[精品](期末复习2)《3-4》光学-电磁波知识提要

第十三章光 、本章知识结构 光的折射 全反射 光的传播 光的干涉 光的波动性 光的色散 双缝干涉 、薄膜干涉 光的衍射 折射时的色散 ［干涉、衍射中的色散 、光的偏振 激光及其应用 二、本章知识点 13. 1光的折射 （书3-4P47） 重点要求］ 1会画光路图； 2会用折射率定义式和决定式求折射率、介质 中的光速一计算题；| 3、测定玻璃的折射率填虱i 1-1光的折射定律，也叫斯涅耳定律（书 3-4 P47） ① 折射光线，入射光线和法线在同一平面 内，折射光线和入射光线分居于法线两侧. 入射角的正弦跟折射角的正弦成正比， 即sin i/sin r常数。*入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角 折射率-一nsin i/sin r光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比, 叫做这种介质的折射率n. n sin0k /sin、。n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表 明光线偏折越厉害。 发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同。 nc/v某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比。 n较大的介质称为光密介质，n较小的介质称为光疏介质. 在光的折射现象中,光路也是可逆的 1-2测定玻璃的折射率（见练习题实验部分）（书3-4P48） 例题如图所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 对应的出射光线。B,从而确定折射光线o 方法一如图甲，测出入射角，和折射角r,根据可计算出玻璃的折射率。 方法二如图乙，以。为圆心，作圆与CM、OO分别交于R。点，过P、。点分别作法线MV 的垂线，垂足分别为P、Q,测量出辨和的长度，则玻璃的折射率”o 13. 2光的全反射（书3-4P68） 重点要求认识光的全反射现象；会计算临界角 光由光密介质射向光疏介质，且入射角等于或大于临界角时，会发生全反射现象。当光由介质 射向真空或空气时，折射角为90 ,此时入射角叫做临界角，大小为C sinT（1）。所以，sin Cl/n n 应用（1）光线通信-光导纤维折射率大的内芯、折射率小的外套；P71光导纤维P72做一做 时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速 （2 ）全反射棱镜 形状等腰直角三角形/原理如图/条件玻璃折射率大于1.4/优点比平面镜反射时失真小。 （3）海市蜃楼 沙漠倒立虚像；海洋正立虚像r\z 13. 3光的干涉（书3-4P50-57） 重点要求1、知道光的干涉现象；知道影响干涉条纹宽度的因素。一单曲 2、用双缝干涉测光的波长一一B卷的填空题（非常重要） |会螺旋测微计和游标卡尺的藏 1. 产生稳定干涉的条件 只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。 2, 条纹宽度（或条纹间距）相邻两条亮（暗）条纹的间距Ax为Ax -2 d 当实验装置一定，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。 条纹颜色单色光一一明暗相间的条纹；白光一一中央白色条纹，两侧彩色。 3. 在双缝干涉实验中，当两个相干光源与屏上某点的距离之差等于时，两列光在这点相互 加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于时，两列光在这点相互减 弱，这里出现暗条纹。 例题 在“杨氏双缝干涉实验”中，用频率v5X1014Hz的单色光照射双缝，若光屏上户点到双缝 的距离差为0.9〃m,则P点是 （填“亮”或“暗”）条纹中心。若将整个装置放入水中进 行该实验，则F点是 （填“亮”或“暗”）条纹中心。（水对该单色光的折射率为4/3） 4、测定光的波长 例题做用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝间距dO. 20mm,双缝到光屏的距离L 600mm,观察到的干涉条纹如图所示。 （1）分划板上的刻度线处于xi、位置时，测量头上的卡尺示数两次分别如图（50分度的游标卡 尺），则分划板位置由mm, X2mm； （2）相邻亮纹的间距 mm； （3）计算单色光的波长的公式入.； （4）代入数据计算单色光的波长入mo 附螺旋测微计和游标卡尺的读数 X2 XI 5mm2 X 0.05mm5.10mm 1.5mm1.3 X0.01mm1.513mm 13.4光的衍射（书3-4P60） |重点要求知道哪些现象是光的衍射 1、现象 ①单缝衍射a）单色光入射单缝时，出现明暗相同不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮两边亮 条纹较窄、较暗；b）白光入射单缝时，出现彩色条纹 ③泊松亮斑光入射圆屏时，在园屏后的 影区内有一亮斑 ②圆孔衍射光入射微小的圆孔时，出现明暗相 间不等距的圆形条纹 2、光发生衍射的条件障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多，甚至此光波波长还小时，出现明显 的衍射现象 13.5光的偏振（书3-4P64） 重点要求知道哪些现象是光的偏振，知道光是横波。 1、偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 两偏振片透振方向平彳亍时，透射光最强，两偏振片的透振方向垂直时，透射光最弱. 2、光的偏振现象说明光是横波。光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引起的，因此 常将E的振动称为光振动 3、光的偏振的应用常见的光的偏振现象摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光 拍摄、液晶显示、汽车车灯（偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45。）、立体电影（左眼偏振 片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏 振化方向相同） 13.6色散含有多种颜色的光（复色光）被分解为单色光的现象 重点要求光的色散有两种，一种是薄膜干涉；一种是三棱镜的折射 在白光的干涉、衍射中我们可以看到光的色散现象。白光通过三棱镜折射后也可以看到光的色 散现象-光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大。由红光到紫光，波长 越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢。 薄膜干涉中的色散⑴各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的⑵原理膜的前后两个 面反射的光形成的⑶现象同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹）⑷厚度变化越快，条纹越密 色散现象说明不同色光在同种介质中折射率不同，由红光到紫光，折射率逐渐变大-光的色散现 象说明光波与机械波有不同之处机械波的波速只是由介质决定，而光在介质中的传播速度跟介质和频率都有关系。 13. 7激光的特性及应用 1、激光是一种人工产生的相干光。 2、电磁波频率越高，能量越大，可以比无线电波传递更多信息。 3、特点①平行度好-方向性好.②单色性强-频率单一（频宽很小）.③相干性好.④亮度高. 特点 作用 应用实例 相干光 可进行调制、传递信息 光纤通信 干涉 全息照相（在照明光的另一侧观看） 平行度好 传播很远距