光学知识汇编学生

1、学习必备欢迎下载一、光的传播1折射和全反射光学学问汇编折射定律的各种表达形式：sin1nsin2c1vsin c0 1 为入、折射角中的较大者；当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角c 时，发生全反射；2各种色光性质比较3棱镜对光的偏折作用例 1如下列图，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点m，如用 n1 和 n2 分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，以下说法中正确选项a n1<n2， a 为红光 ，b 为蓝光b n1<n2 ，a 为蓝光， b 为红光ac n1>n2， a 为红光， b 为蓝光d n1>n2 ，a 为蓝光，

2、 b 为红光b4全反射棱镜m横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜；挑选适当的入射点和入射角，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o或 180o；要特殊留意两种用法中光线在哪个表面发生全反射；5玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱；当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：射出光线和入射光线平行；各种色光在第一次入射时发生色散 （其次次折射不再色散）；射出光线的侧移y（入射线和射出线间的距离）与折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；可利用玻璃砖测定玻璃的折射率；例 2如下列图， 两细束平行的单色光a、b 射向同一块玻璃砖的上表面，然后从玻璃砖的下表面射出；已知玻璃对单色光a

3、 的折射率较小，那么以下说法中正确的有a ba进入玻璃砖后两束光仍旧是平行的 b从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行 c从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离肯定减小了 d从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同例 3 如下列图，用透亮材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满意的条件是1a折射率必需大于22b折射率必需小于2c折射率可取大于1 的任意值d无论折射率是多大都不行能例 4如下列图，平行单色光以45o的入射角，射到横截面为半圆形玻璃砖的上表面 ab上；横截面的半径为r，折射率为2 ；试判定半圆弧ab上有光线射出的区域

4、的长度；7光导纤维利用光的全反射，可制成光导纤维；光从光导纤维一端射入后，在传播过程中oabdc经过多次全反射，最终从另一端射出；由于发生的是全反射，因此传播过程中的能量损耗特别小；用光导纤维传输信息，既经济又快捷；例 5如下列图，一条长l=500m的光导纤维用折射率为n=2 的材料制成；一细束激光由其左端的中心点以 i =45o的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出；求：该激光在光导纤维中的速度 v 是多大？该激光在光导纤维中传输所经受的时间是多少？i学习必备欢迎下载二、光的干涉和衍射1光的干涉发生光的干涉的条件是有两个振动情形总是相同的波源，即相干波源；形成相干波源的方法有两

5、种：利用激光（由于激光发出的是单色性、平行度极好的光）；设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必定相等）；下面分别是利用双缝、利用肥皂膜、利用平面镜形成相干光源的示意图；a平s1s行光s2csdsb2干涉区域内的亮、暗纹在两列波都能到达的区域，叠加后加强（亮纹）和减弱（暗纹）的充分必要条件分别是：亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即 = n （ n=0，1， 2，）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即 = 2 2n1 （ n=0， 1， 2，）在空间，以上亮纹和暗纹的集合都是如干组双曲线；设双缝间距离为d，屏到双缝距离为l ，屏上某点到中心点距

6、离为x，在 l >>d 和 l >>x 的条件下，相邻亮纹或相邻暗纹间的距离 x 可以认为是相等的；理论推导和试验检测都证明：相邻亮纹（暗纹）间的距离xlxd3公式xld的应用l利用此公式可以测定单色光的波长；s1ds2用同一双缝干涉装置做试验，红光 x 最大，紫光 x 最小；由此可知红光的波长最大；由于各种色光在真空中的传播速度是相同的，本试验证明可见光中红光的频率最低；用白光作双缝干涉试验时，由于白光中各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中心是白色亮纹，两边显现彩色条纹，其中最靠近中心白色亮纹的是紫色亮纹；例 6用绿光做双缝干涉试验，在光屏上出现出绿、暗相

7、间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为x；以下说法中正确的有a假如增大单缝到双缝间的距离，x 将增大 b假如增大双缝之间的距离， x 将增大 c假如增大双缝到光屏之间的距离， x 将增大 d假如减小双缝的每条缝的宽度，而不转变双缝间的距离， x 将增大例 7用太阳光照耀竖直放置的肥皂膜，观看肥皂膜的反射光，将会看到彩色条纹；关于这些彩色条纹的说法中正确的有a所看到的彩色条纹是光的色散形成的b所看到的彩色条纹的每一条亮线都是竖直线c每一组完整的彩色亮线中，都是紫光在最上方d每一组完整的彩色亮线中，都是红光在最上方 例 8如图是用干涉法检查平面的平整程度的示意图；其中ab 是透亮的标准样板，cd是被检

8、查的平面；用单色光从上面竖直地照耀下来，从 ab 上方观看到有明暗相间的条纹；这是由两束反射光叠加形成的；以下说法中正确选项a两束反射光分别是从ab的上表面和ab的下表面反射的b两束反射光分别是从ab的上表面和cd的上表面反射的c两束反射光分别是从ab的下表面和cd的上表面反bd假如将右边bd间垫的薄片再变薄些，观看到相邻亮纹间的距离将减小acd4增透膜摄影机、 照相机的光学镜头、潜水艇的潜望镜等，都是由很多透镜和棱镜组成的，光进入这些装置时，在每个镜面上都有一部分光被反射，使得通过装置的光强度减弱，造成所成像的亮度不够；为解决这个问题，可以利用光的干涉， 在镜面涂上一层厚度适当的透亮薄膜，该

9、膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4 ；这样，从膜的前后两个表面反射的光，光程差恰好等于半个波长，因而叠加后相互抵消，减弱了反射光的学习必备欢迎下载强度，使透射光的强度得以增大；这种膜叫增透膜；一般情形下入射光是白光，其中各种色光的波长是不同的；因此在确定薄膜厚度时要使白光中人的视觉最敏锐的绿光在垂直入射时完全抵消；这时红光和紫光的反射光不行能完全抵消，因此我们看到的这些镜头的颜色总是出现淡紫色或兰色；例 9登山运动员在登雪山时要留意防止紫外线的过度照耀，特殊是眼睛更不能长时间被紫外线照耀，否就将会严峻地损坏视力；你能不能利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛损害的眼镜？假如有一种

10、薄膜材料的折射率为n=1.5 ，所要排除的紫外线的频率为8.1 × 1014 hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？（眼镜片材料的折射率大于1.5 ；）5光的衍射6泊松亮斑7双缝干涉和单缝衍射的联系与区分例 10平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，以下说法中正确的有a在小孔衍射图样和泊松亮斑的中心处都是亮斑 b泊松亮斑中心亮点四周的暗环较窄 c小孔衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑d小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是匀称的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的例 11 关 于 光 的 衍 射 的 下 列 说 法 中 正 确 的 是a只有当障

11、碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比或者比光的波长小的时候才能发生衍射 b假如障碍物的尺寸比光的波长大得太多，就不能发生光的衍射 c隔着高墙和墙另一侧的人说话时“听其声而不见其人”，是由于声波发生了明显衍射，而光波的衍射特别柔弱d小孔成像就是由光的衍射形成的三、光的电磁说1光的电磁说麦克斯韦依据电磁波与光在真空中的传播速度相同，大胆地提出：光在本质上是一种电磁波这就是光的电磁说，20 年后，赫兹用试验证明白光的电磁说的正确性；2电磁波谱红外线、紫外线、x 射线的主要性质及其应用举例；种类产生主要性质应用举例红外线一切物体都能发出热效应遥感、遥控、加热紫外线一切高温物体能发出化学效应荧光、杀菌、合成

12、vdx 射线阴极射线射到固体表面穿透才能强人体透视、金属探伤从课本可知：电磁波依据波长从大到小排列，次序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x 射线、射线 ；从图中仍可以发觉：各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠；各种电磁波的产生气理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的； 射线是原子核受到激发后产生的；不同的电磁波， 由于波长、 频率不同， 表现出来的性质也不同；波长最长的无线电波简单表现出干涉、衍射等现象，而波长短的紫外线、x 射线、 射线，要观看它们的干涉、衍

13、射就越来越困难了（但不能说它 们不能发生衍射） ；14-7可见光频率范畴是3.9-7.5× 10 hz，波长范畴是4.0-7.7× 10 m；要记住以上数量级；例 12为了转播火箭发射现场的实况，在发射场建立了两个发射台，分别用于发射广播电台和电视台两种信号；其中广播电台用的电磁波波长为550m，电视台用的电磁波波长为0.566m；为了不让发射场邻近的小山拦住信号， 需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发 信号，这是由于该信号的波长太 ，不易发生明显衍射；学习必备欢迎下载例 13右图是伦琴射线管的结构示意图；电源 e 给灯丝 k 加热， 使其发射出热电子；热 电子在 k、a

14、间的强电场作用下高速向对阴极a 飞去；电子流打到a极（对阴极）表面，激发出高频电磁波，这就是x 射线；以下说法中正确的有 a p、q间应接高压直流电，且p 接正极ekab p、q间应接高压沟通电pqc 从 a发出的 x 射线是由 k到 a的高速电子流反射形成的d 从 k 到 a 间是高速电子流即阴极射线，从a 发出的是x 射线即一种高频电磁波四、光的偏振1偏振现象在沿同一个方向传播的纵波中，全部介质质点的振动方向都和波的传播方向平行，因此振动总是发生在同一条直线上的；而在沿同一个方向传播的横波中，介质质点的振动方向和波的传播方向是垂直的，而跟波的传播方向垂直的方向有无穷多种可能，沿同一方向传播

15、的横波，质点的振动方向可能是不同的，因此会发生偏振现象；能否发生偏振，是纵波和横波的区分；利用偏振可以判定一种波是横波仍是纵波；2光的偏振课本介绍的演示试验证明光是一种横波；太阳、灯泡等一般光源发出的光，包含着在垂直于光的传播方向的沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光的强度是相同的；这种光叫自然光；自然光通过偏振片（起偏器） 后成为偏振光； 当检偏器的透振方向跟起偏器的透振方向相同时，通过检偏器的光强度最大；当检偏器的透e振方向跟起偏器的透振方向垂直时，通过检偏器的光强度最弱；由于光是电磁波， 而电磁波中的电场方向和磁场方向都是和电磁波的o传播方向垂直的（如右图所示），这也从理论上说明光

16、是横波；试验证明，光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度e 引起的，b因此将 e 的振动称为光振动；3自然光和偏振光从光源（太阳、电灯等）直接发出的光是自然光；v光振动垂直于纸面自然光射到两种介质的界面上，假如入射方向合适（tan i =n）使反射光和折射光的夹角恰好是90o，这时反射光和折射光就都是偏振的，而且它们的振动方向相互垂直；我们通常看到的绝大多数光，都是偏振光；4偏振光的应用偏振光可用于摄影；在拍照照片时为排除水面或玻璃表面余外的反光，可以在照相机镜头前装偏振滤光片，让其透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光的干扰，使拍出的相片影象清楚；偏振光仍可用于拍照和观看立体电影；例 14如图， p 是一偏振片， p 的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向；以下四种入射光束中，哪种照耀p时不能在p 的另一侧观看到透射光？a 太 阳 光 b沿竖直方向振动的光光振动在纸面c沿水平方向振动的光光束d沿与竖直方向成