选修34《光》基础知识归纳Word格式.docx

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③折射率的其他各种计算表达形s式：

n＝

＝

（其中c、λ为光在真空或空气中的光速、波长；

v、λ′为介质中的光速、波长；

C为光发生全反射时的临界角）.

④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.

（3）折射光路是　可逆　的.

4.光的全反射

（1）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　.

（2）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.

（3）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，C＝

.

（4）发生全反射的条件：

①光从　光密　介质入射到　光疏　介质；

②入射角　大于等于　临界角.

（5）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　.

5.光的色散

（1）三棱镜：

横截面为三角形的三棱柱透明体称三棱镜.

三棱镜对光线的作用：

①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.

②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.

③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.

三棱镜成像：

当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的　虚像　.

（2）光的色散：

①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　.

②各种色光性质比较：

可见光中　红光　的折射率n最　小　，频率υ最　小　，在同种介质中（除真空外）传播速度v最　大　，波长λ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）.

第2课时　光的干涉、衍射　激光

1.光的干涉现象

（1）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.

（2）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.相干光源采用将一束光一分为二的方法获得，或者采用人造激光.

（3）杨氏双缝干涉

①相干条件：

如图

若S1、S2光振动情况完全相同，则符合δ＝r2－r1＝

x＝nλ（n＝0,1,2,3…）时，出现　亮条纹　；

x＝（2n＋1）

（n＝0,1,2,3…）时，出现暗条纹.（注意：

振动情况完全相反的加强减弱条件）

其中　d　是两狭缝之间的距离，　L　是两狭缝到屏的距离，λ是光波的波长.

②相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的中央间距：

Δx＝

λ

③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.

（4）薄膜干涉

①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.

②生活实例及应用：

a.液膜干涉：

劈形薄膜干涉可产生　平行明暗相间　的条纹.

b.固膜干涉：

增透膜.

膜的厚度：

增反膜：

c.气膜干涉：

检查平整程度.

待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从　空气膜　的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是　平行　的；

反之，干涉条纹有　弯曲　现象.

2.光的衍射现象

（1）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.

（2）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.

（3）衍射图样

①单缝衍射：

中央是最宽的亮条纹，两侧为　不等　间隔的　明暗相间　的条纹；

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.

注意：

与双缝干涉的干涉条纹不同的是：

干涉条纹　均匀分布　，而衍射条纹的中央明纹　较宽　、　较亮　.

②圆孔衍射：

明暗相间的不等距圆环.

（4）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.注意泊松亮斑与圆孔衍射条纹的区别：

图甲是　泊松亮斑　，图乙是　圆孔衍射　条纹.

（5）光的衍射的应用

用衍射光栅测定光波波长.

3.光的偏振

（1）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：

①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.②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.

（2）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.

（3）偏振光的应用

全息照相、立体电影等.

4.激光

（1）激光的特点

主要特点有：

　相干性好　；

　平行度好　；

　亮度很高　.

①激光是一种人工相干光，两束相同的激光在相遇区域叠加时，产生非常明显的　干涉现象　；

②激光具有非常好的　平行度　，激光在传播很远的距离后仍然保持一定的强度；

③激光具有很强的亮度，激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.

（2）激光的重要应用

应用：

　通信　、　测距　、　光盘读取　、　切割　等.

①由于激光是相干光，便于调制，常用来　传递信息　，　光纤通信　就是激光和光导纤维相结合的产物；

②激光测距雷达、激光刻录光盘等都是根据激光的　平行度　好的原理制成的；

③利用激光在很短的时间内集中很大的　能量　的性质，用激光来切割各种物体、焊接金属及在硬质材料上打孔、医学上用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤、“焊接”剥落的视网膜等，利用激光产生的高温高压引起核聚变.

第3课时　波粒二象性

1.光的本性学说的发展史

（1）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.

（2）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.

（3）麦克斯韦的电磁说：

认为光是　电磁波　，实验依据是　电火花实验　，证明了光与电磁波在真空中传播　速度相等　，且都为　横波　，能够解释光在真空中的传播、光的干涉、衍射，不能解释光电效应.

（4）爱因斯坦的光子说：

认为光的传播是一份一份的，每一份叫做光子，其能量与频率成正比，即　E＝hυ　，能够解释光电效应、光的直进、光的反射，不能解释光的干涉、衍射.

（5）德布罗意的波粒二象性：

认为光既有　粒子性　，又有　波动性　，个别光子表现　粒子性　，大量光子表现　波动性　；

光子频率大的　粒子性　明显，频率小的　波动性　明显.能够解释所有光现象.

2.光的电磁说

（1）内容：

光的本质是电磁波.

（2）意义：

光的电磁说说明了光的电磁本质，使人们认识到光波与机械波的本质不同，把光学和电磁学统一起来.

（3）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×

108m/s.

3.光电效应

（1）现象：

在光的照射下，物体　发射电子　的现象，叫做光电效应.

（2）光电效应的规律：

①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；

②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；

③光电效应的产生　几乎是瞬时的　，一般不超过10－9s；

④当入射光的频率　大于金属极限频率时　，光电流强度　与入射光的强度成正比　.

（3）光子说：

在空间传播的光不是　连续的　，而是一份一份的，每一份称为　一个光子　，光子的能量　与其频率成正比　，即　E＝hν　.

（4）光电效应方程：

①逸出功：

使电子脱离某种金属所做功的　最小值　，即　W＝hυ0　；

②光电效应方程：

　Ek＝hυ－W　.

4.康普顿效应

（1）康普顿效应：

即当γ射线或X射线打在物质上，与物质中原子的核外电子发生　相互作用　，作用后产生　散射光子　和　反冲电子　的效应；

其作用过程为：

当入射X（γ）光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子　损失　一部分能量，并　改变　运动方向（　散射光子　），电子　获得　能量而脱离原子（　反冲电子　），此种作用过程称为康普顿效应.其结果是：

产生了　次级电子　，反冲电子继而将发生电子与物质的相互作用.

康普顿效应是验证光的　波粒二象性　的重要物理实验之一.爱因斯坦光子理论圆满解释了光电效应的实验规律，而康普顿对康普顿效应进行了成功的解释，使　光量子说　得到了实验的证明，更有力地证明了爱因斯坦光子理论的正确性.

（3）康普顿效应的解释：

经典解释（电磁波的解释）：

单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起　受迫振动　，向各方向辐射同频率的电磁波.经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应　不能　做出合理解释；

光子理论的解释：

①光子不仅有能量　hυ　，而且有动量　h/λ　；

②模型：

X射线光子与静止的自由电子发生　弹性碰撞　；

③在碰撞过程中　能量、动量守恒　.

（4）康普顿效应进一步证实了光的　粒子性　.

5.概率波

在双缝干涉图样中，不能肯定某个光子落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的.但光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率　小　.光子在空间出现的概率可以通过　波动　规律确定，所