2022年2022年高中物理光學(xué)知識點

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載名師總結(jié)優(yōu)秀學(xué)問點光學(xué)學(xué)問點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：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)中傳播就為能量的傳播二.光的直線傳播1光在同一種勻稱透亮的介質(zhì)中沿直線傳播,各種頻率的光在真空中傳播速度：c3×108 m/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v<c；說明： 直線傳播的前提條件為在同一種介質(zhì),而且為均勻介質(zhì)；否就,可能發(fā)生偏折；如從空氣進入水中（不為同一種介質(zhì)） ；“海市蜃樓”現(xiàn)象（介質(zhì)不勻稱） ； 同一種頻率的光在不同介質(zhì)中的傳播速度為不同的；不同頻率的光在同

2、一種介質(zhì)中傳播速度一般也不同；在同一種介質(zhì)中,頻率越低的光其傳播速度越大；依據(jù)愛因斯坦的相對論光速不行能超過 c； 當(dāng)障礙物或孔的尺寸和波長可以相比或者比波長小時,發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,光線可以偏離原來的傳播方向； 近年來（ 1999-2001 年）科學(xué)家們在極低的壓強（10-9pa）和極低的溫度（ 10-9k ）下,得到一種物質(zhì)的凝結(jié)態(tài),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：影為自光源發(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

3、照耀的區(qū)域（4）日食和月食：人位于月球的本影內(nèi)能看到日全食,位于月球的半影內(nèi)能看到日偏食,位于月球本影的延長區(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詳細來說：如圖中的 p 為月球,就地球上的某區(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；如圖中的 p 為地球,就月球處在區(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.地的大小及相對位置關(guān)系打算看月球不行能運動到區(qū)域d 內(nèi),所以不存在月環(huán)食的自然光現(xiàn)象；3.用眼睛看實際物體和像用眼睛看物或像的本質(zhì)為

4、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)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)膜上會聚于一點,引起感光細胞的感覺,通過視神經(jīng)傳給大腦,/產(chǎn)生視覺；ss圖中的 s 可以為點光源,即本身發(fā)光的物體；圖中的 s 也可以為實像點（為實際光線的交點） 或虛像點（為發(fā)散光線的反向延長線的交點） ；入射光也可以為平行光；以上各種情形下,入射光線經(jīng)眼睛作用后都能會聚到視網(wǎng)膜上一點,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

5、入射角3分類：光滑平面上的反射現(xiàn)象叫做鏡面反射；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精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載名師總結(jié)優(yōu)秀學(xué)問點4光路可逆原理：全部幾何光學(xué)中的光現(xiàn)象,光路都為可逆的四平面鏡的作用和成像特點（1）作用：只轉(zhuǎn)變光束的傳播方向,不轉(zhuǎn)變光束的聚散性質(zhì)（ 2）成像特點：等大正立的虛像,物和像關(guān)于鏡面對稱（ 3）像與物方位關(guān)系 : 上下不顛倒 、 左右要交換光的折射.全反射一.光的折射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)生轉(zhuǎn)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

6、的正弦跟折射角的正弦成正比3在折射現(xiàn)象中光路為可逆的 二.折射率1定義：光從真空射入某種介質(zhì)、 入射角的正弦跟折射角的正弦之比、 叫做介質(zhì)的折射率留意：指光從真空射入介質(zhì)精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載2公式： n=sini/sincv1sin c 0,折射率總大于 1即 n1精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載3. 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)生折射時的偏折角最?。粢鈪^(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

7、介質(zhì)三.全反射 1全反射現(xiàn)象：光照耀到兩種介質(zhì)界面上時,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臨界角公式：光線從某種介質(zhì)射向真空（或空氣）時的臨界角為c,就 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為用光密介質(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； 如棱鏡的折射率比棱鏡外介質(zhì)小就結(jié)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(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

8、,紫光偏折最大； ）在同一介質(zhì)中,七色光與下面幾個物理量的對應(yīng)關(guān)系如表所示；光學(xué)中的一個現(xiàn)象一串結(jié)論精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載色散現(xiàn)象nv干涉 波動性 衍射c 臨間距粒子性 e 光子光電效應(yīng)精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載小大大 明顯簡單小大小 不明顯 小難大小小不明顯 難大小大 明顯大易紅黃紫精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載名師總結(jié)優(yōu)秀學(xué)問點結(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 x5光的頻率 、頻率大 、粒子性明顯 .；6光子的能量 e=h就光子的能量越大；越簡單產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象7在真空中光

9、的波長 、波長大波動性顯著；8在相同的情形下,雙縫干涉條紋間距x 越來越窄9在相同的情形下,衍射現(xiàn)象越來越不明顯2. 全反射棱鏡橫截面為等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡；挑選適當(dāng)?shù)娜肷潼c,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）要特殊留意兩種用法中光線在哪個表面發(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,其特點為：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)；可利用玻璃磚測定玻璃的折射率；4. 光導(dǎo)纖維全反射的一個重要應(yīng)用就為用于光導(dǎo)

10、纖維（簡稱光纖）；光纖有內(nèi).外兩層材料,其中內(nèi)層為光密介質(zhì),外層為光疏介質(zhì)；光在光纖中傳播時,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；這樣使從一個端面入射的光,經(jīng)過多次全反射能夠沒有缺失地全部從另 一個端面射出；五.各光學(xué)元件對光路的掌握特點1光束經(jīng)平面鏡反射后,其會聚（或發(fā)散）的程度將不發(fā)生轉(zhuǎn)變；這正為反射定律中“反射角等于入射角”及平面鏡的反射面為“平面”所共同打算的；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點為：向著底邊偏折,如光束由復(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.后表面平行的透亮玻璃磚,經(jīng)前

11、.后表面兩次折射后,其傳播光路變化的特點為；傳播方向不變,只產(chǎn)生一個側(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點為：凸透鏡使光束會聚,凹透鏡使光束發(fā)散；六.各光學(xué)鏡的成像特點物點發(fā)出的發(fā)散光束照耀到鏡面上并經(jīng)反射或折射后,如會聚于一點,就該點即為物點經(jīng)鏡面所成的實像點；如發(fā)散,就其反向延長后的會聚點即為物點經(jīng)鏡面所成的虛像點；因此,判定某光學(xué)鏡為否能成實（虛）像,關(guān)鍵看發(fā)散光束經(jīng)該光學(xué)鏡的反射或折射后為否能變?yōu)闀酃馐赡苋詾榘l(fā)散光束）；（1）平面鏡的反射不能轉(zhuǎn)變物點發(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發(fā)出的發(fā)散光

12、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發(fā)出的發(fā)散光束仍舊發(fā)散、又能使物點發(fā)動身散光束變?yōu)榫酃馐⑺运饶艹商撓?、又能成實像；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載名師總結(jié)優(yōu)秀學(xué)問點光的波動性 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”加強,顯現(xiàn)亮條紋；某些區(qū)域使得振動減弱,出現(xiàn)暗條紋；振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔,顯現(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)固干涉的條件：兩列波頻率相同,振動步調(diào)一樣振動方向相同 ,相差恒定；兩個振動情形總為相同的波源,即相干波源1.產(chǎn)生相干光源的方法

13、（必需保證相同）；利用激光由于激光發(fā)出的為單色性極好的光；分光法 一分為二 ：將一束光分為兩束 頻率和振動情形完全相同的光；這樣兩束光都來源于同一個光源 、頻率必定相等 下面 4 個圖分別為利用雙縫.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：楊氏雙縫雙孔干涉試驗；利用反射得到相干光源：薄膜干涉利用折射得到相干光源：s1 s2sa cdss /b2雙縫干涉 的定量分析如下列圖,縫屏間距l(xiāng) 遠大于雙縫間距d,o 點與雙縫 s1 和 s2 等間距,就當(dāng)雙縫中發(fā)出光同時精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載射到 o 點鄰近的p 點時,兩束光波的路程差為 =r2

14、r1 ；由幾何關(guān)系得： r12=l 2+xd 2,2精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載r2 2=l2+x+d 2.2精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載考慮到ld和lx ,可得= dx .如光波長為 ,l亮紋：就當(dāng) =±kk=0、1、2、屏上某點到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍時,兩束光疊加干涉加強；暗紋：當(dāng) =± 2k 1 2k=0、1、2、屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍時,兩束光疊加干涉減弱,精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載名師總結(jié)優(yōu)秀學(xué)問點據(jù)此不難推算出：1明紋坐標(biāo)x= ±k l k=0,1,2,） 2暗紋坐標(biāo)x=

15、±2k1l ·dd2精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載k=1,2,）測量光波長的方法3條紋間距 相鄰亮紋 暗紋間的距離 x=l . 縫屏間距 l ,雙縫間距 dd精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載用此公式可以測定單色光的波長；就出n條亮條紋 暗 條紋的距離a、相鄰兩條亮條紋間距精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載adxn1ld aln1精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載用白光作雙縫干涉試驗時、由于白光內(nèi)各種色光的波長不同、干涉條紋間距不同 、所以屏的中心為白色亮紋、兩邊顯現(xiàn)彩色條紋；結(jié)論： 由同一光源發(fā)出的光經(jīng)兩狹縫后形成兩列光

16、波疊加產(chǎn)生當(dāng)這兩列光波到達某點的路程差為波長的整數(shù)倍時,即 =k ,該處的光相互加強,顯現(xiàn)亮條紋；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載當(dāng)?shù)竭_某點的路程差為半波長奇數(shù)倍時,既=消弱,顯現(xiàn)暗條紋；2 n2·1 ,該點光相互·精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載條紋間距與單色光波長成正比xl,d精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載所以用 單色光作雙縫干涉試驗時,屏的中心為亮紋,兩邊對稱地排列明暗相同且間距相等的條紋用白光作雙縫干涉試驗時 ,屏的中心為白色亮紋,兩邊對稱地排列彩色條紋,離中心白色亮紋最近的為紫色亮紋；緣由：不同色光產(chǎn)生的條紋間距不同,顯

17、現(xiàn)各色條紋交叉現(xiàn)象；所以顯現(xiàn)彩色條紋；將其中一條縫遮住：將顯現(xiàn)明暗相間的亮度不同且不等距的衍射條紋3薄膜干涉現(xiàn)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產(chǎn)生平行相間條紋,兩列反射波的路程差、等于薄膜厚度 d 的兩倍,即 =2d； 由于膜上各處厚度不同,故各處兩列反射波的路程差不等；如：=2d=nn=1、2就顯現(xiàn)明紋；=2d=2n-1/2n=1、2就顯現(xiàn)暗紋；應(yīng)留意：干涉條紋顯現(xiàn)在被照耀面即前表面 ；后表面為光的折射所造成的色散現(xiàn)象；單色光明暗相間條紋,彩色光顯現(xiàn)彩色條紋；薄膜干涉應(yīng)用 ：肥皂膜干涉.兩片玻璃間的空氣膜干涉.浮在水面上的油膜干涉.牛頓環(huán).蝴蝶翅膀的顏

18、色等；光照到薄膜上,由膜的前后表面反射的兩列光疊加；看到膜上顯現(xiàn)明暗相間的條紋；1透鏡增透膜 氟化鎂 ：透鏡增透膜的厚度應(yīng)為透射光在薄膜中波長的14 倍；使薄膜前后兩面的反射光的光程差為半個波長, t=2d=.,得 d=.,故反射光疊加后減弱；大大削減了光的反射缺失,增強了透射光的強度,這種薄膜叫增透膜；光譜中心部分的綠光對人的視覺最敏銳,通過時完全抵消,邊緣的紅.紫光沒有顯著減弱；全部增透膜的光學(xué)鏡頭出現(xiàn)淡紫色；從能量的角度分析e 入=e 反+e 透+e 吸； 在介質(zhì)膜吸取能量不變的前提下,如e 反=0,就 e 透最大；增強透射光的強度；2“用干涉法檢查平面” ：如下列圖,兩板之間形成一層空

19、氣膜,用單色光從上向下照耀,假如被檢測平面為光滑的,得到的干涉圖樣必為等間距的； 假如某處凸起來,就對應(yīng)明紋 或暗紋 提前顯現(xiàn),如圖甲所示；假如某處凹下,就對應(yīng)條紋延后顯現(xiàn),如圖乙所示； 注： “提前”與“延后”不為指在時間上,而為指由左向右的次序位置上； 留意： 由于發(fā)光物質(zhì)的特殊性,任何獨立的兩列光疊加均不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；只有采納特殊方法從同一光源分別出的兩列光疊加才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；4光的波長.波速和頻率的關(guān)系v f；光在不同介質(zhì)中傳播時,其頻率f 不變,其波長 與光在介質(zhì)中的波速v 成正比色光的顏色由頻率打算,頻率不變就色光的顏色也不變；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載名師

20、總結(jié)優(yōu)秀學(xué)問點二.光的衍射；1.光的衍射現(xiàn)象 為光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象單縫衍射： 中心明而亮的條紋,兩側(cè)對稱排列強度減弱,間距變窄的條紋；圓孔衍射： 明暗相間不等距的圓環(huán), （與牛頓環(huán)有區(qū)分的）2.泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的微小圓板上時,在圓板的陰影中心顯現(xiàn)的亮斑； 當(dāng)形成泊松亮斑時,圓板陰影的邊緣為模糊的,在陰影外仍有不等間距的明暗相間的圓環(huán)；3.各種不同外形的障礙物都能使光發(fā)生衍射；至使輪廓模糊不清,4.產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸可以跟波長相比,甚至比波長仍小；當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm 時,有明顯衍射現(xiàn)象 d300 當(dāng)d=0.1mm=1300 時看到的衍射現(xiàn)象就很明顯了； 小結(jié)：光的干涉條紋和衍射條紋都為光波疊加的結(jié)果,但存在明顯的區(qū)分：單色光的衍射條紋與干涉條紋都為明暗相間分布,但衍射條紋中間亮紋最寬,兩側(cè)條紋逐步變窄變暗,干涉條紋就為等間距,明暗亮度相同；白光的衍射條紋與干涉條紋都為彩色的；意義：干涉和衍射現(xiàn)象為波的特點：證明光具有波動性；大,干涉和衍射現(xiàn)明顯,越簡單觀看到現(xiàn)象；衍射現(xiàn)象說明光沿直線傳播只為近似規(guī)律,當(dāng)光波長比障礙物小得多和情形下條件光才可以看作直線傳播； 反之在發(fā)生明顯衍射的條件下,當(dāng)窄縫變窄時,亮斑的范疇變大,條紋間距離變大,而亮度變暗；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載光的直進為幾何光學(xué)的基礎(chǔ),光的衍射