“光的直線傳播”是學(xué)習(xí)光的反射定理和光的折射定律的前提和基礎(chǔ)。 因此，我們必須了解“光的直線傳播”概念的內(nèi)涵和外延。
1.光沿直線傳播的條件
首先，我們應(yīng)該清楚地知道，光沿直線傳播是有條件的。 生活中的很多現(xiàn)象都告訴我們，光是沿著直線傳播的。 圖 1 和圖 2 是熟悉的情況。 從數(shù)學(xué)的角度，他們只能解釋一個(gè)問題：光在空氣中是沿直線傳播的。
光如何在水底和玻璃中傳播？ 這可以通過以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索。
實(shí)驗(yàn) 1 研究光在空氣中的傳播路徑。 裝備：大雪碧瓶、檀香木、火柴、玩具激光筆。 方法：用檀香木將煙熏滿瓶，打開激光筆，射入瓶內(nèi)。 現(xiàn)象：空中會(huì)出現(xiàn)一條筆直的白色光柱。 推導(dǎo)：光在空氣等介質(zhì)中沿直線傳播。
實(shí)驗(yàn)二探索光在水底的傳播路徑。 設(shè)備：一個(gè)表面光滑的透明玻璃杯、水、牛奶和一個(gè)玩具激光筆。 方法：在杯子里裝滿水，滴幾滴果汁（水還是清澈透明的），打開激光筆在水底射擊。 現(xiàn)象：水底會(huì)出現(xiàn)一條筆直的白色光柱。 推論：光在介質(zhì)如水中沿直線傳播。
實(shí)驗(yàn) 3 探索了光在玻璃中的傳播路徑。 設(shè)備：一塊半方形玻璃磚，一個(gè)玩具激光筆，一張白紙。 方法：將玻璃磚放在白紙上，打開激光筆，貼上白紙對準(zhǔn)玻璃磚射擊。 現(xiàn)象：玻璃中出現(xiàn)一道直的白色光束。 推論：光在玻璃等介質(zhì)中沿直線傳播。
實(shí)驗(yàn) 4 研究了光穿過矩形玻璃塊的傳播路徑。 其設(shè)備、運(yùn)行方式和現(xiàn)象如圖3所示。這些年的傳播路徑不再是一條直線。 這說明光在介質(zhì)中的傳播并不總是沿直線，即光在兩種介質(zhì)中的傳播路徑不一定是一條直線。
玻璃和空氣中的光路
綜合分析這四個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以認(rèn)為存在光沿直線傳播的條件：光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播。
2.對“光”概念的理解
由于光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播，為了方便描述這些傳播路徑和方向光的直線傳播應(yīng)用，我們用帶箭頭的直線來表示光的傳播路徑和方向。 這條直線稱為射線。 必須說明：“光”是虛的。 它的引入是為了更直觀直觀地描述光的傳播路徑和方向。 它簡化了光的傳播問題，是一種理想化的數(shù)學(xué)模型。 這些處理問題的方法在后續(xù)的學(xué)習(xí)中會(huì)經(jīng)常用到。 這是一項(xiàng)重要的數(shù)學(xué)技能。
朋友們可能會(huì)問，既然光是虛的。 所以我們在現(xiàn)實(shí)生活和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該很難觀察到光。 而在之前的四次實(shí)驗(yàn)中，我們看到了空氣、水、玻璃等介質(zhì)中的光束。 為什么不亮？ 這是因?yàn)榭諝庵杏徐F氣，水底有果汁，霧氣、蜂蜜等物質(zhì)對光有害。 光有散射作用，所以我們可以看到光的傳播路徑。 所以朋友們一定要確定：光是不真實(shí)存在的。
三、實(shí)例分析
例1 為了檢測一塊板子是否平直。 你可以閉上一只耳朵。 用另一只耳朵沿著木板邊緣的長度方向看。 如圖4所示。這里應(yīng)用了哪些原則7
這里的答案依賴于光沿直線傳播的原理。 因?yàn)楣庠谕环N均勻介質(zhì)中是直線傳播的，如果板子彎曲，凸起的部分會(huì)擋住后端的光線，看不到板子的后端。
例2 下列說法不正確的是（ ）。
光并不總是沿直線傳播
B 風(fēng)吹草，看牲畜低，這是由于光的直線傳播
陰天，在濃密的樹蔭下，常能看到長方形的小亮點(diǎn)。這是因?yàn)闃涓g的縫隙是長方形的
D單葉盲是由于光的直線傳播
分析選項(xiàng)A，光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播； 選項(xiàng)B，無風(fēng)時(shí)，牲畜躲在灌木叢中，因?yàn)楣饩€直線傳播，牲畜頭上反射的光被草擋住了。 有風(fēng)時(shí)，草低，人眼能看到牲畜頭上的光，所以我們能看到牲畜； 選項(xiàng)C，根據(jù)小孔成像的原理光的直線傳播應(yīng)用，如果光源距離較遠(yuǎn)，地面光斑的形狀和小孔的形狀沒有關(guān)系，方形的小亮點(diǎn)就是圖像太陽的; 選項(xiàng)D，樹根是不透明的物體，光是直線傳播的，所以人眼看不到遠(yuǎn)處的物體。 所以選擇C。
例3 2009年7月22日下午，黃河沿岸多地觀測到日食。 觀察日食不能用肉眼直接面對太陽。 如果沒有專用的太陽濾鏡，可以使用圖5所示的簡單方法：右手?jǐn)傞_，豎直疊放，面向太陽。 太陽的圖像也可以在白紙上觀察到，它依賴于光的傳播原理。
解析 雙手垂直，可以與遠(yuǎn)處的太陽形成一個(gè)小洞像。 這時(shí)，你可以在白紙上看到太陽的影像，這樣你就可以觀察到月食了。 它依賴于光的直線傳播原理。