(完整版)高中物理光學(xué)知識點總結(jié)

(完整版)高中物理光學(xué)知識點總結(jié)光的微粒說由牛頓提出，可以解釋光的直線傳播和反射等現(xiàn)象。然而，它無法解釋光的獨立傳播以及當(dāng)光通過兩種介質(zhì)的交界面時既有反射又有折射的現(xiàn)象。光的干涉是一種重要現(xiàn)象，其中雙縫干涉是其中一種常見的形式。我們也需要了解光的衍射和薄膜干涉。電磁場理論和光的電磁說解釋了光的電磁波譜，其中包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線以及r射線等，從低頻到高頻構(gòu)成了非常廣泛的電磁波譜?；莞固岢隽斯獾牟▌有裕罨巳藗儗獗举|(zhì)的認(rèn)識。麥克斯韋則提出了光的電磁說，愛因斯坦提出了光子說。光子說認(rèn)為光在空間傳播并非連續(xù)的，而是由許多個光子組成的。每個光子的能量為E=hv，其中h為普朗克常量，值為6.63×10^-34焦·秒。我們需要了解光的波粒二象性，即微觀粒子都具有波粒二象性，大量光子可以表現(xiàn)出粒子性，而少量光子可以表現(xiàn)出波動性。光的直線傳播和反射是基本現(xiàn)象。光在同一種均勻透明介質(zhì)中沿直線傳播，各種頻率的光在真空中傳播速度為C=3×10^8m/s。而光在介質(zhì)中的傳播速度則小于在真空中的傳播速度，即v<C。反射現(xiàn)象是指光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)的界面上，然后再返回原介質(zhì)的現(xiàn)象。反射定律規(guī)定，反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，且反射角等于入射角。光滑平面上的反射現(xiàn)象叫做鏡面反射，而發(fā)生在粗糙平面上的反射現(xiàn)象則叫做漫反射。鏡面反射和漫反射都遵循反射定律。所有幾何光學(xué)中的光現(xiàn)象，光路都是可逆的。平面鏡只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質(zhì)。它可以產(chǎn)生等大正立的虛像，物體和像關(guān)于鏡面對稱。然而，像與物方位關(guān)系上下不顛倒，左右需要交換。光的折射是指光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。中心線作為對稱軸)。2.光的色散光的色散是指光在經(jīng)過介質(zhì)時，由于不同波長的光在介質(zhì)中的折射率不同，而產(chǎn)生的顏色分離現(xiàn)象。在白色光中，波長最長的紅光折射率最小，波長最短的紫光折射率最大，所以在經(jīng)過棱鏡時，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大，其它顏色的光偏折角介于兩者之間。光學(xué)中的色散現(xiàn)象是指一束白光經(jīng)過三棱鏡折射后發(fā)生的現(xiàn)象，形成了由紅到紫的七色光譜。不同顏色的光在折射時偏折程度不同，紅光偏折最小，紫光偏折最大。在同一介質(zhì)中，色散現(xiàn)象與折射率、波長、頻率等物理量有對應(yīng)關(guān)系。全反射棱鏡是一種等腰直角三角形的棱鏡，可以使入射光線經(jīng)過全反射后偏轉(zhuǎn)90或180度。需要注意的是，光線在哪個表面發(fā)生全反射。玻璃磚是一種橫截面為矩形的棱柱，當(dāng)光線從上表面入射，從下表面射出時，會發(fā)生色散現(xiàn)象并產(chǎn)生側(cè)移，側(cè)移的大小與折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)，可以利用玻璃磚測定玻璃的折射率。光導(dǎo)纖維是利用全反射原理制作的一種光學(xué)元件，內(nèi)層為光密介質(zhì)，外層為光疏介質(zhì)。光在光纖中傳播時，每次射到內(nèi)、外兩層材料的界面都會發(fā)生全反射，從而實現(xiàn)光的傳輸。不同光學(xué)元件對光路的控制特征不同。例如，平面鏡反射后會聚（或發(fā)散）的程度不變；三棱鏡會使光束向著底邊偏折并發(fā)生色散；透明玻璃磚會產(chǎn)生一個側(cè)移但傳播方向不變。這些特征與反射定律、折射率、入射角等物理量有關(guān)。“用干涉法檢查平面”：在這種方法中，兩個平板之間形成了一層空氣膜。當(dāng)單色光從上方照射時，如果被檢測的平面是光滑的，干涉圖案將是等間距的。如果某個區(qū)域凸起，則對應(yīng)的明紋（或暗紋）將提前出現(xiàn)，如圖甲所示。如果某個區(qū)域凹下，則對應(yīng)的條紋將延后出現(xiàn)，如圖乙所示。需要注意的是，“提前”和“延后”指的不是時間上的，而是從左到右的位置順序。光的波長、波速和頻率之間的關(guān)系是v=λf。當(dāng)光在不同介質(zhì)中傳播時，它的頻率f保持不變，而它的波長λ與介質(zhì)中的波速v成正比。光的顏色由頻率決定，因此，如果頻率不變，顏色也不變。光的衍射現(xiàn)象是指光離開直線路徑并繞過障礙物進(jìn)入陰影區(qū)域的現(xiàn)象。單縫衍射會產(chǎn)生中央明亮的條紋，兩側(cè)對稱排列強度減弱，間距變窄的條紋。圓孔衍射會產(chǎn)生明暗相間、不等距的圓環(huán)（與牛頓環(huán)有所不同）。泊松亮斑是指當(dāng)光照射到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑。在形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，并且在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射，從而使輪廓變得模糊不清。產(chǎn)生明顯衍射的條件是障礙物（或孔）的尺寸可以與波長相比甚至比波長還小。當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時，會出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象。當(dāng)Δd≤300λ時，即使Δd=0.1mm=1300λ，也能看到明顯的衍射現(xiàn)象。光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，但存在明顯的區(qū)別。單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間的，但衍射條紋中間的亮紋最寬，兩側(cè)的條紋逐漸變窄變暗，而干涉條紋則是等間距、明暗亮度相同的。白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。干涉和衍射現(xiàn)象是波的特征，證明了光具有波動性。當(dāng)波長較大時，干涉和衍射現(xiàn)象不太明顯，越容易觀察到現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象表明，光沿直線傳播只是近似規(guī)律，當(dāng)光的波長比障礙物小得多且滿足一定條件時，光才可以看作直線傳播。在明顯衍射的條件下，當(dāng)窄縫變窄時，亮斑的范圍變大，條紋間距離變大，但亮度變暗。光的直進(jìn)是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否認(rèn)光的直進(jìn)，而是指出光的傳播規(guī)律受一定條件制約。例如，在顯微鏡下，光的振動垂直于紙面，可以放大2000倍，但無法再放大。再放大后，衍射現(xiàn)象就會變得更加明顯。其中可見光是人眼所能感知的電磁波的一部分。2、光的偏振現(xiàn)象也可以用電磁波的理論來解釋。根據(jù)麥克斯韋電磁理論，光是由電場和磁場交替變化而產(chǎn)生的橫波，而光的偏振就是指電場振動方向的特定性。只有電場振動方向與光的傳播方向垂直的光才能通過偏振片，因為偏振片的透振方向與電場振動方向平行。3、光的電磁本性的揭示和光與電磁學(xué)的統(tǒng)一，是光電磁說的重要意義。光的電磁本性的揭示，使我們更加深入地了解了光的本質(zhì)特性，同時也說明了光與電和磁的密切聯(lián)系。光與電磁學(xué)的統(tǒng)一，將光現(xiàn)象和電磁學(xué)結(jié)合在一起，使得我們能夠更好地理解和研究光的各種現(xiàn)象。4、電磁波譜的排列順序是按照波長的大小而排列的。其中，可見光是人眼所能感知到的電磁波的一部分，而其他的電磁波則不能被人眼直接感知到，但它們在物理學(xué)、通信、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。電磁波種類包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線和倫琴射線。它們在頻率和波長上有所不同，但本質(zhì)上都是相同的電磁波，遵循相同的波動規(guī)律。除了可見光外，相鄰波段間都有重疊。每種電磁波都有其獨特的產(chǎn)生機理、特性和用途。無線電技術(shù)利用熱效應(yīng)激發(fā)熒光，利用貫穿本領(lǐng)進(jìn)行通訊、廣播和導(dǎo)航。紅外線可用于加熱烘干、遙感測量、醫(yī)療和消毒等領(lǐng)域。可見光則引起視覺化學(xué)作用、熒光效應(yīng)和殺菌，應(yīng)用廣泛。紫外線可用于日光燈、黑光燈和手術(shù)室殺菌等領(lǐng)域。倫琴射線和X射線則可用于檢查探測、透視和治療等領(lǐng)域。光譜分析是一種重要的化學(xué)分析方法，可用于確定物質(zhì)的化學(xué)組成。吸收光譜是一種連續(xù)光通過物質(zhì)后被吸收一部分光形成的光譜，反映出原子的特征譜線。根據(jù)不同的特征譜線可確定物