是看到太陽經大氣折射後的像。(g)因大氣的折射，在日落後仍能看到太陽。因大氣的折射，在日落後仍能看到太陽。高高50(d)海市蜃樓。高512.透透 鏡鏡:利用光的利用光的 _ 原理製成。原理製成。(1)凸透鏡凸透鏡:又稱又稱 _ 透鏡，中間比透鏡，中間比 邊緣邊緣 _，能會聚光線。，能會聚光線。折射折射會聚會聚厚厚雙凸雙凸平凸平凸凹凸凹凸512.透 鏡:利用光的 _ 原理製成。折射52(2)凹透鏡凹透鏡:又稱又稱 _ 透鏡，中間比透鏡，中間比 邊緣邊緣 _，能發散光線。，能發散光線。發散發散薄薄雙凹雙凹平凹平凹凸凹凸凹52(2)凹透鏡:又稱 _ 透鏡，中間比 53(3)光經過透鏡需有光經過透鏡需有 _ 次折射。次折射。兩兩53(3)光經過透鏡需有 _ 次折射。兩54q q1 1 q q2 2q q3 3 q q2q3 q q2 2q q3 3 q q2q3 物距物距)64(6)物體在焦點內，像在 _65結論結論:實像有放大，有縮小，必倒立。實像有放大，有縮小，必倒立。虛像必放大，像距虛像必放大，像距 物距。物距。物體由無窮遠處移到焦點，像由焦點移到物體由無窮遠處移到焦點，像由焦點移到 無窮遠處，且愈來愈大。無窮遠處，且愈來愈大。物體向右物體向右(左左)移，像也向右移，像也向右(左左)移。移。物體愈靠近物體愈靠近 _ 像愈大。像愈大。焦點焦點 65結論:實像有放大，有縮小，必倒立。焦點 664.凹透鏡的像凹透鏡的像:物體在焦點外物體在焦點外:664.凹透鏡的像:物體在焦點外:67(2)物體在焦點內物體在焦點內:67(2)物體在焦點內:68結論結論:必必為縮小正立虛像，且像距縮小正立虛像，且像距 物距。物距。像永遠在焦距內。像永遠在焦距內。物體向右物體向右(左左)移，像也向右移，像也向右(左左)移。移。物體愈靠近物體愈靠近 _ 像愈大。像愈大。焦點焦點68結論:焦點695.成像原理成像原理:(1)頭部發出的光線，經折射後皆經過像的頭。頭部發出的光線，經折射後皆經過像的頭。尾部發出的光線，經折射後皆經過像的尾。尾部發出的光線，經折射後皆經過像的尾。(2)若用黑布遮住透鏡的一半，則像的大小、若用黑布遮住透鏡的一半，則像的大小、位置均不變，只是亮度減半。位置均不變，只是亮度減半。695.成像原理:(1)頭部發出的光線，經折射後皆70例例 5:作出下列圖像作出下列圖像70例 5:作出下列圖像71例例 6:求下列光線折射的路徑求下列光線折射的路徑?71例 6:求下列光線折射的路徑?72727373747475757676777778787979808081例例 7:由像求出物的位置由像求出物的位置?81例 7:由像求出物的位置?82828383 4-4 5光與光與顏色的關係和雷射色的關係和雷射83 4-4 5841.光的色散光的色散:1666年年牛頓發現太陽光牛頓發現太陽光 經過經過 _ 後，會後，會產生生 _ 現象。現象。三稜鏡三稜鏡 色散色散841.光的色散:1666年牛頓發現太陽光三稜鏡 色散85(1)不同不同顏色的光在介質中色的光在介質中 _不同，不同，所以偏折角度不同。所以偏折角度不同。(2)白光經三稜鏡色散後，白光經三稜鏡色散後，產生生 _、_、_、_、_、_、_、等各色光。、等各色光。(3)紅光速率最紅光速率最 _，偏折角最，偏折角最 _。紫光速率最紫光速率最 _，偏折角最，偏折角最 _。速率速率 紅紅 橙橙黃黃 綠綠 藍藍 靛靛 紫紫 快快 小小 慢慢 大大 85(1)不同顏色的光在介質中 _不同，速率 紅 862.光的三原色光的三原色:_、_、_。(1)數種色光照射，則呈現混合之色。數種色光照射，則呈現混合之色。(2)紅光紅光、綠光綠光混合成混合成 _ 光，光，綠光綠光、紫光紫光混合呈混合呈 _ 光，光，紅紅、綠綠、藍藍三光混合成三光混合成 _ 光。光。註註:紅、黃、藍三色紅、黃、藍三色 顏料混合，呈料混合，呈 _ 色。色。(3)電視機的彩色畫面，是調整電視機的彩色畫面，是調整 螢光幕上三原色發光體螢光幕上三原色發光體 間的亮度比例而成。間的亮度比例而成。紅紅 藍藍 綠綠 黃黃 白白 白白 黑黑 862.光的三原色:_、_、_。(2)紅873.物體的物體的顏色色:(1)反射與吸收反射與吸收:不透明物體的不透明物體的顏色乃其反射光的色乃其反射光的顏色色 (a)不透明物體只讓同色光反射，而吸收其餘色光。不透明物體只讓同色光反射，而吸收其餘色光。例例:紅色物體只反射紅光，而吸收其餘色光。紅色物體只反射紅光，而吸收其餘色光。(b)物體吸收了所有色光，沒有反射光，呈物體吸收了所有色光，沒有反射光，呈 _ 色。色。(c)物體沒有吸收色光而全部反射，呈物體沒有吸收色光而全部反射，呈 _ 色。色。(d)將紅光照射綠色物體，則呈將紅光照射綠色物體，則呈 _ 色。色。黑黑 白白 黑黑 873.物體的顏色:黑 白 黑 88例例1:左列光線照在各色紙上，呈何種左列光線照在各色紙上，呈何種顏色色?白色黑色紅色綠色藍色白光紅光綠光藍光白白紅紅綠綠藍藍 黑黑黑黑黑黑黑黑紅紅紅紅黑黑黑黑綠綠黑黑綠綠黑黑藍藍黑黑藍藍黑黑88例1:左列光線照在各色紙上，呈何種顏色?白色黑色紅89註註:白光照射任何色紙，皆呈現色紙本身的白光照射任何色紙，皆呈現色紙本身的顏色色 藍色照射後欲呈現藍色，則色紙藍色照射後欲呈現藍色，則色紙 必必為 _ 色或色或 _ 色。色。(2)透射與吸收透射與吸收:透明體只讓同色光通過，透明體只讓同色光通過，吸收其餘色光。吸收其餘色光。例例:紅色透明體只讓紅色通過。紅色透明體只讓紅色通過。(A)光如能全部通過，則光如能全部通過，則為 _ 色透明體。色透明體。例例:綠光透過無色透明體，還是線光。綠光透過無色透明體，還是線光。(B)白光透過藍色透明體，呈白光透過藍色透明體，呈 _ 光。光。白白藍藍無無藍藍89註:白光照射任何色紙，皆呈現色紙本身的顏色 90可見光可見光 與與不可見光不可見光 90可見光 與不可見光 91(1)可可 見見 光光:眼睛所能察覺到的光，眼睛所能察覺到的光，有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各色光。有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各色光。(2)不可見光不可見光:大部分的光是肉眼所看不到的。大部分的光是肉眼所看不到的。(a)紅外線紅外線:位於紅光之外的不可見光，其熱效應位於紅光之外的不可見光，其熱效應 特特強，又稱，又稱為 _ 線。線。應應 用用:食物保溫，在黑暗中照相。食物保溫，在黑暗中照相。(b)紫外線紫外線:位於紫光之外的不可見光，位於紫光之外的不可見光，其化學效應特其化學效應特強，又稱，又稱為 _ 線。線。應應 用用:殺菌消毒，使皮膚殺菌消毒，使皮膚產生生 _，有助於骨骼、牙齒健康。有助於骨骼、牙齒健康。註註:台灣地區每台灣地區每59 月月是紫外線最是紫外線最強的時候，紫外線的時候，紫外線 強度分度分為 _ 級，到達級，到達_ 級表示過量，級表示過量，_ 級級 以上表示危險，過度曝曬紫外線可能引起皮膚病變。以上表示危險，過度曝曬紫外線可能引起皮膚病變。熱熱化學化學維生素維生素D1571091(1)可 見 光:眼睛所能察覺到的光，註:台灣地925.雷雷 射射:LASER，特性，特性 _、_、_(1)單單 色色 光光:經過三稜鏡不會色散。經過三稜鏡不會色散。(2)細細 而而 直直:經過很遠的距離，仍能保持細小光束。經過很遠的距離，仍能保持細小光束。一般光線傳播一段距離後，就會散開一般光線傳播一段距離後，就會散開 成錐狀。成錐狀。(3)能量集中能量集中:可用來切割物體，眼睛不可直視可用來切割物體，眼睛不可直視 雷射光源。雷射光源。6.用用 途途:(1)醫療用雷射醫療用雷射:除班、開刀、止血、針灸、除班、開刀、止血、針灸、眼科治療近視及視網膜剝離。眼科治療近視及視網膜剝離。(2)生活中雷射生活中雷射:光碟片、印表機、傳光碟片、印表機、傳真機、機、拍立體照片、光纖。拍立體照片、光纖。(3)工業用雷射工業用雷射:鑽孔、切割、鑽孔、切割、焊接。接。註註:1960 年美國人梅曼製作出年美國人梅曼製作出 _ 雷射。雷射。單色光單色光細而直細而直能量集中能量集中紅寶石紅寶石925.雷 射:LASER，特性 _、_