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1、高三复习专题讲座材料1 光的直线传播光的反射光的直线传播光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C3108m/s；各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即vC。光的反射1 反射现象：2反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射光线和人射光线分居法线两侧，反射角等于入射角4光路可逆原理：所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的光的折射、全反射一、光的折射 1折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象2折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比3在折射现
2、象中光路是可逆的二、折射率1定义：光从真空射入某种介质, 入射角的正弦跟折射角的正弦之比, 叫做介质的折射率注意：指光从真空射入介质2公式： n=sini/sin0sin1Cvc，折射率总大于1即 n13. 各种色光性质比较：红光的n最小， 最小，在同种介质中（除真空外）v最大， 最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角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） 。4两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质三、全反射1全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象2全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或
3、等于临界角3临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C，则 sinC=1/n=v/c 四、棱镜与光的色散1. 棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。( 若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。) 作图时尽量利用对称性( 把棱镜中的光线画成与底边平行) 。光学中的一个现象一串结论色散现象n v(波动性 )衍射C临干涉间距(粒子性 )E光子光电效应红黄紫小大大小大(明显 ) 小 (不明显) 容易难小大大小小(不明显 )大(明显 )小大难易结论：(1)折射率 n、 ；(2)全反射的临界角C；(3)同一介质
4、中的传播速率v；(4)在平行玻璃块的侧移x(5)光的频率 ,频率大 ,粒子性明显 .；(6)光子的能量E=h则光子的能量越大。越容易产生光电效应现象(7)在真空中光的波长,波长大波动性显著；(8)在相同的情况下，双缝干涉条纹间距x 越来越窄(9)在相同的情况下，衍射现象越来越不明显高三复习专题讲座材料2 2. 全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o（右图 1）或 180o（右图 2） 。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。3. 玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出
5、时，其特点是：射出光线和入射光线平行；各种色光在第一次入射后就发生色散；射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。4. 光导纤维全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。光的波动性 (光的本性 ) 光的干涉一、光的干涉现象两列波在相遇的叠加区域，某些区域使得“振动”加强，出现亮条纹；某些区域使得振动减弱，出现暗条纹。振动加强和振动
6、减弱的区域相互间隔，出现明暗相间条纹的现象。这种现象叫光的干涉现象 。二、产生稳定干涉的条件：两列波频率相同，振动步调一致(振动方向相同 )，相差恒定。两个振动情况总是相同的波源，即相干波源1.产生相干光源的方法（必须保证相同）。利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)；分光法 (一分为二 )：将一束光分为两束频率和振动情况完全相同的光。(这样两束光都来源于同一个光源,频率必然相等 ) 下面 4 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点(或缝 )光源分割法：杨氏双缝(双孔 )干涉实验；利用反射得到相干光源：薄膜干涉利用折射得到相干光源：2双缝干涉 的定量
7、分析结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，即=k ，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，既=)12( 2n，该点光互相消弱，出现暗条纹；条纹间距与单色光波长成正比 dlx()，所以用 单色光作双缝干涉实验时，屏的中央是亮纹，两边对称地排列明暗相同且间距相等的条纹用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮纹，两边对称地排列彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。原因：不同色光产生的条纹间距不同，出现各色条纹交错现象。所以出现彩色条纹。将其中一条缝遮住：将出现明暗相间的亮度不同且不等距的衍射条纹3薄膜干涉现
8、象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，两列反射波的路程差 ,等于薄膜厚度d 的两倍，即 =2d。单色光明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。薄膜干涉应用：肥皂膜干涉、两片玻璃间的空气膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛顿环、蝴蝶翅膀的颜色等。光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的两列光叠加。看到膜上出现明暗相间的条纹。S S1Sd S S/ a c b 高三复习专题讲座材料3 (1)透镜增透膜 (氟化镁 )：透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的14 倍。光谱中央部分的绿光对人的视觉最敏感，通过时完全抵消，边缘的红、紫光没有显著削弱。所有增透膜的光学镜头
9、呈现淡紫色。(2)“用干涉法检查平面” ：如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凸起来，则对应明纹(或暗纹 )提前出现，如图甲所示；如果某处凹下，则对应条纹延后出现，如图乙所示。(注： “ 提前 ” 与“ 延后 ” 不是指在时间上，而是指由左向右的顺序位置上。) 4光的波长、波速和频率的关系v f。光在不同介质中传播时，其频率f 不变，其波长 与光在介质中的波速v成正比色光的颜色由频率决定，频率不变则色光的颜色也不变。二、光的衍射。1.光的衍射现象 是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象单缝衍射： 中央明而亮的条纹
10、，两侧对称排列强度减弱，间距变窄的条纹。圆孔衍射： 明暗相间不等距的圆环， （与牛顿环有区别的）2.泊松亮斑： 当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。3.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。至使轮廓模糊不清，4.产生明显衍射的条件：小结：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别：单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布，但衍射条纹中间亮纹最宽，两侧条纹逐渐变窄变暗，干涉条纹则是等间距，明暗亮度相同。意义：干涉和衍射现象是波的特征：证明光具有波动性。 大，干涉和衍射现明显，越
11、容易观察到现象。衍射现象表明光沿直线传播只是近似规律，当光波长比障碍物小得多和情况下(条件 )光才可以看作直线传播。(反之 ) 在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变暗。三 .光的偏振只有横波才有偏振现象。光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。应用：立体电影、照相机的镜头、消除车灯的眩光等。四、麦克斯韦光的电磁说1、光的干涉与衍射充分地表明光是一种波，光的偏振现象又进一步表明光是横波。麦克斯韦提出了光在本质上是一种电磁波这就是所谓的光的电磁说。赫兹 用实验证实了光的电磁说的正确性。光电磁说的意义：揭示了光的电磁本性，光是一定频率范围内的电磁波；把光现象
12、和电磁学统一起来，说明光与电和磁存在联系。说明了光能在真空中传播的原因：电磁场本身就是物质，不需要别的介质来传递。电磁波谱： 按波长由大到小的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光(七色)、紫外线、 X 射级、 射线，电磁波种类无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线射线组成频率波波长：大小波动性：明显不明显频率：小大粒子性：不明显明显观察方法无线电技术利用热效应激发荧光利用贯穿本领照相底片感光（化学效应）核技术各 种 电 磁 波的产生机理LC 电路中自由电子的的振荡原子的外层电子受到激发原子的内层电子受到激发原 子 核 受 到 激发特性波动性强热效应引起视觉化学作用、荧光效应、杀菌贯穿作用强贯穿本领
13、最强用途通讯，广播，导航加热烘干、遥测遥感，医疗，导向等照明，照相，加热日光灯，黑光灯手术室杀菌消毒，治疗皮肤病等检查探测，透视，治疗等探测，治疗等高三复习专题讲座材料4 从无线电波到射线，都是本质上相同的电磁波，它们的行服从同的波动规律。由于频率和波长不同，又表现出不同的特性：波长大(频率小 )干涉、衍射明显，波动性强。(3)红外线、紫外线、X 射线的性质及应用。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VD2X 射线阴极射线射到固体表面穿透能力强人体透视、金属探伤六 .激光的主要特点及应用(1)激光是人工产生的相干光
14、，可应用于光纤通信。普通光源发出的光是混合光，激光频率单一，相干性能好非常好，颜色特别纯。(2)平行度和方向性非常好。应用于激光测距雷达，可精确测距(s=c t/2)、测速、目标跟踪、激光光盘、激光致热切割、激光核骤变等。(3)亮度高、能量大，应用于切割各种物质、打孔和焊接金属。医学上用激光作“ 光刀 ” 来做外科手术。量子论初步（光的粒子性）基础知识一、 光电效应1光电效应现象：在光（包括不可见光）照射下物体发射出电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。2光电效应规律(1)任何一种金属都有一个极限频率 ，入射光必须大于这个极限频率才能产生光电效应(
15、2)光电子的最大初动能与入射光的强度 (数目 )无关，只随着入射光的频率增大而增大(3)当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变， 则光电流的强度 与入射光的强度成正比(4)从光照射到产生光电流的时间不超过109s，几乎是 瞬时的 二、 光子说1光子说却能很好地解释光电效应光子说 认为：(1)空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子光传播规律光由能量子 (光子 )组成(2)光子的能量跟它的频率成正比，即Ehhc(式中的 h 叫做普朗克恒量，爱因斯坦利用 光子说解释光电效应过程：(一个光子的能量只能被一个电子吸收，一对一关系) （3）爱因斯坦光电效应方程：Ek=hW (Ek是
16、光电子的最大初动能；W 是逸出功 ：即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功) 说明： (1)光电效应现象是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光子电子 不要将光子和光电子看成同一粒子(2)对一定的金属来说，逸出功是一定的 照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大如果入射粒子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因本节总结：要注意区分一些主要的概念：光的强度、光子的能量、光电子的最大初动能、光电流的强度等入射光的强度是和光电流的强度联系着的，每秒发射的光子数决定了每秒逸出的光电子数；入射光的频率是和光电子的最大初动能联系着的，每个光子的能量Eh。决定了每个光电子的最大初动能 21mvm2
