罗志渊

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光沿直线传播的应用

光沿直线传播的应用有：影子、日食、月食、激光准直、射击时的三点一线、小孔成像等。这些应用不能只是死记硬背，而是要明白为什么上述例子应用了光沿直线传播。

影子

影子是光照射到不透明的物体上时，由于光沿直线传播，导致光无法绕射到不透明物体的后面，从而在不透明物体的后面存在一片暗的区域，这片区域就叫影子。所以同学们，影子是亮的还是暗的？彩色的还是灰暗的？影子的形状与物体有一定的关系，但不一定相似。例如：人在路灯下行走时，影子与人的形状有一定关系，但明显与人身体各部分的比例存在差异。

日食、月食都属于影子的范畴。日食实际上是地球运行在了月球的影子区域。从太阳射向地球的光被月球这个不透明的物体遮挡了，在月球后面留下一片太阳光照射不到的区域，如果地球运动到这个区域，地球上的人就观察不到太阳了，这就是日食。日食分为全食、偏食和环食。大家可以观察下面这幅图，理解日食的三种类型。

激光准直

激光器发出的光是沿直线传播的，可以方便在隧道挖掘过程中，校准方向，尤其是在隧道两头同时开挖时，必须保证两侧交会时准确对接。

射击时的三点一线

在数学上，两点可以确定一条直线。我们首先假设枪管发射的子弹是沿直线传播的，枪管前端的准星和枪身后端的照门这两个点确定了一条直线，如果目标点也在这条直线上，那么开枪后，打中的机率很高。射击时要求目标点、准星、照门三个点要在一条线上时，说明从目标点发出的光沿着这三个点确定的直线进入人的眼睛。

小孔成像

小孔成像是光沿直线传播中的重点和难点。先上一幅图，由于光沿直线传播，从烛焰上端发出的光通过小孔，照射到了光屏的下方，而烛焰下端发出的光通过小孔，照射到了光屏的上方。

小孔成像中像与物体的关系是倒立的实像。这里要理解什么是倒立，是上下左右全部颠倒。左侧发出的光照射到了光屏的右侧，而右侧发出的光照射到了光屏的左侧。如果我们向蜡烛轻轻吹气，使蜡烛火焰向左偏，大家可以观察到光屏上的像向右偏。与实像对应的是虚像，区别是由实际光成的像是实像，可以在光屏上承接，光的反向延长线所成的像是虚像，是假的，不能够由光屏承接。在小孔成像中光屏上的光来自于烛焰，是实实在在的。

小孔成像中，像与物体的大小关系与像到小孔的距离（简称像距）和物到小孔的距离（简称物距）有关。在小孔成像中存在相似三角形对应边成比例这个知识点。像距与物距的比值越小，成的像越小，反之越大。

小孔成像的条件是孔要小，成像的形状与物体的形状有关，与孔的形状无关。如果孔比较大，到达光屏上某点的光是由发光体上的多处的光叠加而成，这时就观察不到发光体了，只看到一片光，光投射的区域与孔的形状有关，比如阳光通过窗户，地面上的光照区域的形状与窗户的形状有关。再举个例子：太阳发出的光如果是通过浓密树叶间的缝隙，由于小孔很小，符合小孔成像，成的是太阳的实像，在地面上出现的是一个圆形的光斑。太阳发出的光如果是通过稀疏的树叶，由于孔比较大，不符合小孔成像，在地面上成的是一片与树叶间隙有关的亮的区域。

本节问题

1.影子是亮的还是暗的？彩色的还是灰暗的？

2.日食有哪几种类型？

3.太阳、地球和月球三个球体，在日食时哪个在中间，月食时哪个在中间？

4.射击时的三点一线是指的哪三点？

5.小孔成像中像与物体有哪些关系？

6.如果向蜡烛吹气，使蜡烛火焰向左偏，可以观察到光屏上的像向哪偏？

7.小孔成像的条件是什么？

8.小孔成像分析中会应用哪条数学知识？

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