热学光学 知识总结

热学光学 知识总结

初三物理复习光学热学

光学部分

一、基础知识1、光的直线传播

1）光沿直线传播的条件：光在同一种均匀介质里是沿直线传播的。2）光的直线传播的例证：日，月食的形成、影的形成、激光准直、小孔成像等。

3）光速：光在真空中传播的速度最大，为3×108米/秒，光在其它透光的介质中传播速度比在真空中小。2、光的反射定律

1）光的反射现象的例证：平面镜成像、平静水面呈现岸边景物的倒影、潜望镜等。2）光的反射定律（略）

3）在光的反射现象中，光路是可逆的。发生镜面反射或漫反射都遵守光的反射定律。3、光的折射实验的结论

1）光的折射现象的例证：水中的筷子变弯、池水看起来比实际的浅、凸透镜成像等。

2）光的折射实验的结论（略）3）在光的折射现象中光路是可逆的。成像知识4、实像和虚像

物点发出的光线经反射或折射后能够会聚到一点，这一点就是物点的实像；如果物点发出的光线经反射或折射后发散，发散光线的反向延长线相交于一点，看起来光线好像从这一点发出，而实际上不存在这样一个发光点，这点就是物点的虚像。

实像是光线会聚而成，可以用眼睛直接观察，也可以在屏幕上显映出来；虚像不能用屏幕显映，只能用眼睛观察。

跟物体相比较，实像是倒立的，虚像是正立的。

像的位置像与物在镜面的两侧，它们到镜面距离相等，它们的连线垂直于镜面。

2）透镜成像的规律及应用

u物距、v像距、f焦距二、典型应用

1、根据光的反射定律，画出反射光路图。

例1如图1所示，AO是由空气向平面镜斜射的一条光线，光线与镜面夹角为30°，画出反射光线。

分析与解：

由题意可知，光线AO与镜面的交点O是入射点，AO为入射光线。过入射点O做法线ON，则入射角∠i=90°-30°=60°。在法线另一侧空气中，根据“反射角等于入射角”，作∠β=60°，∠β为反射角，OB为反射光线。如图2所示。小结：根据反射定律画光路图的一般步骤为：（1）由入射光线和反射面确定入射点。（2）过入射点作出反射面的法线。

（3）由法张和入射线确定反射光线所在平面。

（4）根据““反射角等于入射角”确定反射光线的确切方向，画

出反射光线。注意：

（1）入射角和反射角都是光线与法线的夹角。

（2）在画光路图时，光线要画箭头，表示光的传播方向，法线是

人为假想而实际不存在的一条辅助线，作图时用不带箭头的虚线表示它。

2、光的反射和折射

例2如图3所示，光线射到某种透明物质和空气界面MM′上发生了反射和折射。图中入射光线是，折射角等于，反射角等于，界面MM′左侧是（填“空气”或“透明介质”）。分析与解：如图4所示由MM′是界面，确定O是光线入射点，过O点

作法线NN′，根据光的反射定律可知，反射光线与入射线分居在法线的

两侧，所以AO是入射光线，而OB是反射光线。从图中可知，∠i=∠β=

90°-60°=30°∠ν=90°-30°=60°。再折射光线远离法线偏折可知，光

是从透明介质射入空气。所以MM′左侧是空气。3、凸透镜成像规律

复习凸透镜成像规律要做到两个“联系”。一要联系研究凸透镜成像的实

验和回忆凸透镜成像有物理情景，二要联系凸透镜成像规律的应用实例，

加深对规律的理解。

例3有甲、乙、丙三个凸透镜，某同学利用“研究凸透镜成像的规律”的实验装置比较

它们焦距的大小，实验时凸透镜和烛焰的距离保持18厘米不变，烛焰通过三个凸透镜成像

情况如右表，由此可以判断（）A、甲凸透镜的焦距最大B、乙凸透镜的焦距最大D、缺少条件，无法判断

分析与解：甲凸透镜在光屏上得到放大的实像。根据凸透镜成像规律，物体必须放置一倍焦距和二倍焦距之间才成，即f4、物态

1）熔化和凝固：晶体熔化的温度叫做熔点。晶体不同，熔点也不同。非晶体没有固定熔点。任何固体熔化都要吸收热量。晶体熔化时温度保持不变。

凝固是熔化的相反过程。同一种物质的凝固点跟它的熔点相同，液体凝固时放出热量。

2）汽化和液化：汽化有两种方式蒸发和沸腾，这两种方式都要吸收热量。不同的是：蒸发是任何温度下都能发生的，只在液体表面进行缓慢的汽化；沸腾是在一定温度下发生的，在液体的内部和液体表面同时进行的剧烈汽化。

影响液体蒸发快慢的因素有：液体温度高低，液体表面积大小，液体表面上方空气流动的快慢。蒸发有致冷作用。

液体沸腾时的温度叫做沸点。沸点跟压强有关系。液体在沸腾过程中吸收热量，但温度保持不变。

液化是汽化相反的过程。所有气体在温度降低到足够低的时候都可以液化。气体的压强越大，它的液化温度越高。气体液化要放出热量。

3）升华和凝华：物质从固态直接变成气态叫升华。升华要吸收热量。物质从气态直接变成固态叫凝华。凝华要放出热量。3、温度、热量的区别和联系

从定义上看，温度是指一个物体在某一时刻的冷热程度，它是一个表示冷热程度的物理量；从分子热运动理论的角度看它是表示热运动状态的物理量；而热量是指几个物体或物体内的几个部分之间在某一段时间内进行热传递过程中，物体（或物体的某一部分）转移内能的多少。它是反映热运动过程的物理量，由此出发比较两个概念，就不难看出它们之间的区别有以下两个方面：

（1）相关的时间是某一时刻还是某段时间。我们可以说某个时刻的温度是多少度，而一个物体吸收或放出热量总是需要一定的时间才能完成。

（2）反映一个状态还是反映一个过程。温度表示物体的冷热程度，也就是一个热运动的状态量。而热量总是伴随着一个吸热或放热的过程，它是一个热运动的过程量。

温度和热量的联系主要有以下两个方面：

（1）两上物体之间要发生热传递时一个物体吸收热量，另一个物体要放出热量的条件必须二者有温度差存在。

（2）一个物体在热传递过程中吸收（或放出）热量将产生两个效果：其一是物体的温度将升高（或降低），其二是物体的状态将发生变化。例如，晶体熔化时，吸收热量但温度不变，状态由固态变为液态。

为了初学者好理解和记忆，只要求初中毕业生知道其中的特殊情况。

一个物体在热传递中吸热（或放热）时没发生物态变化，要升高（或降低）温度。而且吸收（或放出）的热量与温度升高（或降低）之间的关系可以用公式Q吸Cmtt0；

Q放Cmt0t反映出来。

一个物体在热传递过程中，正在发生物态变化，非晶体吸热（或放热）时，温度要升高（或降低）。但有些特殊情况温度保持

不变，需要大家记忆的有：晶体熔化时，吸热不升温，晶体溶液凝固时，放热不降温；液体沸腾吸热不升温。4、温度、内能的区别和联系

内能是物质内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，是能的一种形式。而温度高低与大量分子无规则运动速度有关，温度越高，分子无规则运动就越快。温度和内能虽然是表示不同概念的物理量，但是联系密切。

一个物体在热传递过程中温度升高，内能要增加。但有时吸收热量，温度保持不变（如晶体在熔化过程中），改变了分子的排列情况，增加了分子势能，内能也要增加，反之内能减少。1、热量、内能的区别和联系

这两个概念从定义上看不相同，在热传递的过程中二者又存在着联系，热量是在热传递过程中，内能从一个物体向另一个物体转移的量度。它表示：一个物体吸收热量，内能要增加；放出热量，内能要减少。而且一个物体吸热（或放热）的多少跟内能增加（或减少）的多少是相等的。

6、热量、温度和内能的联系

初中教材中只讲了在特殊情况下这三者的联系。因此在记忆结论时必须强调条件。

在热传递过程中，一个物体在没有发生物态变化时，吸收（或放出）热量，温度升高（或降低），内能增加（或减少）。在发生几种特殊情况的物态变化时，吸收（或放出）热量，温度不变，内能增加（或减少）。二、典型应用

1、解释热现象应注意的问题

有关热现象的问题，提问方法灵活多变。解释时关键在于理清思路，然后进行合理分析推理。所谓合理是指解释既要全面考虑，又要抓住主要矛盾，分清主次，总之要具体问题具体分析，做出确切解释。日常生活中常见的热现象问题有：高压锅、煤气罐、用久了的灯泡玻璃壁发黑、冒“白气”、霜、雾、露等诸多问题，可用学过的知识正确解释。解答的过程一般为：①识别问题给出的现象与结果；②根据有关概念或规律寻找现象与结果之间的因果关系；③抓住依据，扣紧实际，阐明结论。

例1下面的几种现象中，属于液化过程的是（）A、灯泡用久了，玻璃泡上会发黑B、冬天，人在室外呼出“白气”C、放在衣橱里的樟脑丸越来越小D、冬天的早晨，常常看到屋顶上有霜

分析与解：题目中A是凝华现象。因为灯泡使用时钨丝会升华，钨的气体遇到冷玻璃，凝结固态的钨，灯泡内表面会发黑。题目中B是液化现象，正确。因为冬天，人呼出的水蒸气遇到冷空气凝结成的“雾状物”，也就是小水珠。题目中的C是升华现象。因为樟脑丸固体升华而成气体，使之越来越小，同时衣橱内充满了樟脑丸的气味。题目中的D是凝华现象。因为冬天夜里气温下降，空气中的水蒸气遇到冷瓦片而凝结成“冰花”。

2、注意前后知识的联系，正确理解反映热的物理量温度、内能、热量。

例2下列说法中正确的是（）

A、物体的温度升高，它的内能一定增加B、物体的温度升高，它一定吸收了热量C、物体吸收了热量，它的温度一定升高D、温度高的物体，具有的热量一定多

分析与解：题目中A是正确的。因为物体温度升高，表示物体中大量分子无规则运动速度加快，物体的内能也要增加。题目中的B是不正确的。因为物体温度升高，内能增加，但使物体内能增加的方法不仅仅是吸收了热量，还有做功的方法，也可以使物体的内能增加。题目中的C也是不正确的。如果在物态变化过程，如晶体熔化时，物体要吸收热量，用于改变分子间距离和排列，并不使分子运动加快，所以温度保持不变。题目中D是错误的，因为热量是与在热传递过程中温度发生变化相联系的物理量。

小结：

（1）温度表示物体的冷热程度，也表示大量分子无规则运动的快慢程度。温度是不能传递的。

（2）物体温度升高，它的内能会增加。内能的改变有两种方法

做功和热传递。

（3）物体吸收了热量，也不一定使物体温度升高。在物态变化的

某些过程中，可以吸收热量，但温度保持不变。

（4）温度高的物体内能不一定大。因为内能不仅跟温度有关，而且还与其它因素（如质量）有关。

3、加深理解公式的物理意义，注意它们的适用范围。

关于热量计算公式，例如：燃料完全燃烧放热=燃烧值×质量，只适用于燃料完全燃烧的情况，对物体降温放热不能适用。

QCmt只适用于温度改变时热量的计算，对于物态变化过程

不再适用。

对于公式还要理解它的意义。例如：QCmt表明物体吸收或放出热量的多少与物质的比热、物体的质量和温度变化都有关系，C、m、Δt与Q间是多因一果的关系，不是一因一果的关系。

在理解热学公式QCmt物理意义的基础上，可以进行比热或其它物理量的比较。

例3甲、乙二物体的质量之比为2：1，吸收的热量之比是4：3，它们升高的温度之比是1：3，则甲、乙两种物质的比热之比是。

分析与解：因比热CQ吸/mt，可以把Q1：Q2=4：3，m1：m1=2：1，Δt1：Δt2=1：3代入公式进行计算，得出C1：C2=2：1。如果认为计算繁琐，可以采用另一种解法。

因

Q1C1m1t1......1Q2C2m2t2......2

（1）/（2）得

Q1Q2C1C2C1C221m1m2t1t221

代入数据

4313得

C1C2

扩展阅读：光学知识的归纳

光学知识的归纳

光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学．几何光学（又称光线光学）是以光的直线传播性质为基础，研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科；物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科．一、重要概念和规律

（一）、几何光学基本概念和规律1、基本规律

光源：发光的物体。分两大类：点光源和扩展光源。点光源是一种理想模型，扩展光源可看成无数点光源的集合。光线：表示光传播方向的几何线。

光束：通过一定面积的一束光线。它是经过一定截面光线的集合。光速：光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=3×108m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。

实像：光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的。虚像：光源发出的光线经光学器件后，由实际光线的延长线形成的。本影：光直线传播时，物体后完全照射不到光的暗区。

半影：光直线传播时，物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域。2．基本规律

1）光的直线传播规律：光在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。

2）光的独立传播规律：光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。（3）光的反射定律：反射线、入射线、法线共面；反射线与入射线分布于法线两侧；反射角等于入射角。

（4）光的折射定律：折射线、入射线、法线共面，折射线和入射线分布于法线两侧；对确定的两种介质，入射角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一个常数。介质的折射率n=sini/sinr=c/v。全反射条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角A，sinA=1/n。

（5）光路可逆原理：光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射。

3．常用光学器件及其光学特性

（1）平面镜：点光源发出的同心发散光束，经平面镜反射后，得到的也是同心发散光束。能在镜后形成等大的、正立的虚像，像与物对镜面对称。（2）球面镜：凹面镜有会聚光的作用，凸面镜有发散光的作用。（3）棱镜：光密煤质的棱镜放在光疏煤质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向顶角偏移。棱镜的色散作用：复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。

（4）透镜：在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时，凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。

透镜成像作图：利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率m=像长/物长=|v|/u。说明①成像公式的符号法则凸透镜焦距f取正，凹透镜焦距f取负；实像像距v取正，虚像像距v取负。②线放大率与焦距和物距有关。

（5）平行透明板光线经平行透明板时发生平行移动（侧移）。侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。4．简单光学仪器的成像原理和眼睛

（1）放大镜：是凸透镜在u

①个的干涉现象杨氏双缝干涉实验

条件两束光频率相同、相差恒定。装置（略）。现象出现中央明条，两边等距分布的明暗相间条纹。解释屏上某处到双孔（双缝）的路程差是波长的整数倍（半个波长的偶数倍）时，两波同相叠加，振动加强，产生明条；两波反相叠加，振动相消，产生暗条。应用检查平面、测量厚度、增强光学镜头透射光强度（增透膜）．

②光的衍射现象单缝衍射（或圆孔衍射）

条件缝宽（或孔径）可与波长相比拟。装置（略）。现象出现中央最亮最宽的明条，两边不等距发表的明暗条纹（或明暗乡间的圆环）。困难问题难以解释光的直进、寻找不到传播介质。

（3）电磁说（麦克斯韦）基本观点认为光是一种电磁波。实验基础赫兹实验（证明电磁波具有跟光同样的性质和波速）。各种电磁波的产生机理无线电波自由电子的运动；红外线、可见光、紫外线原子外层电子受激发；x射线原子内层电子受激发；γ射线原子核受激发。可见光的光谱发射光谱连续光谱、明线光谱；吸收光谱（特征光谱。困难问题无法解释光电效应现象。

（4）光子说（爱因斯坦）基本观点认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量E=hν。实验基础光电效应现象。装置（略）。现象①入射光照到光电子发射几乎是瞬时的；②入射光频率必须大于光阴极金属的极限频率ν。；

③当ν＞v。时，光电流强度与入射光强度成正比；④光电子的最大初动能与入射光强无关，只随着人射光灯中的增大而增大。解释①光子能量可以被电子全部吸收．不需能量积累过程；②表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功（逸出功）hν。；③入射光强。单位时间内入射光子多，产生光电子多；④入射光子能量只与其频率有关，入射至金属表，除用于逸出功外。其余转化为光电子初动能。困难问题无法解释光的波动性。

（5）光的波粒二象性基本观点认为光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性。又有粒子性。大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性。实验基础微弱光线的干涉，X射线衍射．

二、重要研究方法

1．作图锋几何光学离不开光路图。利用作图法可以直观地反映光线的传播，方便地确定像的位置、大小、倒正、虚实以及成像区域或观察范围等．把它与公式法结合起来，可以互相补充、互相验证。

2．光路追踪法用作图法研究光的传播和成像问题时，抓住物点上发出的某条光线为研究对象。不断追踪下去的方法．尤其适合于研究组合光具成多重保的情况。

3．光路可逆法在几何光学中，一所有的光路都是可逆的，利用光路可逆原理在作图和计算上往在都会带来方便。

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