光学部分总复习课件

光源直线传播规律（几何方法）光的传播速度（物理实质）基本规律反射定律色散全反射折射定律几何光学部分一、光的直线传播：1.光的直线传播-----光在同一种均匀介质中沿直线传播。本影和半影，日食和月食2、光的直线传播的现象（1）小孔成像.（2）影定义：在物体的后面光线照不到的区域.影的分类本影半影光线完全照不到的区域.在此区域看不到光源.只有部分光源能照到的区域，在此区域只能看到光源的一部分（应用）日食、月食.

注意：①不可能出现月环食；这是由日、地、月三者间的距离所决定的；②月亮全部在地球半影区时不会形成月食。例1：当地球运行到太阳与月亮之间时就会发生月食,图给出了地球挡住太阳的影区.当月球部分进入_____影区时发生月偏食.当月球全部进入_____影区时,就会发生月全食.BAA太阳地球BB

例2：当月球运行到太阳和地球之间适当位置时，就会出现日食（如下图）．在A、B处的人们看到的是日____食，A处看到的是______图形象，B处看到的是____图形象；在C处的人们看到的是____食，看到的是____图形象．若这时在高空经过D处，看到的则是日___食，看到的是___图形象．偏ⅢⅠ环Ⅱ全Ⅳ二.光的反射定律反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居于法线两侧，反射角等于入射角。注意：a.在光的反射现象中，光路是可逆的，b.不论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律三．平面镜对光线的控制作用只改变光束的传播方向，不改变光束的散聚性质．一个平面镜对光线的控制作用．（1）平面镜对光线有反射作用，反射光与入射光遵循反射定律．（2）一束平行光的情况：入射光方向不变，平面镜转动α角，反射光转动2α角．（3）一束发散光的情况：经平面镜反射后，仍是发散光，且发散程度不变．平面镜的成像特点平面镜成像的作图法：平面镜成等大、正立的虚像，像与物关于镜面对称．

例．图中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l的最小值为（）

C． D．hA． B．h甲乙lM解：画出光路图，由相似三角形关系得l=h/3A1．光的折射定律：（1）折射光线在入射光线和法线所在的平面上，折射光线和入射光线分居在法线的两侧，（2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数2.折射率：（1）光从真空射入某种介质时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比在光的折射现象中，光路也是可逆的。一.光的折射（2）折射率等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比，n=c/v．如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d．当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B．当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距d/4。由此可得油的折射率n＝

；光在油中传播的速度v=

．（结果可用根式表示）irABCO解：由几何关系得：BO=CO=n=sini/sinr=／2Sini=Sinr=4.光线通过平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。δird12例:如右图所示,有一个长方形容器,高为30厘米,宽为40厘米,在容器的底部平放着一把长40厘米的刻度尺.眼睛在OA延长线上的E点观察,视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度.现保持眼睛的位置不变,向容器内倒入某种液体且满至容器口,这时眼睛仍沿EA方向观察,恰能看到尺上20厘米的刻度,则此种液体的折射率为

.30cm20AOE40cmiγ1.44例．如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为，入射角为45°（相应的折射角为24°），现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则（） A．光束1转过15° B．光束1转过30° C．光束2转过的角度小于15° D．光束2转过的角度大于15°BC45°入射光15°O12二．全反射问题当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象.（1）光从光密介质射向光疏介质,当折射角变为90°时的入射角叫临界角；（2）光从折射率为n的介质射向真空时

临界角的计算公式:产生全反射的条件：（1）光必须从光密介质射向光疏介质；（2）入射角必须等于或大于临界角．全反射临界角：光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是（）(A)光从玻璃射到分界面上,入射角足够小(B)光从玻璃射到分界面上,入射角足够大(C)光从空气射到分界面上,入射角足够小(D)光从空气射到分界面上,入射角足够大B偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角度越大.偏折角度θ还跟入射角的大小有关系.三.通过棱镜的光线

（2）白光通过三棱镜后产生色散现象，（3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。（1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜所成的像向顶角偏移，四.光的色散

一束白光经过棱镜后会发生色散，在光屏上形成一条彩色的光带，这条彩色的光带叫做光谱.光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、蓝、靛等色光.这表明各种色光通过棱镜后的偏折角度不同.红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大.不同色光通过棱镜后的偏折角度不同，表明棱镜材料对不同色光的折射率不同.红光的偏折角度小，表明棱镜材料对红光的折射率小；紫光的偏折角度大，表明棱镜材料对紫光的折射率大.白光通过三棱镜，要发生色散，红光偏折角最小，紫光偏折角最大．偏折角从小到大的顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、紫．结论——从红到紫的方向有：（1）同一介质对不同色光的折射率逐渐增大．（2）在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小．（3）光的频率逐渐增大．（4）在真空中的波长逐渐减小．如图示：红光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的球心，经折射后从球面射出，若红光在玻璃中传播时间为t红，紫光在玻璃中传播时间为t紫，则a是

光，t红

t紫（填＞、＜或=）ba解：白光通过三棱镜，发生色散，红光偏折角最小，紫光偏折角最大．所以a是红光。t=r/v=rn/c红光的折射率小，t小。红＜例:发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图。现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示紫光成的像的长度，则（）A．l1<l2<l0 B．l1>l2>l0

C．l2>l1>l0 D．l2<l1<l0

ab水点拨：物体在液体中的视深h′=h/n紫光的折射率最大，所以h′最小。DB白光AC如图示，有一玻璃直角三棱镜ABC，其临界角小于45°，一束平行于BC边的白光射到AB面，在光束射在三棱镜是，（设光线在三棱镜内射到BC边上）（）A.从玻璃直角三棱镜BC面，射出的是白色光束B.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是白色光束C.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是彩色的不平行光束D.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是平行于入射线的彩色光束D光的波动性光的波动说惠更斯一、光的干涉两列相干光波相叠加，某些区域的光被加强，某些区域的光被减弱，且加强区与减弱区互相间隔的现象叫光的干涉现象.产生干涉现象的条件之一:是两列光必须是频率相同的相干光源.红滤色片单缝双缝S1SS2屏幕1、双缝干涉：

由同一光源发出的光经过两个细缝后形成两列光波叠加时会产生干涉。

当这两列光波到达某点的路程差等于光的波长的整数倍时，该处的光相加强，出现亮条纹；当这两列光波到达某点的路程差等于光的半波长的奇数倍时，该处的光相减弱，出现暗条纹；相邻两条干涉条纹的间距即条纹间距与波长成正比双缝S1S2屏幕P1第一亮纹δ=λP

中央亮纹δ=0P2第二亮纹δ=2λP3/

第三亮纹δ=3λP3第三亮纹δ=3λP3/

第二亮纹δ=2λP3/

第一亮纹δ=λ2、薄膜干涉：由薄膜前后表面反射的的两列光波叠加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈现的彩色花纹。

劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹。增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的1/4。返回薄膜干涉光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物后面的现象。产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸能和波长相比或比波长小。双缝干涉图样与单缝衍射图样的区别：干涉条纹是等间距排列的条纹，衍射图样是不等间距、中间亮纹最亮，而两边条纹逐渐变窄变暗的不均匀条纹.光的干涉和光的衍射说明光是一种波。二、光的衍射光的干涉条纹和衍射条纹的比较a.光的电磁说————光在本质上是一种电磁波.b.电磁波谱——电磁波按波长由大到小的排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线c.电磁波的产生机理——无线电波由振荡电路产生红外线、可见光、紫外线由原子的外层电子受激后产生X射线由原子的内层电子受到激发后产生γ射线由原子核受到激发后产生。三、光的电磁说和电磁波谱

双缝干涉现象中(用单色光照射),下列说法中正确的是（）A.波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加,都产生亮条纹;B.波峰与波峰叠加出现亮条纹,波谷与波谷叠加出现暗条纹;C.在屏上某处离两相干光源路程差是半波长偶数倍时出现暗条纹;D.在屏上某处离两相干光源路程差是半波长奇数倍时出现暗条纹AD1、2、用单色光照射肥皂薄膜（）A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹;B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉,形成干涉图样。C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来,形成两列波,这两列波频率相同,所以可以产生干涉;D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。A、C3、下列现象属于光的干涉的有:（）A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹;B.雨后天空中呈现的彩虹C.通过卡尺狭缝看远处的日光灯呈现的彩色花纹D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。A、D4、下列对增透膜的叙述中正确的是（）A.摄影机镜头涂一层增透膜后,可减少玻璃对光的吸收B.增透膜是为了增加光的透射,减少光的反射C.增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的1/4D.增透膜的厚度应为入射光在真空中长波的1/4B、C5、对光的技术所依赖的光学原理,下列叙述中正确是（）A.光导纤维应用的是光的全反射现象;

B.镜头表面的增透膜应用的是光的衍射现象;C.用空气劈检查平面的质量应用光的干涉现象;D.分光镜利用了光的色散现象。A、C、D6、用单色光做双缝干涉实验，下述说法中正确的是(

)A．相邻干涉条纹之间的距离相等B．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍C．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距AA.变疏B.变密C.不变D.消失两张纸片图1（俯视图）图27.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条纹有如下特点：⑴任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相邻明