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1、第一章 声现象 1.1 声音的产生与传播 1.声音是由于物体振动而产生的，没有振动，就没有声音。人们说话的声音，唱歌的声音是咽喉处声带的振动产生的；各种乐器传出来的美妙的乐曲声，是弦或簧的振动产生的；许多昆虫（如蝉、蟋蟀等）的鸣叫声，也是发声器官的振动产生的。一切声音都来源于振动。能发出声的那部分物体叫声源。 2.声音是 一种波，叫声波。声波的传播需要媒介（物），即介质。各种固体、液体和气体都是传播声音的介质，空气就是一种介质。声音每秒钟传播的距离叫声速。同一声音在不同介质中传播速度不同。一般来说，声音在固体、液体中的传播速度大于在气体中的速度。声速除跟介质种类有关外，还跟介质温度有关。15时
2、空气中的声速为340m/s，它的意思是：声音在15的空气中1s 内传播340m。 1.2 我们怎样听到声音 1.外界传来的声波通过外耳道传到耳鼓膜，引起鼓膜的振动，鼓膜再带动听小鼓振动并传给听觉神经，听觉神经把信号传到大脑皮层，听觉中枢就产生了听到声音的感觉。即，人类听到声音的过程是：外界声波鼓膜听小骨听觉神经大脑听觉中枢声音感。另外，声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经，引起听觉。这时，听到声音的过程是：外界声波头骨、颌骨听觉神经大脑听觉中枢声音感。 由此可见，耳朵虽是人类唯一的听觉器官，但不是感受声音的唯一途径。耳聋患者听不到声音的原因有两类：一类是由于听觉神经损坏；另一类是由于耳传导障碍，
3、如鼓膜破损。如果属于后者，声音通过骨导的方式传到听觉神经也能感知声音。 2.人的双耳对听到的声音由于距声源距离不同，在三个方面形成差异：一是感受到声音的强度不同；二是感受到声音有先有后，即有时间差；三是感受到的声音振动的步调有差异。这些差异使我们能判断声源位置，这就是双耳效应。双耳效应也使我们感觉声音是立体的。 1.3 声音的特性 1.声音的高低叫音调。在合唱时若起调高了，我们常说调高了，唱不上去。这就是指高音调。在音阶中1比1音调高八度，2比2低八度，音调的高低是由发声体的振动决定的。频率是指每秒钟振动的次数。显然，每秒振动次数越多，振动就越快，频率就越大。物体振动得快，频率大，音调就高；振
4、动得慢，频率小，音调就低。 频率（ ）的单位是赫，符号是HZ。常人的听觉频率范围为20HZ至20000HZ。高于20000HZ的声音叫超声波，低于20HZ的声音叫次声波。人不能听见超声波和次声波。一些动物的听觉频率范围与人类不同。 2.响度是指声音的强弱或大小。说话时声音大，洪亮，就是响度大。发声体振动时，振动的幅度叫振幅。响度和发声体的振幅有关，振幅越大，产生的声音响度也越大。 3.音色又叫音品。同一首乐曲（音调相同）用不同的乐器演奏，它们发出的乐音是不同的。例如，用二胡和小提琴分别演奏二泉映月，常人一般能区分出是用什么乐器演奏的，这就是因为两种乐器发出的乐音的另一个特征音色不同。在波形上，
5、不同乐器若发出相同音调的音，可看到主要的振动频率是相同的（反映音调同），但附加振动不同，反映音色不同。 1.4 噪声的危害和控制 1.从物理学的角度讲，噪声是发音体做无规则的振动时发出的声音。从环保的角度讲，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音都属于噪声。噪声是与固体废弃物、废水、废气共同构成环境污染的四大公害之一。 工厂里各种机器的运转声，交通工具如汽车、飞机等的轰鸣声，都是噪声。用金属汤勺刮碗时发出的刺耳的尖叫声，令人难受，这也是生活中的一种噪音。当我们正在专心学习或工作时，其他人旁若无人的谈笑声，甚至平时听来优美的乐曲声，由于干扰了学习或工作，都是噪
6、声。 2.声音的强弱用分贝（dB）表示。0dB是人能听到最弱音；30dB40dB是较为理想的安静环境。为保护听力，声音不能超过90dB；为保证工作和学习，声音不能超过70dB；要保证休息和睡眠，声音不能超过50dB。 3.控制噪音从三个途径着手：一是从声源处，如摩托车加装消声器；二是在传播过程中，如工厂的围墙和树木都能起到吸收和阻挡声音的作用；三是在人耳处，如双手捂住或戴防噪声耳罩。 1.5 声的利用 1.声音可以传递信息。人类利用谈话、唱歌等声音来进行交流，大象利用次声波进行交流，而蝙蝠则是利用超声波来感知周围的一切。 人们通过声音来了解自然或研究对象的一些信息。比如，用次声波接收器接收火山
7、爆发、地震以及火箭发射、核爆炸等发出的次声波，了解这些现象或事件的情况。 2.声音还可传递能量。医院用超声波震碎人体内的结石，人们利用超声波清洗物体的污垢。据说，攀登珠穆朗玛峰的登山队员不敢在山上大声说话，是担心声音太大会招致雪崩。 3.回声是声音再传播过程中被障碍物反射回来的声音。由于人耳对于传来的原声和回声时间间隔要大于0.1s以上才能区分，所以在教室听课时，一般两次声音相差不到0.1s，回声和原声混在一起，只是使原声加强，因而在教室内听课很难听到回声。 第二章 光现象 2.1 光的传播 1.本身能发光的物体叫光源，如太阳、电灯、火、萤火虫等。月亮本身不发光，只是反射太阳的光，故月亮不是光
8、源。 2.光的传播不需要介质。光在真空中、气体中、透明的液体和固体中都能传播。扫地时会看到射进教室的太阳光是沿着直线传播的。影子的形成，日食、月食的现象，小孔成像等也可用光的直线传播来解释。光沿直线传播的性质除用在开凿隧道时激光引导掘进机沿直线前进外，射击时要求“三点一线”，排队站直线，木匠检查工件是否平直等都要利用光的直线传播。 3.光线是人们为描述光的传播方向而引入的带箭头的直线或曲线。箭头的方向表示光的传播方向，直线或曲线表示光的传播路径。 4.光速是光的传播速度。从现有理论和实践中知道，真空中的光速是宇宙间最快的速度。用c表示真空中的光速，c=3108 m/s=3105 km/s。一般
9、空气中光速也取这么大。和声速不同的是，一般的，光在液体中的速度比在空气中的小，而在固体中的速度又比液体中小。 5.由于宇宙太大，人们用光传播一年的距离作为天文学长度的一个单位，叫光年。1光年=365243600s3108m/s9.46051015m。 2.2 光的反射 1.光源发出的光进入我们的眼睛，我们就看到了光源。不发光的物体为什么也能被我们看到呢？因为光在物体的表面会发生反射，物体反射光源发出或被其他物体反射后射到物体上的光进入眼睛，我们就能看到这个物体。 2.光射在两种介质的交界面时，会改变传播方向返回原来的介质中，这就叫光的反射。 3.射向界面的光线叫入射光线，被界面反射回来的光线叫
10、反射光线，过入射点垂直界面的直线叫法线。 4.光的反射规律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线、入射光线位于法线两侧；反射角等于入射角。光的反射规律就是通过确立三线同面，两线异侧，两角相等来最终确定反射光线的唯一位置。由于光在反射时先有入射角，后有反射角，若比较反射角与入射角有什么关系，不能说入射角等于反射角。 5.根据反射角等于入射角可推得光反射时光路可逆，即入射光线改为反射光线的位置入射时，新的反射光线在原来入射光线的位置。 6.非常平滑的表面发生的反射是镜面反射，特点是：若入射光线是平行光线，反射光线也一定是平行的。而凸凹不平的表面发生的反射是漫反射，特点是即使入射光线是平行
11、的，由于反射面各点法线不平行，各入射角不再相等，各反射角也不再相等，反射光线会射向四面八方。漫反射时每一条反射光同样遵守光的反射规律。 2.3 平面镜成像 1.平面镜成像的特点：像物等大，像距等于物距，像、物对应点的连接点的连接垂直于平面镜，平面镜成的像是正立的虚像，像、物左右对称。 2.虚像：不是实际光线会聚而成，而是实际光线的反向延长线会聚而成的像，看见的像不能显现在光屏上。在课本上2.3-1中，在像的位置放一光屏（如白纸板），上面不会有像，是进入眼中的光线使人感觉在像的位置发出了光线。 3.平面镜所成虚像可以用两种方法确定：一是由平面镜成像的特点，二是由光的反射规律作任意两条反射光线反向
12、延长的交点来确定。 4.反射面是平面的叫平面镜，反射面是球面外表面的叫凸面镜，反射面是球面内表面的叫凹面镜。凸面镜对光起发散作用，凹面镜对光起会聚作用。平行光经凹面镜反射后的反射光会聚的点叫凹面镜的焦点。 2.4 光的折射 1.光从一种物质斜射在两种介质界面时，除一部分被反射回原来的介质外，进入另一种介质的光传播方向发生改变的现象叫光的折射。游泳池看起来变浅，水杯中筷子看起来向上偏折等都是光的折射现象。 2.光的折射规律：光从空气斜射如水或玻璃时，折射角小于入射角，即折射光线向法线偏折。光从水或玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，即折射光线向界面偏折。 3.折射光路也是可逆的。 4.光从一种介
13、质进入另一种介质要发生折射，必须是斜着射入。如果垂直射在界面上，入射角为零，折射角也为零，则传播方向不改变。 5.光在同种不均匀的介质中也会发生折射。早晨看到地平线上刚升起的太阳，实际上还在地平线下方。这是因为太阳发出的光在穿过逐渐稠密的大气层时向地面偏折而看到的。海市蜃楼也是由于空气疏密不均使光线发生折射造成的。 6.水中看岸上的物体，由于光的折射，所看到的虚像在实物上方。空气中看水面下的物体，由于光的折射，所看到的虚像也在实物上方。 2.5 光的色散 1.白光（太阳光）通过三棱镜，就被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，这一现象叫光的色散。将这一七色光再通过一倒过来的三棱镜后又变回白光
14、，说明白光是由各种色光混合而成。 2.红、绿、蓝三色光混合能产生各种色光，红、绿、蓝三色光叫做色光三原色。品红、黄、青是颜料的三原色。由品红、黄、青三种颜料进行适当混合可调配出各种颜色。一个透明体是什么颜色，决定于它能透过的色光的颜色。窗户上的蓝色玻璃因为能透过白光中的蓝色光而显蓝色，白光中的其他色光大多被吸收了。一个不透明物体的颜色是由它能反射的色光颜色决定的。一般某个颜色的物体能反射几种色光，若主要反射蓝光就显蓝色。两种色光混合后变成另一种颜色，这就是色光的混合原理。颜料混合的规律与色光混合的规律不同。两种颜料混合后是什么颜色，取决于它们能共同反射的色光，这是颜料的混合原理。要注意，没有黑
15、光存在，白颜料也不能由其他颜料调配出来。 2.6 看不见的光 1.不同颜色的光按顺序排列起来，就是光谱，科学家常常利用光谱来研究发光物体和它发出的光。太阳光是白光，通过三棱镜折射后就分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光形成的光带，我们把它成为太阳光谱。 2.太阳光谱上的七色光是我们人眼能看见的，叫可见光。而红外光（也叫红外线）不能引起我们的视觉，叫不可见光。它们和可见光一样具有反射、折射、衍射等性质。 3.红外线是光谱上低于红光频率的光。任何物体无论是有生命还是无生命的，温度高还是温度低的物体都会发出红外线。温度越高的物体辐射出的红外线越强，棉、食物，利用红外线加热取暖，临床上用于理疗治病，
16、响尾蛇导弹有红外线探测器和红外线测定仪以自动跟踪目标，红外线夜视仪，红外线成像仪，红外线遥感卫星等。 4.太阳光谱上频率高于紫光，在紫光外侧的不可见光叫紫外线。地球上的天然紫外线来自太阳光，紫外线的化学作用是使照相底片感光。紫外线有利的一面是：适当紫外线有助人体合成维生素D以预防佝偻病等，医院用紫外线灯灭菌。由于紫外线有荧光效应，也用紫外线来识别标记。紫外线的危害：过量紫外线照射易引起皮肤癌。 5.大气能把太阳光向四面八方散射，散射光使整个天空看起来都是亮的。月球上没有大气，没有散射光，所以月球的天空是黑暗的。 第三章 透镜及其应用 3.1 透镜 1.透镜是组成照相机、投影仪、显微镜、望远镜、电影放映机等光学仪器的重要元件，也是眼镜的基本元件。凸透镜是指中间厚，边缘薄的透镜，它的两个表面
