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第 三 章 光 3-1 光的傳播  光的傳播  不需介質(與聲音傳播不同,聲音需介質) 證據  太陽、地球間是真空狀態的 ※ 但光也能在空氣、水及玻璃間(透明體)傳播 遇不透明體則受阻礙,並在其異側形成陰影  光是直線傳播的(稱為光線)

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1 第 三 章 光 3-1 光的傳播  光的傳播  不需介質(與聲音傳播不同,聲音需介質) 證據  太陽、地球間是真空狀態的 ※ 但光也能在空氣、水及玻璃間(透明體)傳播 遇不透明體則受阻礙,並在其異側形成陰影  光是直線傳播的(稱為光線) 證據  影子、日月蝕、皮影戲、日晷……

2 3-1 光的傳播  光的直線傳播證據圖說 光是直線傳播的 皮影戲 日全蝕

3 3-1 光的傳播  光的傳播  光的傳播速率  等速運動公式:X=V ×t 1. 光速的大小:每秒30萬公里(在空氣中) 2

4 3-1 光的傳播  光的傳播比聲音快的證據  看煙火時,先看見火光,才聽見聲音  雷雨天時,先看見閃電,再聽見雷聲
3-1 光的傳播  光的傳播比聲音快的證據  看煙火時,先看見火光,才聽見聲音  雷雨天時,先看見閃電,再聽見雷聲 1.光速極快!有比光速還快的速率嗎? 2.伽立略測光速沒測出的原因為何? 3.光速在玻璃中傳播比在真空中慢,能說明原因? Q 小問題

5 3-1針孔成像 蠟燭火焰發出的光線透過小孔,在其後方的紙屏上形成倒立像,這種現象稱為針孔成像。
針孔成像是光沿直線前進的結果,而燭焰與針孔的距離,會影響其在紙屏成像的大小。 觀察火焰向上或向下? 動畫

6 3-2 光的反射與平面鏡  眼睛看見物體  因來自物體上的光線進入眼中 ※ 物體上的光線的來源  本身是發光體  不發光物體能反射光線
Q 小問題 1.在沒有燈的房間裡,為何看不見 任何東西? 2.夜晚有偷窺者,從窗外往開燈的 房內看,看的清楚嗎?偷窺者會 被發現? 3.在暗室,你站在平面鏡前且面向 平面鏡,如果想看到自己的臉, 應該將光源照射平面鏡或是自己 的臉?

7 3-2 光的反射與平面鏡  光的反射:光遇障礙返回原介質的現象 障礙  二介質的交界面  反射定律 1
3-2 光的反射與平面鏡  光的反射:光遇障礙返回原介質的現象 障礙  二介質的交界面  反射定律 1.入射線與反射線分別在法線的兩側,且三線在 同一平面 2.入射角等於反射角 i=r 名詞解釋: 1.法線:與反射面垂直的直線(法線是看不見的假想直線) 2.入射角:入射線與法線夾角 3.反射角:反射線與法線夾角 (角度皆是與法線的夾角)

8 3-2 光的反射與平面鏡  光的反射圖說 Q 小問題
1.對任何表面都遵守光線的反射定律嗎? 2.入射角0度的光路如何?此時反射角? 3.為何在水泥牆面、地毯上看不到物體的成像?

9 3-2 光的反射與平面鏡  平面鏡成像性質:原理基於反射定律 1.大小相等 2.左右相反 3.物距=像距 4.正立虛像
3-2 光的反射與平面鏡  平面鏡成像性質:原理基於反射定律 1.大小相等 2.左右相反 3.物距=像距 4.正立虛像 1.鏡子裡的那個虛幻物體就是像。 2.因此像不是實際光線交會形成(是延長線交會),故稱虛像。 3.像恆成立於鏡後,物像成對稱 (以平面鏡為對稱軸)。 Q 小問題 1.眼睛能看見虛像?虛像能投射至白紙(幕)上?

10 3-2 光的反射與平面鏡  平面鏡中的像(與物左右相反)  從紙背面正面看,即可得像的形狀
3-2 光的反射與平面鏡  平面鏡中的像(與物左右相反)  從紙背面正面看,即可得像的形狀 時鐘物像時間總和是12小時

11 3-2 光的反射與平面鏡  面鏡的種類 1. 平面鏡 動畫 2. 凸面鏡:反射面是凸的表面 3. 凹面鏡:反射面是凹的表面 4
3-2 光的反射與平面鏡  面鏡的種類 1.平面鏡 動畫 2.凸面鏡:反射面是凸的表面 3.凹面鏡:反射面是凹的表面 4.哈哈鏡:平、凹、凸面鏡組合造成趣味效果  凸、凹面鏡用途與性質 1.凸面鏡  正立縮小虛像  性質:成像範圍廣,有發散光線性質  用途:公路轉彎反光鏡、汽車後視鏡 視野廣 平面鏡 凸面鏡

12 3-2 光的反射與平面鏡  面鏡用途與性質 2.凹面鏡  性質:有會聚光線性質  用途  光路有可逆性 (1)手電筒燈頭、汽車車前燈、探照燈  光源在焦點,能使光反射平行集中射出
Q 小問題 凹、凸面鏡、哈哈鏡中何者遵循光的反射定律?

13 3-2 光的反射與平面鏡  面鏡用途與性質 2.凹面鏡 (2)太陽爐、太洋傘:為利用焦點之光能  光源在無窮遠(平行光),能使光會聚於焦點
凹面鏡光反射 太陽爐 Q 小問題 拿光亮的湯匙,用湯匙凹及凸的部分所看到的物像,有何不同?

14 3-2 光的反射與平面鏡  面鏡圖說  鏡  鏡  鏡 凸面鏡貼在汽機車的後視鏡上,以減少視線死角
eg.下列方框置有平面鏡、凸面鏡及凹面鏡,你能從 光的反射光路,判斷出方框內是哪一種面鏡?  鏡  鏡  鏡

15 1.吸管(筷子)在水中,好像斷二截 2.空中看水中,物體變近;水中看空中,物體變遠 3.海市蜃樓及沙漠幻景 4.凹透鏡與凸透鏡
3-3 光的折射與透鏡 光折射現象 動畫 1.吸管(筷子)在水中,好像斷二截 2.空中看水中,物體變近;水中看空中,物體變遠 3.海市蜃樓及沙漠幻景 4.凹透鏡與凸透鏡 Q 小問題 左圖加水之後,為何就看見了杯中的硬幣呢?

16  以法線分偏折方向:  離法線偏折  向法線偏折
3-3 光的折射與透鏡  光的折射 光由一介質進入另一介質時,在交界處發生偏折 的現象(因光速在不同介質中行進速率不同)  光的折射偏向情形討論: 離法線 向法線 法線 法線 是直進,非折射 甲=乙 (相同介質) 這叫折射 甲乙 (不同介質) 這叫折射 甲乙 (不同介質)  以法線分偏折方向:  離法線偏折  向法線偏折

17 3-3 光的折射與透鏡  光的折射定律 1. 入射線、折射線各在法線的一側,且與法線同 平面 2
3-3 光的折射與透鏡  光的折射定律 1.入射線、折射線各在法線的一側,且與法線同 平面 2.光偏向原則:  慢向快離(角度愈大者,光速愈快)  光速大小:在真空>空氣>水>玻璃 (介質若是相同,光在其中傳播則皆相同且直線)  光進入慢速介質(密介質),會向法線偏折  折射角小於入射角  光進入快速介質(疏介質),會離法線偏折  折射角大於入射角  垂直入射,不發生偏折 3.折射與反射同時發生 動畫

18 3-3 光的折射與透鏡  光的折射定律圖說 慢向 快離 垂直入射 Q 小問題
1.左圖的光源照射水槽,請以圖示說 明光的折射情形? 2. 『慢向快離』和『向的越多越慢』 『離的越多越快』,你記住了?

19 3-3 光的折射與透鏡  透鏡種類 1. 凸透鏡:會聚透鏡 中間凸(中間厚)的透鏡  有光會聚性質 2
3-3 光的折射與透鏡  透鏡種類 1.凸透鏡:會聚透鏡 中間凸(中間厚)的透鏡  有光會聚性質 2.凹透鏡:發散透鏡 中間凹(中間薄)的透鏡  有光發散性質 凹凸透鏡 凸凹透鏡 Q 小問題 1.有會聚光性質的鏡類有哪些?有發散光性質的鏡類有哪些? 2.右上角長得黃黃的鼠輩是甚麼?

20 3-3 光的折射與透鏡  透鏡成像圖說:因光的折射形成 動畫

21 3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的六種成像 1.主軸:AB直線,通過鏡心垂直於鏡面的直線。 2.鏡心:O點,透鏡中心,光經鏡心不發生偏折。 3.焦點:F點,光線會聚點,為實焦點,有二個。 焦距:距離 f,鏡心 O到焦點 F的距離(OF線段)。 5.二倍焦距位置:即 2f 點。 6.凸透鏡成像六區段:(物體距鏡距離不同時,像就不同)   無窮遠  >2f  =2f  2f  f  =f  <f

22 凸 透  鏡 3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的六種成像性質整理 性質 物距 像距 正倒 大小 實虛 =F 一點 實像 >2F 2F~F
倒立 縮小 =2F 相等 放大 無法成像 <F 鏡前 正立 虛像 照相機原理物距在何處 2. 電影原理物距在何處 3. 放大鏡原理物距在何處

23 3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的成像作圖法 1.光經透鏡折射,經過二次折射  作圖法中光路有簡化,因為透鏡很薄
3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的成像作圖法 1.光經透鏡折射,經過二次折射  作圖法中光路有簡化,因為透鏡很薄 2.光經透鏡(凸或凹)恒向厚部偏折 二次折射 作圖法 平透鏡 框中的透鏡為何?

24 3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的成像作圖法 3.物體發出的光線有無限多條,經過透鏡時,其中 有三條光線的折射光路是固定的。  此三光線的折射光線的交會點能得像位置
※ 凸透鏡成像原則(三特殊折射光線) 1.平行主軸,通過焦點 2.通過焦點,平行主軸 3.通過鏡心,方向不變

25 3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的成像作圖範例一 ※ d=   太陽光視為一束平行光
※ 像性質 一點 (異側焦點上) 實像 實像能在紙屏上成像,眼能見到 Q 小問題 1.如何找一個凸透鏡的焦距? 2.凸透鏡的焦點是實焦點?

26 放大鏡原理 物距 d<F 像距 d’在鏡前(同側) 正立放大虛像
虛像不能在紙屏上成像 只能從另一側向鏡中看見 物距 d=2FF 像距 d’>2F(異側) 倒立放大實像 物距 d>2F 像距 d’=2FF(異側) 倒立縮小實像

27 3-3 光的折射與透鏡  凸透鏡的六成像區-作圖法 動畫

28 3-3 光的折射與透鏡  凹透鏡的二種成像 ※ 凹透鏡成像原則 (三特殊折射光線) 1.平行主軸,通過焦點 2.通過焦點,平行主軸 3.通過鏡心,方向不變 (1) (2) (3) 一點,虛像 同側焦點上,為虛焦點 正立縮小虛像 (在鏡前同側焦點內)

29 凹 透 鏡 3-3 光的折射與透鏡  凹透鏡的二種成像性質整理 性質 物距 像距 正倒 大小 實虛  同側 焦點上 一點 虛像 鏡前
同側 焦點內 正立 縮小 Q 小問題 1.如何找一個凹透鏡的焦距? 2.凹透鏡的焦點是實焦點? 動畫

30 3-3 光的折射與透鏡  透鏡的物像關係 (二)凹透鏡 物體從無窮遠逐漸接近凹透鏡時,虛像會從同側 虛焦點開始靠近透鏡,且像漸大,恆比實物小  透鏡應用 1.凸透鏡 放大鏡、老花眼(遠視眼)、照相機、投影機 顯微鏡、望遠鏡、眼睛(水晶體) 2.凹透鏡 近視眼 動畫

31 3-3 光的折射與透鏡  放大鏡(凸透鏡)圖示  物體置於焦點內,形成放大正立虛像

32 3-4 光與顏色的關係  光的色散:牛頓發現太陽光通過三稜鏡發生色散  分成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色光 (1)色光偏折角度:紅光最小、紫光對大 (2)此說明了太陽光是由不同色光組成的
Q 小問題 1.太陽光經過如上的稜鏡發生幾次的折射?

33 3-4 光與顏色的關係  眼睛看見顏色:因為此色光進入眼睛  沒有光進入眼中,就感覺黑色  光的三原色:紅、綠、藍(RGB)
 物體(透明體或不透明體)對光的作用 1.光被反射或光被吸收:彈回或阻擋 2.光折射:光穿透  此物是透明體 1.三原色光混合呈白色 2.紅、藍光混合呈紫光 3.彩色電視機是調整三原 色之間亮度而來的 4.紅、綠光混合呈黃光 G R B

34 3-4 光與顏色的關係  眼睛對光的作用  什麼色光進入眼中,就感覺那個顏色
3-4 光與顏色的關係  眼睛對光的作用  什麼色光進入眼中,就感覺那個顏色 此物是紅色 此物是白色 此物是黑色 此物只能反射紅光,其他色光被吸收了 此物能反射任何色光,而此三光混合是白色 此物不能反射任何色光,全被吸收了 Q 小問題 1.賣西瓜小販,為何用淡紅色光源照射已剖開的西瓜?

35 以白光及色光分別照射色紙及水果,探討光與顏色關係
3-4 光與顏色的關係  眼睛對光的作用  透明體的顏色=允許通過的那個色光  光與顏色實驗(EXP4-2) 紅色透明體只允許紅光通過,其他都被吸收了 (白光=太陽光) 以白光及色光分別照射色紙及水果,探討光與顏色關係

36 3-4 光與顏色的關係  光與顏色實驗 光源 白色紙 紅色紙 綠色紙 藍色紙 黑色紙 白光 紅光 綠光 藍光
1.色紙在何種光源照射下,依然保持原來的顏色? 2.在沒有任何光源的房間裡,你能分辨物體的顏色? 3.穿著白衣紅褲,站在綠光下,衣褲呈各呈 色。 4.蘋果會顯出紅色,因為蘋果 紅光。 5.物體所呈現的顏色與哪些因素有關呢?

37 3-4 光與顏色的關係  光譜:連續排列的光【科學常識】 1. 可見光:人眼可見  紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色光 2
3-4 光與顏色的關係  光譜:連續排列的光【科學常識】 可見光:人眼可見  紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色光 不可見光:人眼不可見  紅外線與紫外線及其他色光  紅外線:近紅光,可保持食物溫度及夜視用途  紫外線:近紫光,殺菌消毒,多來自太陽光  強度分15 級(達 7 級為過量;10 級以上為危險) 紫外線 紅外線

38 3-4 雷射  雷射的性質 1.單色光  無色散現象 2.光束細且直  不會散開呈錐狀 3.能量集中  可用來切割物體


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