(期末复习2)《3-4》光学-电磁波知识提要.doc

物理3-4复习提要第十三章 光一、本章知识结构二、本章知识点13.1光的折射 （书3-4P47）重点要求：1会画光路图；2会用折射率定义式和决定式求折射率、介质中的光速计算题；3、测定玻璃的折射率填空题1-1光的折射定律，也叫斯涅耳定律（书3-4P47）：折射光线，入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧.入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，即sin i/sin r=常数。*入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！折射率-n=sin i/sin r光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率n. 。n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同。n=c/v某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比。n较大的介质称为光密介质，n较小的介质称为光疏介质.在光的折射现象中，光路也是可逆的1-2测定玻璃的折射率（见练习题实验部分）（书3-4P48）例题 如图所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而确定折射光线OO。方法一：如图甲，测出入射角i和折射角r，根据n_可计算出玻璃的折射率。方法二：如图乙，以O为圆心，作圆与OA、OO分别交于P、Q点，过P、Q点分别作法线NN的垂线，垂足分别为P、Q，测量出PP和QQ的长度，则玻璃的折射率n_。13.2光的全反射 （书3-4P68）重点要求：认识光的全反射现象；会计算临界角 光由光密介质射向光疏介质，且入射角等于或大于临界角时，会发生全反射现象。当光由介质射向真空或空气时，折射角为90，此时入射角叫做临界角，大小为。所以，sin C=1/n应用：（1）光线通信-光导纤维：折射率大的内芯、折射率小的外套；P71光导纤维P72做一做时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速（2）全反射棱镜: 形状：等腰直角三角形/原理：如图/条件：玻璃折射率大于1.4/优点：比平面镜反射时失真小。(3)海市蜃楼：沙漠：倒立虚像；海洋：正立虚像13.3 光的干涉（书3-4P50-57）重点要求：1、知道光的干涉现象；知道影响干涉条纹宽度的因素。单选题 2、用双缝干涉测光的波长B卷的填空题（非常重要）会螺旋测微计和游标卡尺的读数1产生稳定干涉的条件：只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。2条纹宽度(或条纹间距) 相邻两条亮（暗）条纹的间距x为： 当实验装置一定，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。 条纹颜色：单色光明暗相间的条纹；白光中央白色条纹，两侧彩色。3. 在双缝干涉实验中，当两个相干光源与屏上某点的距离之差等于_时，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于_时，两列光在这点相互减弱，这里出现暗条纹。例题 在“杨氏双缝干涉实验”中，用频率v51014Hz的单色光照射双缝，若光屏上P点到双缝的距离差为0.9m，则P点是_（填“亮”或“暗”）条纹中心。若将整个装置放入水中进行该实验，则P点是_（填“亮”或“暗”）条纹中心。（水对该单色光的折射率为4/3）4、测定光的波长例题 做“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝间距d0.20mm，双缝到光屏的距离L600mm，观察到的干涉条纹如图所示。（1）分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，测量头上的卡尺示数两次分别如图（50分度的游标卡尺），则分划板位置x1_mm，x2_mm；（2）相邻亮纹的间距x_mm；（3）计算单色光的波长的公式_；（4）代入数据计算单色光的波长_m。附螺旋测微计和游标卡尺的读数：1.5mm+1.30.01mm=1.513mm 5mm+20.05mm=5.10mm 13.4 光的衍射（书3-4P60）重点要求：知道哪些现象是光的衍射1、现象： 单缝衍射：a) 单色光入射单缝时，出现明暗相同不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮两边亮条纹较窄、较暗；b) 白光入射单缝时，出现彩色条纹圆孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹 泊松亮斑：光入射圆屏时，在园屏后的影区内有一亮斑 2、光发生衍射的条件:障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多，甚至此光波波长还小时，出现明显的衍射现象13.5 光的偏振（书3-4P64）重点要求：知道哪些现象是光的偏振，知道光是横波。1、 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。两偏振片透振方向平行时，透射光最强，两偏振片的透振方向垂直时，透射光最弱2、光的偏振现象说明光是横波。光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引起的，因此常将E的振动称为光振动3、光的偏振的应用：常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光拍摄、液晶显示、汽车车灯（偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45）、立体电影（左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同）13.6 色散：含有多种颜色的光（复色光）被分解为单色光的现象重点要求：光的色散有两种，一种是薄膜干涉；一种是三棱镜的折射在白光的干涉、衍射中我们可以看到光的色散现象。白光通过三棱镜折射后也可以看到光的色散现象。光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大。由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢。薄膜干涉中的色散：各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的原理：膜的前后两个面反射的光形成的现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹）厚度变化越快，条纹越密色散现象说明不同色光在同种介质中折射率不同，由红光到紫光，折射率逐渐变大。光的色散现象说明光波与机械波有不同之处：机械波的波速只是由介质决定，而光在介质中的传播速度跟介质和频率都有关系。13.7激光的特性及应用1、激光是一种人工产生的相干光。2、电磁波频率越高，能量越大，可以比无线电波传递更多信息。3、特点：平行度好-方向性好单色性强-频率单一（频宽很小）相干性好亮度高 特点作用应用实例相干光可进行调制、传递信息光纤通信干涉全息照相（在照明光的另一侧观看）平行度好传播很远距离能保持一定强度，可精确测距测速激光雷达可会聚于很小的一点，记录信息密度高DVD、CD、VCD机，计算机光驱亮度高可在很小空间短时间内集中很大能量激光切割、焊接、打孔医疗手术产生高压引起核聚变人工控制聚变反应第十四章 电磁波重点要求：1、能够根据LC电磁振荡电路中电流、电容器两极板上电荷的图像进行计算，并能分析出电场和磁场的周期性变化规律多选题 2、电磁波的应用选择题一、知识结构二、知识点14.1电磁振荡（书3-4P80）在LC振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场、电场能和磁场能都发生周期性的转化（按正弦规律变化），这种现象叫做电磁振荡。线圈上的感应电动势等于电容器两端的电压电磁振荡的分类：自由振荡和受迫振荡，阻尼振荡和无阻尼振荡。高中主要研究：理想的无阻尼自由振荡LC电路里电流、电荷的变化（it图和qt图）： 电路中的电流i随时间的变化 电容器两极板上的电荷量随时间的变化 LC电路的固有周期和频率只与电感L和电容C有关：14.2电磁波谱和电磁波的应用 （书3-4P92）1、电磁波谱包含（按照频率由小到大，波长由长到短排列）：无线电波红外线可见光紫外线伦琴（X）射线射线 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫波长：由长到短 （红光最容易衍射，条纹间距最大）频率：由低到高 （能量由小到大）折射率：由小到大（紫光偏折最大，红光偏折最小）临界角：由大到小 （紫光最容易发生全反射）在同种介质中的波速：由大到小2、电磁波的应用：频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感； 紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒； 伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷； 射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用刀进行手术3、太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域，其中，黄绿光附近，辐射的能量最强（人眼对这个区域的电磁辐射最敏感）1）麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场推广：均匀变化的磁场（或电场），会产生恒定的电场（或磁场）。非均匀变化的磁场（或电场），会产生变化的电场（或磁场）。2）电磁波：电磁场由发生的区域在空间由近及远的传播就形成电磁波。电磁波的特点：电磁波是物质波，传播时可不需要介质而独立在真空中传播。 电磁波是横波，磁场、电场、传播方向三者互相垂直。电磁波具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象 电磁波可脱离“波源”而独立存在，电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，在空间的电磁波仍继续传播。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c3108m/s。电磁波的波速：v = f同一列电磁波由一种介质传入另一种介质，频率不变，波长、波速都要发生变化。3）电磁波的发射与接收无线电波的发射a、要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：要有足够高的振荡频率振荡电