2022年2022年高中物理光學(xué)知識點總結(jié)

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載光學(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：c 33108m/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),而且為勻稱介質(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；不同頻率的光在同一種介質(zhì)中傳播速度一

2、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,光線可以偏離原先的傳播方向； 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照耀的區(qū)域（ 4

3、）日食和月食：人位于月球的本影/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

4、射入介質(zhì)2公式：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載sinc0,折射率總大于1即 n1 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

5、精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載四.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,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；2.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oo 鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90

6、（右圖 1）或 180（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)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

7、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.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

8、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)散光束的發(fā)散程度提高,所以只能在同精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載側(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?、所以它既能成虛像 、又能成實像

9、；七.幾何光學(xué)中的光路問題幾何光學(xué)為借用 “幾何”學(xué)問來討論光的傳播問題的, 而光的傳播路線又為由光的基本傳播規(guī)律來確定；所以,對于幾何光學(xué)問題,只要能夠畫出光路圖,剩下的 就只為 “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,但對成像光路來說,特殊為對薄透鏡的成像光路來說,就為依據(jù)三條特殊光線來完成的； 這三條特殊光線通常為指： 平行于主軸的光線經(jīng)透鏡后必過焦點；過焦點的光線經(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） “視場光路 ”即用光路來確定觀看范疇；這類光路一般要求畫出所謂的“邊緣光線 ”,而一般的

10、“邊緣光線 ”往往又要借助于物點與像點的一一對應(yīng)關(guān)系來幫忙確定；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, 顯現(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（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

11、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：2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)出光同時射到o 點鄰近的 p 點時,兩束光 b 波的路程差為=r2r1；由幾何關(guān)系得： r12=l2+x 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=d2,2 lr22=l2+x+d22. dx精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載亮紋：就當(dāng) =±kk=0

12、、1、2、屏、兩束光疊加干涉加強；上某點到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍時,精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載暗紋：當(dāng) =±2k 1.如光波長為 ,2 k=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 - - - 歡迎下載據(jù)此不難推算出：1明紋坐標x=±kld k=,0 1, 2, 、 ） 2暗紋坐標x=±2k2 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精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載d .縫 a屏間距 l ,雙縫間距 d精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料

13、- - - 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l(xiāng)a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；當(dāng)?shù)竭_某點的路程差為半波長奇數(shù)倍時,既=條紋間距與單色光波長成正比,該點光相互消弱,顯現(xiàn)暗條紋；ld 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,

14、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；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載緣由：不同色光產(chǎn)生的條紋間距不同,顯現(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?。簩@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,精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載兩列反射波的路程差等、于薄膜厚度 d 的兩倍,即 =2；d由于膜上各處厚度精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載不同,故各處兩列反射波的路程差不等；如： =2d=nn=1、2就出現(xiàn)明紋；精品學(xué)習(xí)資料精選

15、學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載 =2d=2-1n /2n=1、2就出現(xiàn)暗紋；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載應(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 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1 4 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

16、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；

17、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；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

18、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：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載障礙物 或孔的尺寸可以跟波長相比, 甚至比波長仍??； 當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于 0.5mm 時,有明顯衍射現(xiàn)象 d 300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

19、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；光的直進為幾何光學(xué)的基礎(chǔ), 光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否認光的直進, 而為指出光的傳播規(guī)律受肯定條件制約的, 任何物理規(guī)律都受肯定條件限制； 光學(xué)顯微鏡能放大 2000 倍,無法再放大,再放大衍射現(xiàn)象明顯了； 光振動垂 以下新教材適用 直于紙面 三.光的偏振橫波只沿某個特定方向振動,這種現(xiàn)象叫做波的偏振；只有橫波才有偏振現(xiàn)象；依據(jù)波為否具有

20、偏振現(xiàn)象來判定波為否橫波,試驗說明, 光具有偏振現(xiàn)象, 說明光波為橫波；（ 1）自然光；太陽.電燈等一般光源直接發(fā)出的光,包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,光振動而且沿各個方向振動的光波的強度都相同,這種光叫自然光；自然光通過偏振片后成形偏振光；在紙面 （2）偏振光；自然光通過偏振片后,在垂直于傳播方向的平面上,只沿一個特定的方向振動,叫偏振光；自然光射到兩種介質(zhì)的界面上,假如光的入射方向合適, 使反射和折射光之間的夾角恰好為90°,這時,反射光和折射光就都為偏振光,且它們的偏振方向相互垂直；我們通?？吹降慕^大多數(shù)光都為偏振光；除了直接從光源發(fā)出的光外；偏振片 起偏器 由特定的

21、材料制成,它上面有一個特殊方向透振方向 只有振動方向和透振方向平行的光波才能通過偏振片；（ 3）只有橫波才有偏振現(xiàn)象；光的偏振也證明白光為一種波,而且為橫波；各種電磁波中電場e 的方向.磁場b 的方向和電磁波的傳播方向之間,兩兩相互垂直；（ 4）光波的感光作用和生理作用主要為由電場強度e 引起的,因此將 e 的振動稱為光振動；（ 5）應(yīng)用：立體電影.照相機的鏡頭.排除車燈的眩光等；四.麥克斯韋光的電磁說1.光的干涉與衍射充分地說明光為一種波,光的偏振現(xiàn)象又進一步說明光為橫波；提出光電磁說的背景： 麥克斯韋對電磁理論的討論預(yù)言了電磁波的存在,并得到電磁波傳播速度的理論值3.113108m/s,這

22、和當(dāng)時測出的光速3.153108m/s 特別接精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載近,在此基礎(chǔ)上麥克斯韋提出了光在本質(zhì)上為一種電磁波 這就為所謂的光的電磁說；光電磁說的依據(jù)：赫茲在電磁說提出20 多年后,用試驗證明白電磁波的存在,測得電磁波的傳播速度的確等于光速,并測出其波長與頻率, 并且證明白電磁波也能產(chǎn)生反射.折射.衍射.干涉.偏振等現(xiàn)象；用試驗證明白光的電磁說的正 確性；光電磁說的意義： 揭示了光的電磁本性, 光為肯定頻率范疇內(nèi)的電磁波；把光現(xiàn)象和電磁學(xué)統(tǒng)一起來,說明光與電和磁存在聯(lián)系；說明白光能在真空中傳播的緣由： 電磁場本身就為物質(zhì), 不需要別的介質(zhì)來傳遞；電磁波譜：按波長由大到小的次序排列為：無線電波.紅外線.可見光七色.紫外線. x射級. 射線,除可見光外,相鄰波段間都有重疊；由于頻率和波長不同, 又表現(xiàn)出不同的特性： 波長大 頻率小 干涉.衍射明顯,波動性強；現(xiàn)在能在晶體上觀看到射線的衍射圖樣了；除了可同光外, 上述相鄰的電磁波的頻率并不肯定分開,但頻率.波長的排列有規(guī)律；mm；可見高