整理高三物理光学专题复习

1、光学专题复习第1页共7页第#页共7页基本知识点回顾 知识框架（一）对光传播规律的研究一一几何光学第#页共7页第#页共7页直线传播规律（几何方法）反射定律a_光的传播速度（物理实质）折射定律全反射透镜棱镜光路控制成像规律面镜光学仪器基本光学器件；_*色散第#页共7页第#页共7页（二）光的本性一一物理光学第#页共7页第#页共7页光的干涉光的光的a光波动说>电磁说光的衍射电磁波波谱薄膜干涉双缝干涉光谱及其分析光的波、粒二象性第#页共7页第#页共7页（一）几何光学重点知识总结（1） 光的直线传播规律条件：同种、均匀介质（2）光的反射定律注：无论是镜面反射或漫反射，对每条反射光线都遵循反射定律。s

2、inin 二sin飞（3）光的折射定律，特例：光从真空（空气）射入介质时，则特例:第2页共7页第#页共7页第#页共7页第#页共7页（4）光的独立传播定律：几束光在同一介质中传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持第#页共7页各自的方向继续传播。（5）光路可逆原理：当光线逆着原来的反射线或折射线方向入射时，将逆着原来的入 射线方向反射或折射。（6）几点注意： 光射到两种介质界面上，一般情况下都是既有反射，又有折射，因此需考虑每一条可能的光线（包括垂直入射时按原路返回的反射光） 折射率反映了介质的折光本领，取决于光在真空和介质中的传播速度，即sin iccn1, . v csin ；vn所以，测定了介质

3、的折射率，即可算出光在介质中的速度。 全反射的条件1 ）光从介质射向真空（空气）；/ 12 ）入射角等于或大于临界角 c（c二sin ）n3 ）条件应用：光线从光密介质射至光疏介质的界面时，首先要检查一下临界角，然后 才能确定光线的实际传播路径。2. 几何光学器件对光路控制作用对比表：器件名称 对比项目、平面镜凹面 镜凸面镜厚玻璃三棱镜等腰直 角棱镜凸透 镜凹透镜对 光 路 控 制 作 用光 线 疋 性 作 用变向会聚发散侧移变向与色 散变向 倒置 错位会聚发散疋 量 作 用当平面 镜旋转 a 角 时，反 射线将 旋转2a .平行 于主 轴光 线会 聚于 主隹 1- 八、 点f, 主隹 1-

4、八、 点处 放点 光源 经凹 面镜 后平 行于 主轴.平行于 主轴光 线经凸 镜发散，其 反向延 长线相 交于主 焦点f。d侧移距，d =zsini(1 cosi、若光线在 玻璃中传 播恰与bc平行，则s 偏向角a顶角n= .5+asin2使平行投入 光成90°、0°、180 °倒置变向错 位。行主光经镜聚主 平于轴线透会于焦点平行于 主轴光 线经透 镜发散 其反向 延长线 相交于 主隹1-八、点。厂2 2屮 n sin iz厚度n折射率i入射角sin a/2几点说明：用平面镜控制反射光线去向的相关题型：1 ）给出入射光线方向与反射光线去向，要求找镜位;2 ）镜旋

5、转:反射光线改变2：光线通过平行透明板的侧移距的相关因素:表达式：,.cosid = zsi ni(1 )n sin i说明d与玻璃板厚度 乙玻璃材料折射率n和入射角i有关系。不同色光光路与成像差异的对比：对比 项目 光的 颜色在真 空中 速度c在介 质中 速度v从真空射入某介 质速度改变量 v介质折 射率n从某介 质射向 真空临 界角a通过三 棱镜最 小偏向 角s o平行 主轴 光线 通过 同一 凸透 镜的 焦距f相同条 件下物 体通过 凸透镜 生成像 的放大率k红色光（f红）co红v红 v红=( v=co-v)n红a红3红of红k红两色光相 比较iivaavavv紫色光（f紫）co紫v紫

6、v紫=( v，=co-v，)n紫a紫s紫of紫k紫3. 光学器件（平面镜、透镜）的成像 平面镜成像作图与成像计算。 题型：1）平面镜尺寸的设计2 ）平面镜尺寸对像长的限制3 ）有一定厚度平面镜成像设计4 ）平面镜视场 透镜的成像作图法。例图（用焦平面和到光轴法）（二）光的本性一一物理光学重点知识1. 对光本性的认识：光是具有电磁本质的物质。具有波粒二象性，波长较大时波动性明 显，波长很小时微粒性明显。2. 光的波动性（1）光的干涉（现象及条件）（2）光的衍射：现象：（a）圆斑衍射（b）圆孔衍射（3）色散，光谱，电磁波谱（4）光谱比较表：光谱比较表项目种类特征成因用途发 射 光 谱连续 光谱是连

7、续分布的一切 频率的光组成的光 谱炽热固体、液体 及高压气体发的 光直接产生的。明线 光谱是不相连续的若干 个频率的光形成的 光谱稀薄气体直接发 出的光形成的光 谱可鉴别和确定 元素（物质化 学成分）吸收光谱在连续光谱的背景 上出现若干条暗线高温物体发出的 光通过低温气体 形成的光谱。同上电磁波波谱对比表、种类 项卜、无线电 波红外线可见光紫外线伦琴射线丫射线在真空 中波长 范围（米）70-410410-7 10-474 x 10 -77x 10-96 x 10 -74 x 1010-1210-810-11 以下产生机理lc振荡 电路中 自由电 子运动原子外层电子受激发而产生原子内 层电子 受

8、激发 而产生原子核 受到激 发特征热作用显 著、衍射较 显著能引起视觉有显著的 化学作 用、生理 作用和荧 光效应穿透本 领和荧 光效应 均很强穿透能力最强3. 光的粒子性的重点知识（1）光电效应现象（2）光电效应实验规律（四条）重点知识规律回顾重要规律对比表规律主要内容说明（1）光的直线传播定律光在均匀介质中，总是沿直线传播 的。在冋一种介质中光线不一定直 线传播。（2）光的反射定律“三线”共面，“两线”对称，“两 角”相等。“三线”为入射、反射与法线， 入、反射线关于法线对称，反射角等于入射角。（3 ）平面镜成像规律像与物以镜面为对称，像与物大小 一样，恒为虚像。即v=u, v像距，u物距

9、，可 依据反射定律作图成像。（4）光的折射定律“三线”共面、两线不共介质“两 角”正弦成正比，sini/sin y =n n（折射率）n = £vi是入射线与法线间的夹角。 丫是折射线与法线间的夹角。 c是光在真空中的速度， v是光在介质中的速度。（5）全反射规律只有反射光线，没有折射光的现 象。光线由介质进入真空sin a / sin 90 = 1/ n产生全反射的条件（1）光线从 光密介质射向光疏介质 （2）入 射角i兰a （临界角）sin a = 1 / n（6）光的色散规律复色光通过三棱镜分解为单色光，s为偏折角，s >右2，紫色光偏折角最大由于同一介质不同色光的传播

10、速度不同，v红玻v紫玻贝ysinic0.“=n红玻sin 丁红v红sinic0.v n紫玻sin ；紫v紫*（ 7）透镜成像规律1/u +1/v = 1/ f，根据实验、作图及公式计算得出： u（物距）t,贝y v（像距）=f ;由光路可逆性，若u = f，则vt旳 u>2f时，贝y f<v<2f，倒立缩小实像（k<1）,据光路可逆性f<u<2f，贝uv>f, k>1，倒立放大实像 u=2f, v=2f, k=1，倒立等大实像 u<f, v a f ,k>1 ,正立放大虚像，/像长|vk=,物长uk表示垂直于主轴方向的线度 放大率。说

11、明：透镜成像规律计算不要求。（3）“光子”理论成功解释光电效应。4. 光的波粒二象性。光子流不是一群遵从经典力学规律的粒子；光波也不是通常所理解的连续的波动。光波强度代表那里出现的光子数。【典型例题】例1.如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光a0以入射角i照射到液面上，反射光 0b射到水平的光屏上，屏上用光电容将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制 系统用以控制液面高度， 如果发现光点b在屏上向右移动了 .:s的距离到b'，由上可知液面 （填“升高”或“降低” ）了。解：作出两次的反射光路图如下图所示，由几何图形可知：液面下降，又由几何关系可得：0川=bb' = .i

12、s，液面下降的高度h =；：s/2ta ni.答案：降低了 h = :：s/ 2tani例2.如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜 abc两者的ac面是平行放置的，在它们之 间是均匀的未知透明介质，一单色细光束 0垂直于ab面入射，在图示的出射光线中 （）a. 1，2，3 （彼此平行）中的任一条都有可能b. 4，5，6 （彼此平行）中的任一条都有可能c. 7，8，9 （彼此平行）中的任一条都有可能d. 只能是4, 6中的某一条分析：光线经ac面的折射情况由于未知透明介质的折射率的不确定性分为三种情况：（1）透明介质折射率大于玻璃折射率，可能出射光线为图中第6条；（2）透明介质折射率等于玻璃折射率

13、，入射光线不偏折，是第5条光线；（3）透明介质折射率小于玻璃折射率，可能射出光线为第 4条光线，所以答案为 bo例3.有一点光源置于透镜主轴上的a点经透镜成像于 b点，将此点光源放在 b点，经透镜成像于c点，且ab<bc如图所示，则（）a.此透镜一定是凸透镜b.此透镜可能是凹透镜c.这两次成像都是虚像d.透镜一定在 a点的左侧ab c解析：物点由at b时，像点由bt c，因为ab<bc说明物体移动速度小于像移动 速度，像移动速度大，应为放大的像，所以此透镜肯定是凸透镜，若是实像，物放在像的位 置时，由光路可逆性知，成的像应在原来物的位置，即物像位置互换，但此题并非如此，所 以只能是放大的虚像，透镜处于a的左侧，所以答案为 a c db例4.激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连 续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为101010 w，所发射的每个光脉冲持续的时间11-t为1010 s，波长为793.4 nm，问每列光脉