光学、原子物理知识总结

光学、原子物理知识总结

光学

一、光的折射：

1、折射定律：折射光线与入射光线、发现处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

表达式：r

i

n sin sin =

2、折射现象中，光路可逆。

3、折射率：

物理意义：反应介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时，偏折大。

（1）r i

n sin sin =

为比值定义。由介质本身的光学性质和光的频率决定。 （2）v c

n =，任何介质的折射率总大于1。

（3）r

i

n sin sin =中i 总是真空中光线与法线的夹角。

4、几个典型的折射光路 （1）平行玻璃砖的光路

两面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移。 （2）球形玻璃砖的光路

（3）平行玻璃砖的光的侧移距离

如图所示，由题意可知，O 2A 为偏移距离Δx ，有：Δx ＝d

cos r

·sin(i －r )

n ＝sin i sin r 若为同一单色光，即n 值相同．当i 增大时，r 也增大，但i 比r 增大得快，

sin(i －r )＞0且增大，d

cos r

＞0且增大。

若入射角相同，则：Δx ＝d sin i (1－cos i

n 2－sin 2i )即当n 增大，Δx 也增大

结论：

（1）同种单色光的侧移距离随入射角的增大而增大 （2）不同种单色光的折射率大的侧移距离大

二、全反射

1、条件：① 光从光密介质射入光疏介质。

② 入射角大于等于临界角。 2、临界角：n

C 1

sin =

，C 为折射角为900时的入射角。 B A i 30° 120° r ′ O

A E

B

C

D

O ′

60° M

4、典型情景

三、光的色散 1、光的色散：

色散：白光通过三棱镜会形成由红到紫各色光组成的彩色光谱。 规律：入射角相同时，紫光的偏向角大。 2、三棱镜的光路

通过玻璃棱镜光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折．．．．，虚像向顶角偏移。

3、光学中的一个现象一串结论 一个现象：色散现象

四、光的干涉现象： 1、条件：

① 频率相同，振动方向一致 ② 相差恒定（步调差恒定） 2、产生明暗条纹的条件：

明条纹：2122L r r x n d λ

δ=-==，（n =0、1、2、3…）时，出现亮条纹； 暗条纹：21(21)2

L r r x n d λ

δ=-==+，（n=0，1，2，3…）时，出现暗条纹。

相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的中央间距为L

x d

λ∆=。

3、熟悉条纹特点

中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。

4． 用双缝干涉测量光的波长

n v λ(波动性) 衍射 C 临 干涉 间距 γ (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

全反射棱镜 C O P P ′ 点光源照亮的圆形区域半径：tan r h C =

h r

（1）原理：两个相邻的亮纹或暗条纹的中心间距是

L

x

d

λ

∆=

测波长为：

d

x

L

λ=∆

（2）观察双缝干涉图样：

白光：中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹。

单色光：形成明暗相间的条纹。

（3）测定单色光的波长：

双缝间距是已知的，测屏到双缝的距离L，测相邻两条亮纹间的距离x

∆，测出n个亮纹间的距离a则

两个相邻亮条纹间距：

1

a

x

n

∆=

-

。

（4）若通过双缝则在光屏上出现双缝干涉条纹

．．．．图样

若将其中一条缝遮住则出现单缝衍射条纹

．．．．图样

5．薄膜干涉

6．应用

（1）照相机、望远镜的镜头表面的增透膜——膜的厚度是光在膜这种介质中的波长的

．．．．．．．．．．．．1/4

．．．。

肥皂膜干涉

相干光的来源：液膜前后两个反射面的光

等倾干涉

相干光的来源：样板和被检查平面间的空气膜上牛顿环

1

1

5

0 5 10

2

5

3

0白炽灯滤光片单缝双缝遮光筒屏

（2）检查工件表面是否平整。

五、光的衍射现象

光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象。

产生明显衍射的条件：障碍物或孔（缝）的尺寸与波长可比（相差不多）或更小。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．单色光单缝衍射图象特点：中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹。

应用：用衍射光栅测定光波波长。

单缝衍射双缝干涉图样

产生条件障碍物的尺寸比波长小或和波长

差不多

①频率相同，振动方向一致

②相差恒定（步调差恒定）

不同点

条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等

条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等

相同点干涉衍射都是波特有的现象，属于波的叠加，都有明暗条纹

实例

小孔衍射

单缝衍射

圆屏衍射（泊松亮斑）

下过雨后路上积水上的油膜

肥皂膜干涉

眼镜上的增透膜

照相机镜头上镀膜

等倾干涉（检查工件平整度）

牛顿环

七、光的偏振

（1）偏振光与自然光

偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。

自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。

自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射

光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们

光振动垂直纸面