光学复习提纲

光学复习提纲知识点一、光的本性1、 光的微粒说和波动说：最初人们并不知道光是什么，直道17世纪，才建立了光的微粒说和光的波动说。光的微粒说能很好的解释光的直线传播和光的反射规律，再加上牛顿支持光的微粒说，所以光的微粒说一直处于主导地位。知道19世纪初，光的干涉和衍射现象使得微粒说陷入了困境，而波动说却能很好的解释上述现象。波动说占据了主导地位。2、 光子说：19世纪末，光电效应现象的发现，又使波动说陷入困境。爱因斯坦提出了光子说。3、 光的波粒二象性：对于光现象，任何一种学说都不能完全解释。于是人们认识到，光既具有粒子的特征，又具有波的特征，即光具有波粒二象性。知识点二、光的反射定律1、 内容：光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射，反射光线与入射光线、法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。这个规律叫光的反射定律。2、 利用光的反射定律能很好的解释平面镜成像。知识点三、光的折射定律1、 折射定律（斯涅耳定律）：光从一种介质射到两种介质的分界面时发生折射，折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线，入射光线在法线两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。2、 折射率:光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量，物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正弦之比!，叫做这种介质的折射率．3、 光密介质和光疏介质：两种介质比较，我们把折射率较大的介质叫光密介质；把折射率较小的介质叫光疏介质。说明：所谓光密和光疏是具有相对性的，对一种确定的介质来说，它既可以是光密介质，也可以是光疏介质。4、 与折射率有关的几个公式：is0（1） 、n=—十（久是在真空中光线与法线的夹角，02是在介质中光线与法线的夹角。iis0 1 22C（2） 、n=—（C是光在真空中传播的速度，v是光在介质中传播的速度）

3）、介4）、1n二nisCC是光发生全反射时的临界角）⑸、n二-3）、介4）、1n二nisCC是光发生全反射时的临界角）近观察时才能使用。）5、说明：光对真空的折射率是1，在其他介质中的折射率都大于1，在空气中的折射率略大于1，所以我们认为光在空气中的折射率等于光在真空中的折射率。【例题1】如图所示，在两束光的交点P前，放一块长方形的玻璃砖则交点位置（）不变向左向右可能向左、也可能向右，由光的颜色决定的【例题2】如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下正确的说法是（、bO不可能是入射光线aO可能是入射光线cO可能是入射光线Ob可能是反射光线【例题3】关于折射率，下述说法中正确的是（ 、根据n=sini/sinr可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比根据n=sini/sinr可知，介质的折射率可能为任何正数根据n=c/v可知，介质的折射率与介质中的光速成反比以上说法都不对【例题4】已知光线穿过介质I、II、III时的光路图如图，下面说法中正确的是（、介质II是光密介质介质I的折射率最大介质III的折射率比I大光在介质III中光速最小例题5】甲在岸上，乙潜入清澈的水中，二人互相对看，甲、乙看到对方的头部位置是、都比实际位置高 B.都比实际位置低甲看乙低，乙看甲高（与实际位置比较）甲看乙高，乙看甲低（与实际位置比较）

【例题6】某单色光在真空中的波长为入，波速为c,它在折射率为n的介质中速度为()c/n B.c/(nA) C.nc D.c【例题7】一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折率及光在该介质中的传播速度为( )A.払迈C B.12,C C.込，込C D.<2,C22【例题8】一个大游泳池，池底是水平面，池水深1.2m,有一直杆竖直立于池底，浸入水中部分杆是杆全长的一半，当太阳光以与水平方向成37°角射在水面上时，测得杆在池底的影长为2.5m，求水的折射率。知识点四、全反射1、 定义：当光从光密介质射向光疏介质时，不断增大入射角，折射光线越来越弱，反射光线越来越强，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，射光线消失，只剩下反射光线，这种现象称为全反射。2、 临界角：刚好发生全反射现象时的入射角叫临界角。13、 临界角和折射率的关系：smC-n4、 发生全反射所需要的条件：(1)、光从光密介质进入光疏介质；、入射角大于或等于临界角。5、 说明：对于同种介质来说，不同颜色的光(频率不同)的临界角不同，紫光的临界角最小，红光的临界角最大；对同种颜色的光来说，不同的介质(包括光疏介质和光密介质)，其临界角也不同。6、全反射的应用：(1)、全反射棱镜、解释全反射现象、光导纤维【例题1】如图所示，介质II为空气，介质I的折射率为込)光线a、b都不能发生全反射光线a、b都能发生全反射光线a发生全反射，光线b不发生全反射光线a不发生全反射，光线b发生全反射

【例题2】如图，一束光线从空气射入某介质线与入射光线延长线间夹角为15°，求：（1）该介质的折射率；（2） 光在该介质中传播的速度；（3） 当光从介质射入空气时的临界角．【例题3】红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则（）绿光也一定能发生全反射 B.红光也一定能发生全反射C.红、绿光都能发生全反射 D.红、绿光都不能发生全反射【例题4】如图所示，点光源S发出白光，经三棱镜分光，人在侧面AC—侧沿折射后出射光线的反方向观察S，可看到（）一个白光点光点上部是红色，下部是紫色光点上部是紫色，下部是红色看不到S的像【例题5】如上图所示的三棱镜中，BC面镀有反射膜，一束白光斜射入AB面，经棱镜后在屏幕的be段形成彩色光带，贝Ob点颜色是—色（屏幕距棱镜的AC面较近且与AC面平行）。【例题6】水的折射率n=4/3，当在水面下h=2m深处放一强点光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？知识点五、光的干涉1、 产生光的干涉现象所需要的光源条件：（1）、频率相同；（2）、相差恒定。2、 产生明暗条纹的物理条件：波峰和波峰相遇或波谷和波谷相遇处形成明条纹；波峰与波谷相遇处形成暗条纹。

3、 产生明暗条纹的数学条件：(同相的相干光源)九、明条纹：人厂—2n石(n—0、1、2 )九、暗条纹：Ar二(2n+1)—(n二0、1、2)、说明：同一条条纹的光程差是相同的4、 条纹间距：Ax—九d5、 薄膜干涉：、现象：当平行光射到介质薄膜表面时，在薄膜前后两个表面的反射光相互叠加形成明暗相间的条纹。、成因：在膜的后表面反射的光比前表面反射的光多走了薄膜厚度的2倍的光程，在薄膜的厚度的2倍是半个波长的偶数倍的位置，形成明条纹，在薄膜厚度的2倍是半个波长的奇数倍的位置，形成暗条纹。(3)、说明：、同一条条纹所对应的薄膜的厚度相同；、相邻的条纹所对应的薄膜的厚度的差相同；、由薄膜的厚度变化关系可以判定明暗条纹的方向、应用：①、检查平面:标准样板被检验平面标准样板被检验平面②、增透膜：如果在光学透镜的表面涂上一层薄膜(氟化镁)，通常使膜的厚度是绿光(人眼对绿光最敏感)在膜中波长的1/4，使反射光的光程差是半个波长，相互叠加形成暗纹使透射光增强。这时红光和紫光的有反射，所以反射表面呈淡紫色。

【例题1】双逢干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d,双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（）若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹若将双逢间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大【例题2】下图是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝S「S2,由S］和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为入，屏上的P点到两缝S］和s2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P］处的亮纹恰好是10号亮纹•设直线S1P』勺长度为Y］，S2P］的长度为Y2，则Y2-Y］等于（ ）5入 B.10入 C.20入 D.40入【例题3】透镜表面涂有一层氟化镁薄膜，其折射率n=1.38,介于空气和透镜折射率之间。入射光正入射，为使真空中波长为550纳米的光增透，所涂薄膜的最小厚度为 _ O【例题4】如下图所示，左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是 。（填“上凸”或“下凹”）【例题5】把一个具有球面的平凸透镜平放在平行透明玻璃板上如图所示。现用单色光垂直于平面照射,在装置的上方向下观察,可以看到干涉条纹,那么关于两束干涉光及干涉条纹的说法正确的是（）两束干涉光是a,b面反射形成的干涉条纹是中央疏边缘密的同心圆两束干涉光是b,c面反射形成的干涉条纹中是中央密边缘疏的同心圆

【例题6】用波长为0.51㈤的绿光经双缝干涉装置在屏上得到干涉条纹,测得两明条纹间距为0.5mm,将该装置放到水中并改用红光做双缝干涉实验，测得干涉条纹中两相邻明条纹间距仍为0.5mm,若水的折射率为4/3,求此红光的频率.知识点六、光的衍射1、 光的衍射现象：光在传播的过程中遇到障碍物或狭缝，会绕过它们继续向前传播，叫光的衍射。2、 产生明显衍射现象的条件：光的衍射是不需要条件的，要产生明显衍射现象，需要障碍物或狭缝的尺寸和光的波长相差不多。3、 单缝衍射图样的特点：（1） 、中央条纹最亮、最宽；（2） 、两侧的亮条纹具有对称性，条纹的宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱；（3） 、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽（亮度弱），条纹间距大，衍射范围大；（4） 、缝宽一定时，光波的波长越大，中央条纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显（5） 、对可见光来说，红光的波长最大，频率最小，最容易发生衍射；（6） 、白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮纹的内侧呈紫色。【例题1】下列现象属于光的衍射现象的是（）雨后天空出现绚丽的彩虹阳光下肥皂膜上的彩色条纹太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条纹【例题2】用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到（）宽度均匀的明暗相间的条纹。中央亮而宽，两边窄而暗条纹。一条亮纹。—片亮光。【例题3】利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象，下列说法正确的是（ ）若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关衍射条纹的间距与光的波长有关例题4】沙尘暴是由于土地沙化形成的恶劣气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗。这是由于发生沙尘暴时（ ）只有波长较长的一部分光才能到达地面只有波长较短的一部分光才能到达地面只有频率较大的一部分光才能到达地面只有频率较小的一部分光才能到达地面【例题5】在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（）很小的不透明圆板很大的中间有大圆孔的不透明挡板很大的不透明圆板很大的中间有小圆孔的不透明挡板知识点七、光的偏振1、 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于光的传播方向上沿各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光的强度都相同，叫自然光。2、 偏振光：自然光通过偏振片后，只有振动方向与偏振片的透振方向相同的光才能通过，这种光叫偏振光。说明：我们平时看到的经过反射和折射后的光都有不同程度的偏振。【例题】利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度e,这一角度称为“旋光角”，e的值与糖溶液的浓度有关。将e的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，s是自然光源，a、b是偏振片，转动B,使到达0处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是（）到达处0光的强度会明显减弱到达0处光的强度不会明显减弱 家 4 >将偏振片B转动一个角度，使得0处光的强度s 岁；P"V0最大，偏振片转B过的角度等于e A B将偏振片A转动一个角度，使得0处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于e知识点八、激光1、 激光的特点：相干性好、平行度好、亮度高2、 应用：全息照相、测距、读碟、切割知识点九、实验1、测玻璃砖的折射率【实验原理】如图所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O]B,就能求出折射光线OO]和折射角切再根据折射定律就可算出玻璃的折射率n=的折射率n=sin91sin9【实验器材】玻璃砖一块、白纸、木板、大头针、图钉、三角板、量角器、铅笔【实验步骤】(1)、把白纸用图钉钉在木板上、在白纸上画一条直线ad作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面ad的法线NR。、把长方形的玻璃砖放在白纸上，使他的一个长边zd跟严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边be.。、在AO线段上竖直插上两枚大头针戶/丁、在玻璃砖的ad—侧再插上大头针P3，调整眼睛观察的视线，要使P3恰好能挡住P1P2在玻璃中的虚像、用同样的方法在玻璃砖的be—侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P]P2的虚像、记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针。过P3、P4引直线。严与方©交于O]点，连接OO],00]就是入射光线ao在玻璃砖内的折射光线的方向。入射角q=/aon,折射角e=“ON]、用量角器量出入射角q和折射角e2、查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里。]])、计算出不同入射角时sin9]的值，比较一下看他们是否接近一个常数，求出几次实验中测得的sin9]的平均值，就是玻璃的折射率。说明】还可以利用单位圆处理上述实验结果(如图)。(]0)、用上面的方法分别求出入射角是]50，300，450，600]])、计算出不同入射角时sin9]的值，比较一下看他们是否接近一个常数，求出几次实验中测得的sin9]的平均值，就是玻璃的折射率。说明】还可以利用单位圆处理上述实验结果(如图)。入射角750折射角02sin9sin912

【例题1】某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面不平行，如图所示，则入射光线和出射光线依然平行入射光线和出射光线不平行他测出的折射率偏大他测出的折射率不受影响【例题2】让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b已知a光是红光，而b光是蓝光，你认为下图中哪个光路图是正确的（）【例题3】如图所示，一束平行单色光由空气斜射入厚度为h的玻璃砖，入射光束与玻璃砖上表面夹角为0，入射光束左边缘与玻璃砖左端距离为b],经折射后出射光束左边缘与玻璃砖的左端距离为b2，可以认为光在空气中的速度等于真空中的光速c.求：光在玻璃砖中的传播速度V.2、利用双缝干涉测波长【实验目的】（1） 观测白光及单色光的双缝干涉图样（2） 测定单色光的波长【实验原理】（1） 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到干涉条纹；如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹。（2） 若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮条纹间d的距离用4dAxx表示，则入射光的波长为九二〒。实验中d是已知的，测出1、△x即可测出光的波长【实验器材】双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、