高中物理《光》知识梳理

1 光光 知识梳理知识梳理 光的折射 全反射 光的直线传播 在同一均匀介质中光沿直线传播 光的反射 光的反射定律 光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射 反射光线 入射光 线和法线处在同一平面内 反射光线 入射光线分居法线的两侧 反射角等于入射角 平面镜成像的特点 正立等大的虚像 物与像关于镜面对称 在反射现象中 光路是可逆的 常用到这一特点及边缘光线作图来确定视场的范围 光的折射 折射定律 折射光线 入射光线 法线处于同一平面内 折射光线与入射光线分别位于法线两侧 入射角的正弦与折射角的正弦的比值是定值注意 两角三线的含义 折射率 光从真空或空气中射入介质中发生折射时 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 折射率是反映介质折射光的本领大小的一个物理量 折射率的定义表达式 其中 i 为真空或空气中的角度 r i n sin sin 折射率大小的决定因素 介质 光源 主要是频率 注意 介质的折射率n 1 光的全反射 光疏介质和光密介质 两种介质比较 折射率小的介质叫光疏介质 折射率大的介质 叫光密介质 光疏 和 光密 具有相对性 全反射现象 光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时 当入射角增大到一定程度 时 光全部反射回光密介质 这一现象叫全反射现象 临界角 折射角等于 90 时对应的入射角叫做临界角 用C表示 n C 1 sin 发生全反射的条件 光从光密介质入射到光疏介质 入射角大于等于临界角 光导纤维 实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝 直径只有几微米到一百微米之 间 在内芯和外套的界面上发生全反射 其中内芯是光密介质 外套是光疏介质 它对光具 有传导作用 光的色散 三棱镜 横截面为三角形的三棱柱透明体称三棱镜 2 三棱镜对光线的作用 光密三棱镜 当光线从一侧面射入 从另一侧面射出时 光线两次均向底面偏折 物体经棱 镜成像向顶角偏移 光疏三棱镜 当光线从一侧面射入 从另一侧面射出时 光线两次均向顶角偏折 全反射棱镜 等腰直角棱镜 当光线从一直角边垂直射入时 在斜边发生全反射 从另一 直角边垂直射出 当光线垂直于斜边射入时 在两直角边都发生全反射后又垂直于斜边射出 光的色散 白光通过三棱镜后 出射光束变为红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫七色光束 含有多种颜色的 光被分解成单色光的现象叫做光的色散 各种色光按其波长的有序排列叫做光谱 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 注意区分偏折角和折射角 光的干涉衍射 光的干涉现象 光的干涉 两列光波在空间相遇时发生叠加 在某些区域总加强 在另一区域总减弱 从而出现明暗相间的条纹的现象叫光的干涉 干涉的条件 相干光源 频率相同 相差恒定 步调差恒定 的两束光 杨氏双缝干涉 双缝干涉图样 单色光 中央为明条纹 两边为等间距对称分布明暗相间条纹 复合光 中央为明条纹 两边为等间距对称分布彩色条纹 白光 中央为白色明条纹 薄膜干涉 薄膜干涉的成因 由薄膜的前 后表面反射的两列光波叠加而形成 生活实例及应用 液膜干涉 劈形薄膜干涉可产生平行明暗相间的条纹 固膜干涉 增透膜 光的衍射现象 光的衍射 光遇到障碍物时 偏离直线传播方向而照射到阴影区域 的现象叫做光的衍 射 明显衍射的条件 从理论上讲衍射是无条件的 但需发生明显的衍射现象的条件 当 孔或障碍物的尺寸比光波的波长小 或者跟光波的波长相差不多时 光才发生明显的衍射 现象 衍射图样 3 单缝衍射 单色光 中央是最宽的亮条纹 两侧为不等间隔的明暗相间的条纹 复合光 中央是最宽的亮条纹 两侧为不等间隔的彩色条纹 最靠近中央的是紫光 最远 离中央的是红光 圆孔衍射 明暗相间的不等距圆环 泊松亮斑 光照射到一个半径很小的圆板后在圆板的阴影中心出现亮斑 这是光能发生衍射的有 力证据之一 光的衍射的应用 用衍射光栅测定光波波长 光的偏振 自然光 偏振光 自然光 从光源 如太阳 亮着的灯等 直接发出的光 包含着在垂直于传播方向的一切方 向振动的光 而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同 偏振光 自然光通过偏振片后 在跟光传播方向垂直的平面内 光振动在某一方向较强而在另一些 方向振动较弱 这样的光叫偏振光 自然光射到两种介质的界面上 如果光的入射方向合适 使反射和折射光之间的夹角恰好 是 90 这时的反射光和折射光就都是偏振光 且它们的偏振方向互相垂直 我们通常看 到的绝大多数光都是偏振光 光的偏振的物理意义 光的偏振现象充分表明光波是横波 因为偏振现象是横波所特有的现象 偏振光的应用 全息照相 立体电影等 激光 激光的特点 主要特点有 相干性好 平行度好 亮度很高 激光的重要应用 应用 通信 测距 光盘读取 切割等 波粒二象性 光的本性学说的发展史 牛顿的微粒说 认为光是高速粒子流 它能解释光的直进 光的反射现象 不能解释 光的干涉 衍射现象 4 惠更斯的波动说 认为光是某种振动 以波的形式向四周传播 它能解释光的干涉 衍射现象 不能解释光电效应 光的直进 光的电磁说 光的本质是电磁波 依据 光和电磁波的传播都不需要介质 光和电磁波在真空中的传播速度相同 即 c 3 108 m s 光电效应 现象 在光的照射下 物体发射电子的现象 叫做光电效应 光电效应的规律 任何一种金属都有发生光电效应的极限频率 入射光的频率必须大于这个频率才能产 生光电效应 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 随入射光的频率增大而增大 光电效应的产生几乎是瞬时的 一般不超过 10 9 s 当入射光的频率大于金属