北京高二下学期期末复习选修3-4光学复习详解.doc

高二下学期期末 选修3-4光学复习 复习策略 1．在复习光时，该部分知识比较琐碎，概念较多，应在理解概念和规律上多下功夫。重点是光的折射、光的干涉及光的衍射现象以及利用它们分析解决实际问题。 2．干涉和衍射的图样有相似之处，都是明暗相间的条纹。只是干涉条纹中条纹宽度和亮度基本相同，衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等，中央亮纹最宽最亮，应注意二者的区别。 3．光的衍射现象表明，光的直线传播是一种近似规律。实际上，在任何条件下；光通过孔或障碍物时都会产生衍射，但只有满足一定的条件，才会发生明显的衍射现象。往往错误理解为只有孔或障碍物的尺寸比光的波长小或者跟光的波长相差不多时，才会发生衍射现象。 第一部分 光的折射 全反射 知识点一：光的折射 1．光的折射： 光射到两种介质的界面处，一部分进入到另一种介质中，并且改变原来的传播方向的现象2．折射定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比，即常数。3．折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做这种介质的折射率，即。 它还等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比，即。 特别提醒：（1）任何介质的折射率均大于1。 （2）相比较而言，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质，因此光疏介质或光密介质 是相对的。（3）介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同。（4）光的折射现象中，光路是可逆的。知识点二：全反射 1．全反射： 光从光密介质射入光疏介质时，在界面处，一部分光被反射，另一部分光被折射到另一种介 质中，随着入射角的增大，折射角增大，且折射光线能量减弱，反射光线能量增强，当入射角增大到某一角度时，使折射角等于，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。2．临界角：在全反射中，当折射角等于时的入射角叫临界角。常用C表示 临界角C的计算：当光线由某种折射率为n的介质射入真空（或空气）时，。3．发生全反射的条件： 光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角。4．全反射现象的应用 （1）草叶上的露珠在阳光照射下晶莹透亮，空试管放在盛水的烧杯中，会看到试管壁很明亮，等等。 （2）光导纤维是利用全反射的原理来传播光信号的，通常光纤是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，利用光纤可实现光纤通信，而光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰。 知识点三——棱镜、光的色散 1．棱镜：横截面为三角形的棱镜即为三棱镜。光在通过三棱镜时，光线要经过两次折射。2．一束白光经棱镜折射后会发生色散现象。 复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象，叫做光的色散。白光通过三棱镜后产生色散，在屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩色光谱，说明白光是复色光。3．不同色光在介质中的速度是不同的 红光在玻璃中的光速最大，故红光在玻璃中的折射率最小，偏向角也最小，而紫光在玻璃中的光速最小，故紫光在玻璃中的折射率最大，偏向角也最大，因此白光由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象（如图）。 正确理解光的频率、折射率、光速等物理量的关系 白光通过三棱镜后会发生色散，光从一种介质射入另一种介质时，频率是不变的。红光到紫光的特点如下表所示： 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 第二部分 光的波动性 知识点一：光的干涉1．杨氏双缝干涉实验：英国物理学家 托马斯·杨 成功地观察到了光的干涉现象，证明光的确是一种波。2．光的干涉现象：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。3．干涉条件：条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。 形成相干波源的方法有两种：①利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。②设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。 下面四个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。 4．干涉区域内产生的亮、暗纹 亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即 暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即 相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。 用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹