銘記星辰之下: 4-1 光的直線傳播

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科學的家庭教師第三冊理化光的直線傳播

以下為網站的摘錄，請有興趣的人，至此網站觀看詳細資訊。

4-1 光的直線傳播

一) 光的特性：

A&#12289 射入眼睛能使人產生視覺的一種電磁波。

B&#12289 我們要看見物體，必須使始物體表面產生光，射入眼睛，才能形成影像。

C&#12289 非發光體不能自行發光，但是能反射發光體所發出的光線，我們才能查覺物體的存在。

D&#12289 電影放映機將光線投射到螢幕，螢幕再將光反射到我們的眼睛，因此所見到的螢幕非常明亮，但是螢幕前的空中卻不亮。

E&#12289 光具有能量，能轉換成熱能、電能、化學能...等不同形式的能量。

(二) 光的傳播：

A&#12289 光的傳播不需要介質，在真空中依然能傳播。

B&#12289 光在氣體(空氣)、液體(水)、固體(玻璃)中能傳播；
且速率的快慢為氣體＞液體＞固體。

(三) 光的直線傳播：

A&#12289 光在真空中或組織均勻的介質中，沿直線進行，因此一般通稱為光線。

B&#12289 由於光的直線前進，因此遇到無法穿透的障礙物時，在物體的背後會產生陰影。

C&#12289 影子的性質：

(1) 同一光源，障礙物愈長，影子愈長。

(2) 物體距離光源愈近，影子愈大。

(3) 物體愈靠近屏幕，影子會愈小。

5. 如右圖S表光源，Q表不透明體，請回答下列問題：

(1) 眼睛在A點，可看到光源的【上半部】。

(2) 眼睛在B點，看到光源的【下半部】。

(3) 眼睛在C點，看到光源的【外圍】。

(4) 眼睛在D點，看到光源的何處？【全部看不到】。

(5) 大自然界的什麼現象和上述的原理相同呢？【日食、月食】。

8. 燭火光線經過小孔，可在後面紙屏上形成倒立的燭火影像，如圖。試回答下列問題：

(1) 本實驗可證明光的傳播有何種性質？【直進】。

(2) 針孔移近燭火時，燭火的像 (A)變大 (B)變小 (C)不變。【A】。

(3) 紙屏移近針孔時，燭火的像 (A)變大 (B)變小 (C)不變。【B】。

(4) 若針孔和紙屏距燭火各為20公分及50公分，紙屏上燭火影像高為15公分，今僅將紙屏向後再移離針孔20公分，則像之高度變為【25】公分。

【解說】：(4) 紙屏到針孔的距離原為30cm，影像的高度為15cm；若再後退20cm，則距離增為30+20＝50cm。影像高度則為x cm：
30：15＝50：x ﺚ x＝25cm。

( )2. 下列敘述何者正確？
(A)在均勻的介質中，光沿直線進行 (B)由樹葉空隙射到地面的日光現出無數小圓形，這是樹葉空隙的像 (C)障礙物與光源相距越遠時，生成的影子輪廓會不清晰 (D)光源非一點而有相當面積時只生本影。

【答案】：【A】

【解析】：(A) 光在真空中，或是在均勻的介質中，沿直線進行。
(B) 樹葉空隙射到地面的日光現出無數小圓形，這是以樹葉空隙為針孔，投射到地面，形成太陽的影像，為針孔成像的應用。
(C) 障礙物與光源相距越遠時，生成的影子愈小，和輪廓的是否清晰無關；清晰度和光源的大小有關，光源愈大時，影子所造成的半影部分會增多，影子會變得模糊。
(D) 光源非一點而有相當面積時，會有本影和半影的部分，影子的輪廓會變得模糊。

( )21. 若光速降低與聲速相等，則月蝕自初虧到復圓時間將
(A)增長 (B)縮短 (C)不變 (D)不一定。

【答案】：【C】

【解析】：月食是地球位於太陽與月球之間，日食是由於月球位於地球和太陽之間。
日食和月食是由於光線被中間的星球擋住，因此日食月食的時間長短只和星球運轉的快慢有關，和光速的大小無關。
光速弱變慢了，是傳到地球上的時間變長，因此見到的時間較晚，但是經歷的時間不會改變。

( )26. 在陽光下有關於影子的敘述，何者錯誤？
(A)竿影頂點與竹竿頂點雨點連線的延長線可通過太陽 (B)竿影的大小可隨陽光照射角度的不同而變 (C)影子可能比物體大，也可能比物體小 (D)長方形物體，其影子一定是長方形。

【答案】：【D】

【解析】：物體的形狀不一定和影子的形狀相同，影子的形狀會受到照射角度及距離的影響而改變。

( )31. 有關針孔成像的性質，何者錯誤？
(A)證明光有直進的性質　(B)針孔愈大，像愈清晰　(C)得到左右相反的實像　(D)成像上下顛倒

【答案】：【B】

【解析】：(B)錯誤，一個針孔可以產生一個影像，若針孔過大，想像成許多個小針孔重疊在一起，因此針孔愈大，無數個小針孔累積的像愈多，因為進入的光線多了，因此像會愈亮，但是會變得模糊。

二&#12289 填充題：

1. 燭火立在障礙物前，一束光線穿細小針孔，方向如圖，則：

(1) 此光線發自那一點？【a】。

(2) 紙屏上的燭火像應是【倒】立的形狀。

(3) 承上題，由像說明了光的何種性質？【直進】。

(4) 若把障礙物移近燭火，則紙屏上燭火像的大小如何改變？【變大】。

【解析】：(1) 將塗上的線向後延長，即可判定光從何處發出。
(2) 此圖為針孔成像的應用，是利用光直線前進的性質，因此形成的燭火影像，會上下顛倒，左右相反。
(4) 將障礙物靠近燭火，則影像變大。

2. 如右圖，障礙物呈正方形，細小的光源正向照射障礙物時，在光屏上有一個正方形的影子，則：

(1) 若把光源向右移，其餘不動，則影子的面積【變大】。

(2) 若把障礙物向右移，其餘不動，則影子的面積【變小】。

(3) 若把光屏向右移，其餘不動，則影子的面積【變大】。

(4) 若光源改成手電筒，如右圖，則手電筒向右移時，影子大小改變較明顯或不明顯？【不明顯】。

【解析】：(1) 光源右移，接近障礙物，陰影會變大。
(2) 障礙物右移，靠近屏幕，陰影會變小。
(3) 光屏右移，使障礙物和屏幕的距離加大，陰影會變大。
(4) 手電筒的光經反射後，接近平行光，因此影子的大小變化不明顯。

3. 光不像聲音，光可以在【真空】中傳播。

4. 早上六點太陽由地平面升起，下午六點由地平面下去，正午時高20公分的日晷影長為零，則：

( )1. 何時日晷影子最長？
(A)上午7點 (B)下午4點 (C)上午10點 (D)下午1點。【A】

( )2. 太陽光與地面夾45角時為下午幾點？
(A)1點 (B)3點 (C)4點 (D)5點。【B】

( )3. 承上題，此時日晷的影長為
(A) 0 (B) 10 (C) 20 (D) 40 公分。【C】

( )4. 下列那些可證明光的直進？
(A)燈泡比蠟燭發光強 (B)往嘴巴內看時，無法看到胃膩 (C)以一目能斷定板緣平直與否 (D)不透光的物體後面產生影子 (E)我們看不到牆壁背面的東西 (F)沒有比光更快的東西 (G)月球運行到太陽與地球之間發生日食現象。【BCDEG】

【解析】：(1) 接近日出或是日落時間的影子會是最長。
(2) 依等腰三角形的原理，45度角時，物長和影長大小應相同。

5. 1997年7月4日，美國的太空登陸小艇降落火星，由地球上科學家發出的電磁波(速率與光相同)，經過500秒時收到回訊，若訊號交換的時間不計，則火星與地球距離約【7.5×10⁷】萬公里。

【解說】：3×10⁵×500÷2＝ 7.5×10⁷公里

6. 真空中，光速＝a×10^x公里／秒＝a×10^y公分／秒＝a×10^z公尺／秒，則：
a＝【3】，x＝【5】，y＝【10】，z＝【8】。

7. 光在空氣中的傳播速率每秒約【3×10⁸】公尺。

8. 下列各項中，那些可用來證明光的直進？
(Ａ)燈泡比蠟燭發光強 (Ｂ)往嘴巴內看時，無法看到胃腸 (Ｃ)以一目能斷定板緣平直與否 (Ｄ)不透光的物體後面產生影子 (Ｅ)我們看不到牆壁背面的東西 (Ｆ)沒有比光更快的東西 (Ｇ)月球運行到太陽與地球之間發生日食現象 (Ｈ)眼睛無法由彎曲管子的一端看到另一端。答：【BCDEGH】。

9. 針孔成像實驗，裝置如圖，回答下列問題：