光的直线传播、光的反射

光的直线传播、光的反射

典型问题解析：

问题1：光速问题：

例：如图所示是物理学家迈克耳孙测定光速的实验示意图.八面镜静止不动时，望远镜C中可见光源S的像，现在使八面镜开始转动，并且使转速逐渐增大到每秒n转时，在望远镜C中又可看到光源S的像，如果测得入面镜与凹镜之间的距离是L，凹镜与平面镜之间的距离可以忽略，则测得的光速是（ A ）

A．16nL B．8nL C．4nL D．2nL

问题2：如何确定本影和半影？

例：:如图1所示，是月球遮太阳光而产生影子的分布情况示意图，有A、B、C、D四个区域，在哪些区域可观察到日全食、日偏食与日环食?

太阳

月亮

M

N

A

B

C

D

图1

分析和解:从图1中可知，在B区域内，既看不到太阳边缘部分M与N，也看不到太阳中心部分，故可观察到日全食，在A区域内看不到太阳的边缘部分N，但能看到太阳的边缘部分M，故在这区域内可观察到日偏食，同理在C区域内可观察到日偏食，在D

区域看不到太阳的中心部分，但能看到所有边缘部分M

与N，故在这区域内可观察到日环食。

问题3：如何确定影的运动速度？

例：一人自街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子正好在自己脚下，如果人以不变速度直线朝前走，则他自己头部的影子相对于地的运动情况是： (A)

A．匀速直线运动； B．匀加速直线运动；

C．变加速直线运动； D．曲线运动.

例：如图5所示，P为一面高墙，M高为h=0.8m的矮墙，S为一点光源，三者水平距离如图5所示，S以速度V0=10m/s,竖直向上抛出，求在落回地面前，短墙在高墙上的影子消失的时间(g=10m/s2)

M

P

h

S

V0

3m

1m

图5

O

分析与解：矮墙在高墙上影子刚好消失时点光源上

升的高度为h，,连接OM并延长。

，

点光源上升的最大高度为H，

点光源S在3.2m到5m所用时间为t，根据运动的对称性，则

所以

所以消失的总时间t0=2t=1.2s.

例：如图6所示，一点光源S，它距离墙MN的水平距离为L，现从S处

以水平速度V0抛出一小球P，P在墙上形成的影子为P，，在球做平抛运动中，其影子P，的速度V是多少？

设小球做平抛运动的水平位移是x ，竖直位移为y,影子在竖直墙上的位移为y,,如图6所示，设P是运动中的任一点，延长SP到P，，由

△SPA∽△SP，B知:

S

M

N

P

P，

y，

y

L

A

x

图6

B

,即。

设小球到P点用时间为t，由运动学公式可知

由上三式可知

而在本题中L和V0都是一定的,y,与t成正比。因此可知影子在竖直墙上做匀速运动，其速度是一恒量。

即。

例：一探照灯照射到云层底面上，这底面是与地面平行的平面。如图11所示，云层底面高为h，探照灯以匀角速度ω在竖直平面内转动，当光束转过与竖直线夹角为θ时，此刻云层底面上光点的运动速度等于多少？

答案：.V=ωh/cos2θ;

h

θ

ω

图11

问题4：平面镜问题：

例：图12中AB表示一直立的平面镜，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜）MN是屏，三者相互平行。屏MN上的ab表示一条竖直的缝（即ab之间是透光的）。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置见图12），可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部分，并在P1P2上把这部分涂以标志。

A

B

M

N

P1

P2

S

S’

a

b

图12

分析与解：人眼能看到的部分是由于这部分发出

的光线经平面镜反射后刚好进入人眼，由于反射时光路

是可逆的，就可把人眼当作点光源处理，这样原命题可

变为求此点光源发出的光线经平面镜反射后能照亮P1P2上

哪些部分了。

根据对称性的特点，作S在镜中的像S，。

过S作两条射到镜面AB上的边界光线Sa、Sb,在

边界光线Sa、Sb间的反射光线才能进入人眼。

同理过S’作两条射到镜面MN上的边界光线S’a、S’b,

在边界光线S’a、S’b间的入射光线才能进入人眼。

综合考虑到屏MN既要不挡住反射光线，又要不挡住入射光线，所以可通过平面镜看到米尺的一部分刻度如图12所示。

例：一个点光源 S对平面镜成像，如图所示，设光源不动，平面镜以速率v沿OS方向向光源平移，镜面与OS方向之间的夹角为30º，则光源的像S/ 将（ B ）

A．以速率0.5v沿S/ S连线向S运动

B．以速率v沿S/ S连线向 S运动

C．以速率v沿S/ S连线向S运动

D．以速率2v沿S/ S连线向S运动

例：一小球在空中自由下落，一平面镜与水平面成450角同时以V的速度向左平动，如图6所示。经过时间t，球未落到平面镜上，求此时像的速

度大小。

分析与解：先设镜不动，物体的运动使像得到一个分

V t

V

450

图6

速度V1=gt,方向水平向左。

再设物体不动，平面镜使像得到另一个分速度V=V,

方向垂直于镜面指向小球，像的运动速度应为V1和V2的矢量

和，即。

例：如图7所示，S为频闪光源，每秒钟闪光30次，AB弧对O点的张角为600，平面镜以O点为轴顺时针匀速转动，角速度ω=rad/s,问在

S

O

M

B

A

600

图7