(完整版)高中物理光学知识点总结

(完整版)高中物理光学知识点总结光的微粒说由牛顿提出，可以解释光的直线传播和反射等现象。然而，它无法解释光的独立传播以及当光通过两种介质的交界面时既有反射又有折射的现象。光的干涉是一种重要现象，其中双缝干涉是其中一种常见的形式。我们也需要了解光的衍射和薄膜干涉。电磁场理论和光的电磁说解释了光的电磁波谱，其中包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线以及r射线等，从低频到高频构成了非常广泛的电磁波谱。惠更斯提出了光的波动性，深化了人们对光本质的认识。麦克斯韦则提出了光的电磁说，爱因斯坦提出了光子说。光子说认为光在空间传播并非连续的，而是由许多个光子组成的。每个光子的能量为E=hv，其中h为普朗克常量，值为6.63×10^-34焦·秒。我们需要了解光的波粒二象性，即微观粒子都具有波粒二象性，大量光子可以表现出粒子性，而少量光子可以表现出波动性。光的直线传播和反射是基本现象。光在同一种均匀透明介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度为C=3×10^8m/s。而光在介质中的传播速度则小于在真空中的传播速度，即v<C。反射现象是指光从一种介质射入另一种介质的界面上，然后再返回原介质的现象。反射定律规定，反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射角等于入射角。光滑平面上的反射现象叫做镜面反射，而发生在粗糙平面上的反射现象则叫做漫反射。镜面反射和漫反射都遵循反射定律。所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的。平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性质。它可以产生等大正立的虚像，物体和像关于镜面对称。然而，像与物方位关系上下不颠倒，左右需要交换。光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象。中心线作为对称轴)。2.光的色散光的色散是指光在经过介质时，由于不同波长的光在介质中的折射率不同，而产生的颜色分离现象。在白色光中，波长最长的红光折射率最小，波长最短的紫光折射率最大，所以在经过棱镜时，红光偏折角最小，紫光偏折角最大，其它颜色的光偏折角介于两者之间。光学中的色散现象是指一束白光经过三棱镜折射后发生的现象，形成了由红到紫的七色光谱。不同颜色的光在折射时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折最大。在同一介质中，色散现象与折射率、波长、频率等物理量有对应关系。全反射棱镜是一种等腰直角三角形的棱镜，可以使入射光线经过全反射后偏转90或180度。需要注意的是，光线在哪个表面发生全反射。玻璃砖是一种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，会发生色散现象并产生侧移，侧移的大小与折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关，可以利用玻璃砖测定玻璃的折射率。光导纤维是利用全反射原理制作的一种光学元件，内层为光密介质，外层为光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面都会发生全反射，从而实现光的传输。不同光学元件对光路的控制特征不同。例如，平面镜反射后会聚（或发散）的程度不变；三棱镜会使光束向着底边偏折并发生色散；透明玻璃砖会产生一个侧移但传播方向不变。这些特征与反射定律、折射率、入射角等物理量有关。“用干涉法检查平面”：在这种方法中，两个平板之间形成了一层空气膜。当单色光从上方照射时，如果被检测的平面是光滑的，干涉图案将是等间距的。如果某个区域凸起，则对应的明纹（或暗纹）将提前出现，如图甲所示。如果某个区域凹下，则对应的条纹将延后出现，如图乙所示。需要注意的是，“提前”和“延后”指的不是时间上的，而是从左到右的位置顺序。光的波长、波速和频率之间的关系是v=λf。当光在不同介质中传播时，它的频率f保持不变，而它的波长λ与介质中的波速v成正比。光的颜色由频率决定，因此，如果频率不变，颜色也不变。光的衍射现象是指光离开直线路径并绕过障碍物进入阴影区域的现象。单缝衍射会产生中央明亮的条纹，两侧对称排列强度减弱，间距变窄的条纹。圆孔衍射会产生明暗相间、不等距的圆环（与牛顿环有所不同）。泊松亮斑是指当光照射到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。在形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，并且在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，从而使轮廓变得模糊不清。产生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以与波长相比甚至比波长还小。当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，会出现明显的衍射现象。当Δd≤300λ时，即使Δd=0.1mm=1300λ，也能看到明显的衍射现象。光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别。单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间的，但衍射条纹中间的亮纹最宽，两侧的条纹逐渐变窄变暗，而干涉条纹则是等间距、明暗亮度相同的。白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。干涉和衍射现象是波的特征，证明了光具有波动性。当波长较大时，干涉和衍射现象不太明显，越容易观察到现象。衍射现象表明，光沿直线传播只是近似规律，当光的波长比障碍物小得多且满足一定条件时，光才可以看作直线传播。在明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，但亮度变暗。光的直进是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否认光的直进，而是指出光的传播规律受一定条件制约。例如，在显微镜下，光的振动垂直于纸面，可以放大2000倍，但无法再放大。再放大后，衍射现象就会变得更加明显。其中可见光是人眼所能感知的电磁波的一部分。2、光的偏振现象也可以用电磁波的理论来解释。根据麦克斯韦电磁理论，光是由电场和磁场交替变化而产生的横波，而光的偏振就是指电场振动方向的特定性。只有电场振动方向与光的传播方向垂直的光才能通过偏振片，因为偏振片的透振方向与电场振动方向平行。3、光的电磁本性的揭示和光与电磁学的统一，是光电磁说的重要意义。光的电磁本性的揭示，使我们更加深入地了解了光的本质特性，同时也说明了光与电和磁的密切联系。光与电磁学的统一，将光现象和电磁学结合在一起，使得我们能够更好地理解和研究光的各种现象。4、电磁波谱的排列顺序是按照波长的大小而排列的。其中，可见光是人眼所能感知到的电磁波的一部分，而其他的电磁波则不能被人眼直接感知到，但它们在物理学、通信、医学等领域都有着广泛的应用。电磁波种类包括无线电波、红外线、可见光、紫外线和伦琴射线。它们在频率和波长上有所不同，但本质上都是相同的电磁波，遵循相同的波动规律。除了可见光外，相邻波段间都有重叠。每种电磁波都有其独特的产生机理、特性和用途。无线电技术利用热效应激发荧光，利用贯穿本领进行通讯、广播和导航。红外线可用于加热烘干、遥感测量、医疗和消毒等领域。可见光则引起视觉化学作用、荧光效应和杀菌，应用广泛。紫外线可用于日光灯、黑光灯和手术室杀菌等领域。伦琴射线和X射线则可用于检查探测、透视和治疗等领域。光谱分析是一种重要的化学分析方法，可用于确定物质的化学组成。吸收光谱是一种连续光通过物质后被吸收一部分光形成的光谱，反映出原子的特征谱线。根据不同的特征谱线可确定物