光學部分總復習課件

光源直線傳播規(guī)律（幾何方法）光的傳播速度（物理實質）基本規(guī)律反射定律色散全反射折射定律幾何光學部分一、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（應用）日食、月食.

注意：①不可能出現月環(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)時不會形成月食。例1：當地球運行到太陽與月亮之間時就會發(fā)生月食,圖給出了地球擋住太陽的影區(qū).當月球部分進入_____影區(qū)時發(fā)生月偏食.當月球全部進入_____影區(qū)時,就會發(fā)生月全食.BAA太陽地球BB

例2：當月球運行到太陽和地球之間適當位置時，就會出現日食（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．若這時在高空經過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，反射光線和入射光線分居于法線兩側，反射角等于入射角。注意：a.在光的反射現象中，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．一個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，平面鏡轉動α角，反射光轉動2α角．（3）一束發(fā)散光的情況：經平面鏡反射后，仍是發(fā)散光，且發(fā)散程度不變．平面鏡的成像特點平面鏡成像的作圖法：平面鏡成等大、正立的虛像，像與物關于鏡面對稱．

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，（2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數2.折射率：（1）光從真空射入某種介質時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比在光的折射現象中，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跟光在這種介質中的速度v之比，n=c/v．如圖所示，一儲油圓桶，底面直徑與桶高均為d．當桶內無油時，從某點A恰能看到桶底邊緣上的某點B．當桶內油的深度等于桶高一半時，在A點沿AB方向看去，看到桶底上的C點，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=

．（結果可用根式表示）irABCO解：由幾何關系得：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向位移。側向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關。δird12例:如右圖所示,有一個長方形容器,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點觀察,視線沿著EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度.現保持眼睛的位置不變,向容器內倒入某種液體且滿至容器口,這時眼睛仍沿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，細的單色光束從空氣射向柱體的O點（半圓的圓心），產生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，入射角為45°（相應的折射角為24°），現保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點垂直于圖面的軸線順時針轉過15°，如圖中虛線所示，則（） A．光束1轉過15° B．光束1轉過30° C．光束2轉過的角度小于15° D．光束2轉過的角度大于15°BC45°入射光15°O12二．全反射問題當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現象.（1）光從光密介質射向光疏介質,當折射角變?yōu)?0°時的入射角叫臨界角；（2）光從折射率為n的介質射向真空時

臨界角的計算公式:產生全反射的條件：（1）光必須從光密介質射向光疏介質；（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，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系.三.通過棱鏡的光線

（2）白光通過三棱鏡后產生色散現象，（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

一束白光經過棱鏡后會發(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、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??；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、紫．結論——從紅到紫的方向有：（1）同一介質對不同色光的折射率逐漸增大．（2）在同一介質中不同色光的傳播速度逐漸減小．（3）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，經折射后從球面射出，若紅光在玻璃中傳播時間為t紅，紫光在玻璃中傳播時間為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)出白光的細線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖?，F考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細光束經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，（設光線在三棱鏡內射到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光的波動性光的波動說惠更斯一、光的干涉兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現象叫光的干涉現象.產生干涉現象的條件之一: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)出的光經過兩個細縫后形成兩列光波疊加時會產生干涉。

當這兩列光波到達某點的路程差等于光的波長的整數倍時，該處的光相加強，出現亮條紋；當這兩列光波到達某點的路程差等于光的半波長的奇數倍時，該處的光相減弱，出現暗條紋；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的彩色花紋。

劈形薄膜干涉可產生平行相間條紋。增透膜的厚度應該是光在薄膜中波長的1/4。返回薄膜干涉光的衍射現象是光離開直線路徑而繞到障礙物后面的現象。產生明顯衍射的條件：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.電磁波的產生機理——無線電波由振蕩電路產生紅外線、可見光、紫外線由原子的外層電子受激后產生X射線由原子的內層電子受到激發(fā)后產生γ射線由原子核受到激發(fā)后產生。三、光的電磁說和電磁波譜

雙縫干涉現象中(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,都產生亮條紋;B.波峰與波峰疊加出現亮條紋,波谷與波谷疊加出現暗條紋;C.在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長偶數倍時出現暗條紋;D.在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長奇數倍時出現暗條紋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,所以可以產生干涉;D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。A、C3、下列現象屬于光的干涉的有:（）A.在水面上的油膜呈現的彩色花紋;B.雨后天空中呈現的彩虹C.通過卡尺狹縫看遠處的日光燈呈現的彩色花紋D.肥皂泡上呈現的彩色環(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.增透膜的厚度應為入射光在薄膜中波長的1/4D.增透膜的厚度應為入射光在真空中長波的1/4B、C5、對光的技術所依賴的光學原理,下列敘述中正確是（）A.光導纖維應用的是光的全反射現象;

B.鏡頭表面的增透膜應用的是光的衍射現象;C.用空氣劈檢查平面的質量應用光的干涉現象;D.分光鏡利用了光的色散現象。A、C、D6、用單色光做雙縫干涉實驗，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．在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距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劈形空氣薄膜。當光垂直入射后，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：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