(word完整版)高中物理選修3-4全部知識(shí)點(diǎn)歸納,推薦文檔

1、振幅。第-1 -頁(yè)共 9 頁(yè)高中物理選修 3-4 全部知識(shí)點(diǎn)歸納主題內(nèi)容要求說(shuō)明機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波1.1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)I1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)只限于 單擺和彈簧振子；2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)公式只 限于回復(fù)力公式；3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像只限于位移- -時(shí)間圖 像。2.2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖像n3.3.單擺、周期公式I4.4.受迫振動(dòng)和共振I5.5.機(jī)械波I6.6.橫波和縱波I7.7.橫波的圖像n8.8.波速、波長(zhǎng)和頻率（周期）的關(guān)系n9.9.波的干涉和衍射現(xiàn)象I10.10.多普勒效應(yīng)I電磁振蕩 與電磁波11.11.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng) 產(chǎn)生磁場(chǎng)、電磁波及其傳播I12.12.電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收I13.13.電磁波譜I光

2、14.14.光的折射定律n相對(duì)折射率不做 考試要求；光的 干涉限于雙縫干 涉、薄膜干涉。15.15.折射率I16.16.全反射、光導(dǎo)纖維I17.17.光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象I相對(duì)論18.18.狹義相對(duì)論的基本假設(shè)I19.19.質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系I20.20.相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式I一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象1 1、機(jī)械振動(dòng)：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)來(lái)回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的 條件是：回復(fù)力不為零；阻力很小。使振動(dòng)物體回到平衡位置的力叫做回復(fù)力，回復(fù)力屬于效果力，在具體問(wèn)題中要注意分析什么力提供了回復(fù)力。2 2、簡(jiǎn)諧振動(dòng)：在機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單的一種理想化的振

3、動(dòng)。對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)可以從兩個(gè)方面進(jìn)行定義或理解：1物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。2物體的振動(dòng)參量，隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，3 3、描述振動(dòng)的物理量研究振動(dòng)除了要用到位移、速度、加速度、動(dòng)能、勢(shì)能等物理量以外，為適應(yīng)振動(dòng)特點(diǎn)還要引 入一些新的物理量。位移 x x：由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線(xiàn)段叫做位移。位移是矢量，其最大值等于第-2 -頁(yè)共 9 頁(yè)振幅 A A:做機(jī)械振動(dòng)的物體離開(kāi)平衡位置的最大距離叫做振幅，振幅是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱。振幅越大表示振動(dòng)的機(jī)械能越大，做簡(jiǎn)揩振動(dòng)物體的振幅大小不影響簡(jiǎn)揩振動(dòng)的周期和頻率。

4、周期 T T:振動(dòng)物體完成一次余振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間叫做周期。所謂全振動(dòng)是指物體從某一位置 開(kāi)始計(jì)時(shí)，物體第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振動(dòng)。頻率 f f:振動(dòng)物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。角頻率3：角頻率也叫角速度，即圓周運(yùn)動(dòng)物體單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)。引入這個(gè)參量來(lái)描 述振動(dòng)的原因是人們?cè)谘芯抠|(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的射影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)射影做的是簡(jiǎn)諧振 動(dòng)。因此處理復(fù)雜的簡(jiǎn)諧振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的射影進(jìn)行處理，這種方法高 考大綱不要求掌握。周期、頻率、角頻率的關(guān)系是:相位：表示振動(dòng)步調(diào)的物理量。4 4、研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的幾個(gè)思路 ：用動(dòng)力學(xué)方法研究，受

5、力特征：回復(fù)力F F =-=- kxkx ;加速度，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)。在平衡位置時(shí)速度最大，加速度為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大。用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法研究：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度、加速度、位移都隨時(shí)間作正弦或余弦規(guī)律的變化，這 種用正弦或余弦表示的公式法在高中階段不要求學(xué)生掌握。用圖象法研究：熟練掌握用位移時(shí)間圖象來(lái)研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)有關(guān)特征是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。從能量角度進(jìn)行研究：簡(jiǎn)諧振動(dòng)過(guò)程，系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒，振動(dòng)能量 和振幅有關(guān)。5 5、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式xAsin（to）sin（tT6 6、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象描述振動(dòng)的物理量1 1 直接描述量：1振幅 A A;周期 T T;任意

6、時(shí)刻的位移 t.t.2 2 間接描述量：121頻率 f f:f角速度 ： 一TT3x-tx-t 圖線(xiàn)上一點(diǎn)的切線(xiàn)的斜率等于 v v3.3.從振動(dòng)圖象中的 x x 分析有關(guān)物理量（v v,a a,F F）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是周期性。在回復(fù)力的作用下，物體的運(yùn)動(dòng)在空間上有往復(fù)性，即在平衡位置附近做往復(fù)的變加速（或變減速）運(yùn)動(dòng)；在時(shí)間上有周期性，即每經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，運(yùn)動(dòng)就要重復(fù)一次。 我們能否利用振動(dòng)圖象來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)x x, F F , v v, a a 的變化，它們變化的周期雖相等，但變化步調(diào)不同, 只有真正理解振動(dòng)圖象的物理意義，才能進(jìn)一步判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。小結(jié)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是 正弦或余弦曲線(xiàn)，與運(yùn)

7、動(dòng)軌跡不同。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象反應(yīng)了物體位移隨時(shí)間變化的關(guān)系。根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可以知道物體的振幅、周期、任一時(shí)刻的位移。二、單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系（實(shí)驗(yàn)、探究）單擺周期公式：T 2l g上述公式是高考要考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)周期公式的理解和應(yīng)用注意以下 幾個(gè)問(wèn)題：簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體的周期和頻率是由振動(dòng)系統(tǒng)本身的條件決定的。單0）振幅 A A,周期 T T,相位to，初相K/ cm圖5第-3 -頁(yè)共 9 頁(yè)擺周期公式中的 I I 是指擺動(dòng)圓弧的圓心到擺球重心的距離，一般也叫等效擺長(zhǎng)。單擺周期公式中的 g g，由單擺所在的空間位置決定，還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。所以g g 也叫等效重力加速度。由可知，地球表

8、面不同位置、不同高度，不同星球表面g g 值都不相同，因此應(yīng)求出單擺所在地的等效g g 值代入公式，即 g g 不一定等于 9.8m/s9.8m/s2。單擺系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同 g g 值也不相同。例如單擺在向上加速發(fā)射 的航天飛機(jī)內(nèi)，設(shè)加速度為a a，此時(shí)擺球處于超重狀態(tài)，沿圓弧切線(xiàn)的回復(fù)力變大，擺球質(zhì)量不變，則重力加速度等效值 g g = = g g + + a a。再比如在軌道上運(yùn)行的航天飛機(jī)內(nèi)的單擺、擺球完全失重，回復(fù)力 為零，則重力加速度等效值 g g = = 0 0,周期無(wú)窮大，即單擺不擺動(dòng)了。 g g 還由單擺所處的物理環(huán)境決定。 如帶小電球做成的單擺在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，回復(fù)力應(yīng)

9、是重力和豎直的電場(chǎng)合力在圓弧切向方 向的分力，所以也有一g g 的問(wèn)題。一般情況下 g g 值等于擺球靜止在平衡位置時(shí)，擺線(xiàn)張力與擺球質(zhì) 量的比值。-三、受迫振動(dòng)和共振物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。受迫振動(dòng)的規(guī)律是： 物體做受迫振動(dòng)的頻率等于策動(dòng)力的頻率，而跟物體固有頻率無(wú)關(guān)。當(dāng) 策動(dòng)力的頻率跟物體固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象 叫共振。共振是受迫振動(dòng)的一種特殊情況。四、機(jī)械波橫波和縱波橫波的圖象1 1、機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過(guò)程叫機(jī)械波，機(jī)械波產(chǎn)生 的條件有兩個(gè)：一是要有做機(jī)械振動(dòng)的物體作為波源，二是要有能夠傳 播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)。2 2、橫波和縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)

10、方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線(xiàn)上的叫縱波。氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體和液體不能傳播橫波，聲波在空氣中是縱波，聲波的頻率從2020 到 2 2 萬(wàn)赫茲。3 3、機(jī)械波的特點(diǎn)：每一質(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心做簡(jiǎn)振振動(dòng)；后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后 于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。波只是傳播運(yùn)動(dòng)形式（振動(dòng)）和振動(dòng)能量，介質(zhì)并不隨波遷移。4 4、橫波的圖象：用橫坐標(biāo) x x 表示在波的傳播方向上 各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置， 縱坐標(biāo) y y 表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平 衡位置的位移。簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦曲線(xiàn)，也叫正弦波。 簡(jiǎn)諧波的波形曲線(xiàn)與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象都是正弦曲線(xiàn)，但他們的意

11、義是不同的。波形曲線(xiàn)表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在各個(gè)時(shí)刻”的位移。五、描述機(jī)械波的物理量 波長(zhǎng)、波速和頻率（周期）的關(guān)系波長(zhǎng) 尢兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的 質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng)。振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長(zhǎng)。頻率 f f:波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。波速 v v：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。波速與波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：v，v=v=入f六、波的干涉和衍射衍射：波繞過(guò)障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙 物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。干涉：頻率相同的兩列波

12、疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，使某些區(qū)域振動(dòng) 減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條 件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)的共振曲線(xiàn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率 等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振 動(dòng)的振幅最大養(yǎng)一世樂(lè)W福波的衍射第-4 -頁(yè)共 9 頁(yè)振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅等于兩列波振幅之差。 判斷加強(qiáng)與減弱區(qū)域的方法一般有兩種：一是畫(huà)峰谷波形圖， 峰峰或谷谷相遇增強(qiáng)， 峰谷相遇減弱。二是相干波源振動(dòng)相同 時(shí)，某點(diǎn)到二波源程波差是波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)振動(dòng)增強(qiáng)，是半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)振動(dòng)減弱。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。七、多普勒效

13、應(yīng)1 1 多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀 察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。是奧地利物理學(xué)家多普勒在 18421842 年發(fā)現(xiàn)的。2 2 多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完 成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽(tīng)到的聲 音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。3 3 多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。4 4 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用：現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上使用的胎心檢測(cè)器、血流測(cè)定儀等有許多都是根據(jù)這種原理 制成。根據(jù)汽笛聲判斷火車(chē)

14、的運(yùn)動(dòng)方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等。 紅移現(xiàn)象：在 2020 世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線(xiàn)有紅移現(xiàn)象”，所謂 紅移現(xiàn)象”，就是整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應(yīng)加以解釋?zhuān)河捎谛窍颠h(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)， 接收到的星光的頻率變小，譜線(xiàn)就向頻率變?。床ㄩL(zhǎng)變大）的紅端移動(dòng)。科學(xué)家從紅移的大小還 可以算出這種遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)的速度。這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個(gè)有力證據(jù)。八、電磁波及其應(yīng)用、電磁波譜一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1 1、 電磁場(chǎng)理論的核心之一：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是閉合的（渦旋電場(chǎng)）理解：均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電場(chǎng)2非均勻變

15、化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化電場(chǎng)2 2、 電磁場(chǎng)理論的核心之二：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋假設(shè)：變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線(xiàn)中的電流一樣，會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)理解：均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)；非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化磁場(chǎng)二、電磁波1 1、 電磁場(chǎng)：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁 場(chǎng) 這個(gè)過(guò)程可以用下圖表達(dá)。2 2、 電磁波：電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波3 3、 電磁波的特點(diǎn)：（1 1）電磁波是橫波，電場(chǎng)強(qiáng)

16、度 E E 和磁感 應(yīng)強(qiáng)度 B B按正弦規(guī)律變化，二者相互垂直，均與波的傳播方向垂。 光速相同。（3 3）電磁波具有波的特性三、赫茲的電火花 赫茲觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，他還測(cè)量出電磁波和光有相同的速 度 這樣赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，赫茲在人類(lèi)歷史上首先捕捉到了電磁波。電磁波（譜）及其應(yīng)用麥克斯韋計(jì)算出電磁波傳播速度與光速相同，說(shuō)明光具有電磁本質(zhì)， 提出光就是一種電磁波。電磁波譜鼻If奩O（2 2）電磁波可以在真空中傳播，速度和第-5 -頁(yè)共 9 頁(yè)電磁波譜無(wú)線(xiàn)電波紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紫外線(xiàn)X 射線(xiàn)Y射線(xiàn)產(chǎn)生機(jī)理在振蕩電路中，自由電子作周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原子的外層電

17、子受到激發(fā)產(chǎn)生的原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的電磁波的應(yīng)用:1 1、電視：電視信號(hào)是電視臺(tái)先把影像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢园l(fā)射的電信號(hào)，發(fā)射出去后被接收的電信號(hào)通過(guò)還原，被還原為光的圖象重現(xiàn)熒光屏。電子束把一幅圖象按照各點(diǎn)的明暗情況，逐點(diǎn)變?yōu)?強(qiáng)弱不同的信號(hào)電流，通過(guò)天線(xiàn)把帶有圖象信號(hào)的電磁波發(fā)射出去。2 2、雷達(dá)工作原理：利用發(fā)射與接收之間的時(shí)間差，計(jì)算出物體的距離。3 3、手機(jī)：在待機(jī)狀態(tài)下，手機(jī)不斷的發(fā)射電磁波，與 周?chē)h(huán)境交換信息。手機(jī)在建立連接的過(guò)程中發(fā)射的電磁波 特別強(qiáng)。電磁波與機(jī)械波的比較：共同點(diǎn)：都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象；它們波動(dòng)的頻率都取決于波源的頻率；在不同介質(zhì)中

18、傳播, 頻率都不變.不同點(diǎn)：機(jī)械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無(wú)關(guān).而電磁波 本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播.電磁波在真空中傳播的速度均為 3.03.0X0 08m s，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速和波長(zhǎng)不僅與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與頻率有關(guān).不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理：無(wú)線(xiàn)電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的；紅外線(xiàn)、可 見(jiàn)光、紫外線(xiàn)是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；倫琴射線(xiàn)是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；丫射線(xiàn)是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的。頻率（波長(zhǎng)）不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同：紅外線(xiàn)主要作用是熱作用， 可以利用紅外線(xiàn)來(lái)加熱物體和進(jìn)行紅外線(xiàn)遙感；紫外線(xiàn)主要作用是化學(xué)作

19、用，可用來(lái)殺菌和消毒；倫琴射線(xiàn)有較強(qiáng)的穿透本 領(lǐng)，利用其穿透本領(lǐng)與物質(zhì)的密度有關(guān)，進(jìn)行對(duì)人體的透視和檢查部件的缺陷；丫射線(xiàn)的穿透本領(lǐng)更大，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如探傷，測(cè)厚或用丫刀進(jìn)行手術(shù)。九、光的折射定律 折射率光的折射定律，也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.如果用n來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有sin 1n12sin2折射率：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正弦之比為一常數(shù)n n,但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n n 是不同的這個(gè)常數(shù) n n 跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率.sin定義式：ni21（i是光

20、線(xiàn)在真空中與法線(xiàn)之間的夾角,sin2的夾角。）光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率，叫做該種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，也簡(jiǎn)稱(chēng)為某種介質(zhì)的折射率. .十、測(cè)定玻璃的折射率（實(shí)驗(yàn)、探究）實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，入射光線(xiàn)AOAO 由空氣射入玻璃磚，經(jīng) OOOOi后由 O OiB B 方向射出。作出法線(xiàn) NNNNi，則折射率 n=sinn=sina/丫 注意事項(xiàng)：手拿玻璃磚時(shí)，不準(zhǔn)觸摸光潔的光學(xué)面，只能接觸毛面或1LLJh Ld b2是光線(xiàn)在介質(zhì)中與法線(xiàn)之間第-6 -頁(yè)共 9 頁(yè)棱，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺畫(huà)玻璃磚的界面；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變；大頭針 應(yīng)垂直地插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)的兩個(gè)大頭針距離應(yīng)大

21、一些，以減小確定光路方向造成的誤 差；入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，以減少測(cè)量角度的誤差。十一、光的全反射光導(dǎo)纖維全反射現(xiàn)象：當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角 當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí) 折射角等于9090,此時(shí)，折射光完全消失入射光全部反回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射臨界角：定義：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí) ，折射角等于 9090時(shí)的入射角，叫做臨界角 臨1界角的計(jì)算：sinC=sinC=. .n光導(dǎo)纖維：當(dāng)光線(xiàn)射到光導(dǎo)纖維的端面上時(shí)，光線(xiàn)就折射進(jìn)入光 導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后，從光導(dǎo)纖維的另 一端面射出，而不從外套散逸，故光能損耗極小。十二、光的干涉、衍射和偏振光

22、的干涉（）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定， 振動(dòng)方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。由兩個(gè)普通獨(dú)立光源發(fā)出的 光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。（2 2）條紋寬度（或條紋間距）相鄰兩條亮（暗）條紋的間距Ax x 為：lX .d上式說(shuō)明，兩縫間距離越小、縫到屏的距離越大，光波的波長(zhǎng)越大，條紋的寬度就越大。當(dāng)實(shí) 驗(yàn)裝置一定，紅光的條紋間距最大，紫光的條紋間距最小。這表明不同色光的波長(zhǎng)不同，紅光最長(zhǎng), 紫光最短。幾個(gè)問(wèn)題：1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果用紅色濾光片遮住一個(gè)狹 縫 S S,再用綠濾光片遮住另一個(gè)狹縫 S S2,當(dāng)用白光入射時(shí),

23、 屏上是否會(huì)產(chǎn)生雙縫干涉圖樣？這時(shí)在屏上將會(huì)出現(xiàn)紅光單縫衍射光矢量和綠光單 縫衍射光矢量振動(dòng)的疊加。由于紅光和綠光的頻率不同， 因此它們?cè)谄辽席B加時(shí)不能產(chǎn)生干涉，此時(shí)屏上將出現(xiàn)混合色二單縫衍射圖樣。2在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果遮閉其中一條縫，則在屏 上出現(xiàn)的條紋有何變化？原來(lái)亮的地方會(huì)不會(huì)變暗？如果遮住雙縫其中的一條縫，在屏上將由雙縫干涉條 紋演變?yōu)閱慰p衍射條紋，與干涉條紋相比，這時(shí)單縫衍射條紋亮度要減弱，而且明紋的寬度要增大， 但由于干涉是受衍射調(diào)制的，所以原來(lái)亮的地方不會(huì)變暗。3雙縫干涉的亮條紋或暗條紋是兩列光波在光屏處疊加后加強(qiáng)或抵消而產(chǎn)生的，這是否違反了能量守恒定律？暗條紋處的光能量幾乎是

24、零，表明兩列光波疊加，彼此相互抵消，這是按照光的傳播規(guī)律，暗 條紋處是沒(méi)有光能量傳到該處的原因，不是光能量損耗了或轉(zhuǎn)變成了其它形式的能量。同樣，亮條 紋處的光能量比較強(qiáng)，光能量增加，也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量，而是按照波的傳播規(guī)律到達(dá)該 處的光能量比較集中。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)不違反能量守恒定律。（3 3）薄膜干涉及其應(yīng)用（1 1）原理干涉法檢查精密部件的表面取一個(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)楔形激光P P2P PlP P0屏第-7 -頁(yè)共 9 頁(yè)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光形成 相干光，從反射光中就會(huì)

25、看到干涉條紋，如圖2-32-3 甲所示。如果被檢表面是平的，那么空氣層厚度相同的各點(diǎn)就位于一條直線(xiàn)上，產(chǎn)生的干涉條紋就是平 行的（如圖 2-32-3 乙） ；如果觀察到的干涉條紋如圖2-32-3 丙所示，A A、B B 處的凹凸情況可以這樣分析：由丙圖知，P P、Q Q 兩點(diǎn)位于同一條亮紋上，故甲圖中與P P、Q Q 對(duì)應(yīng)的位置空氣層厚度相同。由于Q Q 位于P P 的右方（即遠(yuǎn)離楔尖），如果被檢表面是平的，Q Q 處厚度應(yīng)該比 P P 處大，所以，只有當(dāng) A A 處凹陷時(shí)才能使 P P 與 Q Q 處深度相同。同理可以判斷與M M 對(duì)應(yīng)的 B B 處為凸起。2增透膜是在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件表

26、面涂的一層氟化鎂薄膜。當(dāng)薄膜的兩個(gè)表面上反射光的路程差等 于半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，反射回來(lái)的光抵消。從而增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。顯然增透膜的厚度應(yīng)該等于光在該 介質(zhì)中波長(zhǎng)的 1/41/4。由能量守恒可知，入射光總強(qiáng)度 = =反射光總強(qiáng)度+ +透射光總強(qiáng)度。光的強(qiáng)度由光的振幅決定。當(dāng)介滿(mǎn)足增透膜厚度 d=d=時(shí)，兩束反射光恰好實(shí)現(xiàn)波峰與波谷相疊加，實(shí)現(xiàn)干涉相消，使其合振幅接4近于零，即反射光的總強(qiáng)度接近于零，從總效果上看，相當(dāng)于光幾乎不發(fā)生反射而透過(guò)薄膜，因而 大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。增透膜只對(duì)人眼或感光膠片上最敏感的綠光起增透作用。當(dāng)白光照到（垂直）增透膜上，綠光產(chǎn)生相消干涉，反射光中綠

27、光的強(qiáng)度幾乎是零。 這時(shí)其他波長(zhǎng)的光（如紅光和紫光）并沒(méi)有被完全抵消。因 此，增透膜呈綠光的互補(bǔ)色一一淡紫色。光的衍射現(xiàn)象：1單縫衍射 a a）單色光入射單縫時(shí)，出現(xiàn)明暗相同不等距條紋，中間亮條紋較寬，較亮兩邊亮條紋較窄、較暗；b b）白光入射單縫時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋。2圓孔衍射：光入射微小的圓孔時(shí)，出現(xiàn)明暗相間不等距的圓形條紋3泊松亮斑光入射圓屏?xí)r，在園屏后的影區(qū)內(nèi)有一亮斑光發(fā)生衍射的條件：障礙物或孔的尺寸與光波波長(zhǎng)相差不多，甚至此光波波長(zhǎng)還小時(shí)，出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象光的偏振 自然光：從普通光源直接發(fā)生的天然光是無(wú)數(shù)偏振光的無(wú)規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn) 光強(qiáng)偏于一定方向這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的

28、光波的強(qiáng)度都相同的光叫自然光；太陽(yáng)、電燈等普通 光源發(fā)出的光，包含著在垂直第 - 8 - 頁(yè) 共 9 頁(yè)于傳播方向的平面內(nèi)沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的 光波強(qiáng)度都相同，這種光都是自然光自然光通過(guò)第一個(gè)偏振片 P P1（叫起偏器）后，相當(dāng)于被一個(gè) 狹縫”卡了一下，只有振動(dòng)方向跟 狹 縫”方向平行的光波才能通過(guò).自然光通過(guò)偏振片 P Pl后雖然變成了偏振光，但由于自然光中沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，所以不論晶片轉(zhuǎn)到什么方向，都會(huì)有相同強(qiáng)度的光透射過(guò)來(lái)再通過(guò)第 二個(gè)偏振片 P P2（叫檢偏器）去觀察就不同了；不論旋轉(zhuǎn)哪個(gè)偏振片，兩偏振片透振方向平行時(shí)，透 射光最強(qiáng)，兩偏振片的透振方

29、向垂直時(shí)，透射光最弱光的偏振現(xiàn)象在技術(shù)中有很多應(yīng)用例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時(shí)，由 于水面或玻璃會(huì)反射出很強(qiáng)的反射光，使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚，攝出的照片 也不清楚如果在照相機(jī)鏡頭上加一個(gè)偏振片，使偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就 可以把這些反射光濾掉，而攝得清晰的照片；此外，還有立體電影、消除車(chē)燈眩光等等十三、激光的特性及應(yīng)用激光，是 “受激輻射光放大 ”的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是用人工的方法產(chǎn)生的一種特殊的光激光是2020 世紀(jì)的一項(xiàng)重要發(fā)明，由于它有著普通光無(wú)法比擬的一些特性，已經(jīng)在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用產(chǎn)生激光的 裝置稱(chēng)為激光器，它主要由三部分組成，即工作物質(zhì)、抽運(yùn)系統(tǒng)和光學(xué)諧振腔激光的特性：1平行度非常好激光束的光線(xiàn)平行度極好，從地面上發(fā)射的一束極細(xì)的激光束，到達(dá)月球表 面時(shí)，也只發(fā)散成直徑 lmlm 多的光斑，因此激光在地面上傳播時(shí)，可以看成是不發(fā)散的2高度