高中物理光学知识点总结

第十一单元光的性质一、知识结构光的微粒说能解说：光的直线流传、光的反射等。困难：光的独立流传、光躲到两种媒（牛顿）质的界面上既有反射，又有折射。双缝干涉光的颠簸性光的干涉薄膜干涉（惠更斯）光的衍射光的电磁说电磁场理论认（麦克斯韦）电磁波谱无线电波、红外线、可见光、光识光的电磁说紫外线、伦琴射线、r射线，由低频到深高频，构成了范围特别广阔的电磁波谱。的化本过性光电效应程及其规律光子说光在空间流传不是连续的，而是一份一份的，每一光子说份叫做一个光子。光子的能量E=hv。h=×焦·秒，（爱因斯坦）称普朗克常量。大批光子、长波长：波粒二象性光既有颠簸性，又有粒子性，故以为光拥有波粒二简单表现出颠簸性。象性(全部微观粒子都有波粒二象性)。少许光子、短波长：目前的结论简单表现出粒子性。二、学习要求1、知道有关光的天性的认识发展过程：知道牛顿代表的微粒、惠更斯的颠簸说向来到光的波粒二象性这一人类认识光的天性的历程，懂得人类对客观世界的认识是不停发展不停深入的。2、知道光的干涉：知道光的干涉现象及其产生的条件；知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特色，会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射：知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件，知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特色差异。3、知道电磁场，电磁波：知道变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场；知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的流传；知道电磁波对人类文明进步的作用，知道电磁波有时会对人类生计环境造成不利影响；从电磁波的广泛应用认识科学理论转变成技术应用是一个创新过程，增强理论联系实质的自觉性。知道光的电磁说：知道光的电磁说及其建立过程，知道光是一种电磁波。4、知道电磁波波谱及其应用：知道电磁波波谱，知道无线电波、红外线、紫外线、

X射线及射线的特色及其主要应用。5、知道光电效应和光子说：知道光电效应现象及其基本规律，知道光子说，知道光子的能量与学知识点其频率成正比；知道光电效应在技术中的一些应用

光6、知道光的波粒二象性：知道全部微观粒子都拥有波粒二象性，知道大批光子简单表现出粒子性，而少许光子简单表现为粒子性。光的直线流传．光的反射二、光的直线流传1．光在同一种均匀透明的介质中沿直线流传，各种频率的光在真空中流传速度：各种频率的光在介质中的流传速度均小于在真空中的流传速度，即

v<C。

C＝3×108m/s；三、光的反射1.反射现象：光从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原介质的现象．2．反射定律：反射光辉跟入射光辉和法线在同一平面内，且反射光辉和人射光辉分居法线双侧，反射角等于入射角．3．分类：圆滑平面上的反射现象叫做镜面反射。发生在粗糙平面上的反射现象叫做漫反射。镜面反射和漫反射都依照反射定律．4．光路可逆原理：所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的．四．平面镜的作用和成像特色（1）作用：只改变光束的流传方向，不改变光束的聚散性质．（2）成像特色：等大正立的虚像，物和像关于镜面对称．（3）像与物方向关系:上下不颠倒,左右要交换光的折射、全反射一、光的折射1．折射现象：光从一种介质斜．射入另一种介质，流传方向发生改变的现象．2．折射定律：折射光辉、入射光辉跟法线在同一平面内，折射光辉、入射光辉分居法线双侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质

,入射角的正弦跟折射角的正弦之比

,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质．c11．即n＞1．2．公式：n=sini/sinγ，折射率总大于vsinC03.各种色光性质比较：红光的n最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大，以同样入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。．．．．．．4．两种介质对比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．三、全反射1．全反射现象：光照耀到两种介质界面上时，光辉所有被反射回原介质的现象．2．全反射条件：光辉从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角．3．临界角公式：光辉从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C，则sinC=1/n=v/c四、棱镜与光的色散棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光辉经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向对比，向底边偏折。(若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。)作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光辉画成与底边平行)。因为各种色光的折射率不一样，所以一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介质中，七色光与下边几个物理量的对应关系如表所示。光学中的一个现象一串结论色散现象nvλ(颠簸衍射C临干涉间γ(粒子E光子光电效应性)距性)结论：

红小大大(明显)简单黄大小小(不明难紫显)(1)折射率n、；

小大大小

小(不明显)大(明显)

小大

难易全反射的临界角C；同一介质中的流传速率v；在平行玻璃块的侧移△x光的频率γ,频率大,粒子性明显.；光子的能量E=hγ则光子的能量越大。越简单产生光电效应现象在真空中光的波长λ,波长大颠簸性显着；(8)在同样的状况下，双缝干涉条纹间距x愈来愈窄在同样的状况下，衍射现象愈来愈不明显全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适合的入射点，可以使入射光辉经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o（右图1）或180o（右图2）。要特别注意两种用法中光辉在哪个表面发生全反射。玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光辉从上表面入射，从下表面射出时，其特色是：⑴射出光辉和入射光辉平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光辉的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。光导纤维全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层资料，此中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中流传时，每次射到内、外两层资料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射可以没有损失地所有从另一个端面射出。五、各光学元件对光路的控制特色光束经平面镜反射后，其汇聚（或发散）的程度将不发生改变。这正是反射定律中“反射角等于入射角”及平面镜的反射面是“平面”所共同决定的。光束射向三棱镜，经前、后表面两次折射后，其流传光路变化的特色是：向着底边偏折，若光束由复色光构成，因为不一样色光偏折的程度不一样，将发生所谓的色散现象。光束射向前、后表面平行的透明玻璃砖，经前、后表面两次折射后，其流传光路变化的特色是；流传方向不变，只产生一个侧移。光束射向透镜，经前、后表面两次折射后，其流传光路变化的特色是：凸面镜使光束汇聚，凹面镜使光束发散。六、各光学镜的成像特色物点发出的发散光束照耀到镜面上并经反射或折射后，如汇聚于一点，则该点即为物点经镜面所成的实像点；如发散，则其反向延长后的汇聚点即为物点经镜面所成的虚像点。所以，判断某光学镜能否能成实（虚）像，要点看发散光束经该光学镜的反射或折射后能否能变成汇聚光束（可能仍为发散光束）。（1）平面镜的反射不可以改变物点发出的发散光束的发散程度，所以只好在异侧成等等大的、正立的虚像。（2）凹面镜的折射只好使物点发出的发散光束的发散程度提升，所以只好在同侧成减小的、正立的虚像。（3）凸面镜折射既能使物点发出的发散光束依旧发散,又能使物点发出发散光束变成聚光束,所以它既能成虚像,又能成实像。七、几何光学中的光路问题几何光学是借用“几何”知识来研究光的流传问题的，而光的流传路线又是由光的基本流传规律来确立。所以，关于几何光学问题，只要可以画出光路图，剩下的就不过“几何问题”了。而几何光学中的光路平时有以下两类：（1）“成像光路”——一般来说画光路应依照光的流传规律，但对成像光路来说，特别是对薄透镜的成像光路来说，则是依照三条特别光辉来完成的。这三条特别光辉平时是指：平行于主轴的光辉经透镜后必过焦点；过焦点的光辉经透镜后必平行于主轴；过光心的光辉经透镜后流传方向不变。（2）“视场光路”——即用光路来确立观察范围。这种光路一般要求画出所谓的“边沿光辉”，而一般的“边沿光辉”常常又要借助于物点与像点的一一对应关系来帮助确立。光的颠簸性(光的天性)一、光的干涉一、光的干涉现象两列波在相遇的叠加地域，某些地域使得“振动”增强，出现亮条纹；某些地域使得振动减弱，出现暗条纹。振动增强和振动减弱的地域相互间隔，出现明暗相间条纹的现象。这种现象叫光的干涉现象。二、产生稳固干涉的条件：两列波频率同样，振动步伐一致(振动方向同样)，相差恒定。两个振动状况总是同样的波源，即相关波源1.产生相关光源的方法（一定保证同样）。⑴利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)；⑵分光法(一分为二)：将一束光分为两束频率和振动状况完整同样的光。(这样两束光都本源于同一个．．．．．．．光源,频率必然相等)下边4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相关光源的表示图点(或缝)光源切割法：杨氏双缝(双孔)干涉实验；利用反射获取相关光源：薄膜干涉利用折射获取相关光源：S1生．S结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产SS2即δ=kλ，/S相互增强，出现亮条纹；②当到达某点的行程差为半波长奇数倍时，既δ=(2n1)，该点光相互消弱，出现暗条纹；l2③条纹间距与单色光波长成正比．(∝λ)，xd所以用单色光作双缝干涉实验时，屏的中央是亮纹，两边对称地摆列明暗同样且间距相等的条纹用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮纹，两边对称地摆列彩色条纹，离中央白色亮纹近来的是紫色亮纹。原由：不一样色光产生的条纹间距不一样，出现各色条纹交织现象。所以出现彩色条纹。将此中一条缝遮住：将出现明暗相间的亮度不一样且不等距的衍射条纹3．薄膜干涉现象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干涉可产平生行相间条纹，两列反射波的行程差Δδ,等于薄膜厚度d的两倍，即Δδ=2d。因为膜上各处厚度不一样，故各处两列反射波的行程差不等。若：Δδ=2d=nλ(n=1,2)则出现明纹。Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2)则出现暗纹。应注意：干涉条纹出此刻被照耀面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散现象。单色光明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。薄膜干涉应用：肥皂膜干涉、两片玻璃间的空气膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛顿环、蝴蝶翅膀的颜色等。光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的两列光叠加。看到膜上出现明暗相间的条纹。(1)透镜增透膜(氟化镁)：透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1／4倍。使薄膜前后两面的反射光的光程差为半个波长，(T=2d=?λ，得d=?λ)，故反射光叠加后减弱。大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。光谱中央部分的绿光对人的视觉最敏感，经过时完整抵消，边沿的红、紫光没有显着削弱。所有增透膜的光学镜头表现淡紫色。从能量的角度解析E入=E反+E透+E吸。在介质膜汲取能量不变的前提下，若E反=0，则E透最大。增强透射光的强度。(2)“用干涉法检查平面”：以下列图，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照耀，假如被检测平面是圆滑的，获取的干涉图样必是等间距的。假如某处突出来，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图甲所示；假如某处凹下，则对应条纹延后出现，如图乙所示。(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的序次地址上。)注意：因为发光物质的特别性，任何独立的两列光叠加均不可以产生干涉现象。只有采纳特别方法从同一光源分别出的两列光叠加才能产生干涉现象。4．光的波长、波速和频率的关系v＝λf。光在不一样介质中流传时，其频率f不变，其波长λ与光在介质中的波速v成正比．色光的颜色由频率决定，频率不变则色光的颜色也不变。二、光的衍射。1.光的衍射现象是光走开直线路径而绕到阻碍物暗影里的现象．单缝衍射：中央明而亮的条纹，双侧对称摆列强度减弱，间距变窄的条纹。圆孔衍射：明暗相间不等距的圆环，（与牛顿环有区其余）2.泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的暗影中心出现的亮斑。当形成泊松亮斑时，圆板暗影的边沿是模糊的，在暗影外还有不等间距的明暗相间的圆环。3.各种不一样形状的阻碍物都能使光发生衍射。至使轮廓模糊不清，4.产生明显衍射的条件：

··

acdb阻碍物(或孔)的尺寸可以跟波长对比，甚至比波长还小。(当阻碍物或孔的尺寸小于时，有明显衍射现象)d≤300λ当d==1300λ时看到的衍射现象就很明显了。小结：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的差异：单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布，但衍射条纹中间亮纹最宽，双侧条纹逐渐变窄变暗，干涉条纹则是等间距，明暗亮度同样。白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。意义：①干涉和衍射现象是波的特色：证明光拥有颠簸性。λ大，干涉和衍射现明显，越简单观察到现象。②衍射现象表示光沿直线流传不过近似规律，当光波长比阻碍物小得多和状况下(条件)光才可以看作直线流传。(反之)③在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变暗。光的直进是几何光学的基础，光的衍射现象并无完整否认光的直进，而是指出光的流传规律受必定条件限制的，任何物理规律都受必定条件限制。(光学显微镜能放大光振动垂2000倍，没法再放大，再放大衍射现象明显了。)直于纸面(以下新教材适用)三.光的偏振横波只沿某个特定方向振动，这种现象叫做波的偏振。只有横波才有偏振现象。依据波能否拥有偏振现象来判断波能否横波，实验表示，光拥有偏振现象，说明光波光振动是横波。在纸面（1）自然光。太阳、电灯等一般光源直接发出的光，包括垂直于流传方向上沿全部方向振动的光，并且沿各个方向振动的光波的强度都同样，这种光叫自然光。自然光经过偏振片后成形偏振光。（2）偏振光。自然光经过偏振片后，在垂直于流传方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，假如光的入射方向适合，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向相互垂直。我们平时看到的绝大多数光都是偏振光。除了直接从光源发出的光外。偏振片(起偏器)由特定的资料制成，它上边有一个特别方向(透振方向)只有振动方向和透振方向平行的光波才能经过偏振片。（3）只有横波才有偏振现象。光的偏振也证了然光是一种波，并且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的流传方向之间，两两相互垂直。（4）光波的感光作用和生理作用主若是由电场强度E引起的，所以将E的振动称为光振动。5）应用：立体电影、照相机的镜头、除掉车灯的眩光等。四、麦克斯韦光的电磁说．1、光的干涉与衍射充分地表示光是一种波，光的偏振现象又进一步表示光是横波。提出光电磁说的背景：麦克斯韦对电磁理论的研究预知了电磁波的存在，并获取电磁波流传速度的理论值×108m/s，这和当时测出的光速×108m/s特别凑近，在此基础上⑴麦克斯韦提出了光在实质上是一种电磁波———这就是所谓的光的电磁说。光电磁说的依照：赫兹在电磁说提出20多年后，用实考据实了电磁波的存在，测得电磁波的流传速度的确等于光速，并测出其波长与频率，并且证了然电磁波也能产生反射、折射、衍射、干涉、偏振等现象。用实考据实了光的电磁说的正确性。光电磁说的意义：揭穿了光的电磁天性，光是必定频率范围内的电磁波；把光现象和电磁学一致起来，说明光与电和磁存在联系。说了然光能在真空中流传的原由：电磁场自己就是物质，不需要其余介质来传达。⑵电磁波谱：按波长由大到小的序次摆列为：无线电波、红外线、可见光(七色)、紫外线、X射级、γ射线，除可见光外，相邻波段间都有重叠。各种电磁波产生的基理、性质差异、用途。电磁波种类无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线频率(Hz)104～3×10121012～×1014×1014～×1014×1014～5×3×1016～3×3×1019以上10161020真空中波长3×1014～10—43×104～×10—7×10—7～4×104×10—7～6×10—8～10—1210—11以下(m)—710—9构成频率波波长：大小颠簸性：明显不明显频率：小大粒子性：不明显明显观察方法无线电技术利用热效应激发荧光利用贯穿本事核技术照相底片感光（化学效应）各种电磁波的LC电路中自由原子的外层电子遇到激发原子的内层电原子核遇到激产活力理电子的的振荡子遇到激发特征颠簸性强热效应引起视觉化学作用、荧光贯穿作用强贯穿本事最强效应、杀菌用途通信，广播，导加热烘干、遥测照明，照相，加日光灯，黑光灯检查探测，透探测，治疗等航遥感，医疗，导热手术室杀菌消视，治疗等向等毒，治疗皮肤病等①从无线电波