光现象 思维导图
中心主题：光现象
一级分支一：光的基础知识
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1 光源
- 定义：能够自行发光的物体。
- 分类：
- 天然光源：太阳、恒星、萤火虫、水母等。
- 人造光源：白炽灯、荧光灯、霓虹灯、LED灯、点燃的蜡烛等。
- 特点：光源都在向外辐射能量。
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2 光的传播
- 介质：光可在真空、空气、水、玻璃等介质中传播。
- 传播形式：沿直线传播（在同种均匀介质中）。
- 传播速度：
- 真空中最快，约为
3 × 10⁸ m/s。 - 在其他介质中速度会减小（v < c）。
- 光在水中的速度约为
c / 1.33。 - 光在玻璃中的速度约为
c / 1.5。
- 真空中最快，约为
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3 光线与光束
- 光线：表示光传播路径的带箭头的直线,是理想化的模型。
- 光束：许多光线的集合。
- 平行光束：如太阳光（近似）。
- 发散光束：如手电筒发出的光。
- 会聚光束：如凸透镜折射后的光。
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4 光的色散
- 定义：复色光（如白光）分解成单色光的现象。
- 例子：彩虹、雨后天空的色散、三棱镜实验。
- 色散顺序：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫（简称“红橙黄绿蓝靛紫”）。
- 原因：不同颜色的光在同种介质中的折射率不同,导致偏折角度不同。
一级分支二：光的直线传播及其应用
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1 现象
- 影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面形成的黑暗区域。
- 本影：光完全照不到的区域。
- 半影：部分光能照到的区域。
- 日食/月食：
- 日食：月球运行到太阳和地球之间,挡住了太阳射向地球的光。
- 月食：地球运行到太阳和月球之间,挡住了太阳射向月球的光。
- 小孔成像：光沿直线传播，通过小孔后,在光屏上形成倒立的实像。
- 影子：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面形成的黑暗区域。
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2 应用
- 激光准直：利用激光方向性好的特点进行校直。
- 射击瞄准：三点一线。
- 排队看齐。
- 皮影戏。
一级分支三：光的反射
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1 定义：光射到两种介质的交界面上时,一部分光返回到原介质中继续传播的现象。
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2 反射定律
- 三线共面：反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
- 两线分居：反射光线和入射光线分居法线两侧。
- 两角相等：反射角等于入射角（∠i = ∠r）。
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3 分类
- 镜面反射：
- 特点：反射面非常光滑。
- 现象：平行入射光，平行反射光，在某些方向反射光很强，其他方向则很弱（如平静的水面、镜子）。
- 漫反射：
- 特点：反射面凹凸不平。
- 现象：平行入射光，向四面八方反射光，我们能从各个方向看到本身不发光的物体（如书本、墙壁）。
- 镜面反射：
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4 应用
- 平面镜成像：
- 特点：等大、等距、垂直、虚像。
- 应用：梳妆镜、潜望镜、万花筒。
- 球面镜：
- 凹面镜：对光线有会聚作用。
应用：太阳灶、手电筒反光碗、汽车头灯。
- 凸面镜：对光线有发散作用。
应用：汽车后视镜、路口广角镜。
- 凹面镜：对光线有会聚作用。
- 平面镜成像：
一级分支四：光的折射
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1 定义：光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象。
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2 折射规律
- 三线共面：折射光线、入射光线和法线在同一平面内。
- 两线分居：折射光线和入射光线分居法线两侧。
- 两角关系：
- 光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射角小于入射角。
- 光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射角大于入射角。
- 光垂直射入界面时，传播方向不改变（折射角=入射角=0°）。
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3 现象
- 筷子“弯折”：筷子在水中部分看起来向上弯折。
- 池水变“浅”：池底看起来比实际浅。
- 海市蜃楼：光在不均匀的大气层中发生折射形成的虚景。
- 彩虹的形成：光的色散（折射+反射）。
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4 应用
- 透镜：
- 凸透镜：对光线有会聚作用。
应用：放大镜、照相机镜头、投影仪、显微镜、望远镜。
- 凹透镜：对光线有发散作用。
应用：近视眼镜。
- 凸透镜：对光线有会聚作用。
- 鱼叉叉鱼技巧：要瞄准看到的鱼的下方。
- 透镜成像规律：
- u > 2f：倒立、缩小、实像（照相机）。
- f < u < 2f：倒立、放大、实像（投影仪）。
- u < f：正立、放大、虚像（放大镜）。
- 透镜：
一级分支五：光的色散与看不见的光
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1 光的色散 (已在1.4中详述)
- 色光的混合：
- 三原色光：红、绿、蓝。
- 应用：彩色电视机、电脑屏幕的显色原理。
- 物体的颜色：
- 透明物体的颜色：由它透过的色光决定。
- 不透明物体的颜色：由它反射的色光决定。
- 色光的混合：
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2 看不见的光
- 红外线：
- 特点：位于红光之外，热效应显著,穿透云雾能力强。
- 应用：遥控器、红外夜视仪、热谱图、烤箱。
- 紫外线：
- 特点：位于紫光之外，化学效应强（能使荧光物质发光），生理效应强（适量能杀菌，过量能致皮肤癌）。
- 应用：验钞机、消毒、促进钙吸收。
- 红外线：
一级分支六：光与视觉
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1 人眼与视觉
- 成像原理：眼球相当于一个凸透镜，物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
- 视物过程：物体发出的光 → 角膜 → 晶状体（折射） → 玻璃体 → 视网膜（成像） → 视神经 → 大脑（形成视觉）。
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2 视觉缺陷与矫正
- 近视眼：
- 特点：晶状体太厚或眼球前后径太长,像成在视网膜前方。
- 矫正：佩戴凹透镜（近视眼镜）。
- 远视眼：
- 特点：晶状体太薄或眼球前后径太短,像成在视网膜后方。
- 矫正：佩戴凸透镜（远视眼镜）。
- 近视眼：
