高中物理光学复习要点

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1、高中物理光学复习要点一、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

2、. 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。(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

3、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： 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

4、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、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。u(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 f(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

5、。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、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

6、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： 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

7、(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

8、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。;当v0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

9、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

10、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

11、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En(包括动能和电势能)与基态总能量量的关系为En=E1 /n1 (n=1、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。

12、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

13、 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=mc2二、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

14、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

15、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，你知道几个典型角的关系吗?单色光、复色光、单色光点、复色光点通过三棱镜会呈现什么景象呢?如果光疏棱镜放在光密介质中，上述现象还成立吗?在圆形玻璃砖中，你知道如何确定法线，如何确定是否发生全反射，如何计算各次的偏折角吗?在矩形玻璃砖中，你会求侧移距离吗?你能利用一个杯子测量液体的折射率吗?光的本性1.十七世纪人们关于光的本性的认识有哪些观点?分别能解释什么，无法解释什么?2.什么是