光學知識剖析

一、光的直線傳播

1.光的傳播：光在同種均勻介質中沿直線傳播，小孔成像、影子、日食、月食等光現象都是光沿直線傳播的結果，光在真空中的速度在其他介質中的速度都小于。

2.本影和半影：點光源在物體背后形成的影區是完全黑暗 的，屬于本影區，如果不是點光源，則在物體背后形成的影區將。有所不同A區域中日光燈發出的光完全照射不到，屬于本影區，B、C、D區域只能受到部分光線的照射，屬于半影區。

二、光的反射

1.光線從一種介質射到另一種介質的界面上再返回原介質的現象稱為反射現象，光的反射現象遵守反射定律：反射光線總是在入射光線和法線決定的平面內；反射光線、入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角，在反射現象中，光路是可逆的。

2.平面鏡就是利用光的反射定律來控制光路和成像的光學器件，物體在平面鏡內可成與物等大的正立虛像，物、像關于鏡面對稱，在進行平面鏡成像作圖時，通常先根據物、像對稱的特點確定像的位置，再補畫必要的入射光線和反射光線。

三、光的折射和折射率

光線從一種介質進入另一種介質，傳播方向發生改變的現象，叫做光的折射現象，光的折射現象遵守折射定律：折射光線在入射光線和法線決定的平面內；折射光線、入射光線分居法線兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。

光從真空射人某種介質，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做介質的折射率。實驗證明，介質的折射率等于光在真空中與在該介質中的傳播速度。

兩種介質相比較，折射率較大的介質叫做光密介質，折射率較小的介質叫做光疏介質。

四、全反射

光照射到兩種介質界面上時，光線全部被反射回原介質的現象稱為全反射現象，發生全反射的條件為：光線從光密介質射向光疏介質；入射角大于或等于臨界角。

五、光的色散

白光通過棱鏡折射后會發生色散現象，光的色散現象表明：(1)白光為復色光；(2)同一介質對不同色光的折射率不同，頻率越高的光折射率越大；(3)不同色光在同一介質中的傳播速度不同，頻率越高的光傳播速度越小。

六、疑難突破

1.平行光束照射到光滑平面上時會發生鏡面反射，照射到粗糙面上時會發生漫反射，但在漫反射現象中，對每條光線而言，仍遵守反射定律。

思考討論：若電影院的銀幕換成一塊平面鏡，將會出現什么情況?

簡答：從放映機鏡頭射出的光線以一定的角度投射到平面鏡上時，只能按照反射定律射向一定的方向，即只能在特定的位置才能看到電影畫面，又由于從鏡頭射向平面鏡的光束中每條光線的入射角不同，因而會反射到不同的方向，因此，觀眾在固定的位置，只能看到電影畫面的某一部分。

2.物點經平面鏡所成的像為物點投射到平面鏡上的所有光線經平面鏡反射后光線反向延長線的會聚點，因而在用遮光板將由物點射向平面鏡的光線不全部擋住的情況下，物體經平面鏡仍能成像，通過平面鏡看虛像的情況就像通過與平面鏡等大的“窗口”看窗外物體一樣，具體觀察范圍為由像點和平面鏡的邊緣連線所限定。

思考討論：當在物點和平面鏡間加一遮光板后，看到的虛像亮度有何變化?

簡答：亮度不變，這是因為物體經平面鏡所成的虛像并非光線的實際會聚點，是人們根據光線沿直線傳播的思維定式，而認為光線是從“鏡中物體”——物體的虛像發出的，但眼睛實際接收到的光線是物體投射到平面鏡上的反射光的一部分，加遮光板后仍能觀察到物體的虛像，說明由物體投射到平面鏡后反射入眼睛的那部分光線并未被遮住，特別是把人眼的瞳孔理想化為點的話，進人人眼的光線與加遮光板前沒有任何變化，故所觀察到的虛像亮度不變。

(責任編輯趙平)