光学知识点总结.ppt

i r 一 折射定律光从一种介质进入另一种介质时 传播方向发生改变的现象 折射光线 入射光线 光的折射定律 折射光线 入射光线 法线在同一平面内 折射光线和入射光线分居法线两侧 入射角 折射角有什么关系呢 当光从空气斜射入水或玻璃中时 折射角小于入射角 当入射角增大时 折射角也随着增大 当光从水或玻璃斜射入空气中时 折射角大于入射角 入射角的正弦和折射角的正弦成正比 空气 水n大于1水 空气n小于1 折射光路是可逆的 应用1 人在水上看到物体的像 比实际物体位置偏上 感觉水比较浅 从上向下看 没有大气 有大气 光从一种介质射入另一种介质时 虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n 但是对不同的介质来说 这个常数n是不同的 它是一个反应介质光学性质的物理量 物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时 入射角与折射角的正弦之比n 叫做这种介质的折射率 一 折射率 1 折射率 是光从真空射入某种介质中时的折射率 2 n的大小与介质有关 与i和r无关 对于确定的介质 n是定值 不能说n sini或n 1 sinr 3 折射率无单位任何介质的折射率皆大于1 某介质的折射率 等于光在真空中的速度c与光在介质中的速度之比 n 1 光在不同介质中的速度不同 这正是发生折射的原因 研究表明 单色激光束 屏 等间距 双缝干涉图样 图样有何特征 S1 S2 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线 双缝 中央亮条纹 明暗相间 亮条纹 暗条纹 出现亮条纹和暗条纹的条件 n 0 1 2 3 n 0 1 2 3 实验 用双缝干涉测量光的波长 实验原理 相邻两个明 或暗 条纹之间的距离为 其中 波长用表示 d表示两个狭缝之间的距离 l为挡板与屏间的距离 一 光的颜色色散 不同颜色的光 波长不同白光双缝干涉条纹特点 彩色条纹中央明条纹是白色的光的色散 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象 让一束光经薄膜的两个表面反射后 形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉 二 薄膜干涉中的色散 不同单色光的薄膜干涉条纹 可见 波长 越长 干涉条纹越宽 1 在薄膜干涉中 前 后表面反射光的路程差由膜的厚度决定 所以薄膜干涉中同一明条纹 暗条纹 应出现在膜的厚度相等的地方 由于光波波长极短 所以微薄膜干涉时 介质膜应足够薄 才能观察到干涉条纹 2 用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉 二 薄膜干涉中的色散 薄膜干涉的应用 一 检查表面的平整程度 取一个透明的标准样板 放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片 使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜 用单色光从上面照射 入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光 从反射光中就会看到干涉条纹 标准样板 待检部件 空气薄层 如果被检表面是平的 产生的干涉条纹就是平行的 如图 b 所示 如果观察到的干涉条纹如图 c 所示 则表示被检测表面微有凸起或凹下 这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲 从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况 这种测量精度可达10 6cm 注 薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右 只相当于一张纸片的厚度 薄膜干涉的应用 一 检查表面的平整程度 薄膜干涉的应用 二 增透膜 镀层薄膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜 一般用氟化镁 当薄膜的厚度适当时 在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长 因而互相抵 这就大大减小光的反射损失 增强了透射光的强度 这种薄膜叫增透膜 常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜 通常简称为棱镜 棱镜可以改变光的传播方向 还可以使光发生色散 三 折射时的色散 通过实验或作光路可知 如图 从玻璃棱镜的一个侧面射出的光线从另一侧面射出时向底面偏折 偏折角度不仅与棱镜材料的折射率有关 还跟入射角底大小有关 点击画面观看动画 三 折射时的色散 光的衍射 光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象 衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样 光的明显衍射条件 障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多 单缝衍射条纹 单缝不变 波长越大 衍射越明显 中央亮纹越宽 波长一定时 单缝越窄 现象越明显 中央亮纹越宽越暗 圆孔衍射 圆屏衍射 S 小圆孔做衍射 小圆盘和小圆孔做衍射图样特点 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点 相同点 由于光的叠加而产生的 明暗相间的 不同点 双缝的条纹是等间距的各条纹的亮度差别较小 条纹条数较多 衍射条纹不等间距 中央条纹亮而宽 两侧条纹较暗较窄 对称分布 只有横波有偏振现象而纵波无偏振问题 如何检验光的横波性呢 用偏振片检验 通光方向 通 不通 2 自然光普通光源发光 在垂直传播方向的平面内各个方向的光振动全有各个振动方向的强度相等 三 偏振光的获取 问题 如何从普通光源中取得偏振光呢 方法 1 偏振片法 2 反射折射法 1 一般入射角的情况反射光折射光都是部分偏振光 反射光中垂直入射面振动占优折射光中平行入射面振动占优 方法 2 布儒斯特定律 不同介质的折射率不同 我们把折射率较小的介质称为光疏介质 折射率较大的介质称为光密介质 光疏介质和光密介质是相对的 全反射 介质1 空气 介质2 介质1相对介质2是光疏介质 介质1与介质2相对空气都是光密介质 2 3 n n2 光由光密介质射入光疏介质时 同时发生反射和折射 折射角大于入射角 随着入射角的增大 反射光线越来越强 折射光线越来越弱 当折射角增大到90 时 折射光线完全消失 只剩下反射光线 这种现象叫做全反射 折射角 2为90 时 发生全反射现象 1 3 光密介质 N N A O C 光疏介质 在研究全反射现象中 刚好发生全反射的 即折射角等于90 时的入射角是一个很重要的物理量 叫做临界角 临界角用C表示 当光线从光密介质射入光疏介质时 如果入射角等于或大于临界角 就发生全反射现象 1 临界角 发生全反射现象 折射角等于90 时的入射角叫做临界角 用符号C表示 光从折射率为n的某种介质射到空气 或真空 时的临界角C就是折射角等于90 时的入射角 根据折射定律可得 因而 发生全反射的条件 光从光密介质进入光疏介质 入射角等于或大于临界角 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 内芯的折射率比外套的大 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 把光导纤维聚集成束 使其两端纤维排列的相对位置相同 图像就可以从一段传到另一端了 光导纤维 全反射棱镜 1 光线由AB面垂直入射 在AC面发生全反射 垂直由BC面出射 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 2 光线由AC面垂直入射 在AB BC面发生两次全反射 垂直由AC面出射 变化90 变化180 麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生