高二理化生选修3-4-光学全部课件

第十二章光的传播8/17/20241光从空气到玻璃8/17/20242第一节光的反射和折射8/17/20243一、反射、平面镜成像1、反射定律：①反射光线、法线、入射光线共面；②反射光线与入射光线分居法线两侧③反射角等于入射角，即θ1=θ2

2．平面镜成像的特点：

正立等大的虚像，像与物关于镜面对称。

8/17/20244二、光的折射1、折射定律：

①

折射光线、法线、入射光线共面；

②

折射光线与入射光线分居法线两侧；

③

入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数，注意：折射现象光路可逆8/17/20245二.折射率（n）：2.定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入

射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比。3.公式：1.物理意义：描述介质的光学性质8/17/202464.光密介质与光疏介质：两种介质相比较折射率较大的介质：光密介质折射率较小的介质：光疏介质光从光疏进入光密，入射角大于折射角；从光密进入光疏，入射角小于折射角8/17/20247

几种介质的折射率金刚石2.42岩盐1.55二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.5~1.9水1.33水晶1.55空气1.000288/17/20248三.光的折射的应用1.折射成像：看到物体变浅8/17/202492.关于“视深”问题有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度，水的实际深度为h，则看上去池水的视深约为h？（已知水的折射率n）8/17/2024103.光线经过平行透明体：4.光线经过圆形透明体8/17/202411第二节光的全反射8/17/202412一、全反射2、临界角C1.全反射现象：光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到一定角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线。这种现象称为全反射现象

（2）公式：(1)定义：光从真空到介质，当折射角等于

90°时的入射角8/17/202413⑴光从光密介质到光疏介质⑵入射角大于或等于临界角3、发生全反射条件：8/17/202414三、光的折射的应用1.全反射解释现象：玻璃中气泡，光导纤维,海市蜃楼，沙漠蜃景。2.全反射棱镜:截面为等腰直角三角形8/17/2024158/17/2024163.如图，水下点光源发出的光在水面上区域？↑↑↑↑↑↑↑S8/17/2024174.关于“视深”问题例有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度，看上去池水的视深约为h，已知水的折射率n=4/3，那么，水的实际深度约为多少？8/17/2024185光线经过平行玻璃板①一定能够射出，不会发生全反射②方向与原来平行，只发生侧移。6.光线经过玻璃球①一定能够射出，不会发生全反射②出射光相对于入射光向圆心侧偏折。8/17/202419四、三棱镜2.棱镜对光有偏折作用：向底边偏折1、棱镜：横截面为三角形的三棱镜，简称棱镜8/17/202420【例8】一束光从空气射向折射率为n=的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则()A.当i＞45°时会发生全反射现象B.无论入射角是多大，折射角都不会超过45°C.欲使折射角r=30应以i=45°的角度入射D.当入射角i=arctan

时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直【例9】直角三棱镜的顶角α=15°，

棱镜材料的折射率n=1.5，一细束单色光如图所示垂直于左侧面射入，试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光线。

α8/17/202421【例10】如图所示，在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面紧贴着一个半径为r的圆形发光面，为了在玻璃板的上方看不到发光面，可以在玻璃板的上表面贴一块纸片，所贴纸片的最小面积为多大？ndr【例11】如图所示，某折射率为2的玻璃透明体，其横截面为1/4圆，圆弧半径为R，ao⊥bo，bo面被涂黑，使其完全吸收光，现有一束宽度为R的平行光垂直ao面入射，从外侧面看ab弧外表面只有一部分是光亮的，求光亮部分的弧长为多少？8/17/2024223、光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散现象色散光路图↑↑→↓→8/17/2024234、光的色散说明1）白光是由各种单色光组成的复色光光的颜色红橙黄绿蓝靛紫通过三棱镜的偏向角在同种介质中的折射率在同种介质中的传播速度由同种介质射向空气的临界角小大小大大小大小光的频率小大8/17/202424【例14】一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a．b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？

【例15】图示为一直角棱镜的横截面，∠bac=90°，∠abc=60°。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线（

）A．从ab面射出 B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直

bcao8/17/202425第十三四章光的波动性8/17/202426牛顿时代关于光的本质的两种观点：牛顿为代表的微粒说观点：光是光源发出的一种物质微粒依据：光的直线传播、反射与微粒的直线运动、弹性碰撞相似惠更斯为代表的波动说观点：光是在空间传播的某种波证据：光的干涉与衍射8/17/202427一、光的干涉1、干涉的条件：两个相干波源（频率相同）2、英国物理学家托马斯·杨观察到光的干涉现象杨氏双缝干涉实验：

条纹亮暗的实质：两列相干波相遇时形成的干涉图样中的加强区与减弱区8/17/2024283.产生亮、暗条纹的条件：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ=nλ（n=0，1，2，……）亮纹：暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=（n=0，1，2，……）8/17/2024294.双缝干涉条纹特点

①中央为亮纹,明纹宽度相同，暗纹宽度相同。③白光实验:中央条纹为白色,两侧出现彩色条纹。②条纹间距公式:8/17/2024305、薄膜干涉

★生活中的干涉现象：七彩肥皂泡、水坑中彩色油膜★光的干涉的应用：检查平面的平整度、增透膜8/17/202431小孔衍射图样二、光的衍射1、发生明显衍射现象的条件障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小

※发生衍射是不需要条件的2、光的波长可知光的波长，大约在400—600纳米3、观察衍射现象

※衍射图样的特点：明暗相间的不等间距条纹※白光衍射图样：彩色小孔衍射图样8/17/202432※缝宽、光的波长对衍射图样的影响同种色光通过不同宽度的缝，缝越窄中央亮纹越宽不同色光通过相同宽度的缝，波长越长中央亮纹越宽8/17/202433三、光的偏振1、光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波

2、自然光：包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光波的强度都相同。如太阳、电灯等普通光源直接发出的光，

3、偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光

8/17/202434激光的特点及应用：激光是一种人工产生的相干光。进行调制后用来传递信息光纤通信8/17/2024352.激光的平行度非常好。激光的特点及应用：激光测距、激光读盘等8/17/202436激光的特点及应用：3.激光的亮度高。对各种物质切割、焊接、打孔，医院可用来做手术刀8/17/202437第十四章电磁波8/17/202438一、麦克斯韦的电磁场理论1、变化的磁场（电场）能够在周围产生电场（磁场）2、均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）3、周期性变化的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的周期性电场（磁场）8/17/202439二.电磁波1.定义：电磁场由近及远向外传播2.描述物理量：（1）频率（周期）：（2）波长：波在一个周期内传播的距离（3）波速：（4）公式：8/17/202440（3）电磁波的传播不需要介质（1）电磁波是横波4.实验证明：赫兹（2）电磁波的传播实际是电磁能的传播3.特点（4）电磁波能发生反射，折射，干涉，衍射。8/17/2024414、光的电磁说1、麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。2、电磁波谱8/17/202442四、电磁波的发射1、有效地发射电磁波的条件①频率足够高②形成开放电路2、无线电波的发射：①调制：使电磁波随各种信号而改变②调幅和调频8/17/202443③检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。六、电磁波的应用广播、电视、雷达、无线通信等3、无线电波的接收①电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振②调谐：使接收电路产生电谐振的过程。调谐8/17/202444电视信号及其伴音的发送和接收8/17/202445三.电磁振荡一.电磁振荡1.振荡电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做振荡电流；3.电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器电量和相关电场；电路中的电流和相关磁场都在做周期性的变化2.振荡电路：能够产生振荡电流的电路（LC振荡电路）8/17/2024461.变化规律：二.LC振荡电路变化规律放电过程：Q,U,E,电场能减少

I,B，磁场能增加放电结束：Q,U,E,电场能为零

I,B，磁场能最大充电过程：Q,U,E,电场能增加

I,B，磁场能减少充电结束：Q,U,E,电场能最大