中考物理辅导--光速及光速的测定

中考物理辅导--光速及光速的测定

发现光以有限速度传布，是17世纪的一个伟年夜成就。伽利略首先熟悉到这个问题，考试考试图测量光的传布速度，但没有成功。丹麦天文学家罗默则用天文不美观测的结不美观证了然光是以有限速度传布的。他曾持久不雅察看过木星的卫星(木卫一)食的现象，发此刻一年中各个分歧的时代里不雅察看到的卫星食的周期并不不异。当木星的视巨细变小(即地球距木星的距离增年夜)时，不美观测到的卫星食的周期年夜于平均值;当木星的视巨细变年夜时，不美观测到的卫星食周期小于平均值。考虑到木卫的现执行为，少少可能有这种不平均性，不雅察看到的现象只能证实光速有限的假设。因为，当地球与木星的距离逐渐增年夜(减小)时，来自木星的任一光旌旗灯号达到地球时要比前一旌旗灯号多(少)走一段距离。1676年，罗默年夜他的不美观测结不美观中推出，光穿过地球轨道直径需要22分钟。也就是说，年夜地球位于距木星比来T点不美观测到的木卫食的时刻推算出的半年后地球位于距木星最远的T点应该发生的卫星食的时刻，要比现实不美观测到的结不美观早22分钟(参看图1-3，按照现代不美观测，这个值为9942秒)。

因为那时尚不知道地球轨道巨细的切确数值，而且罗默的不美观测也不够切确，所以没有可能求出光速的切确值来。后人用不异的体例进行测量，按照地球轨道半径为1.497108千米，获得的光速为C=(3.0100.06)105千米/秒。

1849年法国学者斐索第一个在地面上测出了光速。他用的装配如图1-4所示。

光年夜光源S发出，经玻璃片K概况反射后，经由过程静止齿轮A的齿间空位，经由相当长的距离(约几千米)后，年夜平面镜Z反射回来，再经齿轮A的齿间空位，经由过程玻璃片达到不雅察看者的眼中。此刻使齿轮起头动弹，而且逐渐加速转速，就会呈现年夜齿隙0穿过的光线，反射回来时又被齿b盖住。年夜而使不雅察看者始终看不到Z反射回来的光。当然转速再加速，由齿隙0曩昔的光反射回来时刚好由齿隙1经由过程进入人眼，而由齿隙1穿过的光反射回来时又刚好年夜齿隙2经由过程进入人眼，人又可以见到Z的反射光了。知道了A的齿数、齿轮的转速以及AZ间的距离，就可算出光速了。例如：AZ间距离为8.6千米，A有720齿，第一次见不到Z的反射光的齿轮转速为12.6转/秒。齿a转到隙0，即转过半个齿间距离

72012.6千米/秒=3.12105千米/秒。那时斐索测得的光速为3.16105千米/秒。

1851年傅科又设计了此外一种体例扭转镜法测定了光速。1927年迈克耳逊又改良了前人的装配。采纳扭转八面镜的体例，很年夜地提高了测量的切确度。

【例1】 如图1-5所示，A是直径为10cm的发光球，B是直径为5cm的遮光板，C为光屏，三者中心共轴。AB之间相距20cm。当C离B为多远时，B在屏上的本影消逝踪只有半影?这时半影球的半径是若干好多?本影可取得的最年夜直径是若干好多?

【思绪剖析】 由光的直线传布纪律画出遮光板B的本影区和半影区，本影区的长度可由几何常识求出，半影环的半径也可由相似三角形常识求出。

【解题体例】光的直线传布和几何常识。

【解题】由题意作出示意图如图1-6

有半影

由APO～BQO，

当光屏年夜O点向右平移时，屏上本影消逝踪而只存在半影。当光屏年夜O点向左平移时，屏上本影区增年夜，当屏靠至B时，本影可取得最年夜直径5cm。

【例2】 一人自街上路灯的正下方经由，看到自己头部的影子正好在自己脚下。如不美观人以不变的速度v朝前走，则他头部的影子相对于地的行为情形是

A.匀速直线行为; B.匀加速直线行为;

C.变加速直线行为; D.曲线行为。

【思绪剖析】本题考绩的主若是光的直线传布和行为学的有关常识。该题易犯的错误是仅凭主不美观想象进行猜测：认为人是匀速行为的，而人行为得越远，人的影长越长，所以头影的行为应该是加速的，而匀加速很难保证，于是认为应是变加速直线行为，而错选C谜底。

正确的思绪应是按照光的直线传布和几何常识，先确定肆意时刻人头影的位置，再应用行为学常识推导其位移或速度表达式即可得解。

【解题体例】光的直线传布纪律，几何常识和行为学常识的综合应用。

【解题】设灯高SO=H，人高AO=h。当人年夜S正下标的目的右匀速行为时，在t秒末、2t秒末、3t秒末、 nt秒末，A点分袂位于A1、A2、A3、An处;A点的影子的位置分袂位于C1、C2、C3、Cn处，如图1-7所示。因人做匀速行为，故有

AA1=A1A2=A2A3==vt

由几何关系可得

因为H、h、v均为常量，

所以，影子做匀速行为，

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