物理学案专题8--光学

物理学案专题8----光学

一、基本概念 1、光的直线传播：

①光的直线传播定律：光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。

②光的传播速度：光在真空中的传播速度c=3×108m／s，光在介质中的速度小于光在真空中的速度。 ③影：光线被不透明的物体挡住，在不透明物体后面所形成的暗区称为影。影可分为本影和半影，在本影区内完全看不到光源发出的光，在半影区内只能看到部分光源发出的光。

如果光源是点光源，则只能在不透明物体后面形成本影；若不是点光源，则在不透明物体后面同时形成本影和半影。影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。

如图A所示，在光屏AB上，BC部分所有光线都照射不到叫做本影，在AB、CD区域部分光线照射不到叫做半影。 2、光的反射定律

?a)反射光线与入射光线和法线在同一平面内?①反射定律?b)反射光线和入射光线分层法线两侧

?c)反射角等于入射角?②反射定律的应用

（1）平面镜对光线的作用??①不改变入射光的性质?②控制光路

（2）控制光路：

a：平面镜转过?角，其反射光线转过2?角（见图三）

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b：互相垂直的两平面镜，可使光线平行反向射光（见图四）

c：光线射到相互平行的两平面镜上，出射光线与入射光线平行（见图五） ③平面镜成像：等大、正立、虚像、轴对称。 ④在光的反射中光路是可逆的。 3、光的折射

①折射现象：光从一种介质，斜射入另一种介质的界面时，其中一部分光进另一种介质中传播，并且改变了传播方向：这种现象叫折射观察（光由一种介质，垂直界面方向入射另一种介质时传播方向不发生改变）。

②折射定律的基本内容包含如下三个要点； A、折射光线、法线、入射光线共面； B、折射光线与入射光线分居法线两侧；

C、入射角与折射角的正弦值之比恰等于第二与第一两种介质的折射率之比，即

sinin2。 ?sinrn1特别是当光从空气（折射率为1）射入折射率为n的介质中时，上式变为

sini?n sinr③折射率（n）：光从真空射入某介质时，入射角正弦和折射角正弦的比，称为该介质的折射率。用n表示。

即 n?sini sinr（1）折射率反映了介质对光的折射能力。如图光从真空以相同的入射角i，入射不同介质时，n越大，根据折射定律，折射角r越小，则偏折角?越大。

（2）折射率和光在该介质中传播速度有关。

a．折射率等于光在真空中速度c，与光在介质中速度v之比。

即n?c vb．由于c>v所以n?1

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④光疏介质和光密介质：

光疏介质：折射率小的介质叫光疏介质。在光疏介质中，光速较大。 光密介质：折射率大的介质叫光密介质在光密介质中，光速较小。

⑤光的色散：棱镜对白光的色散作用：

a．现象：白光通过三棱镜后被分解成不同的色光。并按顺序排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

b．说明：①白光是复色光，由不同颜色的单色组

如图对红光偏折角最小；对红光折射率最小；红光在玻璃中传播速度最大。

对紫光偏折角最大；对紫光折射率最大；紫光在玻璃中传播速度最小。 色散现象

n

v

λ(波动性)

衍射

C临

这种现象称色散现象。

成。

②各种色光的偏折角度不同，所以介质对不同色光的折射率不同。由于n?c所以各种色v光在同一介质中的传播速度不同。

干涉间距 γ (粒子性)

大 小

小 (不明显)

大 (明显)

E光子

光电效应 难 易

红 小

大 大 (明显)

容易 难

小 大

小 大

黄 紫 大

小 小 (不明

显)

⑥全反射：光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度时，折射光消失，只剩下反射光，光全部被反射回光密介质中，这种现象叫全反射。

（1）增大入射角时，不但折射角和反射角增大，光的强度也在变化，即折射光越来越弱；反射光越来越强；全反射时，入射光能量全部反射回到原来的介质中。

（2）临界角（A）：定义：当光从某种介质射向真空时，折射角度为90?时的入射角叫做临界角。用A表示。根据折射定律：sinA?1 n第 3 页 共 3 页

（3）发生全反射的条件：①光从光密介质入射光疏介质。②入射角大于临界角。

（4）光导纤维：全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。 4、光的干涉 （1）双缝干涉实验

①装置：如图包括光源、单缝、双缝和屏

双缝的作用是将一束光分为两束

②现象：

③干涉区域内产生的亮、暗纹

A、亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，??） B、暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=

?2(2n?1)（n=0，1，2，??）

相邻亮纹（暗纹）间的距离?x?l???。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验

d时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

④ 光的干涉现象说明了光具有波动性。

由于红光入射双缝时，条纹间距较宽，所以红光波长较长，频率较小 紫光入射双缝时，条纹间距较窄，所以紫光波长较短，频率较大

⑤ 光的传播速度，折射率与光的波长，频率的关系。

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