光學(xué)復(fù)習(xí)提綱

光學(xué)復(fù)習(xí)提綱知識(shí)點(diǎn)一、光的本性1、 光的微粒說和波動(dòng)說：最初人們并不知道光是什么，直道17世紀(jì)，才建立了光的微粒說和光的波動(dòng)說。光的微粒說能很好的解釋光的直線傳播和光的反射規(guī)律，再加上牛頓支持光的微粒說，所以光的微粒說一直處于主導(dǎo)地位。知道19世紀(jì)初，光的干涉和衍射現(xiàn)象使得微粒說陷入了困境，而波動(dòng)說卻能很好的解釋上述現(xiàn)象。波動(dòng)說占據(jù)了主導(dǎo)地位。2、 光子說：19世紀(jì)末，光電效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，又使波動(dòng)說陷入困境。愛因斯坦提出了光子說。3、 光的波粒二象性：對(duì)于光現(xiàn)象，任何一種學(xué)說都不能完全解釋。于是人們認(rèn)識(shí)到，光既具有粒子的特征，又具有波的特征，即光具有波粒二象性。知識(shí)點(diǎn)二、光的反射定律1、 內(nèi)容：光從一種介質(zhì)射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生反射，反射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)；反射角等于入射角。這個(gè)規(guī)律叫光的反射定律。2、 利用光的反射定律能很好的解釋平面鏡成像。知識(shí)點(diǎn)三、光的折射定律1、 折射定律（斯涅耳定律）：光從一種介質(zhì)射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生折射，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)；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。2、 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,但是對(duì)不同的介質(zhì)來說，這個(gè)常數(shù)n是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角與折射角的正弦之比!，叫做這種介質(zhì)的折射率．3、 光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)比較，我們把折射率較大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)；把折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)。說明：所謂光密和光疏是具有相對(duì)性的，對(duì)一種確定的介質(zhì)來說，它既可以是光密介質(zhì)，也可以是光疏介質(zhì)。4、 與折射率有關(guān)的幾個(gè)公式：is0（1） 、n=—十（久是在真空中光線與法線的夾角，02是在介質(zhì)中光線與法線的夾角。iis0 1 22C（2） 、n=—（C是光在真空中傳播的速度，v是光在介質(zhì)中傳播的速度）

3）、介4）、1n二nisCC是光發(fā)生全反射時(shí)的臨界角）⑸、n二-3）、介4）、1n二nisCC是光發(fā)生全反射時(shí)的臨界角）近觀察時(shí)才能使用。）5、說明：光對(duì)真空的折射率是1，在其他介質(zhì)中的折射率都大于1，在空氣中的折射率略大于1，所以我們認(rèn)為光在空氣中的折射率等于光在真空中的折射率?！纠}1】如圖所示，在兩束光的交點(diǎn)P前，放一塊長(zhǎng)方形的玻璃磚則交點(diǎn)位置（）不變向左向右可能向左、也可能向右，由光的顏色決定的【例題2】如圖所示，虛線表示兩種介質(zhì)的界面及其法線，實(shí)線表示一條光線斜射向界面后發(fā)生反射與折射的光線，以下正確的說法是（、bO不可能是入射光線aO可能是入射光線cO可能是入射光線Ob可能是反射光線【例題3】關(guān)于折射率，下述說法中正確的是（ 、根據(jù)n=sini/sinr可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比根據(jù)n=sini/sinr可知，介質(zhì)的折射率可能為任何正數(shù)根據(jù)n=c/v可知，介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的光速成反比以上說法都不對(duì)【例題4】已知光線穿過介質(zhì)I、II、III時(shí)的光路圖如圖，下面說法中正確的是（、介質(zhì)II是光密介質(zhì)介質(zhì)I的折射率最大介質(zhì)III的折射率比I大光在介質(zhì)III中光速最小例題5】甲在岸上，乙潛入清澈的水中，二人互相對(duì)看，甲、乙看到對(duì)方的頭部位置是、都比實(shí)際位置高 B.都比實(shí)際位置低甲看乙低，乙看甲高（與實(shí)際位置比較）甲看乙高，乙看甲低（與實(shí)際位置比較）

【例題6】某單色光在真空中的波長(zhǎng)為入，波速為c,它在折射率為n的介質(zhì)中速度為()c/n B.c/(nA) C.nc D.c【例題7】一束光由空氣射入某介質(zhì)時(shí)，入射光線與反射光線間的夾角為90°，折射光線與反射光線間的夾角為105°，則該介質(zhì)的折率及光在該介質(zhì)中的傳播速度為( )A.払邁C B.12,C C.込，込C D.<2,C22【例題8】一個(gè)大游泳池，池底是水平面，池水深1.2m,有一直桿豎直立于池底，浸入水中部分桿是桿全長(zhǎng)的一半，當(dāng)太陽(yáng)光以與水平方向成37°角射在水面上時(shí)，測(cè)得桿在池底的影長(zhǎng)為2.5m，求水的折射率。知識(shí)點(diǎn)四、全反射1、 定義：當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，不斷增大入射角，折射光線越來越弱，反射光線越來越強(qiáng)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，射光線消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象稱為全反射。2、 臨界角：剛好發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)的入射角叫臨界角。13、 臨界角和折射率的關(guān)系：smC-n4、 發(fā)生全反射所需要的條件：(1)、光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；、入射角大于或等于臨界角。5、 說明：對(duì)于同種介質(zhì)來說，不同顏色的光(頻率不同)的臨界角不同，紫光的臨界角最小，紅光的臨界角最大；對(duì)同種顏色的光來說，不同的介質(zhì)(包括光疏介質(zhì)和光密介質(zhì))，其臨界角也不同。6、全反射的應(yīng)用：(1)、全反射棱鏡、解釋全反射現(xiàn)象、光導(dǎo)纖維【例題1】如圖所示，介質(zhì)II為空氣，介質(zhì)I的折射率為込)光線a、b都不能發(fā)生全反射光線a、b都能發(fā)生全反射光線a發(fā)生全反射，光線b不發(fā)生全反射光線a不發(fā)生全反射，光線b發(fā)生全反射

【例題2】如圖，一束光線從空氣射入某介質(zhì)線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角為15°，求：（1）該介質(zhì)的折射率；（2） 光在該介質(zhì)中傳播的速度；（3） 當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角．【例題3】紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣，若黃光恰能發(fā)生全反射，則（）綠光也一定能發(fā)生全反射 B.紅光也一定能發(fā)生全反射C.紅、綠光都能發(fā)生全反射 D.紅、綠光都不能發(fā)生全反射【例題4】如圖所示，點(diǎn)光源S發(fā)出白光，經(jīng)三棱鏡分光，人在側(cè)面AC—側(cè)沿折射后出射光線的反方向觀察S，可看到（）一個(gè)白光點(diǎn)光點(diǎn)上部是紅色，下部是紫色光點(diǎn)上部是紫色，下部是紅色看不到S的像【例題5】如上圖所示的三棱鏡中，BC面鍍有反射膜，一束白光斜射入AB面，經(jīng)棱鏡后在屏幕的be段形成彩色光帶，貝Ob點(diǎn)顏色是—色（屏幕距棱鏡的AC面較近且與AC面平行）。【例題6】水的折射率n=4/3，當(dāng)在水面下h=2m深處放一強(qiáng)點(diǎn)光源時(shí)，看到透光水面的最大直徑是多大？當(dāng)此透光水面的直徑變大時(shí)，光源正在上浮還是正在下沉？知識(shí)點(diǎn)五、光的干涉1、 產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象所需要的光源條件：（1）、頻率相同；（2）、相差恒定。2、 產(chǎn)生明暗條紋的物理?xiàng)l件：波峰和波峰相遇或波谷和波谷相遇處形成明條紋；波峰與波谷相遇處形成暗條紋。

3、 產(chǎn)生明暗條紋的數(shù)學(xué)條件：(同相的相干光源)九、明條紋：人廠—2n石(n—0、1、2 )九、暗條紋：Ar二(2n+1)—(n二0、1、2)、說明：同一條條紋的光程差是相同的4、 條紋間距：Ax—九d5、 薄膜干涉：、現(xiàn)象：當(dāng)平行光射到介質(zhì)薄膜表面時(shí)，在薄膜前后兩個(gè)表面的反射光相互疊加形成明暗相間的條紋。、成因：在膜的后表面反射的光比前表面反射的光多走了薄膜厚度的2倍的光程，在薄膜的厚度的2倍是半個(gè)波長(zhǎng)的偶數(shù)倍的位置，形成明條紋，在薄膜厚度的2倍是半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的位置，形成暗條紋。(3)、說明：、同一條條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜的厚度相同；、相鄰的條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜的厚度的差相同；、由薄膜的厚度變化關(guān)系可以判定明暗條紋的方向、應(yīng)用：①、檢查平面:標(biāo)準(zhǔn)樣板被檢驗(yàn)平面標(biāo)準(zhǔn)樣板被檢驗(yàn)平面②、增透膜：如果在光學(xué)透鏡的表面涂上一層薄膜(氟化鎂)，通常使膜的厚度是綠光(人眼對(duì)綠光最敏感)在膜中波長(zhǎng)的1/4，使反射光的光程差是半個(gè)波長(zhǎng)，相互疊加形成暗紋使透射光增強(qiáng)。這時(shí)紅光和紫光的有反射，所以反射表面呈淡紫色。

【例題1】雙逢干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫間的距離為d,雙縫到像屏的距離為L(zhǎng)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使得像屏上可以見到清晰的干涉條紋，關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是（）若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清晰若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋若將雙逢間距離d減小，像屏上的兩個(gè)相鄰明條紋間的距離變小若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個(gè)相鄰暗條紋間的距離增大【例題2】下圖是研究光的雙縫干涉用的示意圖，擋板上有兩條狹縫S「S2,由S］和S2發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，已知入射激光的波長(zhǎng)為入，屏上的P點(diǎn)到兩縫S］和s2的距離相等，如果把P處的亮條紋記作第0號(hào)亮紋，由P向上數(shù)，與0號(hào)亮紋相鄰的亮紋為1號(hào)亮紋，與1號(hào)亮紋相鄰的亮紋為2號(hào)亮紋，則P］處的亮紋恰好是10號(hào)亮紋?設(shè)直線S1P』勺長(zhǎng)度為Y］，S2P］的長(zhǎng)度為Y2，則Y2-Y］等于（ ）5入 B.10入 C.20入 D.40入【例題3】透鏡表面涂有一層氟化鎂薄膜，其折射率n=1.38,介于空氣和透鏡折射率之間。入射光正入射，為使真空中波長(zhǎng)為550納米的光增透，所涂薄膜的最小厚度為 _ O【例題4】如下圖所示，左圖是干涉法檢查平面示意圖，右圖是得到的干涉圖樣，則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是 。（填“上凸”或“下凹”）【例題5】把一個(gè)具有球面的平凸透鏡平放在平行透明玻璃板上如圖所示?，F(xiàn)用單色光垂直于平面照射,在裝置的上方向下觀察,可以看到干涉條紋,那么關(guān)于兩束干涉光及干涉條紋的說法正確的是（）兩束干涉光是a,b面反射形成的干涉條紋是中央疏邊緣密的同心圓兩束干涉光是b,c面反射形成的干涉條紋中是中央密邊緣疏的同心圓

【例題6】用波長(zhǎng)為0.51㈤的綠光經(jīng)雙縫干涉裝置在屏上得到干涉條紋,測(cè)得兩明條紋間距為0.5mm,將該裝置放到水中并改用紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，測(cè)得干涉條紋中兩相鄰明條紋間距仍為0.5mm,若水的折射率為4/3,求此紅光的頻率.知識(shí)點(diǎn)六、光的衍射1、 光的衍射現(xiàn)象：光在傳播的過程中遇到障礙物或狹縫，會(huì)繞過它們繼續(xù)向前傳播，叫光的衍射。2、 產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：光的衍射是不需要條件的，要產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象，需要障礙物或狹縫的尺寸和光的波長(zhǎng)相差不多。3、 單縫衍射圖樣的特點(diǎn)：（1） 、中央條紋最亮、最寬；（2） 、兩側(cè)的亮條紋具有對(duì)稱性，條紋的寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱；（3） 、波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬（亮度弱），條紋間距大，衍射范圍大；（4） 、縫寬一定時(shí)，光波的波長(zhǎng)越大，中央條紋越寬，條紋間距越大，衍射現(xiàn)象越明顯（5） 、對(duì)可見光來說，紅光的波長(zhǎng)最大，頻率最小，最容易發(fā)生衍射；（6） 、白光的單縫衍射條紋是中央為白色亮紋，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近白色亮紋的內(nèi)側(cè)呈紫色?！纠}1】下列現(xiàn)象屬于光的衍射現(xiàn)象的是（）雨后天空出現(xiàn)絢麗的彩虹陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋太陽(yáng)光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋對(duì)著日光燈從鉛筆縫里看到的彩色條紋【例題2】用單色光照射雙縫，在像屏上觀察到明暗相間的干涉條紋，現(xiàn)用遮光板將其中的一個(gè)縫擋住，則像屏上觀察到（）寬度均勻的明暗相間的條紋。中央亮而寬，兩邊窄而暗條紋。一條亮紋?！凉狻！纠}3】利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是（ ）若狹縫與燈絲平行，衍射條紋與狹縫平行若狹縫與燈絲垂直，衍射條紋與狹縫垂直衍射條紋的疏密程度與狹縫寬度有關(guān)衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)例題4】沙塵暴是由于土地沙化形成的惡劣氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗。這是由于發(fā)生沙塵暴時(shí)（ ）只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面【例題5】在一次觀察光的衍射實(shí)驗(yàn)中，觀察到如圖所示的清晰的亮暗相間的圖樣，那么障礙物是下列給出的（）很小的不透明圓板很大的中間有大圓孔的不透明擋板很大的不透明圓板很大的中間有小圓孔的不透明擋板知識(shí)點(diǎn)七、光的偏振1、 自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于光的傳播方向上沿各個(gè)方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度都相同，叫自然光。2、 偏振光：自然光通過偏振片后，只有振動(dòng)方向與偏振片的透振方向相同的光才能通過，這種光叫偏振光。說明：我們平時(shí)看到的經(jīng)過反射和折射后的光都有不同程度的偏振。【例題】利用旋光儀這種儀器可以用來測(cè)量糖溶液的濃度，從而測(cè)定含糖量。其原理是偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會(huì)以傳播方向?yàn)檩S線，旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度e,這一角度稱為“旋光角”，e的值與糖溶液的濃度有關(guān)。將e的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了。如圖所示，s是自然光源，a、b是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B,使到達(dá)0處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說法中正確的是（）到達(dá)處0光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱到達(dá)0處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱 家 4 >將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得0處光的強(qiáng)度s 歲；P"V0最大，偏振片轉(zhuǎn)B過的角度等于e A B將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得0處光的強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于e知識(shí)點(diǎn)八、激光1、 激光的特點(diǎn)：相干性好、平行度好、亮度高2、 應(yīng)用：全息照相、測(cè)距、讀碟、切割知識(shí)點(diǎn)九、實(shí)驗(yàn)1、測(cè)玻璃磚的折射率【實(shí)驗(yàn)原理】如圖所示，要確定通過玻璃磚的折射光線，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O]B,就能求出折射光線OO]和折射角切再根據(jù)折射定律就可算出玻璃的折射率n=的折射率n=sin91sin9【實(shí)驗(yàn)器材】玻璃磚一塊、白紙、木板、大頭針、圖釘、三角板、量角器、鉛筆【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)、把白紙用圖釘釘在木板上、在白紙上畫一條直線ad作為玻璃磚的上界面，畫一條線段AO作為入射光線，并過O點(diǎn)畫出界面ad的法線NR。、把長(zhǎng)方形的玻璃磚放在白紙上，使他的一個(gè)長(zhǎng)邊zd跟嚴(yán)格對(duì)齊，并畫出玻璃磚的另一個(gè)長(zhǎng)邊be.。、在AO線段上豎直插上兩枚大頭針戶/丁、在玻璃磚的ad—側(cè)再插上大頭針P3，調(diào)整眼睛觀察的視線，要使P3恰好能擋住P1P2在玻璃中的虛像、用同樣的方法在玻璃磚的be—側(cè)再插上大頭針P4，使P4能同時(shí)擋住P3本身和P]P2的虛像、記下P3、P4的位置，移去玻璃磚和大頭針。過P3、P4引直線。嚴(yán)與方?交于O]點(diǎn)，連接OO],00]就是入射光線ao在玻璃磚內(nèi)的折射光線的方向。入射角q=/aon,折射角e=“ON]、用量角器量出入射角q和折射角e2、查出入射角和折射角的正弦值，記錄在自己設(shè)計(jì)的表格里。]])、計(jì)算出不同入射角時(shí)sin9]的值，比較一下看他們是否接近一個(gè)常數(shù)，求出幾次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的sin9]的平均值，就是玻璃的折射率。說明】還可以利用單位圓處理上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖)。(]0)、用上面的方法分別求出入射角是]50，300，450，600]])、計(jì)算出不同入射角時(shí)sin9]的值，比較一下看他們是否接近一個(gè)常數(shù)，求出幾次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的sin9]的平均值，就是玻璃的折射率。說明】還可以利用單位圓處理上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖)。入射角750折射角02sin9sin912

【例題1】某同學(xué)用插針法測(cè)定玻璃磚的折射率，他的實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟正確無誤，但他處理實(shí)驗(yàn)記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面不平行，如圖所示，則入射光線和出射光線依然平行入射光線和出射光線不平行他測(cè)出的折射率偏大他測(cè)出的折射率不受影響【例題2】讓某特制的一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚（玻璃較厚），經(jīng)折射分成兩束單色光a、b已知a光是紅光，而b光是藍(lán)光，你認(rèn)為下圖中哪個(gè)光路圖是正確的（）【例題3】如圖所示，一束平行單色光由空氣斜射入厚度為h的玻璃磚，入射光束與玻璃磚上表面夾角為0，入射光束左邊緣與玻璃磚左端距離為b],經(jīng)折射后出射光束左邊緣與玻璃磚的左端距離為b2，可以認(rèn)為光在空氣中的速度等于真空中的光速c.求：光在玻璃磚中的傳播速度V.2、利用雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?） 觀測(cè)白光及單色光的雙縫干涉圖樣（2） 測(cè)定單色光的波長(zhǎng)【實(shí)驗(yàn)原理】（1） 光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過屏可以觀察到干涉條紋；如果用白光通過雙縫可以觀察到彩色條紋。（2） 若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩條亮條紋間d的距離用4dAxx表示，則入射光的波長(zhǎng)為九二〒。實(shí)驗(yàn)中d是已知的，測(cè)出1、△x即可測(cè)出光的波長(zhǎng)【實(shí)驗(yàn)器材】雙縫干涉儀包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、