光学,电磁震荡,电磁波.doc

光学1、 光的直线传播1. 光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。2. 当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可能偏离原来的传播方向。3. 光速。光在真空中的转播速度为c=3.00108m/s2、 反射 平面镜成像1.像的特点平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。2. 光路图作法 根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图3. 充分利用光路可逆三、折射与全反射1.折射定律折射定律的各种表达形式： (1为入、折射角中的较大者。)折射光路也是可逆的。2.各种色光性质比较可见光中，红光的折射率n最小，频率最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，波长最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小3.光导纤维abM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、 棱镜1. 棱镜对光的偏折作用由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。）2. 全反射棱镜选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o或180o3. 玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：射出光线和入射光线平行；各种色光在第一次入射后就发生色散；射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。5、 光的波动性1.光的干涉光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。2.干涉区域内产生的亮、暗纹亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即= n（n=0，1，2，）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即=（n=0，1，2，）相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验3.衍射各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。（当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，有明显衍射现象。）在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变暗。几种衍射现象：1单缝衍射：当缝有大变小时，屏上的光斑有大变小再变大且出现明暗相间的衍射条纹。能区分单缝衍射条纹和双缝干涉条纹的区别。2小孔衍射：当小孔由大变小时，屏上的光斑由大变小再小孔成像，再出现明暗相间的园环，孔越小衍射图样越清晰。4.光的电磁说a、电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线b各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的、c红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。种 类产 生主要性质应用举例红外线一切物体都能发出热效应遥感、遥控、加热紫外线一切高温物体能发出化学效应荧光、杀菌、合成VD2X射线阴极射线射到固体表面穿透能力强人体透视、金属探伤六、光的粒子性1.光电效应在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。光电效应的规律。各种金属都存在极限频率0，只有0才能发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率成正比：E=h 爱因斯坦光电效应方程：Ek= h -W七、光的波粒二象性1.光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性2. 正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。高的光子容易表现出粒子性；低的光子容易表现出波动性。光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。由光子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。八、.光的偏振光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。自然光。偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。实验：用双缝干涉测量光的波长实验原理 双缝干涉中两个相邻明（暗）条纹之间的距离与波长、双缝间距离d及双缝到屏的距离l满足。 两条相邻明（暗）条纹之间的距离用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图（1）所示。转动手轮，分划板会左、右移动。测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，如图（2）所示。记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数，两次读数之差就是相邻两条明纹间的距离。即。 电磁震荡与电磁波一、电磁振荡在振荡电路里产生振荡电流的过程中，由容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化的现象，叫做电磁振荡。1.LC振荡电路由自感线圈和电容器组成的电路就是最简单的振荡电路，简称LC回路。 在LC回路里，产生的大小和方向都做周期性变化的电流，叫做振荡电流。2电磁振荡 在产生振荡电流的过程中，电容器上极板上的电荷q，电路中的电流i，电容器内电场强度E，线圈中磁感应强度B都发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡（1）从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。（2）从物理本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。3振荡的周期和频率2电磁振荡 在产生振荡电流的过程中，电容器上极板上的电荷q，电路中的电流i，电容器内电场强度E，线圈中磁感应强度B都发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡（1）从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。（2）从物理本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。二电磁场、电磁波1麦克斯韦电磁场理论的要点：（1）变化的磁（电）场将产生电（磁）场。（2）变化的磁（电）场所产生的电（磁）场取决于磁（电）场的变化率。（3）变化的磁场和变化的电场互相联系着，形成一个不可分离的统一体电磁场。变化的电场，其周围产生磁场，变化的磁场其周围产生电场3电磁波电磁波是怎样产生的：如果在空间某处发生了周期性变化的电场，就会在空间引起周期性变化的磁场，这个周期性变化的磁场又会在较远的空间引起新的周期性变化的电场，新的周期性变化的电场又会在更远的空间引起新的周期性变化的磁场这样，电磁场就由近及远向周围空间传播开去，形成了电磁波。电磁波的特点： a.电磁波的传播不需要介质，但可以在介质中传播。b.电磁波是横波。c.电磁波的波速等于光速，实际上，光就是特定频率范围内的电磁波。 d场是能量贮存的场所，电磁波贮存电磁能e赫兹用实验证明了电磁波的存在，还测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度4. 无线电波的发射和接收无线电波的发射： 无线电波的发射必须采用开放电路，开放电路由振荡器、互感线圈、天线、地线等几部分组成。有效地发射电磁波的条件是：频率足够高；形成开放电路无线电波的接收： 无线电波的接收必须采用调谐电路，如图所示，调谐电路由可变电容器、电感线圈、天线、地线等几部分组成。 练习例题光导纤维的结构如图所示，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发生折射 D内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用红光和紫光相比（ ） A红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为和，a、b在玻璃中的传播速度分别为和，则（ ） A B C D 如图11-3-4所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强则此时（ ）Aa点电势比b点低 B电容器两极板间场强正在减小C电路中电场能正在增大 D线圈中感应电动势正在减小 11-3-3所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时（ ）AA板带正电 B线圈L两端电压在增大C电容器C正在充电 D电场能正在转化为磁场能课后练习一束复色光由空气斜射向厚玻璃砖上表面，从下表面射出时分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示下面说法正确的是( )A. 在玻璃中a光的传播速度比b光大.B. 在双缝干涉实验中a光的干涉条纹间距比b光的大C. a光和b光相遇时能产生干涉现象D. a光照射某金属时有电子向外发射，b光照射该金属时一定也有电子向外发射现有a、b、c三束单色光，其波长关系为.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定A.a光束照射时，不能发生光电效应 B.c光束照射时，不能发生光电效应C.a光束照射时，释放出的光电子数目最多D.c光束照射时，