第一节 光的直线传播

典型例题

　　例1  当入射光线垂直射到镜面时，若保持入射方向不变，要使入射线与反射线成60°角，镜面应转动多少度？

　　解析：当入射光线垂直入射到镜面上时，反射光线与入射光线及法线重合，反射角、入射角均为0°.若要使入射光线与反射光线成60°角，根据反射角等于入射角，将入射线与反射线的夹角平分，角的平分线即为法线，反射角与入射角均为30°，由此可说明镜面转过30°.如图5-2-5所示（蓝色为转动后的镜面），镜面顺时针和逆时针转动的结果是一样的.

　　此题中若不画图很难说清角度的问题，画出图则一目了然，画图可以帮助我们理清思路，这也是研究问题常借助的一种方法.

　　例2  一束阳光与水平面成40°角,要使其反射光沿水水平方向射出,则平面镜与水平方向的夹角是多少?

　　解析：  与水平方向成40°角的入射光线沿水平方向反射有两种情况，如图5-2-6.首先根据题意画出光路图，并在图中画出平面镜的位置.作图方法：要确定平面镜位置，就需要找到法线，法线应是反射光线和入射光线夹角的角平分线.在甲图中，反射与入射光线夹角为40°,法线应与反射光线（水平面）夹角为20°，有了法线，与法线垂直而且过入射点的平面便是平面镜的位置.如图5-2-7（甲）所示.；另一种情况,如图5-2-7 (乙)所示.

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典型例题

　　例1 甲、乙两位同学进行百米赛跑，两位裁判在终点分别为其计时，甲的裁判员看到发令枪冒烟开始计时，乙的裁判员听到发令枪响开始计时，结果测得两同学的百米时间相同，实际上两人谁跑的快？

　　解析：光和声音在空气中的传播速度不同．枪声在起跑点发出传到终点裁判员处需的时间是 t= = =0.29s,也就是说，乙的裁判员开始计时时，运动员已经先跑了0.29s，这样计时使运动员的成绩提高了0.29s；甲的裁判员看到枪冒烟计时，光速为3.0×10⁸m/s，由起跑点传播时间是t= = =0.3´10^-6s，这么短的时间可忽略不计，因此甲的裁判计时较为准确；可见实际上甲运动员比乙运动员百米赛跑的时间少了0.29s，甲的速度较快．

　　这也正是比赛时裁判依发令员的信号员的烟为准，而不是以听到枪声为准的原因．

　　例2  如何应用光在均匀介质中沿直线传播的规律解释影子的形成？

　　解析：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体后面便有一个光不能到达的黑暗区域，这就是影子．

　　如果光不沿直线传播，遇到不透明的物体，将会有一部分光绕过物体到达物体的背后，从而就不会有影子．因此，影子的形成也证明了光在均匀介质中是沿直线传播的．