光的傳播及其本性

光的傳播及其本性卓爾教育個性化輔導授課案學員編號: 年級：高三 學員姓名:導科目物理 第6課時高中部分 第十七講：光的課題傳播及其本性1光的反射定律2光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)3凸、凹透鏡4

教學a透鏡成像公式4波的干涉與衍射現(xiàn)象5波粒二象性及物

目標質(zhì)波重點、

難點波的干涉與衍射現(xiàn)象的理解重點、

難點波的干涉與衍射現(xiàn)象的理解教學內(nèi)容光源和光的直線性光的直線傳播1、幾個概念光源：能夠發(fā)光的物體一②點光源：忽略發(fā)光體的大小和形狀，保留它的發(fā)光性。。~（力

學中的質(zhì)點，理想化）③光能：光是一種能量，光能可以和其他形式的能量相互轉化

（使被照物體溫度升高，使底片感光、熱水器電燈、蠟燭、太陽萬物生長靠太陽、光電池）~④光線：用來表示光束的有向直線叫做光線，直線的方向表

示光束的傳播方向，光線實際上不存在，它是細光束的抽象說法。（類比：磁感線電場線）⑤實像和虛像點光源發(fā)出的同心光束被反射鏡反射或被透射鏡折射后，若

能會聚在一點，則該會聚點稱為實像點；若被反射鏡反射或被透射

鏡折射后光束仍是發(fā)散的，但這光束的反向延長線交于一點，則該

點稱為虛像點實像點構成的集合稱為實像，實像可以用光屏接收，

也可以用肉眼直接觀察；虛像不能用光屏接收，只能用肉眼觀察.2光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的 而注意前提條件：在同一種介且是均勻介質(zhì)。否則，質(zhì)中，如

可能發(fā)生光從空氣斜射入水中（不是同一 偏折?！昂Ｊ序讟恰爆F(xiàn)象（介質(zhì)不均勻） 種介質(zhì)近似的規(guī)

律。當障礙物或孔的尺寸和波長可以比擬或者比波長小時，I點評：光的直線傳播是一個將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，光線將可能偏離原來的傳播方向。二、 反射定律反射定律光射到兩種介質(zhì)的界面上后質(zhì)時，返回原介

其傳播規(guī)律遵循反射定、定律的基本內(nèi)容包含如一律反射占：

下三個要 一 八\、Z反射光線、法線、入射光線共面;反射光線與入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角，即122「平面鏡成像的特點一一平面鏡成的像是正立等大的虛像，像

與物關于鏡面對稱光路圖作法根據(jù)成像的特點，在作光路圖

時，可以先畫像，后補畫光路圖。充分利用光路可逆一一在平面鏡的計算和作圖中要充分利用

光路可逆。（眼睛在某點A通過平面鏡所能看到的范圍和在A點

放一個點光源，該點光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后照亮的范圍是完

全相同的。）利用邊緣光線作圖確定范圍三、 折射與折射率 /折射定律（荷蘭斯涅爾）光射到兩種4卞、一種介質(zhì)

介質(zhì)的界面上后從第進入第二種介質(zhì)時，射定律.折射定律

其傳播規(guī)律遵循的基本內(nèi)容包含如下三波—

個要點： '\折射光線、法線、入射光線共面;- 、折射光線與入射光線分居法線兩側；入射角的正弦與折射角的正弦之比等于常數(shù)，即sin1sin折射定律的各種表達形式：11也］（^為入、sin2v sinC折射角中的較大者，C為全反射時的臨界角。）折射光路是可逆的。n>1介質(zhì)確定，n確定。（空氣1.028水n=1.33酒精n=1.6）（不以密度為標準）光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)一一（1）與密度不同（2）相對性（3）

n大角小，n小角大一、全反射和色散全反射現(xiàn)象（1）現(xiàn)象：光從光密介質(zhì)進入到光速介質(zhì)中時， 隨著入射角的增加，折射光線遠離法線，強度越來越弱，但是反射光線

在遠離法線的同時強度越來越強，當折射角達到90度時，折射光

線認為全部消失，只剩下反射光線一一全反射。（2） 條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②入射角達

到臨界角，即】C（3） '臨界角:折射角為9（發(fā)生全發(fā)射）時對應的入射

角n,sinc1n色散光的折射和色散一束白光經(jīng)過三棱鏡折射后形式色散，構成紅橙黃綠藍靛紫的七條彩色光帶，形成光譜。光譜的產(chǎn)生表明白光是由各種單色光組成的復色光，

各種單色光的偏轉角度不同。偏轉角 一折射率偏轉角 一折射率nF、i小同介質(zhì)速率v頻率丫—大小 波長入 f大大大

小

大

小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：⑴射出光線和入射光線平

行；⑵各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散；⑶射出光線的側移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關；⑷可利用玻璃磚測定玻璃的

折射率。，棱鏡全反射棱鏡 叫全可以在橫截面是等腰直角三角形的 . 使入射反射棱鏡。選擇適當?shù)娜肷潼c，射彳§=心為出后光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用偏轉用法90°（右圖1）或180°（右圖2）。要特別注意兩種'中光線

在哪個表面發(fā)生全反射。五、 透鏡成像和光速儀器的成像原理六、 干涉、衍射和偏振光的雙縫干涉一一證明光是一種波1、實驗1801年，（英）托馬斯楊單色光單孔屏雙孔屏 接收屏2、現(xiàn)象（1） 接收屏上看到明暗相間的等寬等距條紋。中央亮條紋（2） 波長越大，條紋越寬（3）如果用復色光（白），出現(xiàn)彩色條紋。中央復色（白）原因：相干光源在屏上疊加（加強或減弱）3、小孔的作用：產(chǎn)生同頻率的光雙孔的作用：產(chǎn)生相干光源（頻率相同，步調(diào)一致，兩小孔出4、4、條紋的亮暗L=（2K+1）入/2

iL2—L=2K*入/2=K入強5、條紋間距*5、十/△X=A7/d6、雙縫到屏的距離16、雙縫到屏的距離1m=10nm1m=10A波長雙縫距離10光的衍射光是一種波1、實驗 二 a單縫衍射b小孔衍射光繞過直線路徑到障礙物的陰影里去的現(xiàn)象,稱光的衍射，其條紋稱衍射條紋2、 條紋的特點：條紋寬度不相同，手。其條紋稱衍射條紋2、 條紋的特點：條紋寬度不相同，手。亮條紋，最寬最亮，若復色光色條紋，中央復色（白）3、 泊送亮斑 （法）菲涅爾理4、 光的直線傳播是近似規(guī)律正中央是（白），彩◎論泊松數(shù)學推導光的偏振⑴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。⑵光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度 E引起的，將E的振動稱為光振動。⑶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。⑷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。我們通常看到的絕大多數(shù)光都是偏振光。七、光的電磁說、光電效應、光的波粒二象性和物質(zhì)波光的電磁說 麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質(zhì)上是一種電磁波，這就

是光的電磁說，赫茲用實驗證明了光

I的電磁說的正確性。1、電磁波譜：波長從大到小排列順序為：無線電波、紅外線

（一切物體都放出紅外線， 18年，英國赫謝爾）、可見光、紫外線（一切高溫物體，如太陽、弧光燈發(fā)出的光

都含有紫外線，1801年，德國里特）、X射線（高速電子流照射到

任何固體上都會產(chǎn)生x射線，1895年，德國倫琴，）、丫射線。

各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有重疊。各種電磁波的產(chǎn)生機理分別是：無線電波是振蕩電路中自由

電子的周期性運動產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層

電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)

生的；丫射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。2、各種電磁波的產(chǎn)生、特性及應用電磁

波產(chǎn)生機理特性應用無線

電波LC電路

中的周期

性振蕩波動性強無線技術紅外

線可見光紫外

線原子的

最外層電

子受激發(fā)

后產(chǎn)生的熱作用顯著，

衍射性強加熱、高空攝影、

紅外遙感引起視覺產(chǎn)生

色彩效應照明、攝影、光合

作用化學、生理作

用顯著、能產(chǎn)生熒光效應日光燈、醫(yī)療上殺

菌消毒、治療皮膚

病、軟骨病等倫琴射線原子的內(nèi)

層電子受

激發(fā)后產(chǎn)

生的穿透本領很大醫(yī)療透視、工業(yè)探

傷Y射

線原子核受

激發(fā)后產(chǎn)

生的穿透本領最強探傷；電離作用；

對生物組織的物理、化學作用；醫(yī)

療上殺菌消毒；無It電疲舅秋紅外索外線］下蝸線'一」］_ ?.?I』 」」 1_ 一」」 ］」IO !0ic>m101Qx<1(1*詢山煩~H^<r'浦id-4io-* rr"波長is*iois*ioio°3、實驗證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長入皿和

物體溫度T之間滿足關系入皿T=b（b為常數(shù)）。可見高溫物體

輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學中，可以根據(jù)接收到的恒星發(fā)

出的光的頻率，分析其表面溫度。光電效應在光的照射下物體發(fā)

射電子的現(xiàn)象叫光電效應。（右圖裝置中，用弧光燈照射鋅版，有

電子從鋅版表面飛出，使原來不帶電的驗電器帶正電。）光效應中

發(fā)射出來的電子叫光電子。（1） 光電效應的規(guī)律①各種金屬都存在極限頻率v0,只有v>V0才能發(fā)生光電效應;

②光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入光的頻率增大

而增大；③當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入光

的強度成正比；④瞬時性（光電子的產(chǎn)生不超過10-9S）（2） .光子說、普朗克量子理論電磁波的發(fā)射和接收是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫能量子或量子，每一份的能量是E=hY,

h=6.63X10 34Js,稱為普朗克常量。愛因斯坦光子說光的發(fā)射、傳播、接收是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫一個光子。其能量 E=h丫。解釋：一對一，不積累，能量守恒，③愛因斯坦光電效應方程 2mv2hwE=hV（4）：H= mh-W（E<是光電子的最大初動能；W是逸出功，即從金屬表面

直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。）（3） .光電管I陰極(I陰極(堿光的波粒二象性1光的波粒二象性人們無法用其中一種觀點把光的所有現(xiàn)象解釋清楚，只能認為光具

有波粒二象性，但不能把它看成宏觀經(jīng)典的波和粒子。減小窄縫的

寬度，減弱光的強度，使光子一個一個的通過，到達接收屏的底片

上。若暴光時間短，底片上是不規(guī)則的亮點，若暴光時間長，底片

上是條紋干涉、彳衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波；光電

效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子；因此現(xiàn)

代物理學認為：光具有波粒二象性。2正確理解波粒二象性波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義。

波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。⑴個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用

效果往往表現(xiàn)為波動性。(2)V高的光子容易表現(xiàn)出粒子性；V低的光子容易表現(xiàn)出波動性。⑶光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時

往往表現(xiàn)為粒子性。⑷由光子的能量E=hv，光子的動量ph表示式也可以看出，光

的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算

式中都含有表示波的特征的物理量頻率V和波長入。由以上兩式和波速公式C=Xv還可以得出：E=pc物質(zhì)波(德

布羅意波)由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運動著的物

體上去，得出物質(zhì)波(德布羅意波)的概念：任何一個運動著的物體

都有一種波與它對應，該波的波長入=成p八、激光的特性及其應用

激光方向性好激光束的光線平行度極好，從地面上發(fā)射的

一束極細的