1、高中物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)p 1光的直線傳播光的反射一、光源1定義：能夠自行發(fā)光的物體2特點(diǎn)：光源具有能量且能將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為光能，光在介質(zhì)中傳播就是能量的傳播二、光的直線傳播1光在同一種均勻透明的介質(zhì)中沿直線傳播，各種頻率的光在真空中傳播速度：c 3 108m/s；各種頻率的光在介質(zhì)中的傳播速度均小于在真空中的傳播速度，即vc。說明：直線傳播的前提條件是在同一種 介質(zhì)，而且是均勻 介質(zhì)。否則，可能發(fā)生偏折。如從空氣進(jìn)入水中（不是同一種介質(zhì)）；“海市蜃樓”現(xiàn)象（介質(zhì)不均勻） 。同一種頻率的光在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的。不同頻率的光在同一種介質(zhì)中傳播速度一般也不同。在同一種介質(zhì)中，頻率越低

2、的光其傳播速度越大。根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論光速不可能超過 c。 當(dāng)障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或者比波長(zhǎng)小時(shí)，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，光線可以偏離原來的傳播方向。）下，得到一種近年來（ 1999-2001 年）科學(xué)家們?cè)跇O低的壓強(qiáng)（ 10-9 ）和極低的溫度（-9kpa10物質(zhì)的凝聚態(tài)，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止運(yùn)動(dòng)。2本影和半影（ l）影：影是自光源發(fā)出并與投影物體表面相切的光線在背光面的后方圍成的區(qū)域（ 2）本影：發(fā)光面較小的光源在投影物體后形成的光線完全不能到達(dá)的區(qū)域（ 3）半影：發(fā)光面較大的光源在投影物體后形成的只有部分光線照射的區(qū)域（ 4）日食和月食：人位于月球的本影內(nèi)能看

3、到日全食，位于月球的半影內(nèi)能看到日偏食，位于月球本影的延伸區(qū)域（即“偽本影” ）能看到日環(huán)食當(dāng)?shù)厍虻谋居安糠只蛉繉⒃虑蚍垂饷嬲谧。?便分別能看到月偏食和月全食具體來說：若圖中的 p 是月球，則地球上的某區(qū)域處在區(qū)域 a 內(nèi)將看到日全食；處在區(qū)域 b 或 c 內(nèi)將看到日偏食；處在區(qū)域 d 內(nèi)將看到日環(huán)食。若圖中的p 是地球，則月球處在區(qū)域a 內(nèi)將看到月全食；處在區(qū)域 b 或 c 內(nèi)將看到月偏食； 由于日、月、地的大小及相對(duì)位置關(guān)系決定看月球不可能運(yùn)動(dòng)到區(qū)域d 內(nèi)，所以不存在月環(huán)食的自然光現(xiàn)象。3.用眼睛看實(shí)際物體和像用眼睛看物或像的本質(zhì)是凸透鏡成像原理：角膜、水樣液、晶狀體和玻璃體共同作用的結(jié)

4、果相當(dāng)于一只凸透鏡。發(fā)散光束或平行光束經(jīng)這只凸透鏡作用后，在視網(wǎng)膜上會(huì)聚于一點(diǎn)，引起感光細(xì)胞的感覺，通過視神經(jīng)傳給大腦，產(chǎn)生視覺。 s s / 圖中的 s 可以是點(diǎn)光源，即本身發(fā)光的物體。圖中的 s 也可以是實(shí)像點(diǎn)（是實(shí)際光線的交點(diǎn)） 或虛像點(diǎn)（是發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)） 。入射光也可以是平行光。以上各種情況下，入射光線經(jīng)眼睛作用后都能會(huì)聚到視網(wǎng)膜上一點(diǎn)，所以都能被眼看到。三、光的反射1.反射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的界面上再返回原介質(zhì)的現(xiàn)象2反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，且反射光線和人射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角3分類：光滑平面上的反射現(xiàn)象叫做鏡面反射。

5、發(fā)生在粗糙平面上的反射現(xiàn)象叫做漫反射。鏡面反射和漫反射都遵循反射定律高中物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)p 24光路可逆原理：所有幾何光學(xué)中的光現(xiàn)象，光路都是可逆的四平面鏡的作用和成像特點(diǎn)（ 1）作用：只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質(zhì)（2）成像特點(diǎn)：等大正立的虛像，物和像關(guān)于鏡面對(duì)稱（3）像與物方位關(guān)系 : 上下不顛倒 , 左右要交換散一、光的折射光的折射、全反射1折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜 射入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象2折射定律： 折射光線、入射光線跟法線在同一平面內(nèi)，折射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比3在折射現(xiàn)象中光路是可逆的二、折射率1定義：光從真空射入

6、某種介質(zhì) , 入射角的正弦跟折射角的正弦之比, 叫做介質(zhì)的折射率注意：指光從真空射入介質(zhì)2公式： n=sini/sin c1，折射率總大于1即 n 1v sin c 03. 各種色光性質(zhì)比較：紅光的 n 最小， 最小，在同種介質(zhì)中（除真空外） v 最大， 最大，從同種介質(zhì)射向真空時(shí)全反射的臨界角 c 最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最小（注意區(qū)分偏折角 和折射角 ）。 4兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的叫光密介質(zhì)，折射率較小的叫光疏介質(zhì)三、全反射1全反射現(xiàn)象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象2全反射條件： 光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角3臨界

7、角公式：光線從某種介質(zhì)射向真空（或空氣）時(shí)的臨界角為c，則sinc=1/n=v/c四、棱鏡與光的色散1. 棱鏡對(duì)光的偏折作用一般所說的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。 入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后， 射出方向與入射方向相比，向底邊偏折。 ( 若棱鏡的折射率比棱鏡外介質(zhì)小則結(jié)論相反。 ) 作圖時(shí)盡量利用對(duì)稱性 ( 把棱鏡中的光線畫成與底邊平行 ) 。由于各種色光的折射率不同，因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏上形成七色光帶（稱光譜）（紅光偏折最小，紫光偏折最大。 ）在同一介質(zhì)中，七色光與下面幾個(gè)物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示。光學(xué)中的一個(gè)現(xiàn)象一串結(jié)論色散現(xiàn)象 nv ( 波 動(dòng)衍射c 臨干涉間 (

8、粒 子e 光子光電效應(yīng)性)距性)紅 小大大( 明 容易小 大小 ( 不 明 小難黃顯)顯)紫 大小( 不 明難大小大 (明顯 )大易小顯)高中物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)p 3結(jié)論： (1)折射率 n、；(2)全反射的臨界角 c；(3)同一介質(zhì)中的傳播速率 v ；(4)在平行玻璃塊的側(cè)移 x(5)光的頻率 ,頻率大 ,粒子性明顯 .；(6)光子的能量 e=h則光子的能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象(7)在真空中光的波長(zhǎng) ,波長(zhǎng)大波動(dòng)性顯著；(8)在相同的情況下，雙縫干涉條紋間距x 越來越窄(9)在相同的情況下，衍射現(xiàn)象越來越不明顯2. 全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當(dāng)?shù)娜肷潼c(diǎn)

9、，可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn) 90o（右圖 1）或180o（右圖 2）。要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。3. 玻璃磚所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當(dāng)光線從上表面入射，從下表面射出時(shí)，其特點(diǎn)是：射出光線和入射光線平行；各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散；射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率。4. 光導(dǎo)纖維全反射的一個(gè)重要應(yīng)用就是用于光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖） 。光纖有內(nèi)、外兩層材料，其中內(nèi)層是光密介質(zhì)，外層是光疏介質(zhì)。光在光纖中傳播時(shí)，每次射到內(nèi)、外兩層材料的界面，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。這樣使從一個(gè)端面入

10、射的光，經(jīng)過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個(gè)端面射出。五、各光學(xué)元件對(duì)光路的控制特征(1)光束經(jīng)平面鏡反射后，其會(huì)聚（或發(fā)散）的程度將不發(fā)生改變。這正是反射定律中“反射角等于入射角”及平面鏡的反射面是“平面”所共同決定的。(2)光束射向三棱鏡，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是：向著底邊偏折，若光束由復(fù)色光組成，由于不同色光偏折的程度不同，將發(fā)生所謂的色散現(xiàn)象。(3)光束射向前、后表面平行的透明玻璃磚，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是；傳播方向不變，只產(chǎn)生一個(gè)側(cè)移。(4)光束射向透鏡，經(jīng)前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是：凸透鏡使光束會(huì)聚，凹透鏡使光束發(fā)

11、散。六、各光學(xué)鏡的成像特征物點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散光束照射到鏡面上并經(jīng)反射或折射后，如會(huì)聚于一點(diǎn)，則該點(diǎn)即為物點(diǎn)經(jīng)鏡面所成的實(shí)像點(diǎn)；如發(fā)散，則其反向延長(zhǎng)后的會(huì)聚點(diǎn)即為物點(diǎn)經(jīng)鏡面所成的虛像點(diǎn)。因此，判斷某光學(xué)鏡是否能成實(shí)（虛）像，關(guān)鍵看發(fā)散光束經(jīng)該光學(xué)鏡的反射或折射后是否能變?yōu)闀?huì)聚光束（可能仍為發(fā)散光束）。（1）平面鏡的反射不能改變物點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散程度，所以只能在異側(cè)成等等大的、正立的虛像。（2）凹透鏡的折射只能使物點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散程度提高，所以只能在同側(cè)成縮小的、正立的虛像。（3）凸透鏡折射既能使物點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散光束仍然發(fā)散 ,又能使物點(diǎn)發(fā)出發(fā)散光束變?yōu)榫酃馐?,所以它既能成虛像 ,又能成實(shí)

12、像。七、幾何光學(xué)中的光路問題高中物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)p 4幾何光學(xué)是借用“幾何”知識(shí)來研究光的傳播問題的，而光的傳播路線又是由光的基本傳播規(guī)律來確定。所以，對(duì)于幾何光學(xué)問題，只要能夠畫出光路圖，剩下的就只是“幾何問題”了。而幾何光學(xué)中的光路通常有如下兩類：（1）“成像光路”一般來說畫光路應(yīng)依據(jù)光的傳播規(guī)律，但對(duì)成像光路來說，特別是對(duì)薄透鏡的成像光路來說，則是依據(jù)三條特殊光線來完成的。這三條特殊光線通常是指：平行于主軸的光線經(jīng)透鏡后必過焦點(diǎn)；過焦點(diǎn)的光線經(jīng)透鏡后必平行于主軸；過光心的光線經(jīng)透鏡后傳播方向不變。（2）“視場(chǎng)光路”即用光路來確定觀察范圍。這類光路一般要求畫出所謂的“邊緣光線” ，而一般

13、的“邊緣光線”往往又要借助于物點(diǎn)與像點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系來幫助確定。光的波動(dòng)性 (光的本性 )一、光的干涉一、光的干涉現(xiàn)象兩列波在相遇的疊加區(qū)域，某些區(qū)域使得“振動(dòng)”加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；某些區(qū)域使得振動(dòng)減弱，出現(xiàn)暗條紋。振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，出現(xiàn)明暗相間條紋的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫 光的干涉現(xiàn)象。二、產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：兩列波頻率相同，振動(dòng)步調(diào)一致 (振動(dòng)方向相同 )，相差恒定。兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，即相干波源1.產(chǎn)生相干光源的方法（必須保證 相同）。利用激光 (因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光 )；分光法 (一分為二 )：將一束光分為兩束 頻率和振動(dòng)情況完全相同的光。(這樣兩束光都來源于

14、同一個(gè)光源 ,頻率必然相等 )下面 4 個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖點(diǎn)(或縫 )光源分割法：楊氏雙縫 (雙孔 )干涉實(shí)驗(yàn)；利用反射得到相干光源：薄膜干涉利用折射得到相干光源：s1s2sacsds /b高中物理光學(xué)知 點(diǎn) p 52雙 干涉 的定量分析l 大于雙 距d，o點(diǎn)與雙 1 和 s2 等 距， 當(dāng)雙 中 出光同 如 所示， 屏 距s射到 o 點(diǎn)附近的 p 點(diǎn) ，兩束光波的路程差 =r2r1；由幾何關(guān)系得： r12=l 2+(x d )2，2=l2+(x+ d )2 .2r22考 到 ld和l x，可得 = dx .若光波 ，l亮 ： 當(dāng) =k

15、 (k=0,1,2, ) 屏上某點(diǎn)到雙 的光程差等于波 的整數(shù)倍 ，兩束光疊加干涉加 ；暗 ：當(dāng)=(2k1)(k=0,1,2, )屏上某點(diǎn)到雙 的光程差等于半波 的奇數(shù)倍 ，兩束光疊2加干涉減弱，據(jù)此不 推算出：(1)明 坐 x= k l (k=0，1，2，）d(2)暗 坐 x= (2k 1) l (k=1，2，）d2x= l . ( 屏 距 l ，雙 距 d) 量光波 的方法(3)條 距 相 亮 (暗 ) 的距離 d用此公式可以 定 色光的波 。 出n 條亮條 (暗 ) 條 的距離 a,相 兩條亮條 距adda)n 1xl(ln1用白光作雙 干涉 ,由于白光內(nèi)各種色光的波 不同,干涉條 距不

16、同 ,所以屏的中央是白色亮 ,兩 出 彩色條 。 ：由同一光源 出的光 兩狹 后形成兩列光波疊加 生當(dāng) 兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差 波 的整數(shù)倍 ， 即=k ， 的光互相加 ，出 亮條 ；當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的路程差 半波 奇數(shù)倍 ，既 =(2n1) ， 點(diǎn)光互相消弱，2出 暗條 ；l條 距與 色光波 成正比x()，d所以用 色光作雙 干涉 ， 屏的中央是亮 ，兩 稱地排列明暗相同且 距相等的條 用白光作雙 干涉 ，屏的中央是白色亮 ，兩 稱地排列彩色條 ，離中央白色亮 最近的是紫色亮 。原因：不同色光 生的條 距不同，出 各色條 交 象。所以出 彩色條 。將其中一條 遮住：將出 明暗相 的亮度不同且不等

17、距的衍射條 3薄膜干涉 象： 光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而成劈形薄膜干涉可 生平行相 條 ，兩列反射波的路程差,等于薄膜厚度d 的兩倍，即 =2d。 由于膜上各 厚度不同，故各 兩高中物理光學(xué)知 點(diǎn) p 6列反射波的路程差不等。 若：=2d=n(n=1,2) 出 明 。 =2d=(2n-1)/2(n=1,2) 出 暗 。 注意：干涉條 出 在被照射面 (即前表面 )。后表面是光的折射所造成的色散 象。 色光明暗相 條 ，彩色光出 彩色條 。薄膜干涉 用 ：肥皂膜干涉、兩片玻璃 的空氣膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛 、蝴蝶翅膀的 色等。光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的兩

18、列光疊加。看到膜上出 明暗相 的條 。(1)透 增透膜 (氟化 )：透 增透膜的厚度 是透射光在薄膜中波 的 14 倍。使薄膜前后兩面的反射光的光程差 半個(gè)波 ， ( t=2d=?，得 d=? )，故反射光疊加后減弱。大大減少了光的反射 失，增 了透射光的 度， 種薄膜叫增透膜。光 中央部分的 光 人的 最敏感，通 完全抵消， 的 、紫光沒有 著削弱。所有增透膜的光學(xué) 呈 淡紫色。從能量的角度分析 e 入=e 反 +e 透+e 吸 。 在介 膜吸收能量不 的前提下，若 e 反 =0， e 透 最大。增 透射光的 度。(2)“用干涉法 平面” ：如 所示，兩板之 形成一 空氣膜，用 色光從上向下

19、照射，如果被 平面是光滑的，得到的干涉 必是等 距的。如果某 凸起來， 明 (或暗 )提前出 ，如 甲所示；如果某 凹下， 條 延后出 ，如 乙所示。(注： “提前 ”與 “延后 ”不是指在 上，而是指由左向右的 序位置上。)注意：由于 光物 的特殊性，任何獨(dú)立的兩列光疊加均不能 生干涉 象。只有采用特殊方法從同一光源分離出的兩列光疊加才能 生干涉 象。4光的波 、波速和 率的關(guān)系 vf。光在不同介 中 播 ，其 率 f 不 ，其波 與光在介 中的波速 v 成正比色光的 色由 率決定， 率不 色光的 色也不 。二、光的衍射。1.光的衍射 象 是光離開直 路徑而 到障礙物陰影里的 象 衍射： 中

20、央明而亮的條 ，兩 稱排列 度減弱， 距 窄的條 。 孔衍射： 明暗相 不等距的 ， （與牛 有區(qū) 的）2.泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的極小 板上 ， 在 板的陰影中心出 的亮斑。 當(dāng)形成泊松亮斑 ， 板陰影的 是模糊的，在陰影外 有不等 距的明暗相 的 。3.各種不同形狀的障礙物都能使光 生衍射。至使 廓模糊不清，4. 生明 衍射的條件：障礙物 (或孔 )的尺寸可以跟波 相比，甚至比波 小。 (當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于 0.5mm ，有明 衍射 象 )d 300 當(dāng)d=0.1mm=1300 看到的衍射 象就很明 了。小 ：光的干涉條 和衍射條 都是光波疊加的 果，但存在明 的區(qū) ： 色光的衍射條 與干涉條 都是明暗相 分布，但衍射條 中 亮 最 ，兩 條 逐 窄 暗，干涉條 是等 距，明暗亮度相同。白光的衍射條 與干涉條光振動(dòng)垂 都是彩色的。直于紙面意 ：干涉和衍射 象是波的特征： 明光具有波 性。大，干涉和衍射 明 ，越容易 察到 象。衍射 象表明光沿直 播只是近似 律，當(dāng)光波 比障礙物小得多和情況下 (條件 )光才可以看作直 播。 (反之 )光振動(dòng)在 生明 衍射的條件下，當(dāng)窄 窄 ，亮斑的范 大