光學(xué)和原子物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、 幾何光學(xué)一、光的反射定律：1、內(nèi)容：反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。圍繞入射點(diǎn)將平面鏡偏轉(zhuǎn)a 角度，法線也偏轉(zhuǎn)a 角度，反射光線偏轉(zhuǎn)2a 角度。 鏡面反射與漫反射都遵守光的反射定律。2、平面鏡成像規(guī)律：物體在平面鏡中成虛像，像與物體大小相等，像與物體到鏡面的距離相等，像和物體的連線與鏡面垂直。（對(duì)稱）二、光的折射定律, 折射率1、內(nèi)容：折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，折射光線、入射光線在法線兩側(cè)，入射角的正弦值與折射角的正弦值成正比。 2、折射率（n ）：光從真空射入介質(zhì)中時(shí)，入射角正弦值與折射角的正弦值之比。 光在真空中的速度與光

2、在介質(zhì)中速度之比。sin i c=n =v 3、任何介質(zhì)的折射率n 都大于1。（空氣近似等于1） sin r折射率表明了介質(zhì)的折光本領(lǐng)，也表示對(duì)光傳播的阻礙本領(lǐng)。 注意:在反射、折射現(xiàn)象中，光路是可逆的；在幾何光學(xué)中作出光路圖是解題關(guān)鍵；三、全反射，臨界角1、光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì)。 光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì)。 光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的。2、定義：光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射光線全部消失，只剩反射光線的現(xiàn)象。全反射光線不是折射光線。3、 C 光從介質(zhì)中進(jìn)入真空或空氣中時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C ： 4、光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維是光的全反射的實(shí)際應(yīng)用 四、棱鏡：橫截面是三角形或梯形。1、三棱鏡能

3、使射向側(cè)面的光線向底面偏折，相同條件下，n 越大，光線偏折越多。 并將白色光分解為：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光。 (光的色散棱鏡對(duì)紅光的折射率小，介質(zhì)中的紅光光速大； 棱鏡對(duì)藍(lán)光的折射率大，介質(zhì)中的藍(lán)光光速小。 (1三棱鏡折射規(guī)律:出射光線向底邊偏折(2白光通過三棱鏡發(fā)生色散規(guī)律：紫光靠近底邊偏得最很光的色散，可見光中紅光折射率小，n:折射率，c:真空中的光速，v:介質(zhì)中的光速，2、全反射棱鏡：橫截面是等腰直角三角形（臨界角C=42度）。如右圖。 3、作用：三棱鏡：向底邊偏折光線，色散。 平行玻璃磚：平移光線全反射棱鏡、平面鏡，改變光路方向，不改變聚散性質(zhì)。波動(dòng)光學(xué)一、光的干涉現(xiàn)象，雙縫

4、干涉，薄膜干涉1、光的干涉：頻率相同的兩列波疊加后，某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)減弱，加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互隔開。加強(qiáng)條件：路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍 s =2n 2減弱條件：路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 s =(2n +1 2雙縫干涉: 路程差(光程差 ；:光的波長(zhǎng)；/2:光的半波長(zhǎng)； 雙縫干涉的條紋間距與波長(zhǎng)的關(guān)系 x =L dx 是相鄰兩條明條紋或暗條紋間距，d 是兩條狹縫間的距離；L ：雙縫與屏間的距離薄膜干涉:是由膜的前表面和后表面反射的兩列光波疊加形成。在厚度為2d =(2n +12的地方會(huì)出現(xiàn)暗條紋；在厚度2d =n 的地方會(huì)出現(xiàn)明條紋增透膜的厚度是綠光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4,即增透膜厚度d

5、/4利用薄膜干涉法檢查平面的平整程度。光的顏色由光的頻率決定, 光的頻率由光源決定, 與介質(zhì)無(wú)關(guān), 光的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)。光的顏色按頻率從低到高的排列順序是：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫 (助記：紫光的頻率大，波長(zhǎng)小。二、光的衍射1、 光的衍射：波繞過障礙物繼續(xù)向前傳播。2、明顯衍射條件：障礙物、縫或孔的尺寸與波長(zhǎng)相近或比波長(zhǎng)小。 d 如單縫衍射、圓孔衍射、泊松亮斑（圓屏衍射） （注意條紋特點(diǎn)） 薄膜干涉：光照射薄膜上被前后兩面反射形成相干光。薄膜不均勻時(shí)出現(xiàn)明暗條紋，薄膜劈（楔）形時(shí)形成明暗相間的線形等距條紋。 光的直線性是光波動(dòng)的一個(gè)近似。三、光的電磁說：（電磁場(chǎng)，電磁波，電磁波的周期、頻

6、率、波長(zhǎng)和波速） 1、麥克斯韋電磁理論：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電場(chǎng)；周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)； 周期性變化的電場(chǎng)或周期性變化的磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域由近及遠(yuǎn)的傳播形成電磁波2、 電磁場(chǎng):變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)；振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。3、電磁波：電磁波是一種橫波。變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播開

7、去，就形成了電磁波。（c =3. 0108m/s）4、 電磁波的周期、頻率和波速:v =T, v =f5、電磁波的應(yīng)用:廣播、電視、雷達(dá)、無(wú)線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用。 6、光波是電磁波的某一部分。7、光波在真空中的傳播速度：c=3108m/s，是橫波。8、公式：v=/T=f = c/n （光進(jìn)入另一介質(zhì)時(shí)，頻率、周期不變，波長(zhǎng)、波速改變。）可見光的波長(zhǎng)范圍：370nm 750nm頻率范圍：81014Hz 41014Hz 9、光的本質(zhì)是一種電磁波（麥克斯韋）。 電磁波譜(按波長(zhǎng)從大到小排列:無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、射線。 四、偏振：1、橫波：振動(dòng)方向與波的傳播方向相垂直的

8、波。 縱波：振動(dòng)方向與波的傳播方向相平行的波。2、偏振：只在某一方向上振動(dòng)向前傳播的波。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。 3、自然光：沿著各個(gè)方向振動(dòng)且強(qiáng)度相同的光波。 偏振光：沿著單個(gè)方向振動(dòng)向前傳播的光波。4、自然光經(jīng)偏振片起偏后形成偏振光。光的偏振現(xiàn)象說明光波是一種橫波。光的本性（波粒二象性）、近代物理知識(shí)一、能量量子化，光電效應(yīng)，光子，愛因斯坦光電效應(yīng)方程1、光子說(愛因斯坦 ：在空間傳播的光也不是連續(xù)的，而是一分一分的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量E 跟光的頻率成正比 即E =h h:普朗克常量6.6310-34J.s ， :光的頻率2k =h -WW 逸出功：電子脫離某種金屬所

9、做功的最小值; E k 表示動(dòng)能最大的光電子所具有的動(dòng)能W =h 0(0為極限頻率，不同的金屬極限頻率不同3、光電效應(yīng):在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子。如果入射光的頻率比極限頻率低，那么無(wú)論光多么強(qiáng)，照射時(shí)間多么長(zhǎng)，都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。入射光的頻率比極限頻率高，即使光不強(qiáng)，也會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。光電效應(yīng)有瞬時(shí)性。 4、記憶光電效應(yīng)的4條規(guī)律：1）光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，時(shí)間不超過109s. 2）任何金屬都有一個(gè)能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低照射光 頻率，叫做極限頻率。只有當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)。 3）光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大

10、而增大，而與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 4）飽和光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比得出結(jié)論:光電效應(yīng)的發(fā)生與否, 與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān), 與照射時(shí)間 的長(zhǎng)短無(wú)關(guān), 與光的頻率、金屬材料的種類有關(guān)。5、光電效應(yīng)中各相關(guān)物理量間的關(guān)系二、光的波粒二象性，光波是概率波1、最初兩種學(xué)說:微粒說(牛頓 、波動(dòng)說(惠更斯 都是錯(cuò)誤的2、 光是電磁波，光是橫波，光具有粒子性，光波是概率波光具有波粒二象性 光的波粒二象性：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。 光是一種波光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大?。ǜ怕剩?，可以用波動(dòng)規(guī)律來描述。物理學(xué)中把光波叫做概率波。E =hvE =mc 2 hp =三、粒子的波粒二象性，物質(zhì)

11、波1、 物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)=h（p 是物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量，h 是普朗克常量）。人們把這種波叫做物質(zhì)波，p也叫德布羅意波。2、實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性物質(zhì)波也叫德布羅意波，如電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣 四、不確定關(guān)系 DxDp h 本關(guān)系說明，在微觀物理學(xué)中，位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定 4p 五、激光的特性及應(yīng)用 相干性好 如光電通信就是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物；全息照相 平行度好 如精確測(cè)距 亮度高 如激光武器、切割、焊接 復(fù)習(xí) 光學(xué) 的重要規(guī)律 單色光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn) Dx紅 Dx紫 Dx = L l d c= l T l紅 l紫 f

12、紅 f紫 =lf 三棱鏡色散實(shí)驗(yàn) n紅 v紫 偏轉(zhuǎn)角 折射率 介質(zhì)中光速 臨界角 頻率 1 sin C = n C紅 C紫 波長(zhǎng) 條紋間距 光子能量 小 紅光 紅光 大 紫光 紫光 紫光 紅光 紫光 紅光 紅光 紫光 紅光 紫光 紫光 紅光 紫光 紅光 原子物理 一、原子結(jié)構(gòu) 科學(xué)進(jìn)程原子結(jié)構(gòu)的建立和修正 金屬片 n= 0 -0.85eV -1.51eV 影子 n=4 n=3 n=2 -3.4eV n=1 -13.6eV 熒光 1、盧瑟福： 粒子散射實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)裝置由幾部分組成 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果： 粒子散射 盧瑟福對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋：核式結(jié)構(gòu)模型 核式結(jié)構(gòu)的不足：認(rèn)為原子壽命的極短 認(rèn)為原子發(fā)射的光譜應(yīng)該是連續(xù)的 盧瑟福用 粒子轟擊金箔進(jìn)行 粒子散射實(shí)驗(yàn)的貢獻(xiàn)：估算出原子核直徑約為: 10-15 10-