1、高中物理光學知識點總結p 1光的直線傳播光的反射一、光源1定義：能夠自行發光的物體2特點：光源具有能量且能將其它形式的能量轉化為光能，光在介質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，而且是均勻 介質。否則，可能發生偏折。如從空氣進入水中（不是同一種介質）；“海市蜃樓”現象（介質不均勻） 。同一種頻率的光在不同介質中的傳播速度是不同的。不同頻率的光在同一種介質中傳播速度一般也不同。在同一種介質中，頻率越低

2、的光其傳播速度越大。根據愛因斯坦的相對論光速不可能超過 c。 當障礙物或孔的尺寸和波長可以相比或者比波長小時，發生明顯的衍射現象，光線可以偏離原來的傳播方向。）下，得到一種近年來（ 1999-2001 年）科學家們在極低的壓強（ 10-9 ）和極低的溫度（-9kpa10物質的凝聚態，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止運動。2本影和半影（ l）影：影是自光源發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域（ 2）本影：發光面較小的光源在投影物體后形成的光線完全不能到達的區域（ 3）半影：發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域（ 4）日食和月食：人位于月球的本影內能看

3、到日全食，位于月球的半影內能看到日偏食，位于月球本影的延伸區域（即“偽本影” ）能看到日環食當地球的本影部分或全部將月球反光面遮住， 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，則地球上的某區域處在區域 a 內將看到日全食；處在區域 b 或 c 內將看到日偏食；處在區域 d 內將看到日環食。若圖中的p 是地球，則月球處在區域a 內將看到月全食；處在區域 b 或 c 內將看到月偏食； 由于日、月、地的大小及相對位置關系決定看月球不可能運動到區域d 內，所以不存在月環食的自然光現象。3.用眼睛看實際物體和像用眼睛看物或像的本質是凸透鏡成像原理：角膜、水樣液、晶狀體和玻璃體共同作用的結

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

5、發生在粗糙平面上的反射現象叫做漫反射。鏡面反射和漫反射都遵循反射定律高中物理光學知識點總結p 24光路可逆原理：所有幾何光學中的光現象，光路都是可逆的四平面鏡的作用和成像特點（ 1）作用：只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質（2）成像特點：等大正立的虛像，物和像關于鏡面對稱（3）像與物方位關系 : 上下不顛倒 , 左右要交換散一、光的折射光的折射、全反射1折射現象：光從一種介質斜 射入另一種介質，傳播方向發生改變的現象2折射定律： 折射光線、入射光線跟法線在同一平面內，折射光線、入射光線分居法線兩側，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比3在折射現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 , 入射角的正弦跟折射角的正弦之比, 叫做介質的折射率注意：指光從真空射入介質2公式： n=sini/sin c1，折射率總大于1即 n 1v sin c 03. 各種色光性質比較：紅光的 n 最小， 最小，在同種介質中（除真空外） v 最大， 最大，從同種介質射向真空時全反射的臨界角 c 最大，以相同入射角在介質間發生折射時的偏折角最小（注意區分偏折角 和折射角 ）。 4兩種介質相比較，折射率較大的叫光密介質，折射率較小的叫光疏介質三、全反射1全反射現象：光照射到兩種介質界面上時，光線全部被反射回原介質的現象2全反射條件： 光線從光密介質射向光疏介質，且入射角大于或等于臨界角3臨界

7、角公式：光線從某種介質射向真空（或空氣）時的臨界角為c，則sinc=1/n=v/c四、棱鏡與光的色散1. 棱鏡對光的偏折作用一般所說的棱鏡都是用光密介質制作的。 入射光線經三棱鏡兩次折射后， 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小則結論相反。 ) 作圖時盡量利用對稱性 ( 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，因此一束白光經三棱鏡折射后發生色散現象，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。 ）在同一介質中，七色光與下面幾個物理量的對應關系如表所示。光學中的一個現象一串結論色散現象 nv ( 波 動衍射c 臨干涉間 (

8、粒 子e 光子光電效應性)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)高中物理光學知識點總結p 3結論： (1)折射率 n、；(2)全反射的臨界角 c；(3)同一介質中的傳播速率 v ；(4)在平行玻璃塊的側移 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。越容易產生光電效應現象(7)在真空中光的波長 ,波長大波動性顯著；(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。選擇適當的入射點

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

10、射的光，經過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個端面射出。五、各光學元件對光路的控制特征(1)光束經平面鏡反射后，其會聚（或發散）的程度將不發生改變。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，若光束由復色光組成，由于不同色光偏折的程度不同，將發生所謂的色散現象。(3)光束射向前、后表面平行的透明玻璃磚，經前、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，只產生一個側移。(4)光束射向透鏡，經前、后表面兩次折射后，其傳播光路變化的特征是：凸透鏡使光束會聚，凹透鏡使光束發

11、散。六、各光學鏡的成像特征物點發出的發散光束照射到鏡面上并經反射或折射后，如會聚于一點，則該點即為物點經鏡面所成的實像點；如發散，則其反向延長后的會聚點即為物點經鏡面所成的虛像點。因此，判斷某光學鏡是否能成實（虛）像，關鍵看發散光束經該光學鏡的反射或折射后是否能變為會聚光束（可能仍為發散光束）。（1）平面鏡的反射不能改變物點發出的發散光束的發散程度，所以只能在異側成等等大的、正立的虛像。（2）凹透鏡的折射只能使物點發出的發散光束的發散程度提高，所以只能在同側成縮小的、正立的虛像。（3）凸透鏡折射既能使物點發出的發散光束仍然發散 ,又能使物點發出發散光束變為聚光束 ,所以它既能成虛像 ,又能成實

12、像。七、幾何光學中的光路問題高中物理光學知識點總結p 4幾何光學是借用“幾何”知識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律來確定。所以，對于幾何光學問題，只要能夠畫出光路圖，剩下的就只是“幾何問題”了。而幾何光學中的光路通常有如下兩類：（1）“成像光路”一般來說畫光路應依據光的傳播規律，但對成像光路來說，特別是對薄透鏡的成像光路來說，則是依據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透鏡后必過焦點；過焦點的光線經透鏡后必平行于主軸；過光心的光線經透鏡后傳播方向不變。（2）“視場光路”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與像點的一一對應關系來幫助確定。光的波動性 (光的本性 )一、光的干涉一、光的干涉現象兩列波在相遇的疊加區域，某些區域使得“振動”加強，出現亮條紋；某些區域使得振動減弱，出現暗條紋。振動加強和振動減弱的區域相互間隔，出現明暗相間條紋的現象。這種現象叫 光的干涉現象。二、產生穩定干涉的條件：兩列波頻率相同，振動步調一致 (振動方向相同 )，相差恒定。兩個振動情況總是相同的波源，即相干波源1.產生相干光源的方法（必須保證 相同）。利用激光 (因為激光發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 頻率和振動情況完全相同的光。(這樣兩束光都來源于

14、同一個光源 ,頻率必然相等 )下面 4 個圖分別是利用雙縫、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(或縫 )光源分割法：楊氏雙縫 (雙孔 )干涉實驗；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高中物理光學知 點 p 52雙 干涉 的定量分析l 大于雙 距d，o點與雙 1 和 s2 等 距， 當雙 中 出光同 如 所示， 屏 距s射到 o 點附近的 p 點 ，兩束光波的路程差 =r2r1；由幾何關系得： 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 =k

15、 (k=0,1,2, ) 屏上某點到雙 的光程差等于波 的整數倍 ，兩束光疊加干涉加 ；暗 ：當=(2k1)(k=0,1,2, )屏上某點到雙 的光程差等于半波 的奇數倍 ，兩束光疊2加干涉減弱，據此不 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 兩列光波到達某點的路程差 波 的整數倍 ， 即=k ， 的光互相加 ，出 亮條 ；當到達某點的路程差 半波 奇數倍 ，既 =(2n1) ， 點光互相消弱，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 兩高中物理光學知 點 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 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 的）2.泊松亮斑：當光照到不透光的極小 板上 ， 在 板的陰影中心出 的亮斑。 當形成泊松亮斑 ， 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。 (當障礙物或孔的尺寸小于 0.5mm ，有明 衍射 象 )d 300 當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 ： 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 )光振動在 生明 衍射的條件下，當窄 窄 ，亮斑的范 大