专题19光学电磁波Word格式文档下载.docx

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镜面反射：

平行的入射光经该表面反射后，反射光也是平行的。

漫反射：

平行的入射光经该表面反射后，反射光向各个方向反射。

漫反射现象中，每条光线仍然遵守反射定律。

⑵平面镜：

①成像：

成与镜对称的等大的虚像。

应用对称法求像后，可画出任意入射线的反射线和观看像的范围。

②镜面转动：

当平面镜沿入射点转动α角时，反射光线转过2α；

由两平面镜组成成θ角的平面镜组，出射光线与入射光线的夹角为2θ。

（二）、光的折射和全反射

1．光的折射和全反射

⑴折射率：

光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角正弦之比，n=Sini/Sinr，n=c/v，n>

1。

⑵全反射现象：

①发生全反射的条件：

光从光密媒质射入光疏媒质，入射角>

临界角，SinC=1/n。

②光在发生全反射前，反射光线和折射光线同时存在。

③光疏与光密介质：

两种介质比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质。

光通过两面平行的玻璃砖的特点：

①出射光线始终与入射光线平行。

②有必然的偏移，偏移量与入射光的波长、入射角、两平行面的间距有关。

③光不可能在玻璃中发生全反射。

⑶光导纤维：

①由内芯和外衣两层组成，内芯的折射率比外衣大。

②光传导时在内芯与外衣的界面上发生全反射，使光能从一端输入，通过光导纤维传送到很远的另一端。

③它的优势是容量大、衰减小、抗干扰性强。

3．棱镜

⑴通过棱镜的光线：

①向底面偏折。

②棱镜可成虚像（向顶角偏移）。

⑵全反射棱镜：

①横截面是等腰直角三角形的棱镜。

②用于改变光的传播方向（90º

或180º

）。

⑶光的色散：

①白光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各单色光的现象。

②红光波长最大（频率最小），紫光波长最小（频率最大），在真空中它们的光速都相同，但在同一介质中，波长越大，光速越大，折射率越小。

（三）、光的干与和衍射

1．光的四种学说

⑴微粒说：

光是沿直线高速传播的粒子流（牛顿支持）。

⑵波动说：

光是某种振动以波的形式向别传播（惠更斯提出）。

⑶电磁说：

光是一种电磁波（麦克斯韦提出）。

⑷光子说：

光是不持续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E=hγ。

（爱因斯坦提出）

2．光的干与

⑴双缝干与：

①杨氏实验的单孔相当于点光源，双孔相当两个振动情形老是相同的波源（相干光源）。

②光程差=波长整数倍处为明条纹，半波长奇数倍处为暗条纹。

③ΔX＝Lλ/d，其中ΔX表示相邻两明条纹（或暗条纹）的间距，λ表示光波的波长，L表示双缝至光屏的距离，d表示双缝的间距。

⑵薄膜干与：

入射光照射到楔形膜上，经膜的前、后表面反射的两束光相遇产生。

香皂泡上和水面的油膜上常看到的彩色花纹，是光的干与现象。

增透膜的厚度=某色光在膜中波长的1/4时，可减少该色光的反射损失，增强透射强度。

光学镜头呈淡紫色，是因为其中的膜的厚度=绿光在膜中波长的1/4。

⑶光的波长和频率：

①光的颜色由光的频率决定，在不同介质中，光的频率不变（颜色不变）。

②各单色光的频率不同，但在真空中的传播速度都相同。

③光的传播速度不但与介质有关，而且与频率有关。

而波长与频率、介质都有关。

1纳米=10－9米，1埃=10－10米。

3．光的衍射

⑴发生明显衍射的条件：

障碍物的尺寸能够跟光的波长相较或比光的波长小时。

⑵现象：

透过窄缝看到的彩色或明暗条纹、泊松亮斑等是光的衍射现象。

光的干与、衍射现象说明光具有波动性。

4．光的偏振

⑴偏振现象：

不同的横波，尽管振动方向都与传播方向垂直，但振动方向能够不同，只沿某一特定方向的振动，叫做波的偏振。

在垂直传播方向的平面上，只沿着一个特定方向振动的光，叫做偏振光

⑵偏振光的产生：

①让自然光通过第一个偏振片（叫起偏器）后的光确实是偏振动光，第二个偏振片的作用是查验光是不是是偏振光（叫检偏器）。

除太阳、电灯等光源直接发出的光外，绝大部份光（包括反射光、折射光）都是偏振光。

光的偏振现象说明光是横波（只有横波才会产生偏振现象）。

5．激光

⑴概念：

原子受激辐射时，发出的光子频率、发射方向都与入射光相同，当这些光子在介质中传播再引发其他原子受激辐射后，就会产生愈来愈多的频率和发射方向相同的光子，使光取得增强，这确实是激光。

⑵特点：

激光是一种相干光，它的平行度、单色性好，亮度高。

⑶应用：

平行度好，使它传播很远仍能维持必然的强度，且集聚点小，能够用来精准测距和读信息；

频率相同单一，可用来传递信息（光纤通信）；

亮度高，使它可在很小的空间和很短的时刻内集中专门大的能量，可作“光刀”用于切割。

用激光从各方向照射核聚变原料，有可能利用它的高压引发并操纵核聚变。

第二部份电磁波

（一）光的电磁说

1．电磁振荡的产生

⑴振荡电流和振荡电路：

大小和方向都做周期性转变的电流叫振荡电流。

能产生振荡电流的电路叫振荡电路。

⑵LC回路振荡电流的产生：

①电容开始放电进程：

电容中的电场能减小、电容极板的带电量减小、线圈中的磁场能增加，电流增大，放电进程是电场慢慢转化为磁场能的进程，放电终止时，电场能全数转化为磁场能，电流达到最大（电容器和线圈两头的电压为零）。

②电容反向充电进程：

与上述进程物理量转变正好相反。

③电容再放电和充电进程：

与上述放电和充电进程物理量转变相同，只是电流方向相反。

⑶电磁振荡的周期和频率：

①电磁振荡：

LC电路在电容放电、充电进程中，电容极板上的电量、电路中电流、电容器里电场的场强、线圈磁场的磁感应强度都发生周期性转变的现象。

②周期和频率：

f＝1/T其中的L单位用H、C的单位用F，通过改变L或C

的数值，可改变电磁振荡的周期和频率。

2．麦克斯韦电磁场理论

⑴转变的电场（磁场）在周围空间产生磁场（电场），均匀转变的电场（磁场）在周围空间产生磁场（电场）是不变的，周期性转变的电场（磁场）在周围空间产生周期性转变的磁场（电场）。

⑵电磁场：

转变的电场和磁场是相互联系的不可分离的统一的场，叫电磁场。

麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，赫兹用实验证明电磁波的存在。

电磁场是物质的一种特殊形态。

3．电磁波

⑴发射电路：

要有效地向外发射电磁波，电路必需有两个特点：

①足够高的频率：

频率越高，发射电磁波的本领越大。

单位时刻幅射的能量，与频率的四次方成正比。

②开放电路：

振荡电路的电场和磁场必需分散到尽可能大的空间。

电磁场由发生的区域向远处的传播，就形成电磁波。

①它的横波：

电场和磁场的振动方向相互垂直，且它们都与波的传播方向垂直。

②波速：

任何频率的电磁波在真空中的传播速度c＝×

108m/s。

③波长、波速、频率关系：

λ＝VT＝V/f，在真空中c＝fλ。

④电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，传播速度变小（不同频率的电磁波在同一介质中的传播速度不同），波长将变短。

⑶电磁波与机械波比较：

①一起点：

具有波动的一起性，都能产生反射、折射、衍射和干与等现象。

传播进程都是振动和能量随波传播。

②不同点：

有本质的不同，前者是电磁现象，后者是力学现象，机械波要靠介质传播，电磁波不靠别的其他介质传播，机械波是位移随时刻作周期性转变，电磁波那么是E和B随时刻作周期性转变。

（二）、电磁波与信息化社会

1.电磁波的发射和接收

⑴发射：

要求发射的无线电波随信号而改变（调制）。

经常使用的调制方式有调幅和调频两种。

其中调幅是使高频振荡的振幅随信号改变（调幅波），调频是使高频振荡的频随信号改变（调频波）。

⑵接收：

①电谐振：

接收电路的固有频率与接收到的无线电波的频率相同的，激起的振荡电流最强的现象。

②调谐：

使接收电路产生电谐振的进程。

一样收音机的调谐电路，是通过调剂可变电容器的电容来改变电路的频率而实现调谐的。

③检波：

从通过调制的高频振荡中“检”出调制信号的进程。

检波是调制的逆进程，也叫解调。

⑶电视和雷达：

①电视是由摄像管把景物反射的光转换成电信号进行发射，再由显像管把电信号变成光信号，它在1秒内要传送25幅画面。

②雷达是利用电磁波碰到障碍物发生反射的特性工作的，电磁波的波长越短，传播的直线性越好，反射性能也越强，因此雷达利用的是微波。

2.电磁波谱

⑴按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱

⑵各类电磁波的产生机理别离是：

无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；

红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；

伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；

γ射线是原子核受到激发后产生的。

⑶红外线、紫外线、X射线特点

种类

产生

主要性质

应用举例

红外线

一切物体都能发出

热效应

遥感、遥控、加热

紫外线

一切高温物体能发出

化学效应

荧光、杀菌、合成VD2

X射线

阴极射线射到固体表面

穿透能力强

人体透视、金属探伤

（4）电磁波传递能量

电磁波是运动中的电磁场，它能够传递能量。

比如微波炉工作时食物分子运动加重，其内能的增加是微波传递给它的。

二、经典例题

5. 

abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，A

如下图，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射．假设光线入射点O的位置维持不变，改变光线妁入射方向，（不考虑自bc面反射的光线）：

A.使入射光按图中所示的顺时针方向慢慢偏转，

若是有色光射出ab面，那么红光将第一射出 

B.使入射光按图中所示的顺时针方向慢慢偏转，

若是有色光射出ab面，那么紫光将第一射出 

C.使入射光按图中所示的逆时针方向慢慢偏转，红光将第一射出ab面 

D.使入射光按图中所示的逆时针方向慢慢偏转，紫光将第一射出ab面 

【例3】右图中，内壁滑腻、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速度v0沿逆时针方向匀速转动。

假设在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时刻成正比例增加的转变磁场，设小球运动进程中的电量不变，那么（）

A.小球对玻璃环的压力不断增大B.小球受到的磁场力不断增大

C.小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时刻后，沿顺时针方向做加速运动

D.磁场力一直对小球不做功

分析：

因为玻璃环所处有均匀转变的磁场，在周围产生稳固的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律，判定电场方向为顺时针，在电场力的作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时刻后，沿顺时针方向做加速运动。

小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力：

环的弹力N和磁场的洛仑兹力f，而且两个力的矢量和始终提供向心力，考虑到小球速度大小的转变和方向的转变和磁场强弱的转变，弹力和洛仑兹力不必然始终在增大。

洛仑兹力始终和运动方向垂直，因此磁场力不做功。

正确为CD。

三、光学、电磁波练习

1.光线从介质A进入空气中的临界角是37°

光线从介质B进入空气中的临界角是45°

那么以下表达中正确的选项是（ 

A 

D 

）. 

A.光线从介质A进入介质