高中物理 光学总结.doc

光学光的折射、光的全反射一、光的折射、全反射的综合应用几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何学知识，寻找相应的边角关系(1)几何光学主要包括四条原理：光的直线传播规律；光的反射定律；光的折射定律；光路可逆原理(2)解题时常用的三个公式：折射定律公式：n12；折射率与光速的关系n；全反射的临界角sin C.(3)注意法线的画法：法线画成虚线；法线垂直于界面，如果界面是圆面，那应该垂直于圆的切线，即法线沿半径指向圆心【例1】如图1所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入已知棱镜的折射率n，ABBC8 cm，OA2 cm，OAB60.图1(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向；(2)第一次的出射点距C_ cm.借题发挥(1)解答光学问题应先准确画出光路图(2)用光发生全反射的条件来判断光是否已经发生全反射(3)在处理光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系图2【例2】如图2所示，半圆形玻璃砖的半径R10 cm，AB与屏幕垂直并接触于A点，激光束a射向半圆形玻璃砖的圆心O，激光束a对准O点从图示位置在纸面内顺时针方向旋转，当转过角度为30时，光屏上有两个光斑，当转过的角度刚好为45时，光屏上恰好只有一个光斑，求：(1)玻璃砖的折射率n；(2)当转过角度为30时，光屏上两个光斑之间的距离L.二、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律n知，只要确定出入射角i及折射角r即可测出介质的折射率图3【例3】用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率的方法如下：把半圆形玻璃砖放在白纸上，定出其圆心O，在白纸上用铅笔描下其直径和圆心位置，让一束光沿与直径垂直的方向穿入玻璃砖的圆弧部分射到圆心O，如图3所示不改变入射光的方向和位置，让玻璃砖以O点为轴逆时针转动到从玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光为止用铅笔描下此时玻璃砖直径的位置，移去玻璃砖测出玻璃砖转过的角度，由计算出折射率这种测量方法是利用光的_现象测定玻璃折射率的，当玻璃砖转过的角度时的入射角叫_若已知42，且sin 420.67，则玻璃的折射率n_.三、光的波速、折射率与频率的综合应用1白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，七种色光的特性差异可以用下表表示出来.各种色光红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫频 率小大波 长长短折射率小大波速(介质中)大小2.光的颜色由光源的频率决定，与介质无关，与波长无关，波速由介质和光的频率共同决定图4【例4】水中某一深处有一点光源S，可以发出a、b两种单色光，其由水中射出水面的光路如图4所示关于这两种单色光性质的比较，下列判断正确的是()Aa光的频率比b光的小Ba光的折射率比b光的大Ca光在水中的传播速度比b光的小Da光在水中的波长比b光的小一、光的干涉1产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光2产生明暗条纹的条件：当rk时出现明条纹；当r(2k1)时出现暗条纹(其中k0，1，2)相邻明(或暗)条纹间距：x3双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时为彩色条纹4双缝干涉法测光波的波长：相邻明(或暗)条纹间距x，得：.5薄膜干涉(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的(2)同一条纹上的点厚度相同，所以若用肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹【例1】如图1所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a为中央亮条纹，a为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是()图1A乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长B乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长C乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短D乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短【例2】利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d0.4 mm，双缝到光屏间的距离l0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图2中(a)、(b)所示给出，则：(1)分划板在图2中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA_mm，xB_mm，相邻两条纹间距x_mm；(2)波长的表达式_(用x、l、d表示)，该单色光的波长_m；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_(填“变大”“不变”或“变小”)图2【例3】劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图3甲所示将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜当光垂直入射后，从上往下看到干涉条纹如图乙所示干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下看到的干涉条纹()图3A变疏 B变密 C不变 D消失二、单缝衍射与双缝干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够小，任何光都能发生频率相同的两列相干光波相遇叠加条纹特点条纹宽度和亮度不等，中央条纹最宽最亮，两侧条纹逐渐变窄变暗条纹宽度相等，各条纹间距相等，亮度基本不变相同点都是明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果；都是波特有的现象，表明光是一种波【例4】如图4所示，a、b、c、d四个图是