光學(xué)高中物理復(fù)習(xí)提綱
第十一單元 光的性質(zhì)
一、知識結(jié)構(gòu)
二、學(xué)習(xí)要求
1、知道有關(guān)光的本性的認(rèn)識發(fā)展過程:知道牛頓代表的微粒、惠更斯的波動(dòng)說一直到光的波粒二象性這一人類認(rèn)識光的本性的歷程,懂得人類對客觀世界的認(rèn)識是不斷發(fā)展不斷深化的。
2、知道光的干涉:知道光的干涉現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件;知道雙縫干涉的裝置、干涉原理及干涉條紋的寬度特征,會(huì)用肥皂膜觀察薄膜干涉現(xiàn)象。知道光的衍射:知道光的衍射現(xiàn)象及觀察明顯衍射現(xiàn)象的條件,知道單縫衍射的條紋與雙縫干涉條紋之間的特征區(qū)別。
3、知道電磁場,電磁波:知道變化的電場會(huì)產(chǎn)生磁場,變化的磁場會(huì)產(chǎn)生電場,變化的磁場與變化的磁場交替產(chǎn)生形成電磁場;知道電磁波是變化的電場和磁場——即電磁場在
空間的傳播;知道電磁波對人類文明進(jìn)步的作用,知道電磁波有時(shí)會(huì)對人類生存環(huán)境造成不利影響;從電磁波的廣泛應(yīng)用認(rèn)識科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)應(yīng)用是一個(gè)創(chuàng)新過程,增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的自覺性。知道光的電磁說:知道光的電磁說及其建立過程,知道光是一種電磁波。
4、知道電磁波波譜及其應(yīng)用:知道電磁波波譜,知道無線電波、紅外線、紫外線、X射線及?射線的特征及其主要應(yīng)用。
5、知道光電效應(yīng)和光子說:知道光電效應(yīng)現(xiàn)象及其基本規(guī)律,知道光子說,知道光子的能量與其頻率成正比;知道光電效應(yīng)在技術(shù)中的一些應(yīng)用
6、知道光的波粒二象性:知道一切微觀粒子都具有波粒二象性,知道大量光子容易表現(xiàn)出粒子性,而少量光子容易表現(xiàn)為粒子性。
三、知識內(nèi)容
。ㄒ唬┤祟悓獾谋拘缘恼J(rèn)識歷程:課堂介紹(此處略)。
。ǘ┕獾母缮婧脱苌 1、雙縫干涉:由英國物理學(xué)家托馬斯.楊首次在實(shí)驗(yàn)室完成。干涉條件:兩束光頻率相同或振動(dòng)情況一致。 相干光源的獲得:光從第一狹縫S到達(dá)同距離對稱的雙狹縫S1、S2,通過這兩個(gè)狹縫的光由于來自同一束光,因此從S1、S2射出的光具有相同的振動(dòng)情況,即為兩個(gè)相干光源。
理論推導(dǎo):
S1、S2 到光屏上P處的路程差:? = r2—r1
(1)
由于L>>d,L>>x 有:r2?r1?(r2?r1)(r2?r1)?2L?
。2)
2
2
dd
r22?r12?L2?(x?)2?[L2?(x?)2]?2dx
22
=> ??
(3)
d
xP處振動(dòng)加強(qiáng)即出現(xiàn)亮條紋的條件是:? = n? L
2n?1
P處振動(dòng)減弱即出現(xiàn)暗條紋的條件是:? = ?
2
L
相鄰明條件間的距離:?x??
d
討論:
(1) 在相同的實(shí)驗(yàn)裝置條件下,相鄰的明(或暗)條紋中央之間距離與波長成正比。
(2) 在波長相同的條件下,相鄰條紋間的距離與兩孔的距離成反比,與狹縫與光屏之間
的距離成正比。
(3) 當(dāng)用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),除中央條紋為白光外,其余為彩色條紋。 2、薄膜干涉:
。1)皂膜干涉實(shí)驗(yàn):
操作:(1)酒精燈焰上放少許食鹽,使燈焰發(fā)出黃光
。2)將鋼絲圈浸沒在肥皂液中,提出后在鋼絲圈內(nèi)形成肥皂膜
。3)將肥皂膜直立,放置在酒精燈一側(cè)
。4)眼睛與燈焰在同一側(cè),迎著肥皂膜的反射光線方向觀察肥皂膜,即要看到肥皂膜上呈現(xiàn)水平狀的明、暗相間的條紋。這種條紋,即為皂膜干涉圖樣。
將肥皂膜放在陽光下,迎著肥皂膜反射光方向觀察肥皂膜,可觀察到彩色干涉條紋。
原理:直立的肥皂膜,由于重力作用,形成上薄下厚的“尖劈”,當(dāng)光從空氣射到第一表面時(shí),一部分被反射,另一部分進(jìn)入肥皂膜到在另一側(cè)表面又被反射,前表面的反射光與后表面的反射光由于來自于同一束入射光,故是相干光源。當(dāng)它們在第一表面處相遇時(shí)產(chǎn)生干涉,形成進(jìn)一步條紋:當(dāng)薄膜的厚度恰好使得兩列反射光經(jīng)過的光程差,等于波長的整數(shù)倍時(shí),該處振動(dòng)加強(qiáng),產(chǎn)生明條紋;當(dāng)薄膜的厚度恰好使得兩列反射光經(jīng)過的光程差,等于半波長的奇數(shù)倍時(shí),該徙振動(dòng)減弱,產(chǎn)生暗條紋。從而形成明暗相間的干涉條紋。
應(yīng)用:檢測器件的平整程度
平整樣品的干涉圖樣,見上圖2。
有凹凸樣品的干涉圖樣,見右下圖。
空氣劈夾角越小,干涉條紋間距越寬。 3、光的衍射
。1)光偏離了直線前進(jìn)的方向而繞到障礙物陰影區(qū)域的現(xiàn)象,叫做光的衍射。 演示1:游標(biāo)卡尺觀察日光燈管的周圍衍射
演示2:激光演示單縫衍射(單縫寬度與衍射條紋區(qū)域的關(guān)系)
(2)衍射圖樣 單縫衍射:
單色光的衍射 衍射條紋寬度與縫寬的關(guān)系:
白光的衍射
小孔衍射:
演示:激光穿過小孔后的.衍射圖樣 光柵衍射:
演示:激光光柵衍射
衍射的技術(shù)應(yīng)用:激光防偽
障礙物或小孔的尺寸越接近光的波長或小于光的波長,光的衍射現(xiàn)象越明顯。
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1、麥克斯韋的電磁場理論
。1)電磁場:變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,周期性變化的電場和磁場形成一個(gè)統(tǒng)一體,叫做電磁場。
。2)電磁波:電磁場由發(fā)生區(qū)域向外傳播,就形成電磁波。電磁波在真空中的光速等于光在真空中的速度。
2、光的電磁說:光是一種電磁波。其速度c=(波長與頻率的乘積) 電磁波既可以在介質(zhì)中傳播,也可以在沒有任何介質(zhì)的空間傳播。 (1)實(shí)驗(yàn)證實(shí):德國物理學(xué)家——赫茲。
。2)電磁波譜:
頻率由低到高:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴(X)射線、?射線。 部分波段頻率有交叉。
各波段電磁波產(chǎn)生的機(jī)理:
無線電波:自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)
紅外線、可見光:原子的外層電子受到激發(fā)
紫外線、倫琴(X)射線:原子的內(nèi)層電子受到激發(fā) ? ?射線:原子核受到激發(fā)
紅外線
。1)紅外線的發(fā)現(xiàn):
德國科學(xué)家赫謝爾在研究光的溫度效應(yīng)時(shí)心中有個(gè)疑問,平常所觀測的陽光,不同色的色光所含的熱量都相同嗎?1800年,他設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn),讓陽光通過三棱鏡,產(chǎn)生七彩光譜,利用三支涂黑酒精球的溫度計(jì)(較能吸收輻射熱),一支置于可見光某一色光中,
光學(xué)高中物理篇二:高中物理光學(xué)知識點(diǎn)梳理
高中物理光學(xué)知識點(diǎn)梳理
一、光的反射和折射(幾何光學(xué))
1.反射定律α=i {α:反射角,i:入射角}
2.絕對折射率(光從真空中到介質(zhì))n?csini?{光的色散,可見光中紅光折射率小,vsi
n:折射率,c:真空中的光速,v:介質(zhì)中的光速,i:入射角,r:折射角}
3.全反射:
1)光從介質(zhì)中進(jìn)入真空或空氣中時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C:sinC?1 n
2)全反射的條件:光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);入射角等于或大于臨界角
注:
(1)平面鏡反射成像規(guī)律:成等大正立的虛像,像與物沿平面鏡對稱;
(2)三棱鏡折射成像規(guī)律:成虛像,出射光線向底邊偏折,像的位置向頂角偏移;
(3)光導(dǎo)纖維是光的全反射的實(shí)際應(yīng)用,放大鏡是凸透鏡,近視眼鏡是凹透鏡;
(4)熟記各種光學(xué)儀器的成像規(guī)律,利用反射(折射)規(guī)律、光路的可逆等作出光路圖是解題關(guān)鍵;
(5)白光通過三棱鏡發(fā)色散規(guī)律:紫光靠近底邊出射見。
二、光的本性(光既有粒子性,又有波動(dòng)性,稱為光的波粒二象性)
1.兩種學(xué)說:微粒說(牛頓)、波動(dòng)說(惠更斯)
2.雙縫干涉:中間為亮條紋;亮條紋位置: ?=nλ;暗條紋位置: ?=(2n+1)
。0,1,2,3……);條紋間距:?x??(n2l?{?:路程差(光程差);λ:光的波長;:光的半波d2
長;d兩條狹縫間的距離;l:擋板與屏間的距離}
3.光的顏色由光的頻率決定,光的頻率由光源決定,與介質(zhì)無關(guān),光的傳播速度與介質(zhì)有關(guān),光的顏色按頻率從低到高的排列順序是:紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫(助記:紫光的頻率大,波長小)
4.薄膜干涉:增透膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1?,即增透膜厚度d? 44
5.光的衍射:光在沒有障礙物的均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下,光的衍射現(xiàn)象不明顯可認(rèn)為沿直線傳播,反之,就不能認(rèn)為光沿直線傳
播
6.光的偏振:光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波
7.光的電磁說:光的本質(zhì)是一種電磁波。電磁波譜(按波長從大到小排列):無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線。紅外線、紫外、線倫琴射線的發(fā)現(xiàn)和特性、產(chǎn)生機(jī)理、實(shí)際應(yīng)用。
8.光子說,一個(gè)光子的能量E=hν {h:普朗克常量=6.63×10J.s,ν:光的頻率}
9.愛因斯坦光電效應(yīng)方程:
W:金屬的逸出功}
注:
(1)要會(huì)區(qū)分光的干涉和衍射產(chǎn)生原理、條件、圖樣及應(yīng)用,如雙縫干涉、薄膜干涉、單縫衍射、圓孔衍射、圓屏衍射等;
(2)其它相關(guān)內(nèi)容:光的本性學(xué)說發(fā)展史、泊松亮斑、發(fā)射光譜、吸收光譜、光譜分析、原子特征譜線、光電效應(yīng)的規(guī)律光子說、光電管及其應(yīng)用、光的波粒二象性、激光。 物質(zhì)波。
-34121mv?hv?W {mv2:光電子初動(dòng)能,hv:光子能量,22
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