2021年光的现象的剖析与归纳

光现象剖析与归纳张益荣（湖北省麻都市第五中学湖北麻城438300）摘要：对光各种现象做了全面详尽阐述，分析了各种光现象遵从原理，产生因素，实际应用，给出光本质。核心词：光反射和折射全反射光干涉光衍射光偏振光本质光给了咱们明亮世界，可是它自己却像一团迷。光学既是物理学中一门古老基本科学，又是当代科学领域中最活跃前沿科学之一，具备强大生命力和不可预计发展前景。《物理》选修3-4（新课标人教版）第十三章对光进行了学习。为了使同窗们对光各种现象及光本质进一步结识和巩固，现将光现象进行剖析，系统地进行归纳和总结。一、光反射和折射1.反射和折射(1)概念：光从第1种介质射到它与第2种介质分界面时，一某些光会返回到第1种介质，这个现象叫做光反射（reflection）；另一某些光会进入第2种介质，这个现象叫做光折射(refraction)。(2)光反射遵从反射定律(reflectionlaw)：反射光线与入射光线﹑法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。(3)光折射遵从折射定律(refractionlaw)：折射光线与入射光线﹑法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧；入射角正弦与折射角正弦成正比。即，为比例常数。(4)在光反射和光折射中光路都是可逆。2.折射率(1)概念：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角正弦与折射角正弦值之比，叫做这种介质绝对折射率，简称折射率(refractionindex),用符号表达。(2)光从第1种介质斜射入第2种介质时满足，为介质折射率，为光在该介质中光线与法线夹角。(3)折射率关于速度表达式>1.即任何介质折射率均不不大于1。空气近似看作真空。3.折射率进一步理解(1)某种介质折射率是指光从真空或空气进入该介质时入射角正弦值与折射角正弦值之比。如果不强调光进入方式，则介质折射率是指光在真空或空气中角正弦值与光在介质中角正弦值之比。(2)折射率大小反映了介质光学性质和入射光频率：①折射率越大，阐明介质对光偏折作用越大，光线偏离本来传播方向限度越厉害。②介质对光折射率越大，阐明该光在介质中传播速度越小。③相对于同一介质，折射率越大光，其频率越大。(3)各种色光相比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率低→高同一介质中折射率小→大同一介质中速度大→小波长大→小临界角大→小通过棱镜偏折角小→大4.全反射现象(1)概念：光传播到两种介质界面上时，普通要同步发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而所有返回到原介质中传播现象叫全反射现象（totalreflection）。发生全反射时相应入射角叫做临界角（criticalangle），临界角满足。(2)发生全反射现象条件①光从光密介质进入光疏介质；②入射角等于或不不大于临界角．(3)全反射现象理解与应用①光密介质和光疏介质是相对而言。同一种介质，相对于其她不同介质，也许是光密介质，也也许是光疏介质。②如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。③在光反射和全反射现象中，均遵循光反射定律；光路均是可逆。④当光射到两种介质界面上时，往往同步发生光折射和反射现象，但是在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，事实上就已经没有折射光线了。⑤全反射可以从能量角度去理解:当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大过程中，反射光能量逐渐增强，折射光能量逐渐削弱，当入射角等于临界角时，折射光能量已经削弱为零，这时就发生了全反射。⑥应用：全反射棱镜，光导纤维，光纤通讯等。二、光干涉1.定义：在两列光波叠加区域，某些区域光被加强，浮现亮纹，某些区域光被削弱，浮现暗纹，且加强和削弱互相间隔现象叫做光干涉现象。2.两列光发生干涉条件：频率相似、振动方向相似、相差保持恒定。3.双缝干涉(1)由同一光源发出光经双缝后形成两束振动状况总是相似相干光波，屏上某点到双缝路程差是波长整数倍处浮现亮条纹；路程差是半波长奇数倍处浮现暗条纹。(2)干涉条纹①单色光为等间距明暗相间条纹，明暗条纹宽度也相似。②相邻明条纹（或暗条纹）之间距离与波长、双缝间距及屏到双缝距离关系为，同一实验装置光频率越大，条纹间距越小。③白光干涉图样为彩色，中央亮纹为白色。4.薄膜干涉：运用薄膜（如肥皂液薄膜）先后表面反射光相遇叠加形成。(1)薄膜干涉现象理解（以肥皂薄膜为例）①竖直肥皂薄膜，由于重力作用，形成上薄下厚楔形。②光照射到薄膜上时，在膜先后表面分别反射回来，形成两列频率相似光波，并且叠加。③原理分析a.在两个表面反射回来两列光波路程差时，薄膜上浮现明条纹。b.两列反射回来光波路程差时，薄膜上浮现暗条纹。④同一条亮（或暗）条纹上所相应膜厚度相似。⑤白光照射时膜上浮现彩色条纹。(2)薄膜干涉应用:检查样品平整度。三、光衍射1.光衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域现象。2.发生明显衍射现象条件：当孔或障碍物尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才干发生明显衍射现象。3.衍射图样(1)单缝衍射条纹特点：单色光发生单缝衍射时中央为亮条纹，向两侧有明暗相间条纹；条纹宽度不等，中央最宽；各相邻条纹间距不等；中央条纹最亮，两边变暗；白光发生衍射时，中央仍为白光，最靠中央时紫光，最远离中央是红光。(2)圆孔衍射：明暗相间不等距圆环。(3)泊松亮斑:光照射到一种半径很小圆板后，在圆板阴影中心浮现亮斑，这是光能发生衍射有力证据之一。4.干涉和衍射本质：光干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加成果，从本质上讲，衍射条纹形成，与干涉条纹形成具备相似原理。在衍射现象中，可以为从单缝通过两列或多列同频率光波，她们在屏上叠加形成单缝衍射条纹。四、光偏振1.概念(1)自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出光，包括垂直于传播方向上沿一切方向振动光，并且沿各个方向振动光波强度都相似，这种光叫自然光。(2)偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向平面上，只沿一种特定方向振动光，叫偏振光。2.光偏振现象：光在垂直于传播方向上只沿某一特定方向振动现象称为光偏振.3.偏振光产生方式：(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴偏振片观测自然光，第一种偏振片作用时把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片作用是检查光与否为偏振光，叫检偏器(2)自然光射到两种介质界面上，如果光入射方向适当，使反射和折射光之间夹角正好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们偏振方向互相垂直。咱们普通看到绝大多数光都是偏振光。4.光偏振理论意义:光干涉和衍射现象充分阐明了光是波，但不能拟定光波是横波还是纵波，光偏振现象阐明光是横波。5.应用：运用偏振滤光片照相（照相机镜头），电子表液晶显示，观看立体电影，消除汽车灯炫光等。四、光色散1.光色散：具有各种颜色光被分解为单色光现象。2.光谱:具有各种颜色光波分解后，各种色光按其波长有序排列。3.棱镜(1)含义:截面是三角形玻璃仪器，可以使光反生色散，白光色散表白白光是由色光构成，各色光在同一介质中折射率不同。(2)三棱镜对光线作用:变化光传播方向，是复合光发生色散。4.白光发生光干涉、衍射和光色散都可以浮现彩色条纹，但光学本质不同。五、光本质这一章学习了光反射和折射、干涉、衍射、偏振、色散等各种光现象