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第四章光现象
光的直线传播
小明同学在学习了光的传播知识后，猜想光在空气中是沿直线传播的，为了验证这一猜想，他设计了如下实验，请你阅读并根据所学知识和他一起填写实验结果：
实验方案：
①在桌子上放一张白纸作为光屏，利用铁架台把一张中心有孔的硬纸片固定在白炽灯与白纸之间，如图所示.
②打开白炽灯，上下调整硬纸片的距离，直到在白纸上出现灯丝清晰的像，观察像的正倒.
③上下移动硬纸片，改变白炽灯泡与小孔的距离，观察像的大小变化.
实验现象：
实验发现白纸上灯丝像的开口与灯丝的开口方向相反，此时所成的像为倒立（正立/倒立）
的实（实/虚）像.
（2）灯泡与小孔的距离越小，所成的像越大；当灯泡与小孔的距离大于小孔与白纸的距离时，所成的像是缩小（放大/缩小）的，小明同学分析实验现象得出的结论是光在空气中是沿直线传播的.
（3）上述实验现象叫小孔成像，生活中与上述实验现象相同的例子还有（举一例）：太阳光穿过树叶间的空隙，在地面形成很多圆形光斑.
【实验分析】光在同种均匀物质中沿直线传播；当光通过小孔时由于光有沿直线传播的特点，在小孔的后方形成一个倒立的像，像的大小既与物体到小孔的距离有关，又与屏幕到小孔的距离有关，在小孔成像中由于屏幕到小孔的距离不同，即可成倒立放大的像，也可成倒立缩小的像，但小孔不能太大，否则不能成像.
【解析】【解答】（1）灯丝在白纸上成的像是小孔成像，白纸上像的开口处与灯丝的开口处方向相反，说明所成的像是倒立的像，像是实际光线会聚而成的，是实像；（2）灯泡与小孔的距离越小，所成的像越大；当灯泡与小孔的距离大于小孔与白纸的距离时，所成的像是缩小的；分析实验现象得出的结论是：光在空气中沿直线传播的；（3）上面实验现象叫小孔成像，应用小孔成像的例子：太阳光穿过树叶间的空隙，在地面形成很多圆形光斑。
光沿直线传播可以通过以下几点来说明：
1.小孔成像实验：在一个暗室中，通过一个小孔让光线进入，会在对面的墙上形成一个倒立的图像。这个现象证明了光线在传播过程中是沿直线行进的。
2.激光笔演示：使用激光笔在空间中移动，可以看到激光点在墙壁或其他平面上的移动轨迹是直线，这表明光线传播是直线性的。
3.日食和月食现象：当地球位于太阳和月球之间时，地球的影子会投射在月球上，形成月食；而当月球位于地球和太阳之间时，月球的影子会投射在地球上，形成日食。这些现象说明太阳光是直线传播的。
4.光的反射定律：当光线遇到平面镜时，反射光线与入射光线以及垂直于镜面的法线都在同一平面内，且反射角等于入射角，这进一步证实了光线直线传播的特性。
5.光的折射现象：当光线从一种介质进入另一种介质时，光线会改变方向，但入射光线和折射光线仍然在同一平面内，且遵循斯涅尔定律，这同样表明光线是沿直线传播的。
【练习1】如表是小明同学在硬纸板上挖孔所做的研究太阳的小孔成像实验记录表：
小孔的形状
□
〇
△
小孔的最大外径/mm
1
5
10
1
5
10
1
5
10
地
面
光
斑
形
状
小孔距地10cm时
□
□
□
〇
〇
〇
△
△
△
小孔距地20cm时
〇
□
□
〇
〇
〇
〇
△
△
小孔距地40cm时
〇
□
□
〇
〇
〇
〇
△
△
小孔距地80cm时
〇
〇
□
〇
〇
〇
〇
〇
△
小孔距地120cm时
〇
〇
〇
〇
〇
〇
〇
〇
〇
小孔距地200cm时
〇
〇
〇
〇
〇
〇
〇
〇
〇
小明和他的同学分析上表的结果，得出了一些结论，请你帮他们补充完整.
（1）小孔成像是由于形成的.
（2）由于太阳距我们很远，到达地面的光线几乎平行，所以，当小孔到地面的距离足够小，地面上的光斑与小孔的形状是（选填“一致的”或“不一致的”），这不是太阳的像.
（3）要使太阳通过小孔成像，必须注意小孔的大小和小孔到地面的距离，当小孔到地面的距离一定时，小孔越（填“大”或“小”），地面上就越容易得到太阳的像.
（4）如上表所示，当小孔的最大外径为5mm，小孔距地80cm时，用一张卡片覆盖在△孔上（相当于把孔变小），遮住孔的一部分，让太阳光透过小孔，与不遮住小孔相比，光斑的形状（选填“变化”或“不变”），亮度（选填“变亮”、“变暗”或“不变”）。
【答案】（1）光的直线传播
（2）一致的
（3）小
（4）不变；变暗
【知识点】光的直线传播及其应用
【解析】【解答】（1）小孔成像是由于光的直线传播形成的.（2）由表中实验数据可知，当小孔到地面的距离足够小，地面上的光斑与小孔的形状是一致的，这不是太阳的像