《高中物理学习方法及复习要点()》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理学习方法及复习要点()(9页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理学习方法及复习要点(三)(高三部分)四川省什邡中学物理组 王树斌光学包括两大部分内容:几何光学和物理光学几何光学(又称光线光学)是以光的 直线传播性质为基础,研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科;物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科 一、重要概念和规律 (一)、几何光学基本概念和规律 1、基本规律 光源:发光的物体分两大类:点光源和扩展光源 点光源是一种理想模型,扩展光源可看成无数点光源的集合 光线 表示光传播方向的几何线 光束通过一定面积的一束光线它是通过一定截面光线的集合 光速光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为 C=3108 m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用
2、天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。 实像 光源发出的光线经光学器件后,由实际光线形成的 虚像光源发出的光线经光学器件后,由发实际光线的延长线形成的。本影光直线传播时,物体后完全照射不到光的暗区 半影 光直线传播时,物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域 2基本规律 (1)光的直线传播规律:先在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。 (2)光的独立传播规律:光在传播时虽屡屡相交,但互不扰乱,保持各自的规律继续传播。(3)光的反射定律: 反射线、入射线、法线共面;反射线与入射线分布于法线两侧;反射角等于入射角。
3、(4)光的折射定律: 折射线、入射线、法线共面,折射线和入射线分居法线两侧;对确定的两种介质,入射角(i)的正弦和折射角( r)的正弦之比是一个常数介质的折射率 n=sini/sinr=c/v。全反射条件 光从光密介质射向光疏介质;入射角大于临界角A,sinA=1/ n。 (5)光路可逆原理: 光线逆着反射线或折射线方向入射,将沿着原来的入射线方向反射或折射 3常用光学器件及其光学特性 (1)平面镜: 点光源发出的同心发散光束,经平面镜反射后,得到的也是同心发散光束能在镜后形成等大的、正立的虚出,像与物对镜面对称。 (2)球面镜: 凹面镜:有会聚光的作用, 凸面镜: 有发散光的作用 (3)棱镜
4、: 光密介质的棱镜放在光疏介质的环境中,入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向顶角偏移。 棱镜的色散作用: 复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。 (4)透镜: 在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时, 凸透镜: 对光线有会聚作用, 凹透镜: 对光线有发散作用透镜成像作图: 利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率 m=像长/ 物长=|v|/u。说明成像公式的符号法则凸透镜焦距 f 取正,凹透镜焦距 f 取负;实像像距 v 取正,虚像像距 v 取负。线放大率与焦距和物距有关 (5)平行透明板: 光线经平行透明板时发生平行移动(侧移)侧移的大小与入射角、
5、透明板厚度、折射率有关。 4简单光学仪器的成像原理和眼睛 (1)放大镜: 是凸透镜成像在。uf 时的应用。通过放大饼在物方同地看到正立虚像。 (2)照相机: 是凸透镜成像在 u2f 时的应用得到的是倒立缩小施实像。 (3)幻灯机: 是凸透镜成像在 fu2f 时的应用。得到的是倒立放大的实像 (4)显微镜: 由短焦距的凸透镜作物镜,长焦距的透镜作目镜所组成。物体位于物镜焦点外很*近焦点处,经物镜成实像于目镜焦点内很*近焦点处。再经物镜在同侧形成一放大虚像(通常位于明视距离处)。 ( 5)望远镜: 由长焦距的凸透镜作物镜,短焦距的透镜作目镜所组成。极远处至物镜的光可看成平行光,经物镜成中间像(倒立
6、、缩小、实像)于物镜焦点外很*近焦点处,恰位于目镜焦点内,再经目镜成虚像于极远处(或明视距离处)。 (6)眼睛: 等效于一变焦距照相机,正常人明视距约 25 厘米。明视距离小子 25 厘米的近视眼患者需配戴凹透镜做镜片的眼镜;明视距离大于 25 厘米的远视 25 者需配戴凸透镜做镜片的眼镜。 (二)物理光学人类对光本性的认识发展过程 (1)微粒说(牛顿)基本观点: 认为光像一群弹性小球的微粒。 实验基础 光的直线传播、光的反射现象。 困难问题 无法解释两种媒质界面同时发生的反射、折射现象以及光的独立传播规律等。 (2)波动说(惠更斯)基本观点: 认为光是某种振动激起的波(机械波)。 实验基础:
7、 光的干涉和衍射现象。 光的干涉现象杨氏双缝干涉实验 条件: 两束光频率相同、相差恒定。 装置 (略)。 现象: 出现中央明条,两边等距分布的明暗相间条纹。 解释: 屏上某处到双孔(双缝)的路程差是波长的整数倍(半个波长的偶数倍)时,两波同相叠加,振动加强,产生明条;两波反相叠加,振动相消,产生暗条。 应用: 检查平面、测量厚度、增强光学镜头透射光强度(增透膜) 光的衍射现象单缝衍射(或圆孔衍射) 条件: 缝宽(或孔径)可与波长相比拟。 装置 :(略)。 现象: 出现中央最亮最宽的明条,两边不等距发表的明暗条纹(或明暗乡间的圆环)。 困难问题: 难以解释光的直进、寻找不到传播介质。 (3)电磁
8、说(麦克斯韦): 基本观点: 认为光是一种电磁波。 实验基础: 赫兹实验(证明电磁波具有跟光同样的性质和波速)。 各种电磁波的产生机理: 无线电波 自由电子的运动; 红外线、可见光、紫外线 原子外层电子受激发; x 射线 原子内层电子受激发; 射线 原子核受激发。 可见光的光谱: 发射光谱连续光谱、明线光谱 ; 吸收光谱(特征光谱)。 困难问题: 无法解释光电效应现象。 (4)光子说(爱因斯坦): 基本观点: 认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量 E=h。 实验基础: 光电效应现象。 装置: (略)。 现象: 入射光照到光电子发射几乎是瞬时的;入射光频率必须大于光阴极金属的极限频率
9、。; 当 v 0 时,光电流强度与入射光强度成正比;光电子的最大初动能与入射光强无关,只随着人射光灯中的增大而增大。 解释 光子能量可以被电子全部吸收不需能量积累过程;表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功(逸出功)h。;入射光强。单位时间内入射光子多,产生光电子多;入射光子能量只与其频率有关,入射至金属表,除用于逸出功外。其余转化为光电子初动能。 困难问题: 无法解释光的波动性。 (5)光的波粒二象性: 基本观点 : 认为光是一种具有电磁本性的物质,既有波动性。又有粒子性。大量光子的运动规律显示波动性,个别光子的行为显示粒子性。 实验基础 :微弱光线的干涉,X 射线衍射 二、重要研究方法
10、1作图:几何光学离不开光路图 。利用作图法可以直观地反映光线的传播,方便地确定像的位置、大小、倒正、虚实以及成像区域或观察范围等把它与公式法结合起来,可以互相补充、互相验证。 2光路追踪法: 用作图法研究光的传播和成像问题时,抓住物点上发出的某条光线为研究对象。不断追踪下去的方法尤其适合于研究组合光具成多重保的情况。 3光路可逆法: 在几何光学中,一所有的光路都是可逆的,利用光路可逆原理在作图和计算上往在都会带来方便 原子物理包括两大部分内容;原子结构和原子核结构。前者研究原子核外电子的分布及跃迁规律,后者研究核的组成及其变化规律。 一、重要概念和规律 1 原子核式结构学说(1909 年。卢瑟
11、福) 实验基础: 粒子散射实验用放射源发出的 粒子穿过金箔,发现绝大多数 粒子按原方向前进,少数 粒子发生较大的偏转。极少数产生大角度偏转,个别被弹回 基本内容: 在原子中心有一个带正电的核(半径约 10-15 10 -14 m),集中了几乎全部原子质量、带负电的电子在核外绕核旋转(原子半径约 10-10 m)。 困难问题: 按经典理论,电子绕核旋转将辐射电磁波,能量会逐渐减小,电子运行的轨道半径不断变小,大量原子发出的光谱应该是连续光谱。 2玻尔理论(1913 年。玻尔) 实验基础 氢光谱规律的研究。 基本内容(三点假设) (1)原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态(定态),其总能量
12、En(包括动能和电势能)与基态总能量量的关系为 En=E1 /n1 (n1、2、3)(2)原子在两个定态之间跃迁时,将辐射(或吸收)一定频率时光子;光子的能量为 h = E 初 -E 终 。(3)电子绕核运行的可能轨道是不连续的。各可能轨道的半径 rn =n2 r1 基态轨道半径r1。(n=1、2、 3)。 困难问题 无法解释复杂原子的光谱 3. 放射现象(1896 年贝克勒尔) 三种射线 (1) 射线 氦原子核流。vc /10。贯穿本领很小。电离作用很强。 (2) 射线 高速电子流。 vc。贯穿本领强,电离作用弱。 (3) 射线 波长很短的电磁波。v=c。贯穿本领很强,电离作用很弱。 衰变规
13、律 遵循电量、质量(和能量)守恒。 衰变、 衰变、 衰变( 衰变是伴随着 衰变或 衰变同时发生的)。 半衰期: 放射性元素的原子读有半数发生衰变所需要的时间。由核内部本身因素决定跟原子所处的物理状态或化学状态无关 4原子核的组成 实验基础 (1)质子发现(1919 年,卢瑟福)(2)中子发现(1932 年,查德威克)基本内容 原子核由质子和中子(统称核子)组成原子核的质量数等于质子数与中子数之和原子核的电荷数等于质子数。各核子间依*强大的核力来集在核内。 5放射性同位素 质子数相同、中子数不同,具有放射性的原子。 实验基础:用 粒子盖击铝核首先实现用人工方法得到放出性同位素磷(1934 年,约
14、里奥居里夫妇)。 基本应用 (1)利用射线的贯穿本领、电离作用或对生物组织的物理、化学效应。 (2)做为示踪原子。 6. 核能 质量亏损: 组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差 质能方程:E= mc2 核反应能:E=mc 2二、重要研究方法 1实践-理论-实践 从实践(实验)出发,提出理论,再经过实践的检验或进行新的实践一进一步发展理论。例如,通过对气体放电现象、阴极射线的研究汤姆生发现电子(1897 年),提出原子结构的汤姆生模型。由于卢瑟福的粒子的散射实验,进一步发展成卢瑟福模型。通过对氢原子明线光谱的研究,又提出了玻尔理论等。在原子物理中,非常鲜明地贯穿着辩证唯物主义认识论的这一基本
15、思想方法。复习中也应以此为线索,把握全章的知识结构。 2. 守恒规律的应用 质量守恒、电荷守恒、能量守恒、动量守恒等自然界中的基本规律在原子物理中都得到全面的体现复习中应紧紧把握这些守恒规律 光的传播1.光在什么情况下是沿直线传播的,小孔成像是怎么回事,什么是本影和半影,如何确定本影、半影的区域?如何确定影子的运动状态?在何时、何地可以观察到日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食?你知道几种典型的测量光速的方法吗?你能体会出为什么这一章又被称为几何光学吗?2.什么是光的反射定律,镜面反射和漫反射的主要区别是什么?平面镜的成像特点是什么?如何确定平面镜成像的观察范围?我要想看到完整的脸,至少需要
16、多大的矩形平面镜?那我要想看到完整的三中办公楼呢?如何确定物像的运动速度(速度垂直镜面和不垂直镜面两种情况)?3.什么是折射定律?与折射率相关的几个表达式分别是什么?如何计算光射入介质后的波长、波速和频率?什么是视深?4.什么是光疏介质、光密介质,全反射的条件是什么?在求解全反射问题时,一般采用什么解题方法?什么是光导纤维?在已知入射角的情况下如何计算光导纤维的折射率,如果入射角未知呢?5.什么是光的色散,产生的原因是什么?各种色光的频率、折射率、速度有什么规律?你能定性画出不同色光在界面上发生反射、折射时的情景吗?反之根据这些情景你有能判断出各色光的折射率、频率、能量、临界角的大小吗?6.你了解几种典型的玻璃砖对光路的控制特点吗?在三角形玻璃砖中,你知道