2022年整理高三物理光学专题复习

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1、优秀学习资料欢迎下载光学专题复习基本知识点回顾一. 知识框架（一）对光传播规律的研究几何光学直线传播规律（几何方法）反射定律光的传播速度（物理实质）光源基本规律全反射折射定律色散基本光学器件面镜棱镜透镜光路控制成像规律光学仪器（二）光的本性物理光学光的本性光的波动说光的电磁说光的衍射光的干涉电磁波波谱光的微粒说光的光量子说光电效应光谱及其分析薄膜干涉双缝干涉光的波、粒二象性（一）几何光学重点知识总结（1）光的直线传播规律条件：同种、均匀介质（2）光的反射定律注：无论是镜面反射或漫反射，对每条反射光线都遵循反射定律。（3）光的折射定律，特例：光从真空（空气）射入介质时，则nisinsin特例：真

2、空i 介质（4）光的独立传播定律：几束光在同一介质中传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页优秀学习资料欢迎下载各自的方向继续传播。（5）光路可逆原理：当光线逆着原来的反射线或折射线方向入射时，将逆着原来的入射线方向反射或折射。（6）几点注意：光射到两种介质界面上，一般情况下都是既有反射，又有折射， 因此需考虑每一条可能的光线（包括垂直入射时按原路返回的反射光）折射率反映了介质的折光本领，取决于光在真空和介质中的传播速度，即nicvvcncsinsin1，所以，测定了介质的折射率，即可算出

3、光在介质中的速度。全反射的条件 1）光从介质射向真空（空气）； 2）入射角等于或大于临界角c cn(sin)11 3）条件应用：光线从光密介质射至光疏介质的界面时，首先要检查一下临界角，然后才能确定光线的实际传播路径。 2. 几何光学器件对光路控制作用对比表：器件名称对比项目平面镜凹 面镜凸面镜厚玻璃三棱镜等腰直角棱镜凸透镜凹透镜对光线定性作用变向会聚发散侧移变向与色散变向倒置错位会聚发散对光路控制作用定量作用当平面镜旋转角时 , 反射线将旋转2.平 行于 主轴 光线 会聚 于主 焦点F,主 焦点 处放 点光 源经 凹面 镜后 平行 于主轴 .平 行 于主 轴 光线 经 凸镜发散 ， 其反 向

4、 延长 线 相交 于 主焦点 F。d 侧移距，dziinisin (cossin)122z 厚度n 折射率i 入射角若光线在玻璃中传播 恰 与BC平行，则 偏向角 A顶角 n=sinsin/AA22使平行投入光成90、0、 180倒置变向错位。平行于主轴光线经透镜会聚于主焦点。平 行 于主 轴 光线 经 透镜 发 散其 反 向延 长 线相 交 于主焦点。几点说明：用平面镜控制反射光线去向的相关题型： 1）给出入射光线方向与反射光线去向，要求找镜位； 2）镜旋转反射光线改变2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页优秀学习资

5、料欢迎下载光线通过平行透明板的侧移距的相关因素：表达式：dziinisin (cossin)122说明 d 与玻璃板厚度z，玻璃材料折射率n 和入射角i 有关系。不同色光光路与成像差异的对比：对比项目光的颜色在真空中速度 c 在介质中速度v 从真空射入某介质速度改变量v 介质 折射率 n 从 某 介质 射 向真 空 临界角 A 通 过 三棱 镜 最小 偏 向角0 平行主轴光线通过同一凸透镜的焦距 f 相 同 条件 下 物体 通 过凸 透 镜生 成 像的 放 大率 K 红色光（f红）c0红v红 v红= (v=c0-v) n红A红红0f红K红两 色 光 相比较| 紫色光（f紫）c0紫v紫 v紫=

6、(v=c0-v) n紫A紫紫0 f紫K紫3. 光学器件（平面镜、透镜）的成像平面镜成像作图与成像计算。题型： 1）平面镜尺寸的设计 2）平面镜尺寸对像长的限制 3）有一定厚度平面镜成像设计 4）平面镜视场透镜的成像作图法。例图（用焦平面和到光轴法）（二）光的本性物理光学重点知识 1. 对光本性的认识：光是具有电磁本质的物质。具有波粒二象性，波长较大时波动性明显，波长很小时微粒性明显。 2. 光的波动性（1）光的干涉（现象及条件）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页优秀学习资料欢迎下载（2）光的衍射：现象：（a）圆斑衍射

7、（b）圆孔衍射（3）色散，光谱，电磁波谱（4）光谱比较表：光谱比较表项目种类特征成因用途连续光谱是连 续 分布的一 切频率 的 光组成的 光谱炽 热 固 体 、 液 体及 高 压 气 体 发 的光直接产生的。发射光谱明线光谱是不 相 连续的若 干个频 率 的光形成 的光谱稀 薄 气 体 直 接 发出 的 光 形 成 的 光谱可 鉴 别 和 确 定元 素 （ 物 质 化学成分）吸收光谱在连 续 光谱的背 景上出现若干条暗线高 温 物 体 发 出 的光 通 过 低 温 气 体形成的光谱。同上电磁波波谱对比表种类项目无 线 电波红外线可见光紫外线伦 琴 射线射线在真空中波长范围（米）10-4104

8、10-710-44 10-7710-7 610-9410-7 10-1210-8 10-11以下产生机理LC 振荡电 路 中自 由 电子运动原子外层电子受激发而产生原 子 内层 电 子受 激 发而产生原 子 核受 到 激发特征热 作 用 显著、衍射较显著能引起视觉有显著的化学作用、生理作用和荧光效应穿 透 本领 和 荧光 效 应均很强穿 透 能力最强 3. 光的粒子性的重点知识（1）光电效应现象（2）光电效应实验规律（四条）二. 重点知识规律回顾重要规律对比表规律主要内容说明（1）光的直线传播定律光在均匀介质中， 总是沿直线传播的。在同一种介质中光线不一定直线传播。（2）光的反射定律“三线”共

9、面，“两线”对称，“两 “三线” 为入射、 反射与法线，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页优秀学习资料欢迎下载角”相等。入、反射线关于法线对称，反射角等于入射角。（3）平面镜成像规律像与物以镜面为对称，像与物大小一样，恒为虚像。即 v=u，v 像距， u 物距，可依据反射定律作图成像。（4）光的折射定律“三线” 共面、 两线不共介质 “两角”正弦成正比，sin / sininn( 折射率 )ncvi 是入射线与法线间的夹角。是折射线与法线间的夹角。c 是光在真空中的速度，v 是光在介质中的速度。（5）全反射规律只有反

10、射光线，没有折射光的现象 。 光 线 由 介 质 进 入 真 空sin/ sin/An901产生全反射的条件（1）光线从光密介质射向光疏介质（2）入射 角iA（ 临 界 角 ）sin/An1（6）光的色散规律复色光通过三棱镜分解为单色光，为偏折角，12，紫色光偏折角最大由于同一介质不同色光的传播速度不同，vv红玻紫玻则sinsinicvn红红红玻0sinsinicvn紫紫紫玻0* （7）透镜成像规律111/uvf，根据实验、作图及公式计算得出： u( 物 距 )， 则v( 像距 )f； 由 光 路 可 逆 性 ， 若uf，则vu2f 时，则 fv2f ，倒立缩小实 像 (K1) ， 据 光 路

11、 可 逆 性fuf ，K1，倒立放大实像u=2f, v=2f, K=1，倒立等大实像u1 ，正立放大虚像Kvu像长物长，K 表示垂直于主轴方向的线度放大率。说明：透镜成像规律计算不要求。（3） “光子”理论成功解释光电效应。 4. 光的波粒二象性。光子流不是一群遵从经典力学规律的粒子；光波也不是通常所理解的连续的波动。光波精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页优秀学习资料欢迎下载强度代表那里出现的光子数。【典型例题】例 1. 如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角i 照射到液面上，反射光OB射到水平

12、的光屏上，屏上用光电容将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现光点B在屏上向右移动了s的距离到B，由上可知液面_（填“升高”或“降低”）了。解：作出两次的反射光路图如下图所示，由几何图形可知：液面下降，又由几何关系可得：O MBBs1，液面下降的高度hsi/tan2答案：降低了hsi/tan2iiO1O2hssBBM12例 2. 如图所示， 两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ，两者的 AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O垂直于 AB面入射， 在图示的出射光线中（） A. 1，2，3（彼此平行）中的任一条都有可能 B. 4，5，6（彼此平行）

13、中的任一条都有可能 C. 7，8，9（彼此平行）中的任一条都有可能 D. 只能是 4，6 中的某一条分析： 光线经AC 面的折射情况由于未知透明介质的折射率的不确定性分为三种情况：（1）透明介质折射率大于玻璃折射率，可能出射光线为图中第6 条； （2）透明介质折射率等于玻璃折射率，入射光线不偏折，是第5 条光线；（3）透明介质折射率小于玻璃折射率，可能射出光线为第4 条光线，所以答案为B。例 3. 有一点光源置于透镜主轴上的A点经透镜成像于B点，将此点光源放在B点，经透镜成像于C点，且 ABBC ，如图所示，则（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -

14、- - -第 6 页，共 7 页优秀学习资料欢迎下载 A. 此透镜一定是凸透镜B. 此透镜可能是凹透镜 C. 这两次成像都是虚像 D. 透镜一定在A点的左侧A B C解析： 物点由AB时，像点由BC，因为 ABBC ，说明物体移动速度小于像移动速度，像移动速度大，应为放大的像，所以此透镜肯定是凸透镜，若是实像，物放在像的位置时，由光路可逆性知，成的像应在原来物的位置，即物像位置互换，但此题并非如此，所以只能是放大的虚像，透镜处于A的左侧，所以答案为A、C、 D。例 4. 激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红

15、宝石激光器，发射功率为101010.W，所发射的每个光脉冲持续的时间t为101011.s，波长为793.4 nm ，问每列光脉冲的长度l 是多少？其中含有的光子数n是多少？分析与解： 以t，l 和 c 分别表示光脉冲的持续时间，长度和光在真空中的传播速度，由题意可知，Ic t以 P和 E表示红宝石激光器发射功率和光脉冲能量，则有：EP t以和表示红宝石激光的波长和频率，有：c，因此得到每个红宝石激光 光 子 的 能 量 ，hhc ， 由 两 式 得 ：nEhP thc， 代 入 数 据 得 ：lmmn30351017.，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页