高三物理一轮复习光学PPT课件.pptx

,高三一轮复习光学,1,.,2,.,光的认识发展史,3,反射定律与折射定律,4,全反射,发生全反射的条件光由光密介质射向光疏介质；入射角大于等于临界角。临界角：当入射角等于临界角时，折射角等于90。光从介质射向真空(空气)时，临界角的计算：sin90/sinCnsinC1/nCarcsin1/n,5,应用：光导纤维光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到几百微米之间，由内芯与外套两层组成。二者的折射率不同，内芯的折射率大，外套的折射率小。,6,(07北京理综17)光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是A内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用,A,7,红,紫,8,1紫光由折射率为n的棱镜进入空气，则下列结论正确的是A频率为原来的n倍，波长为原来的1/nB波长为原来的n倍，波速为原来的n倍C波速为原来的1/n，波长为原来的n倍D频率为原来的1/n，波长为原来的n倍,2红光在水中的波长与绿光在空气中的波长相等，水对红光的折射率为4/3，则红光与绿光的频率之比为,3:4,9,3、如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出则AOA为黄光，OB为紫光BOA为紫光，OB为黄光COA为黄光，OB为复色光DOA为紫光，OB为复色光,10,4如图所示，一束红光和一束紫光从空气中以适当的角度沿半径方向射向半圆形玻璃砖，恰好出射光线均沿OC方向，那么AAO是红光，穿过玻璃砖的时间较短BBO是红光，穿过玻璃砖的时间较长CAO是紫光，穿过玻璃砖的时间较短DBO是紫光，穿过玻璃砖的时间较长,11,5、a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为。一细光束以入射角从P点射入，。已知此光束由红光和蓝光组成。则当光束透过b板后A传播方向相对于入射光方向向左偏转角B传播方向相对于入射光方向向右偏转角C红光在蓝光的左边D红光在蓝光的右边,12,光的干涉双缝干涉1、频率相同，振动方向一致，相差恒定的两束光，在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域的现象。,现象：等间距明暗相间的条纹,13,14,A,B,15,条纹间距,相邻明纹间距,相邻暗纹间距,干涉条纹等间距分布,白光的干涉图样,明暗相间的彩色条纹；中央为白色亮条纹；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。,17,前表面,后表面,1、由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。2、光从薄膜的前后两个表面反射出来两列光波，这两列光波的频率相同，发生干涉。,光的干涉薄膜干涉,18,3、光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。4、光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。,19,5、在重力作用下，薄膜越来越薄。条纹间距变稀疏。6、白光照射时，不同色光在不同位置相互加强，因此是彩色条纹。7、膜越厚，不同色光亮纹越密集，因此膜要足够薄，才能看到白光干涉条纹。,20,薄膜干涉在技术上的应用,1、检查物体表面的平整程度,21,楔形空气薄层,标准样板,被检测平面,光在空气层的上下表面发生反射，这两束反射光发生干涉.,如果被检测表面是平整的，将看到与底线平行的干涉条纹.,原因：厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一厚度光叠加加强，该厚度全部加强，为亮纹；若叠加减弱，则为暗纹。,22,表面平整,这样的条纹说明什么？,23,如果干涉条纹弯曲，说明工件表面不平。设厚度为h处为亮纹，由于该处下凹，厚度h向劈尖方向平移，条纹向劈尖弯曲。故条纹向劈尖方向弯曲，该处为下凹。条纹向劈尖反方向弯曲，该处为上凸。,24,即薄膜的厚度：两列反射光干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。,2、增透膜：透镜表面涂一层薄膜，当薄膜前后两表面反射回来的光的路程差为：,3、牛顿环,光的衍射1、光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物，到达阴影里的现象叫做光的衍射现象。2、明显衍射的条件障碍物或狭缝的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多。3、物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。,27,光的衍射单缝衍射,狭缝宽度可调,光屏,单缝,28,单缝衍射衍射图样,1、单缝衍射条纹特征中央亮纹宽而亮两侧条纹亮纹较窄、较暗，且有对称性,中央亮纹,29,2、观察下列衍射图样，分析衍射规律：,波长一定，单缝越窄中央条纹越宽，条纹间距越大。,红光a=0.8mm,红光a=0.4mm,30,单缝一定，光波波长越大，中央亮纹越宽，条纹间隔越大,红光a=0.4mm,蓝光a=0.4mm,31,3、白光单缝衍射：中央亮条纹为白色，两侧为彩色，且呈外红内紫,白光a=0.4mm,32,光的衍射与干涉,33,4、干涉条纹与衍射条纹的区别,干涉：等间距明暗相间条纹。衍射：中央亮纹较宽，两边是对称明暗相间的条纹，条纹宽度不等，间距不等。,34,屏上出现清晰的光斑,光的衍射圆孔衍射,光沿直线传播,1、孔较大时：,35,屏上出现光源倒立的像,小孔成像,2、孔减小时,光沿直线传播,36,屏上出现衍射图样,光的衍射,3、孔较小时：,37,不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑,四、圆盘衍射,38,光的偏振,1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光.,39,2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫做偏振光,横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振只有横波才有偏振现象,40,3、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大,41,4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零,所以，光是一种横波,42,4.偏振现象的应用,43,光电效应1定义：在光的照射下，物体表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。,原因：当光照射电子时，它吸收光子能量，振动加剧，当这个能量足够大时，就会是电子逸出，从而发生光电效应。,44,2、光电效应规律1）光电效应的发生几乎是瞬时的，时间不超过109s。2）任何金属都有一个能产生光电效应的最低照射光频率，叫做极限频率。3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，而与入射光强度无关。4）光电流强度与入射光的强度成正比。,得出结论:光电效应的发生与否，与光的强弱无关，与照射时间的长短无关，与光的频率、金属材料的种类有关。,45,阳极,阴极,真空玻璃管,电源,46,光强决定的饱和电流,频率决定的遏制电压,47,二、爱因斯坦的光电效应方程1、光子假说光是一束以速度C运动着一粒一粒的粒子流，每一个光子所带能量=h，不同的频率的光子具有不同的能量。这些粒子就是光量子，现称光子。,2、光子理论对光电效应的解释光不仅在发射和吸收时表现出量子性，而且在空间传播时也表现出量子性提出了辐射的电磁场也具有量子性。,48,由爱因斯坦光电效应方程,初动能与频率有关,极限频率：,得：,49,1920年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分。接着他用自制的X射线分光计,测定了X射线经石墨沿不同方向的散射的定量关系,并于1923年发表论文作出了解释.,康普顿实验装置及结果,1康普顿实验装置,50,康普顿散射实验的意义,支持了“光量子”概念，进一步证实了,首次实验证实了爱因斯坦提出的“光量子具有动量”的假设,证实了在微观领域的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。,康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖。,p=h/c=h/,E=h,51,粒子性,波动性,（具有能量）,（具有频率）,（具有动量）,h架起了粒子性与波动性之间的桥梁,光的波粒二象性,（具有波长）,52,T/年,波动性,粒子性,光既具有粒子性，又具有波动性。,实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。,粒子的波粒二象性,7个电子,100个电子,3000,20000,一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：,70000,体现了粒子性,体现了波动性,54,通过上述实验可知：虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处明暗不同可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗处的概率小。则光子在空间出现的概率可以通过衍射、干涉的明暗条纹这样的波动规律确定。-光是一种概率波。物质波也具