(完整版)高中物理光學知識點總結(jié)

1、光的波動性（惠更斯）能解釋：光的直線傳播、光的反射等。困難：光的獨立傳播、光躲到兩種媒質(zhì)的界面上既有反射，又有折射。光的微粒說（牛頓）6、知道光的波粒二象性：知道一切微觀粒子都具有波粒二象性，知道大量光子容易表現(xiàn)出粒子性，而少量光子容易表現(xiàn)為粒子性。光的干涉光的衍射雙縫干涉薄膜干涉光的本性認識深化過程*光的電磁說麥克斯韋）電磁場理論光的電磁說電磁波譜無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、r射線，由低頻到高頻，構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜。光的直線傳播光的反射二、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=3X108m/s；各種頻率的光在介質(zhì)中的傳

2、播速度均小于在真空中的傳播速度，即vvC。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。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.4. 光路可逆原理：所有幾何光學中的光現(xiàn)象，光路都是可逆的.四、平面鏡的作用和成像特點目前的結(jié)論光子說（愛因斯坦）1f波粒二象性光電效應及其規(guī)律V光子說光在空間傳播不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子。光子的能量E=hv。h=6.63X焦秒，稱普朗

3、克常量。光既有波動性，又有粒子性，故認為光具有波粒二象性（一切微觀粒子都有波粒二象性）。大量光子、長波長:容易表現(xiàn)出波動性。少量光子、短波長:容易表現(xiàn)出粒子第十一單元光的性質(zhì)性。(1)(2)(3)作用：只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質(zhì).成像特點：等大正立的虛像，物和像關(guān)于鏡面對稱.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、入射光線分居法二、學習要求1、知道有關(guān)光的本性的認識發(fā)展過程：知道牛頓代表的微粒、惠更斯的波動說一直到光的波粒二象

4、性這一人類認識光的本性的歷程，懂得人類對客觀世界的認識是不斷發(fā)展不斷深化的。2、知道光的干涉：知道光的干涉現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件；知道雙縫干涉的裝置、干涉原理及干涉條紋的寬度特征，會用肥皂膜觀察薄膜干涉現(xiàn)象。知道光的衍射：知道光的衍射現(xiàn)象及觀察明顯衍射現(xiàn)象的條件，知道單縫衍射的條紋與雙縫干涉條紋之間的特征區(qū)別。3、知道電磁場，電磁波：知道變化的電場會產(chǎn)生磁場，變化的磁場會產(chǎn)生電場，變化的磁場與變化的磁場交替產(chǎn)生形成電磁場；知道電磁波是變化的電場和磁場一一即電磁場在空間的傳播；知道電磁波對人類文明進步的作用，知道電磁波有時會對人類生存環(huán)境造成不利影響；從電磁波的廣泛應用認識科學理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)應用是一

5、個創(chuàng)新過程，增強理論聯(lián)系實際的自覺性。知道光的電磁說：知道光的電磁說及其建立過程，知道光是一種電磁波。4、知道電磁波波譜及其應用：知道電磁波波譜，知道無線電波、紅外線、紫外線、X射線及丫射線的特征及其主要應用。5、知道光電效應和光子說：知道光電效應現(xiàn)象及其基本規(guī)律，知道光子說，知道光子的能量與光學知識點其頻率成正比；知道光電效應在技術(shù)中的一些應用線兩側(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).、c九1、2.公式：n=sini/sinY-，折射率總大于1.即

6、n1.v九sinCo3各種色光性質(zhì)比較：紅光的n最小，v最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）v最大，入最大，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?。ㄗ⒁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).全反射全反射現(xiàn)象：全反射條件：臨界角公式：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(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

7、鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏上形成七色光=V=三、1.2.3.四、光照射到兩種介質(zhì)界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象.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.光線從某種介質(zhì)射向真空（或空氣）時的臨界角為C，則sinC=l/n=v/c3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關(guān)系如表所示。光學中的一個現(xiàn)象一串結(jié)論色散現(xiàn)象nV入（波動性）衍射C臨干涉間距Y（粒子性）E光子光電效應紫小*大1大（明辱）;?。ú幻黠@）容易小大小（不明大（明顯）小難i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

8、璃塊的側(cè)移Ax（5）光的頻率Y,頻率大，粒子性明顯.；（6）光子的能量E=hY則光子的能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象（7）在真空中光的波長入，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(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?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)90。（右圖1）或180（右圖2）。要特別注意兩種用法、中光線在哪個表面發(fā)生全反射。x3. 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

9、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(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，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(jīng)平面鏡反射后，其會聚（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

10、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(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：凸透鏡使光束會聚，凹透鏡使光束發(fā)散。六、各光學鏡的成像特征物點發(fā)出的發(fā)散光束照射到鏡面上并經(jīng)反射或折射后，如會聚于一點，則該點即為物點經(jīng)鏡面所成的實像點；如發(fā)散，則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，判斷某光學鏡是否能成實（虛）像，關(guān)鍵看發(fā)散光束經(jīng)該光學鏡的反射或折射后是否能變?yōu)闀酃馐?/p>

11、（可能仍為發(fā)散光束）。（1）平面鏡的反射不能改變物點發(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，所以只能在同側(cè)成縮小的、正立的o（3）凸透鏡折射既能使物點發(fā)出的發(fā)散光束仍然發(fā)散，又能使物點發(fā)出發(fā)散光束變?yōu)榫酃馐?，所以它既能成虛像，又能成實像。七、幾何光學中的光路問題幾何光.學是借用上幾何二知.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(guī)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lEl光路應依據(jù)光的傳播規(guī)律，

12、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(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；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”一一即用光路來確定觀察范圍。這類光路一般要求畫出所謂的“邊緣光線而一般的“邊緣光線”往往又要借助于物點與像點的一一對應關(guān)系來幫助確定。3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，出現(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，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

13、涉的條件：兩列波頻率相辰L振動步調(diào)二致：（振動方向根同L相差恒定9兩個振動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（因為激光發(fā)出的是單色性極好的光）；分光法（一分為二）：將丁束為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同一個光源，頻率必然相等）F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: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. 當這兩列光波到達某點的路程差為波長的整數(shù)倍時，即入，該處的光互相

14、加強，出現(xiàn)亮條紋；X 當?shù)竭_某點的路程差為半波長奇數(shù)倍時，既6=-（2n-l）,該點光互相消弱，出現(xiàn)暗條紋；厶 條紋間距與單色光波長成正比.Ax=4九（*入），a所以用單色光作雙縫干涉實驗時，屏的中央是亮紋，兩邊對稱地排列明暗相一同且.間距相一等的條紋用白光作雙縫干涉實驗時，屏的中央是白色亮紋，兩邊對稱地排列彩色條紋，離中央白色亮紋最近的是紫色兄紋。原因：不同色光產(chǎn)生的條紋間距不同，出現(xiàn)各色條紋交錯現(xiàn)象。所以出現(xiàn)彩色條紋。將其中一條縫遮?。簩⒊霈F(xiàn)明暗相間的亮度一丕同且丕等距的衍射條紋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

15、射波的路程差A5,等于薄膜厚度的兩倍，即由于膜上各處厚度不同，故各處兩列反射波的路程差不等。若：A8=2d=nn=l,2.）則出現(xiàn)明紋。A8=2=（2斤-1）久/2（1,2.）則出現(xiàn)暗紋。應注意：干涉條紋出現(xiàn)在被照射面（即前表面）。后表面是光的折射所造成的色散現(xiàn)象。單色光明暗相間條紋，彩色光出現(xiàn)彩色條紋。薄膜干涉應用：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?？吹侥ど铣霈F(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是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，（

16、AT=2d=y，得d-A）,故反射光疊加后減弱。大大減少了光的反射損失，增強了透射光的強度，這種薄膜叫增透膜。光譜中央部分的綠光對人的視覺最敏感，通過時完全抵消，邊緣的紅、紫光沒有顯著削弱。所有增透膜的光學鏡頭呈現(xiàn)淡紫色。從能量的角度分析E=E+E+E.在介質(zhì)膜吸收能量不變的前提下，若E=0,則E話最大。八，rr十亠，rr亠入反透吸反透增強透射光的強度?！坝酶缮娣z査平面”：如圖所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果某處凸起來，則對應明紋（或暗紋）提前出現(xiàn)，如圖甲所示；如果某處凹下，則對應條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示。（注：“提

17、前”與“延后”不是指在時間上，而是指由左向右的順序位置上。）注意：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。只有采用特殊方法從同一光源分離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*=入代光在不同介質(zhì)中傳播時,其頻率f不變，其波長入與光在介質(zhì)中的波速”成正比.色光的顏色由頻率決定，頻率不變則色光的顏色也不變。二、光的衍射。1光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象.單縫衍射：中央明而亮的條紋，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)別的）2泊松亮斑：當光照到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出

18、現(xiàn)的亮斑。當形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。3各種不同形狀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，甚至比波長還小。（當障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時，有明顯衍射現(xiàn)象）Ad300A當Ad=0.lmm=1300A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是光波疊加的結(jié)果，但存在明顯的區(qū)別：單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側(cè)條紋逐漸變窄變暗，干涉條紋則是等間距，明暗亮度相同。白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。意義：干涉和衍射現(xiàn)象是波的特

19、征：證明光具有波動性。久大，干涉和衍射現(xiàn)明顯，越容易觀察到現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象表明光沿直線傳播只是近似規(guī)律，當光波長比障礙物小得多和情況下（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，當窄縫變窄時，亮斑的范圍變大，條紋間距離變大，而亮度變暗。光的直進是幾何光學的基礎，光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否認光的直進，而是指出光的傳播規(guī)律受一定條件制約的，=任何物理規(guī)律都受一定條件限制。（光光振動垂學顯微鏡能放大2000倍，無法再放大，再放大衍射現(xiàn)象明顯了。）直于紙面（以下新教材適用）、/三光的偏振;X橫波只沿某個特定方向振動，這種現(xiàn)象叫假波的偏振。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光振動根據(jù)波是否具有偏振現(xiàn)象

20、來判斷波是否橫波，實驗表明，光具有偏振現(xiàn)象，;、在紙面說明光波是橫波。:（1）自然光。太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，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。（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，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90,這時，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通?？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光。除了直接從光源發(fā)出的光外。偏振片（起偏器）由特定的材料制成，它上面有一個特殊方向

21、（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。光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。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，兩兩互相垂直。（4）光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的，因此將E的振動稱為光振動。（5）應用：立體電影、照相機的鏡頭、消除車燈的眩光等。四、麥克斯韋光的電磁說.1、光的干涉與衍射充分地表明光是一種波，光的偏振現(xiàn)象又進一步表明光是橫波。提出光電磁說的背景：麥克斯韋對電磁理論的研究預言了電磁波的存在，并得到電磁波傳播速度的理論值3.11X108m/s,這和當時測出的光速3.15X108m/s非常接

22、近，在此基礎上麥克斯韋提出了光在本質(zhì)上是一種電磁波這就是所謂的光的電磁說。光電磁說的依據(jù)：赫茲在電磁說提出20多年后，用實驗證實了電磁波的存在，測得電磁波的傳播速度確實等于光速，并測出其波長與頻率，并且證明了電磁波也能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉、偏振等現(xiàn)象。用實驗證實了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，光是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波；把光現(xiàn)象和電磁學統(tǒng)-起來，說明光與電和磁存在聯(lián)系。電磁波種類無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線Y射線頻率(Hz)1043X101210123.9X10143.9X10147.5X10147.5X10145X10163X10163X10203X10

23、19以上真空中波長(m)3X10141043X1047.7X1077.7X1074X1074X1076X10910810121011以下組成頻率波波長：大：小波動性：明顯不明顯頻率：小大粒子性：不明顯，明顯觀察方法無線電技術(shù)利用熱效應激發(fā)熒光利用貫穿本領照相底片感光(化學效應)核技術(shù)各種電磁波的產(chǎn)生機理LC電路中自由電子的的振蕩原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)特性波動性強熱效應引起視覺化學作用、熒光效應、殺菌貫穿作用強貫穿本領最強用途通訊，廣播，導航加熱烘干、遙測遙感，醫(yī)療，導向等照明，照相，加熱日光燈，黑光燈手術(shù)室殺菌消毒，治療皮膚病等檢查探測，透視，治療等探測，治療等說明了光能在真空中傳播的原因：電磁場本身就是物質(zhì)，不需要別的介質(zhì)來傳遞。電磁波譜：按波長由大到小的順序排列為：無線電波、紅外線、可見光(七色)、紫外線、X射級、Y射線，除可見光外，相鄰波段間都有重疊。各種電磁波產(chǎn)生的基理、性質(zhì)差別、用途。產(chǎn)生。2.吸收光譜：連續(xù)光