中考物理輔導--光速及光速的測定

中考物理輔導--光速及光速的測定

發現光以有限速度傳布，是17世紀的一個偉年夜成就。伽利略首先熟悉到這個問題，考試考試圖測量光的傳布速度，但沒有成功。丹麥天文學家羅默則用天文不美觀測的結不美觀證了然光是以有限速度傳布的。他曾持久不雅察看過木星的衛星(木衛一)食的現象，發此刻一年中各個分歧的時代里不雅察看到的衛星食的周期并不不異。當木星的視巨細變小(即地球距木星的距離增年夜)時，不美觀測到的衛星食的周期年夜于平均值;當木星的視巨細變年夜時，不美觀測到的衛星食周期小于平均值。考慮到木衛的現執行為，少少可能有這種不平均性，不雅察看到的現象只能證實光速有限的假設。因為，當地球與木星的距離逐漸增年夜(減小)時，來自木星的任一光旌旗燈號達到地球時要比前一旌旗燈號多(少)走一段距離。1676年，羅默年夜他的不美觀測結不美觀中推出，光穿過地球軌道直徑需要22分鐘。也就是說，年夜地球位于距木星比來T點不美觀測到的木衛食的時刻推算出的半年后地球位于距木星最遠的T點應該發生的衛星食的時刻，要比現實不美觀測到的結不美觀早22分鐘(參看圖1-3，按照現代不美觀測，這個值為9942秒)。

因為那時尚不知道地球軌道巨細的切確數值，而且羅默的不美觀測也不夠切確，所以沒有可能求出光速的切確值來。后人用不異的體例進行測量，按照地球軌道半徑為1.497108千米，獲得的光速為C=(3.0100.06)105千米/秒。

1849年法國學者斐索第一個在地面上測出了光速。他用的裝配如圖1-4所示。

光年夜光源S發出，經玻璃片K概況反射后，經由過程靜止齒輪A的齒間空位，經由相當長的距離(約幾千米)后，年夜平面鏡Z反射回來，再經齒輪A的齒間空位，經由過程玻璃片達到不雅察看者的眼中。此刻使齒輪起頭動彈，而且逐漸加速轉速，就會呈現年夜齒隙0穿過的光線，反射回來時又被齒b蓋住。年夜而使不雅察看者始終看不到Z反射回來的光。當然轉速再加速，由齒隙0曩昔的光反射回來時剛好由齒隙1經由過程進入人眼，而由齒隙1穿過的光反射回來時又剛好年夜齒隙2經由過程進入人眼，人又可以見到Z的反射光了。知道了A的齒數、齒輪的轉速以及AZ間的距離，就可算出光速了。例如：AZ間距離為8.6千米，A有720齒，第一次見不到Z的反射光的齒輪轉速為12.6轉/秒。齒a轉到隙0，即轉過半個齒間距離

72012.6千米/秒=3.12105千米/秒。那時斐索測得的光速為3.16105千米/秒。

1851年傅科又設計了此外一種體例扭轉鏡法測定了光速。1927年邁克耳遜又改良了前人的裝配。采納扭轉八面鏡的體例，很年夜地提高了測量的切確度。

【例1】 如圖1-5所示，A是直徑為10cm的發光球，B是直徑為5cm的遮光板，C為光屏，三者中心共軸。AB之間相距20cm。當C離B為多遠時，B在屏上的本影消逝蹤只有半影?這時半影球的半徑是若干好多?本影可取得的最年夜直徑是若干好多?

【思緒剖析】 由光的直線傳布紀律畫出遮光板B的本影區和半影區，本影區的長度可由幾何常識求出，半影環的半徑也可由相似三角形常識求出。

【解題體例】光的直線傳布和幾何常識。

【解題】由題意作出示意圖如圖1-6

有半影

由APO～BQO，

當光屏年夜O點向右平移時，屏上本影消逝蹤而只存在半影。當光屏年夜O點向左平移時，屏上本影區增年夜，當屏靠至B時，本影可取得最年夜直徑5cm。

【例2】 一人自街上路燈的正下方經由，看到自己頭部的影子正好在自己腳下。如不美觀人以不變的速度v朝前走，則他頭部的影子相對于地的行為情形是

A.勻速直線行為; B.勻加速直線行為;

C.變加速直線行為; D.曲線行為。

【思緒剖析】本題考績的主若是光的直線傳布和行為學的有關常識。該題易犯的錯誤是僅憑主不美觀想象進行猜測：認為人是勻速行為的，而人行為得越遠，人的影長越長，所以頭影的行為應該是加速的，而勻加速很難保證，于是認為應是變加速直線行為，而錯選C謎底。

正確的思緒應是按照光的直線傳布和幾何常識，先確定肆意時刻人頭影的位置，再應用行為學常識推導其位移或速度表達式即可得解。

【解題體例】光的直線傳布紀律，幾何常識和行為學常識的綜合應用。

【解題】設燈高SO=H，人高AO=h。當人年夜S正下標的目的右勻速行為時，在t秒末、2t秒末、3t秒末、 nt秒末，A點分袂位于A1、A2、A3、An處;A點的影子的位置分袂位于C1、C2、C3、Cn處，如圖1-7所示。因人做勻速行為，故有

AA1=A1A2=A2A3==vt

由幾何關系可得

因為H、h、v均為常量，

所以，影子做勻速行為，

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