光学基础-0330课件

光学基础

理论复习及考点Guangxuejichu老鸡整理/2014-03-30简论“光”光是一种人类眼睛可以见的电磁波（可见光谱）。在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。光是由一种称为光子的基本粒子组成。具有粒子性与波动性，或称为波粒二象性。简论“光”光的传播——光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。光速——光在不同物质中传播的快慢是不同的。光在真空中的传播速度最快，每秒达3

X105千米/秒。光的色散——白色是由多种色光混合而成的。我们把不能再分解的光叫做单色光，由单色光混合而成的光叫做复色光。让太阳光穿过一条狭缝，射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条彩色的光带，彩色光带中的颜色是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的，从而发现了光的色散现象。简论“光”看不见的光——红外线简论“光”看不见的光——紫外线不再单调地打好基础-三大理论光的反射-理论点简介光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射（reflection）。当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。光的反射-理论点分布入射点：入射光线与镜面的交点；（o）法线：过入射点且垂直于镜面的直线叫做法线；（oN）入射角：入射光线与法线的夹角叫做入射角；（i）反射角：反射光线与法线的夹角叫做反射角。（r）光的反射-理论点镜面反射和漫反射表面平滑的物体，易形成光的镜面反射，形成刺目的强光，反而看不清楚物体。通常情况下可以辨别物体之形状和存在，是由于光的漫射之故。日落后暂时能看见物体，乃是因为空气中尘埃引起光的漫射之故。无论是镜面反射或漫反射，都需遵守反射定律。光的反射-理论点反射定律1.反射角等于入射角，且入射光线与平面的夹角等于反射光线与平面的夹角。光的反射光的反射2.反射光线与入射光线居于法线两侧且都在同一个平面内。3.在光的反射现象中，光路是可逆的。光的反射-图示入射点：入射光线与镜面的交点；（o）法线：过入射点且垂直于镜面的直线叫做法线；（oN）入射角：入射光线与法线的夹角叫做入射角；（i）反射角：反射光线与法线的夹角叫做反射角。（r）例题剖析例1.有一光电控制液面的仪器，是通过光束在液面上的反射光线打到光电屏（能将光信号转化为电信号进行处理）上来显示液面高度。如图1所示的光电路中，当光电屏上的光点由S1移到S2时，表示液面高度（）A.上升B.下降C.不变D.都有可能解析[解析]本题主要考查光的反射现象和光的反射定律。先假设液面上升了，因入射光线方向未变，则反射光线方向也不应该变化，上升后的反射光线应该与原来的反射光线平行，但由于液面上升会导致入射点向左偏移，则反射光线在光电屏上的光点也会向左偏移，这显然符合题目要求，说明开始的假设是正确的。即液面应是上升的。[答案]A。[评注]这是光的反射规律在生活中的应用问题。解出此题时使用了“假设法”，“假设法”也是今后学习物理时一个重要的解题方法。例题剖析例2.雨后天晴的夜晚，月亮高高地挂在天际，为了不踩到地上的积水，下面判断中正确的是（）A.迎着月光走地上暗处是水，背着月光走地上发亮处是水B.迎着月光走地上发亮处是水，背着月光走地上暗处是水C.迎着月光走或背着月光走，都应是发亮处是水D.迎着月光走或背着月光走，都应是发暗处是水解析[解析]本题主要考查镜面反射和漫反射的区别以及利用镜面反射和漫反射的特点分析实际问题的能力。我们看到物体时的阴暗程度由物体上发出的光线或反射的光线进入人眼中的多少决定。进入人眼中的光线越多，则物体越亮，反之则越暗。月光照射到水面上时，因水面很光滑，所以会发生镜面反射，光束较集中，光线比较强。（1）迎着月光走，水面发生镜面反射，镜面反射较强的光射入人眼，会使人们觉得水面比较光亮，地面发生漫反射，漫反射的光线较弱，人们觉得地面较暗；（2）背着月光走，水面发生镜面反射的光不会射入人眼，因此有积水处发暗，地面发生漫反射的光能射入人眼，因此人们觉得地面比水面亮。[答案]B。[评注]本题的关键是：（l）理解镜面反射和漫反射的特点。不论是发生镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射规律。（2）另外人们看到的物体的明暗程度是由物体上射出的光线进入人眼中的多少决定的，比如漆黑的夜晚，我们看不到物体是由于物体上没有射出的光线进入人眼中。（3）这是镜面反射和漫反射在生活中的应用问题。关于考查物理知识的应用类问题注重考查学生的观察能力及分析、解决、概括问题的能力。例题剖析

例3.图2是宇航员在月球上放置的一种称为“角反射器”的光学装置。目的是为了精确测量月球与地球之间的距离。该装置由两块连在一起的互相垂直的平面镜组成。从地面发出的激光沿AB方向入射到上。试在图中作出激光经反射后的光线。解析[解析]本题主要考查利用光的反射规律来作图的能力以及应用数学知识解决实际问题的能力。利用光的反射规律作图，其方法是：（1）先延长入射光线与镜面交于一点B，B点即为入射点；（2）过入射点作垂直于镜面的法线，用虚线表示；（3）由入射光线及法线确定反射光线所在的平面；（4）根据反射规律中的“法线居中”、“夹角相等”的特点确定反射光线的光路；（5）用同样的方法，可以作出入射到平面镜上的光线经平面镜反射后的光路；（6）再用数学知识上的几何知识证明，经过两次反射时入射角和反射角的总和为180o，因此反射光线与入射光线平行，如图3所示。[评注]本题是一道联系实际生活的应用题，考查了学生对光的反射定律的理解，作图时应该注意光线发生了两次反射。例如“角反射器”在生活实际中的应用很普遍。自行车的尾灯就是由互成直角的一些小平面镜组成的，这种结构的好处是：无论外界光线从什么方向射向车后的尾灯，尾灯都可以将光线沿原来方向射回，表明自行车的存在，提醒行人注意交通安全，减少交通事故。光的折射-理论点光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光线则进入到另一种介质中。由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。反射光线光速与入射光线相同，折射光线光速与入射光线不同。光的折射-理论点1、折射光线和入射光线分居法线两侧（法线居中，与界面垂直）2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。（三线两点一面）3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性质：折射角(密度大的一方)小于入射角（密度小的一方）（不能反着说）；（在真空中的角总是大的，其次是空气，注：不能在考试填空题中使用）入射角反射角折射角的表示入射角反射角折射角的表示4、当光线从其他介质射入空气时，折射角大于入射角。（以上两条总结为：谁快谁大。即为光线在哪种物质中传播的速度快，那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角，在空气中的角度总是最大的）5、在相同的条件下，折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小）。6、折射光线与法线的夹角，叫折射角。7、光从空气斜射入水中或其他介质时(真空除外），折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。8、光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。光的折射-理论点P.S.：1、光垂直射向介质表面时（折射光线、法线和入射光线在同一直线上），传播方向不变，但光的传播速度改变。2、在光的折射中，光路是可逆的。3、不同介质对光的折射本领是不同的。气体>液体>固体(折射角度）{介质密度大的角度小于介质密度小的角度}4、光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时，折射的程度与后者分析的折射率有关。5、光从空气斜射入水中或其他介质时，折射光线向法线方向偏折。6、入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于光在两种介质中的速度比、波长比。即sini/sinr=v1/v2=n=λ1╱λ2(n为折射率，λ为波长)光的折射-图示光的折射-例题例题就是没有例题记住口诀就够了光从一物进另物，同时发生反、折射。斜线入水要折射，折线靠近于法线。法线垂直于界面，折线入线分两边。水中光斜入空气，折线远离于法线。水下看树树变高，岸上看鱼鱼变浅。人眼感觉光直线，看到物体为虚像。平面镜成像-理论点原理光的反射由于平面镜后并不存在光源（S)的对应点(S`)，进入眼光的光并非来自对应点(S`)，所以把(S`)称为虚像。解释解释照镜子就是这样的原理。可以说，只要利用到平面镜，就一定是反射。平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的，所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体等大，距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。根据平面镜成像的特点，像和物的大小，总是相等的。无论物体与平面镜的距离如何变化，它在平面镜中所成的像的大小始终不变，与物体的大小总一样。但由于人在观察物体时都有“近大远小”的感觉，当人走向平面镜时，视觉确实觉得像在“变大”，这是由于人眼观察到的物体的大小，不仅仅与物体的真实大小关于，而且还与“视角”密切相关。从人眼向被观察物体的两端各引一条直线，这两条直线的夹角即为“视角”，如果视角大，人就会认为物体大，视角小，人就会认为物体小。当人向平面镜走近时，像与人的距离小了，人观察物体的视角也就增大了，因此所看到的像也就感觉变大了，但实际上像与人的大小始终是相等的，这就是人眼看物体“近大远小”的原因。这正如您看到前方远处向您走来一个人一样，一开始看到是一个小黑影，慢慢变得越来越大，走到您面前时更大，其实那一个小黑影和走到您面前的人是一样大的，只是因为视觉的关系，平面镜成像的像和物关于镜面对称，因此人逐渐靠近镜面。像也一定逐渐靠近镜面，人的感觉是“近大远小”，这是一种视觉效果。平面镜成像-理论平面镜成像特点编辑平面镜成正立等大虚像，不能用光屏承接。2.像和物的连线垂直于平面镜。3.像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离。4.像和物关于平面镜对称。5.像的大小相等，但是左右相反。6像的上下不变，左右互换（总结：平面镜所成的像与物体关于平面镜对称）平面镜成像-图示例题剖析例题1.关于平面镜成像，下列说法正确的是（

）。A.比平面镜大的物体，不能在镜中成完整的像B.平面镜所成的像一定是虚像C.在平面镜后面的物体，会遮挡平面镜成像D.平面镜成的像可能是虚像，也可能是实像解析解析：平面镜成像的关键是物体发出的光（或）反射的光射到平面镜上（即有入射光射到平面镜上），与物体的大小、镜后有无物体无关，故A和C不对，根据平面镜成像特点知，平面镜只能成虚像，故D不正确。答案：B例题剖析例题2.一束光线垂直入射到平面镜上，要想使反射光线从原来位置偏转60°，可采用下列哪种方法（）。A.将平面镜顺时针转60°B.将平面镜顺时针转30°C.将入射光线远离法线偏转30°D.将入射光线远离法线偏转60°解析解析：A选项将平面镜顺时针转过50°，则反射光线转过120°；B选项将平面镜顺时针转30°，则反射光线转过60°，C选项，将入射光线远离法线偏转30°，反射光线也偏转30°；D选项，将入射光线远离法线偏转60°，反射光线也偏转60°。答案：BD凸透镜成像-理论注意听，注意看——这个是要点，也是难点！凸透镜成像-理论规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、摄像机。凸透镜成像-理论规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。凸透镜成像-理论规律3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。凸透镜成像-理论规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。凸透镜成像-理论规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。应用：放大镜。记忆口诀（1）一倍焦点分虚实，二倍焦点分大小，二倍焦点物像等。实像总是异侧倒。物近像远像变大，物远像近像变小。虚像总是同侧正。物远像远像变大，物近像近像变小。像的大小像距定，像儿追着物体跑，物距像距和在变。

注：这里所指的一倍焦距是说平行光源通过透镜汇聚到主光轴的那一