光的傳播規(guī)律

1、光的傳播（幾何光學）規(guī)律11lil?課題課:_ -II光的直線傳播.光的反射一、光源1 .定義：能夠自行發(fā)光的物體.特點：光源具有能量且能將其它形式的能量轉化為光能，光在介質中傳播就是能量的傳播.二、光的直線傳播光在同一種均勻透明的介質中沿直線傳播，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中的傳播速度均小于在真空中的傳播速度，即v1.v X sin C各種色光性質比較：紅光的n最小，v最小，在同種介質中（除真空外）v最大，人最大，從同種介質射向真空時全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質間發(fā)生折射時的偏折角最小（注意區(qū)分偏 . TOC o 1-5 h z 折

2、角和折射角）。 .4 .兩種介質相比較，折射率較大的叫光密介質，折射率較小的叫光疏介質.三、全反射1 .全反射現象：光照射到兩種介質界面上時，光線全部被反射回原介質的現象.，, 全反射條件：光線從光密介質射向光疏介質，且入射角大于或等于臨界角./ 臨界角公式：光線從某種介質射向真空（或空氣）時的臨界角為C，則sinC=1/n=v/cH四、 棱鏡與光的色散尸/棱鏡對光的偏折作用一般所說的棱鏡都是用光密介質制作的。入射光線經三棱鏡兩次折射后，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小則結論相反。）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

3、，因此一束白光經三棱鏡折射后發(fā)生色散現象，在光屏上形成七色光帶（稱光譜）（紅光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介質中，七色光與下面幾個物理量的對應關系如表所示。光學中的一個現象一串結論色散現象nv入（波動性）衍射C臨干涉間距Y（粒子性）E 光子光電效應K小14大F大（明顯）容易小14大F小1（不明顯）小、難紫大小小(不明顯)難大小大(明顯)大易結論：(1)折射率n、；全反射的臨界角C；同一介質中的傳播速率v ；在平行玻璃塊的側移Ax光的頻率丫，頻率大，粒子性明顯.；光子的能量E=hY則光子的能量越大。越容易產生光電效應現象(7 )在真空中光的波長久,波長大波動性顯著；(8)在相同的情況下，雙縫

4、干涉條紋間距x越來越窄(9 )在相同的情況下，衍射現象越來越不明顯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。選擇適當的入射點，可以使入射光線經過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉90o (右圖1)或180o (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。、涎乂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射后就發(fā)生色散；、射出光線的側移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關；可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。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、外兩層材料，其中內層是光密

5、介質，外 層是光疏介質。光在光纖中傳播時，每次射到內、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光束經平面鏡反射后，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。光束射向三棱鏡，經前、后表面兩次折射后，其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)生所謂的色散現象。光束射向前、后表面平行的透明玻璃磚，經前、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，

6、只產 生一個側移。光束射向透鏡，經前、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反射或折射后，如會聚于一點，則該點即為物點經鏡面所成的 實像點；如發(fā)散，則其反向延長后的會聚點即為物點經鏡面所成的虛像點。因此，判斷某光學鏡是否能成 實(虛)像，關鍵看發(fā)散光束經該光學鏡的反射或折射后是否能變?yōu)闀酃馐?可能仍為發(fā)散光束)。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，所以只能在異側成等等大的、正立的虛像。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，所以只能在同側成縮小的、正立的虛像。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“幾何”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：“成像光路”一一一般來說畫光路應依據光的傳播規(guī)律，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透鏡后 必過焦點；過焦