光學(xué)部分總復(fù)習(xí)課件

光源直線傳播規(guī)律（幾何方法）光的傳播速度（物理實(shí)質(zhì)）基本規(guī)律反射定律色散全反射折射定律幾何光學(xué)部分一、光的直線傳播：1.光的直線傳播-----光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。本影和半影，日食和月食2、光的直線傳播的現(xiàn)象（1）小孔成像.（2）影定義：在物體的后面光線照不到的區(qū)域.影的分類本影半影光線完全照不到的區(qū)域.在此區(qū)域看不到光源.只有部分光源能照到的區(qū)域，在此區(qū)域只能看到光源的一部分（應(yīng)用）日食、月食.

注意：①不可能出現(xiàn)月環(huán)食；這是由日、地、月三者間的距離所決定的；②月亮全部在地球半影區(qū)時(shí)不會(huì)形成月食。例1：當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到太陽與月亮之間時(shí)就會(huì)發(fā)生月食,圖給出了地球擋住太陽的影區(qū).當(dāng)月球部分進(jìn)入_____影區(qū)時(shí)發(fā)生月偏食.當(dāng)月球全部進(jìn)入_____影區(qū)時(shí),就會(huì)發(fā)生月全食.BAA太陽地球BB

例2：當(dāng)月球運(yùn)行到太陽和地球之間適當(dāng)位置時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)日食（如下圖）．在A、B處的人們看到的是日____食，A處看到的是______圖形象，B處看到的是____圖形象；在C處的人們看到的是____食，看到的是____圖形象．若這時(shí)在高空經(jīng)過D處，看到的則是日___食，看到的是___圖形象．偏ⅢⅠ環(huán)Ⅱ全Ⅳ二.光的反射定律反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居于法線兩側(cè)，反射角等于入射角。注意：a.在光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的，b.不論鏡面反射還是漫反射都遵循反射定律三．平面鏡對光線的控制作用只改變光束的傳播方向，不改變光束的散聚性質(zhì)．一個(gè)平面鏡對光線的控制作用．（1）平面鏡對光線有反射作用，反射光與入射光遵循反射定律．（2）一束平行光的情況：入射光方向不變，平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)α角，反射光轉(zhuǎn)動(dòng)2α角．（3）一束發(fā)散光的情況：經(jīng)平面鏡反射后，仍是發(fā)散光，且發(fā)散程度不變．平面鏡的成像特點(diǎn)平面鏡成像的作圖法：平面鏡成等大、正立的虛像，像與物關(guān)于鏡面對稱．

例．圖中M是豎直放置的平面鏡，鏡離地面的距離可調(diào)節(jié)。甲、乙二人站在鏡前，乙離鏡的距離為甲離鏡的距離的2倍，如圖所示。二人略錯(cuò)開，以便甲能看到乙的像。以l表示鏡的長度，h表示乙的身高，為使甲能看到鏡中乙的全身像，l的最小值為（）

C． D．hA． B．h甲乙lM解：畫出光路圖，由相似三角形關(guān)系得l=h/3A1．光的折射定律：（1）折射光線在入射光線和法線所在的平面上，折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，（2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)2.折射率：（1）光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角的正弦跟折射角的正弦之比在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。一.光的折射（2）折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比，n=c/v．如圖所示，一儲(chǔ)油圓桶，底面直徑與桶高均為d．當(dāng)桶內(nèi)無油時(shí)，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B．當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的C點(diǎn)，C、B相距d/4。由此可得油的折射率n＝

；光在油中傳播的速度v=

．（結(jié)果可用根式表示）irABCO解：由幾何關(guān)系得：BO=CO=n=sini/sinr=／2Sini=Sinr=4.光線通過平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移。側(cè)向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關(guān)。δird12例:如右圖所示,有一個(gè)長方形容器,高為30厘米,寬為40厘米,在容器的底部平放著一把長40厘米的刻度尺.眼睛在OA延長線上的E點(diǎn)觀察,視線沿著EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度.現(xiàn)保持眼睛的位置不變,向容器內(nèi)倒入某種液體且滿至容器口,這時(shí)眼睛仍沿EA方向觀察,恰能看到尺上20厘米的刻度,則此種液體的折射率為

.30cm20AOE40cmiγ1.44例．如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，入射角為45°（相應(yīng)的折射角為24°），現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過15°，如圖中虛線所示，則（） A．光束1轉(zhuǎn)過15° B．光束1轉(zhuǎn)過30° C．光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15° D．光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15°BC45°入射光15°O12二．全反射問題當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象.（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),當(dāng)折射角變?yōu)?0°時(shí)的入射角叫臨界角；（2）光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時(shí)

臨界角的計(jì)算公式:產(chǎn)生全反射的條件：（1）光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角必須等于或大于臨界角．全反射臨界角：光線在玻璃和空氣的分界面上發(fā)生全反射的條件是（）(A)光從玻璃射到分界面上,入射角足夠小(B)光從玻璃射到分界面上,入射角足夠大(C)光從空氣射到分界面上,入射角足夠小(D)光從空氣射到分界面上,入射角足夠大B偏折角度θ跟棱鏡材料的折射率有關(guān)，折射率越大，偏折角度越大.偏折角度θ還跟入射角的大小有關(guān)系.三.通過棱鏡的光線

（2）白光通過三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，（3）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。（1）光線通過三棱鏡兩次向底面偏折，通過三棱鏡所成的像向頂角偏移，四.光的色散

一束白光經(jīng)過棱鏡后會(huì)發(fā)生色散，在光屏上形成一條彩色的光帶，這條彩色的光帶叫做光譜.光譜中紅光在最上端，紫光在最下端，中間是橙、黃、綠、藍(lán)、靛等色光.這表明各種色光通過棱鏡后的偏折角度不同.紅光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大.不同色光通過棱鏡后的偏折角度不同，表明棱鏡材料對不同色光的折射率不同.紅光的偏折角度小，表明棱鏡材料對紅光的折射率小；紫光的偏折角度大，表明棱鏡材料對紫光的折射率大.白光通過三棱鏡，要發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大．偏折角從小到大的順序是：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫．結(jié)論——從紅到紫的方向有：（1）同一介質(zhì)對不同色光的折射率逐漸增大．（2）在同一介質(zhì)中不同色光的傳播速度逐漸減?。?）光的頻率逐漸增大．（4）在真空中的波長逐漸減?。鐖D示：紅光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的球心，經(jīng)折射后從球面射出，若紅光在玻璃中傳播時(shí)間為t紅，紫光在玻璃中傳播時(shí)間為t紫，則a是

光，t紅

t紫（填＞、＜或=）ba解：白光通過三棱鏡，發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大．所以a是紅光。t=r/v=rn/c紅光的折射率小，t小。紅＜例:發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖。現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示紫光成的像的長度，則（）A．l1<l2<l0 B．l1>l2>l0

C．l2>l1>l0 D．l2<l1<l0

ab水點(diǎn)撥：物體在液體中的視深h′=h/n紫光的折射率最大，所以h′最小。DB白光AC如圖示，有一玻璃直角三棱鏡ABC，其臨界角小于45°，一束平行于BC邊的白光射到AB面，在光束射在三棱鏡是，（設(shè)光線在三棱鏡內(nèi)射到BC邊上）（）A.從玻璃直角三棱鏡BC面，射出的是白色光束B.從玻璃直角三棱鏡AC面，射出的是白色光束C.從玻璃直角三棱鏡AC面，射出的是彩色的不平行光束D.從玻璃直角三棱鏡AC面，射出的是平行于入射線的彩色光束D光的波動(dòng)性光的波動(dòng)說惠更斯一、光的干涉兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強(qiáng)，某些區(qū)域的光被減弱，且加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象.產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件之一:是兩列光必須是頻率相同的相干光源.紅濾色片單縫雙縫S1SS2屏幕1、雙縫干涉：

由同一光源發(fā)出的光經(jīng)過兩個(gè)細(xì)縫后形成兩列光波疊加時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉。

當(dāng)這兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差等于光的波長的整數(shù)倍時(shí)，該處的光相加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)這兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差等于光的半波長的奇數(shù)倍時(shí)，該處的光相減弱，出現(xiàn)暗條紋；相鄰兩條干涉條紋的間距即條紋間距與波長成正比雙縫S1S2屏幕P1第一亮紋δ=λP

中央亮紋δ=0P2第二亮紋δ=2λP3/

第三亮紋δ=3λP3第三亮紋δ=3λP3/

第二亮紋δ=2λP3/

第一亮紋δ=λ2、薄膜干涉：由薄膜前后表面反射的的兩列光波疊加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋。

劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間條紋。增透膜的厚度應(yīng)該是光在薄膜中波長的1/4。返回薄膜干涉光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障礙物后面的現(xiàn)象。產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸能和波長相比或比波長小。雙縫干涉圖樣與單縫衍射圖樣的區(qū)別：干涉條紋是等間距排列的條紋，衍射圖樣是不等間距、中間亮紋最亮，而兩邊條紋逐漸變窄變暗的不均勻條紋.光的干涉和光的衍射說明光是一種波。二、光的衍射光的干涉條紋和衍射條紋的比較a.光的電磁說————光在本質(zhì)上是一種電磁波.b.電磁波譜——電磁波按波長由大到小的排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線c.電磁波的產(chǎn)生機(jī)理——無線電波由振蕩電路產(chǎn)生紅外線、可見光、紫外線由原子的外層電子受激后產(chǎn)生X射線由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生γ射線由原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生。三、光的電磁說和電磁波譜

雙縫干涉現(xiàn)象中(用單色光照射),下列說法中正確的是（）A.波峰與波峰疊加或波谷與波谷疊加,都產(chǎn)生亮條紋;B.波峰與波峰疊加出現(xiàn)亮條紋,波谷與波谷疊加出現(xiàn)暗條紋;C.在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長偶數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋;D.在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋AD1、2、用單色光照射肥皂薄膜（）A.看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋;B.從光源發(fā)出的光與肥皂膜表面反射的光發(fā)生干涉,形成干涉圖樣。C.一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別反射出來,形成兩列波,這兩列波頻率相同,所以可以產(chǎn)生干涉;D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。A、C3、下列現(xiàn)象屬于光的干涉的有:（）A.在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋;B.雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹C.通過卡尺狹縫看遠(yuǎn)處的日光燈呈現(xiàn)的彩色花紋D.肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋。A、D4、下列對增透膜的敘述中正確的是（）A.攝影機(jī)鏡頭涂一層增透膜后,可減少玻璃對光的吸收B.增透膜是為了增加光的透射,減少光的反射C.增透膜的厚度應(yīng)為入射光在薄膜中波長的1/4D.增透膜的厚度應(yīng)為入射光在真空中長波的1/4B、C5、對光的技術(shù)所依賴的光學(xué)原理,下列敘述中正確是（）A.光導(dǎo)纖維應(yīng)用的是光的全反射現(xiàn)象;

B.鏡頭表面的增透膜應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象;C.用空氣劈檢查平面的質(zhì)量應(yīng)用光的干涉現(xiàn)象;D.分光鏡利用了光的色散現(xiàn)象。A、C、D6、用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下述說法中正確的是(

)A．相鄰干涉條紋之間的距離相等B．中央明條紋寬度是兩邊明條紋寬度的2倍C．屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增大D．在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距AA.變疏B.變密C.不變D.消失兩張紙片圖1（俯視圖）圖27.劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示。干涉條紋有如下特點(diǎn)：⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明