光學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、光的折射定律光的折射定律折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內(nèi)內(nèi)折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè) 入射角、入射角、折射角有什折射角有什么關(guān)系呢么關(guān)系呢 ？當(dāng)光從空氣斜射入當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時(shí)，折射水或玻璃中時(shí)，折射角小于入射角角小于入射角 當(dāng)入射角增大當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨時(shí)，折射角也隨著增大著增大 當(dāng)光從水或玻璃斜當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時(shí)，折射射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角角大于入射角 空空氣氣水水入射角的正弦和折射入射角的正弦和折射角的正弦成正比角的正弦成正比 nrisinsin空氣空氣-水水 n n 大于大于 1

2、 1水水-空氣空氣 n n 小于小于 1 1ir空氣空氣水水折射光路是可逆的折射光路是可逆的 ：應(yīng)用應(yīng)用1 1： 人在水上看到物體的人在水上看到物體的像，比實(shí)際物體位置偏像，比實(shí)際物體位置偏上，感覺(jué)水比較淺。上，感覺(jué)水比較淺。從上向下看從上向下看, ,nHh折射率實(shí)際深度視深 沒(méi)有大氣沒(méi)有大氣有大氣有大氣 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n是不同的，它是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的

3、物理量，物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角與折射角的正發(fā)生折射時(shí)，入射角與折射角的正弦之比弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率，叫做這種介質(zhì)的折射率一、折射率一、折射率（1 1）折射率）折射率-是光從真空射入某種是光從真空射入某種介質(zhì)中時(shí)的折射率介質(zhì)中時(shí)的折射率（2）n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i和和r無(wú)無(wú)關(guān)，對(duì)于確定的介質(zhì)，關(guān)，對(duì)于確定的介質(zhì)，n是定值，不是定值，不能說(shuō)能說(shuō)nsini或或n1/sinr（3）折射率無(wú)單位）折射率無(wú)單位任何介質(zhì)的折射率皆大于任何介質(zhì)的折射率皆大于1。sinisinrn=定義式：定義式：某介質(zhì)的折射率，等于光在真

4、空某介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度中的速度c c與光在介質(zhì)中的速度與光在介質(zhì)中的速度之比：之比：cvn=（n1） 光在不同介質(zhì)中的速度不同，光在不同介質(zhì)中的速度不同，這正是發(fā)生折射的原因。這正是發(fā)生折射的原因。 研究表明：研究表明：?jiǎn)紊す馐鴨紊す馐疗恋乳g距等間距雙縫干涉圖樣雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線(xiàn)亮條紋的中心線(xiàn)亮條紋的中心線(xiàn)亮條紋的中心線(xiàn)暗條紋的中心線(xiàn)暗條紋的中心線(xiàn)暗條紋的中心線(xiàn)暗條紋的中心線(xiàn)雙縫雙縫中央亮條紋中央亮條紋明暗相間明暗相間亮條紋亮條紋暗條紋暗條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件22ns212ns（ n=0，1，2，3

5、）（ n=0，1，2，3）實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理相鄰兩個(gè)明相鄰兩個(gè)明(或暗或暗)條紋之間的距離為條紋之間的距離為其中，波長(zhǎng)用其中，波長(zhǎng)用 表示，表示，d表示兩個(gè)狹縫之間的距離，表示兩個(gè)狹縫之間的距離，l為擋板與屏間的距離為擋板與屏間的距離 dlx 一、光的顏色 色散不同顏色的光，波長(zhǎng)不同白光雙縫干涉條紋特點(diǎn)：n 彩色條紋n 中央明條紋是白色的光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象 讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后，形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉薄膜干涉二、薄膜干涉中的色散不同單色光的薄膜干涉條紋不同單色光的薄膜干涉條紋 可見(jiàn)，波

6、長(zhǎng)可見(jiàn)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋越寬越長(zhǎng)，干涉條紋越寬 1 1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方由于光波波長(zhǎng)極短，應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方由于光波波長(zhǎng)極短，所以微薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干所以微薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干涉條紋涉條紋 2 2、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽(yáng)光下的、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽(yáng)光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜

7、干涉二、薄膜干涉中的色散薄膜干涉的薄膜干涉的應(yīng)用（一）應(yīng)用（一）檢查表面的平整程度檢查表面的平整程度取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜，薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光，從反射光中就會(huì)看到干涉條紋光形成相干光，從反射光中就會(huì)看到干涉條紋標(biāo)準(zhǔn)樣板標(biāo)準(zhǔn)樣板待檢部件待檢部件空氣薄層空氣薄層如果被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的如果

8、被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的, ,如圖（如圖（b b）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（c c）所示，）所示，則表示被檢測(cè)表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的則表示被檢測(cè)表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測(cè)地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測(cè)表面的平整情況。這種測(cè)量精度可達(dá)表面的平整情況。這種測(cè)量精度可達(dá)1010-6-6cmcm。(a) (b) (c) 單色光單色光標(biāo)準(zhǔn)樣板標(biāo)準(zhǔn)樣板薄片薄片被檢測(cè)平面被檢測(cè)平面注：薄片厚度一般僅為零點(diǎn)零幾毫米左右，只相當(dāng)于一張紙片的厚度注：薄片厚度一般僅為零點(diǎn)

9、零幾毫米左右，只相當(dāng)于一張紙片的厚度薄膜干涉的薄膜干涉的應(yīng)用（一）應(yīng)用（一）檢查表面的平整程度檢查表面的平整程度薄膜干涉的應(yīng)用薄膜干涉的應(yīng)用（二）（二）增透膜增透膜鍍層鍍層薄膜薄膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜( (一般用氟化鎂一般用氟化鎂) )。當(dāng)。當(dāng)薄膜的厚度適當(dāng)時(shí)，在薄膜的兩個(gè)表面上反射路程度恰好薄膜的厚度適當(dāng)時(shí)，在薄膜的兩個(gè)表面上反射路程度恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度，這種薄膜叫增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度，這種薄膜叫增透膜增透膜。常用的棱鏡是橫截面積為三角形的三棱

10、鏡，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為棱鏡棱鏡可以改變光的傳播方向，還可以使光發(fā)生色散三、折射時(shí)的色散 通過(guò)實(shí)驗(yàn)或作光路可知（如圖），從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射出的光線(xiàn)從另一側(cè)面射出時(shí)向底面偏折偏折角度不僅與棱鏡材料的折射率有關(guān)，還跟入射角底大小有關(guān)點(diǎn)擊畫(huà)面觀看動(dòng)畫(huà)三、折射時(shí)的色散光的衍射光的衍射光離開(kāi)直線(xiàn)傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍光離開(kāi)直線(xiàn)傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫衍射圖樣。射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫衍射圖樣。光的明顯衍射條件：光的明顯衍射條件：障礙物或孔的尺寸小于波長(zhǎng)或者和波長(zhǎng)差不多。障礙物或孔的尺寸小于波長(zhǎng)或者和波長(zhǎng)差不多。單縫衍射條紋單縫衍射條紋單縫不變，波長(zhǎng)越大，衍射越明顯，單

11、縫不變，波長(zhǎng)越大，衍射越明顯，中央亮紋越寬中央亮紋越寬波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫越窄，現(xiàn)象越明顯，中央亮紋越寬越暗圓孔衍射圓孔衍射圓屏衍射圓屏衍射S小圓孔做衍射小圓孔做衍射 小圓盤(pán)和小圓孔做衍射圖小圓盤(pán)和小圓孔做衍射圖樣特點(diǎn)樣特點(diǎn)衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象條紋的不同衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象條紋的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)：點(diǎn)和相同點(diǎn)： 相同點(diǎn)：由于光的疊加而產(chǎn)生的，明暗相相同點(diǎn)：由于光的疊加而產(chǎn)生的，明暗相間的。間的。 不同點(diǎn)：雙縫的條紋是等間距的各條紋的不同點(diǎn)：雙縫的條紋是等間距的各條紋的亮度差別較小，條紋條數(shù)較多。亮度差別較小，條紋條數(shù)較多。 衍射條紋不等間距，中央條紋亮而寬，衍射條紋不等間距，中央條紋亮而寬，兩側(cè)條紋較暗較

12、窄，對(duì)稱(chēng)分布兩側(cè)條紋較暗較窄，對(duì)稱(chēng)分布只有橫波有偏振現(xiàn)象只有橫波有偏振現(xiàn)象 而縱波無(wú)偏振問(wèn)題而縱波無(wú)偏振問(wèn)題如何檢驗(yàn)光的橫波性呢？如何檢驗(yàn)光的橫波性呢？-用用偏振片偏振片檢驗(yàn)檢驗(yàn) 通光方向通光方向P通通不通不通2自然光自然光 普通光源發(fā)光：普通光源發(fā)光：在在垂直傳播方向的平面內(nèi)垂直傳播方向的平面內(nèi)各個(gè)方向各個(gè)方向的光振動(dòng)全有的光振動(dòng)全有各個(gè)振動(dòng)各個(gè)振動(dòng)方向的強(qiáng)度相等方向的強(qiáng)度相等三、偏振光的獲取三、偏振光的獲取問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 如何從普通光源中取得偏振光呢？如何從普通光源中取得偏振光呢？方法：方法： （1 1）偏振片法）偏振片法 （2 2）反射折射法）反射折射法反射光反射光 折射光都是折射光都是部

13、分偏振光部分偏振光 反射光中反射光中 垂直入射面振動(dòng)占優(yōu)垂直入射面振動(dòng)占優(yōu)折射光中折射光中平行入射面振動(dòng)占優(yōu)平行入射面振動(dòng)占優(yōu)方法：方法： （2 2）布儒斯特定律布儒斯特定律 不同介質(zhì)的折射率不同，我們把折射率較小的介質(zhì)稱(chēng)為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱(chēng)為光密介質(zhì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的13NNAOB12空氣NNAOB全反射介質(zhì) 1空氣介質(zhì)2介質(zhì)1相對(duì)介質(zhì)2是光疏介質(zhì)介質(zhì)介質(zhì)1 1與介質(zhì)與介質(zhì)2 2相對(duì)空氣都是光密介質(zhì)相對(duì)空氣都是光密介質(zhì)23nn2光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生反射和折射，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線(xiàn)越來(lái)越強(qiáng)，折射光線(xiàn)越來(lái)越弱，當(dāng)折射角增大到90時(shí)，折射光

14、線(xiàn)完全消失，只剩下反射光線(xiàn)，這種現(xiàn)象叫做全反射折射角 2 2 為90時(shí)，發(fā)生全反射現(xiàn)象13介質(zhì)NNAOC空氣12介質(zhì)NNAOB空氣3C13光密介質(zhì)NNAOC光疏介質(zhì)在研究全反射現(xiàn)象中，剛好發(fā)生全反射的，即折射角等于90時(shí)的入射角是一個(gè)很重要的物理量，叫做臨界角臨界角用C 表示當(dāng)光線(xiàn)從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角等于或大于臨界角，就發(fā)生全反射現(xiàn)象1 臨界角臨界角發(fā)生全反射現(xiàn)象 折射角等于90時(shí)的入射角叫做臨界角，用符號(hào)C 表示光從折射率為n的某種介質(zhì)射到空氣(或真空)時(shí)的臨界角C 就是折射角等于90時(shí)的入射角，根據(jù)折射定律可得：nCCsin1sin90sin因而 ：nC1sin發(fā)生全反射的

15、條件發(fā)生全反射的條件 光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)； 入射角等于或大于臨界角 光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到幾百微米之間，由內(nèi)芯與外套兩層組成內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 把光導(dǎo)纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對(duì)位置相同，圖像就可以從一段傳到另一端了光導(dǎo)纖維全反射棱鏡1、光線(xiàn)由AB面垂直入射，在AC面發(fā)生全反射，垂直由BC面出射橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡2、光線(xiàn)由AC面垂直入射，在AB、 BC面發(fā)生兩次全反射，垂直由AC面出射變化變化90 90 變化變化180 180 特點(diǎn)特點(diǎn)作用作用應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例相干光相干光 可進(jìn)行調(diào)制、傳遞信息可進(jìn)行調(diào)制、傳遞信息光纖通信光纖通信平行度平行度非常好非常好傳播很遠(yuǎn)距離能保持一定傳播很遠(yuǎn)距離能保持一定強(qiáng)度，可精確測(cè)距測(cè)速?gòu)?qiáng)度，可精確測(cè)距測(cè)速激光雷達(dá)激光雷達(dá)可會(huì)聚于很小的一點(diǎn)，記可會(huì)聚于很小的一點(diǎn)，記錄信息密度高錄信息密度高DVDDVD、CDCD、VCDVCD機(jī)，機(jī)，計(jì)算機(jī)光驅(qū)計(jì)算機(jī)光驅(qū)亮度高亮度高可在很小空間短時(shí)間內(nèi)集可在很小空間短時(shí)間內(nèi)集中很大能量中很大能量激光切割、焊接、激光切割、焊接、打孔、醫(yī)療手術(shù)打孔、醫(yī)療手術(shù)產(chǎn)生高壓引起核聚變產(chǎn)生高壓引起核聚變?nèi)斯た刂凭圩兎慈斯た刂凭圩兎磻?yīng)應(yīng)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解:恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)