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第四章
光现象
第 1 节 光的直线传播
一、光沿直线传播的条件
1．光源：____________的物体叫做光源。如：太阳、萤火虫、电灯等。
2．光在均匀介质中_____________。均匀介质是指两点：一是同一种介质。二是这种介质的密度均匀，不
含有杂质。
3．光的直线传播的应用：小孔成像、激光准直、手影、影子的形成、日食和月食。
（1）小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是___________的实像（树荫下的光斑是太阳的像）。
（2）激光准直：挖隧道定向；整队集合；射击瞄准。
（3）坐井观天（要求会作有水、无水时青蛙视野的光路图）；一叶障目；
（4）影子的形成：光在传播过程中，遇到__________的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。
（5）日食、月食（要求知道日食时月球在中间；月食时地球在中间）。
二、光的传播速度
1．光在真空中传播速度是____________m/s。光在空气中传播比在真空中传播稍慢一点，在水中每秒传
播的距离约是真空中的3/4。总之，光在不同的介质中传播速度____________。通常情况，光在空气中的传播
速度也以3.0×108m/s计算。
2．光年：光在一年内传播的距离。光年是___________单位。能够发光 沿直线传播 倒立 不透明
3.0×108 不一定相同 长度
一、光源
能直接发光的物体叫光源。
分类：自然光源，如太阳、萤火虫；人造光源，如篝火、蜡烛、油灯、电灯。但像月亮表面、桌面等依靠它们
反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不能称为光源。学、科网
【例题1】本身发光的物体叫做光源，下图中哪个物体不属于光源
参考答案：C
试题解析：能直接发光的物体叫光源，璀璨的宝石依靠反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物
体不能称为光源，故选C。
名师点睛：本题主要考查了学生对光源概念的掌握，要判断一个物体是否是光源，关键是看它本身是否
能够发光。
二、光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传播。光在真空中传播最快，c=3×108 m/s=3×105 km/s。光的直线传播的应用：
小孔成像、激光准直、手影、影子的形成、日食和月食、无影灯。
【例题2】小明在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：①用激光笔射向水中，观察
到光线是一条直线（如图）；②在A点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌
后，观察到光线又变直。小明根据上述现象得出的结果，正确的是A．光的传播需要介质
B．光只有在水中才沿直线传播
C．光在海波溶液里不能沿直线传播
D．光在同一种均匀介质中才沿直线传播
参考答案：D
试题解析：从①中我们发现光在水中沿直线传播；而②中的光线不再沿直线传播不同于①的是介质不再
均匀，③现象中的光线又沿直线传播，是由于经搅拌后，介质又变得均匀，故可以得出，光在同一种均匀介质
中才沿直线传播。故选D。
三、小孔成像
小孔所成的像一定是倒立的实像，成像的大小取决于像到小孔的距离、物到小孔的距离，成的像可能比
物体大，也可能比物体小。
【例题3】大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小
孔成像的原理。小光同学将两个长度均为50 cm，直径为5 cm的直筒套在一起，做成如图的仪器（M筒的直径
稍大，可以套在N筒上并能前后移动）
（1）小孔成的像是倒立的________像，可以用光的____________解释。所成的像与小孔的形状_________
关。
（2）若直筒M、N位置不动，让物体远离N筒，像距__________，像的大小_________（以上两空选填“变
大”“不变”或“变小”）。
（3）十五的夜晚，将小孔对准明月，测得月亮最大像的直径是9.1 mm，已知月球到地球的距离为380 000
km，月球的直径约为____________km。
参考答案：（1）实 直线传播 无关 （2）不变 变小 （3）3.458×103
试题解析：（1）小孔成像的光路图如下图所示：
由于小孔成的像是实际光线的交点，能用光屏承接，所以是实像，且像是倒立的；它是由于光沿直线传播
形成的；像的形状与孔的形状无关；
（2）物体远离N筒时，如上图，物体发出的光仍然能把光屏照亮，所以还可以在光屏上得到清晰的像，则
像距不变，但像变小；（3）如下图所示， ，则对应边成比例， ，即 ，解得：
1．下列物体中是光源的是
A．月亮
B．萤火虫
C．镜子
D．太阳照射下闪闪发亮的抛光金属
2．如图所示，在一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。将小孔对着烛
焰，烛焰在薄膜上成像的原理是
A．光的直线传播 B．光的反射
C．光的折射 D．光的色散
3．2018年1月31日，天空出现了一场天文奇观——“三月合一”，即月全食。我国大部分地区都能欣赏到一
轮“红月亮”高悬夜空的迷人景象。月全食的形成主要是由于 学科、网
A．小孔成像 B．光的直线传播
C．光的反射 D．光的折射
4．关于光速、光年的说法正确的是A．光速是无限大的
B．光的传播速度是3×108 m/s
C．光年是一个时间单位
D．光年是天文学上表示距离的单位
5．在小孔成像实验中，从半透明纸屏上能看到外界物体的像。如果小孔靠近物体，纸屏离小孔的距离增大一
些，则纸屏上该物体的像将
A．变小 B．不变
C．变大 D．以上均可能
6．物理兴趣小组自制了简易针孔照相机，利用它观察窗外的景物时，会在塑料膜上看到倒立的_______（选填
“实”或“虚”）像，成像原理是______________。
7．为了表示光的传播情况。我们通常用一条带有箭头的直线表示光传播的径迹和___________，同时忽略了
光的亮度、___________（写出一条即可）等其他性质，于是建立了___________的模型。
8．某人在夜晚路过某一有路灯的街道过程中，先向路灯走近后走远，此人影子的长短变化情况是
_____________________。
9．人类曾经用激光测量月球到地球的距离。已知光在真空中和空气中的传播速度近似等于3×108 m/s。若向
月球发射一束激光，从发出到由月球反射回来接收到这束光经历的时间为2.56 s。则可以计算出月球到地
球表面的距离大约是___________km。
10．阅读并回答后面的问题：
宇宙中恒星间的距离都非常大，为了表达起来方便一些，天文学家使用一个非常大的长度单位——光年，
它等于光在1年内传播的距离。离太阳系最近的恒星是半人马座“比邻星”，距离我们4.3光年；“牛郎
星”和“织女星”的距离是16光年；目前人类观察到的最远的天体，距离我们有140多亿光年。
（1）光年是________单位。
（2）1光年表示________。
（3）“牛郎星”和“织女星”相距约________km。
（4）我们现在观测到的“比邻星”的光是它现在发出来的吗？________（填“是”或“不是”）。
11．某雷雨天的晚上，玉红同学看到闪电3 s后听到了雷声。
（1）请你帮她估算打雷的地方距她多远？（声音在空气中的传播速度以340 m/s计算。[要求：①写出公式；
②有必要的文字说明；③数据要代单位]
（2）实际上，闪电和雷声是同时产生的，为什么我们总是先看到闪电后听到雷声呢？请你利用速度公式
分析说明产生这种现象的原因。12．下列说法正确的是
A．光线是真实存在的
B．光是沿直线传播的
C．月亮是自然光源
D．激光准直用到了光的直线传播知识
13．下列有关声与光的说法中不正确的是
A．“光”在同种均匀介质中沿直线传播
B．15 ℃时，声音在空气中的传播速度为340 m/s
C．“蟋蟀在鸣叫”说明蟋蟀是声源；“金光闪闪”说明金子是光源
D．超声波和次声波的传播都需要介质
14．百米赛跑时，计时员为了计时更准确，通常在下列哪一个时刻开始计时
A．听见发令枪声时 B．看到发令枪冒烟时
C．看到运动员起跑时 D．上述时刻都可以
15．晴天正午，小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，光斑形状与什么因素
有关呢？通过探究，他们得到了以下结论，无论是大孔还是小孔形成的光斑都是由于__________形成的，
其中__________（小孔/大孔）形成光斑的形状与孔的形状有关，__________（小孔/大孔）形成的光斑的
大小与孔到地面的距离有关。
16．如图所示，发生“日全食”时太阳、地球、月球应处在同一直线上，则地球应在图中________（填“甲”
或“乙”）所示的位置。
17．发生日偏食时，太阳光透过茂密的树叶间的缝隙，会在树下的地面上形成许多大小不同的_______（选填
“圆形”或“月牙形”）光斑。
18．如图，伽利略1607年进行了世界上第一次测量光速的尝试。方法是：让两个人分别站在相距1.5 km的两
座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第
一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播3 km的时间。但这种方法根本行不通。伽
利略的实验未能成功。这个方法在原理上对不对？请你分析伽利略失败的原因。19．探究小孔成像规律选用的实验器材：针、不透明纸、白纸、白炽灯、桌子。
（1）如图所示，抓在手上的不透明纸上用针扎一个直径约1 mm的小孔，让白炽灯发出的光穿过小孔射
到桌面上的白纸上，在白纸上可看到一个清晰的________（选填“灯丝”或“小孔”）的像，这种
现象叫做______________，这种现象是由于___________________形成的。
（2）保持灯和白纸的位置不动，向上移动小孔，像的大小将________；保持灯和小孔的位置不动，向上移
动白纸，像的大小将________；保持小孔和白纸的位置不动，向上移动白炽灯，像的大小将
________。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
20．（2018·广西北部湾四市同城）如图所示，能解释“手影”形成的是
A．光的反射 B．光的折射
C．光的直线传播 D．平面镜成像
21．（2018·泰安）下列现象中，对应的物理知识是“光的直线传播”的是
A．射击瞄准时要做到“三点一线”
B．游泳池注水后，看上去好像变浅了
C．在平静的湖面可以看到蓝天白云
D．太阳光经过三棱镜后可以产生彩色光带
22．（2018·扬州）太阳光通过树叶间的空隙，在地上形成许多圆形的光斑，这些圆形光斑是
A．树叶的虚像 B．树叶的实像
C．太阳的虚像 D．太阳的实像
23．（2018·天津改编）下面是一则科技新闻： “天眼一FAST”第一次发现了一颗距地球4 000光年的毫秒脉冲星。其中“光年”是__________的单位。（填物理量名称）学；科网
4．D【解析】A．光在真空中的传播速度是3×108 m/s，不是无限大，故A错误；B．光在真空中的传播速度才是
3×108 m/s，而在空气中或玻璃中速度会减小，故B错误；C．光年是一个长度单位，不是时间单位，故C错
误；D．光年是天文学上表示距离的单位，等于光在真空中传播一年的时间所经过的距离，故D正确；故选
D。
5．C【解析】如果小孔靠近物体，纸屏离小孔的距离增大一些，即物距减小，像距增大，则所成的像会变大。故
C正确，ABD错误。
6．实 光的直线传播
【解析】“针孔相机”成像实际上就是小孔成像，它是由光的直线传播形成的。利用针孔照相机观察窗外
的景物时，会在塑料薄膜上看到倒立的彩色实像。
7．方向 色彩 光路
【解析】在物理学中，光线是用来表示光的传播路径和方向的带有箭头的直线。它不能表示光的亮度、色彩
等性质；光线可以表示光的传播路径，故建立了光路的模型。
8．先变短后变长
【解析】当人在远处时，人与灯光的夹角小，形成的影子长；当人逐渐走近路灯时，人与灯光的夹角会变大，
此时形成的影子会变短；当人经过路灯逐渐远离时，人与灯光的夹角又会变小，形成的影子再次变长。因
此，当人经过路灯时，影子先变短后变长。
9．3.84×105【解析】从发出到接收，光走过的距离为月球到地球表面距离的2倍，因此，月球到地球表面距离为s′=
s= vt= ×3×108 m/s×2.56 s=3.84×108 m=3.84×105 km。
10．（1）长度 （2）光在1年时间内传播的距离 （3）9.4608×1012 （4）不是
【解析】（1）（2）“光年”指光在1年内传播的距离，所以是长度的单位；（3）一年有365天，每天有24 h，
1 h＝3 600 s，光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s，所以一年光通过的距离为1光年＝365×24×3 600
s×3.0×108 m/s＝9.460 8×1015 m＝9.460 8×1012 km；（4）“比邻星”距离我们4.3光年，意思是我们现在某
一时刻看到比邻星的光，并不是这一时刻发出的，而是4.3年以前的那一时刻发出的。
11．（1）1 020 m （ 2）闪电以光速进人眼，雷声以声速进入人耳，根据公式t= ，当路程一定时，时间与速度成
反比，光速比声速大得多，反以我们总是先看到闪电后听到雷声。
【解析】（1）打雷的地方与她的距离为s=v t=340 m/s×3 s=1 020 m。
声
（2）闪电以光速进人眼，雷声以声速进入人耳，根据公式t= ，当路程一定时，时间与速度成反比，光速
比声速大得多，反以我们总是先看到闪电后听到雷声。
15．直线传播 大孔 小孔
【解析】小孔成像是由光的直线传播形成的；在光屏与小孔的距离相同的条件下，如果孔较小，通过孔形
成的光斑是小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；如果孔太大，通过孔形成的光斑不再是小
孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；如果光屏与小孔的距离较远时，通过孔形成的光斑属于小孔成像现象，像的大小与孔到光屏的距离有关。
16．乙
【解析】当太阳、地球、月球处在同一直线上，月球处在太阳和地球之间时，月球的影子会落到地球上，在
地球上月球影子里的人就看不到太阳，这就是日食，是光的直线传播产生的，则地球应在图中乙位置。
17．月牙形
【解析】日偏食的形成是小孔成像，像的形状与物体的形状有关，当发生日偏食时，太阳成为月牙形，
故树下的地面上形成月牙形光斑。
18．见解析
【解析】伽利略的测量原理是正确的，但这种方法是行不通的，原因有两个：一是光的传播速度很快，大
约是3×108 m/s即3×105 km/s，光传播3 km的时间t= = ，这个时间是非常短的，用
我们日常生活中的测量时间工具是测不出来的；二是没有考虑到人的反应时间，第二个人看到一个人的
灯时再举起自己的灯有一定的时间间隔，第一个人看到第二个人举起的灯再计时也需要一定的时间。
19．（1）灯丝 小孔成像 光的直线传播 （2）变大 变小 变小
【解析】（1）如图所示，抓在手上的不透明纸上用针扎一个直径约1 mm的小孔，让白炽灯发出的光穿过
小孔射到桌面上的白纸上，在白纸上可看到一个清晰的灯丝的像，这种现象叫做小孔成像；小孔成像是
由于光沿直线传播而形成的。
（2）保持灯和白纸的位置不动，向上移动小孔，即物距减小，像距增大，则像的大小将变大；保持灯和小
孔的位置不动，向上移动白纸，即物距不变时，像距减小，则所成的像的大小将变小；保持小孔和白纸的
位置不动，向上移动白炽灯，即像距不变，物距增大，则像的大小将变小。
