光学和原子物理知识点总结

v c

n r

i =

=sin sin 几何光学

一、光的反射定律:

1、内容:反射光线、入射光线、法线在同一平面内,反射光线与入射光线在法线两侧,反射角等于入射角。

围绕入射点将平面镜偏转a 角度,法线也偏转a 角度,反射光线偏转2a 角度。 镜面反射与漫反射都遵守光的反射定律。 2、平面镜成像规律:物体在平面镜中成虚像,像与物体大小相等,像与物体

到镜面的距离相等,像与物体的连线与镜面垂直。(对称) 二、光的折射定律,折射率

1、内容:折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线、入射光线在法线两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。

2、折射率(n):光从真空射入介质中时,入射角正弦值与折射角的正弦值之比。 光在真空中的速度与光在介质中速度之比。

3、任何介质的折射率n 都大于1。(空气近似等于1) 折射率表明了介质的折光本领,也表示对光传播的阻碍本领。 注意:

在反射、折射现象中,光路就是可逆的;在几何光学中作出光路图就是解题关键;

三、全反射,临界角

1、光疏介质:折射率较小的介质。 光密介质:折射率较大的介质。 光疏介质与光密介质就是相对的。

2、定义:光由光密介质射向光疏介质时,折射光线全部消失,只剩反射光线的现象。全反射光线不就是折射光线。

3、全反射的条件:①光密介质射入光疏介质; C 光从介质中进入真空或空气中时发生全反射的临界角C: sinC ＝1/n

4、光导纤维

光导纤维就是光的全反射的实际应用 四、棱镜:横截面就是三角形或梯形。

1、三棱镜能使射向侧面的光线向底面偏折,相同条件下,n 越大,光线偏折越多。 并将白色光分解为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。 (光的色散)

棱镜对红光的折射率小,介质中的红光光速大; 棱镜对蓝光的折射率大,介质中的蓝光光速小。 (1)三棱镜折射规律:出射光线向底边偏折

(2)白光通过三棱镜发生色散规律:紫光靠近底边偏得最很

｛光的色散,可见光中红光折射率小,n:折射率,c:真空中的光速,v:介质中的光速,｝

2、全反射棱镜:横截面就是等腰直角三角形(临界角C=42度)。如右图。

3、作用:

三棱镜:向底边偏折光线,色散。 平行玻璃砖:平移光线

全反射棱镜、平面镜,改变光路方向,不改变聚散性质。

波动光学

一、、光的干涉现象,双缝干涉,薄膜干涉

1、光的干涉:频率相同的两列波叠加后,某些区域振动加强,某些区域振动减弱,加强区与减弱区相互隔开。

加强条件:路程差为半波长的偶数倍——

减弱条件:①双缝干涉:中间为亮条纹;亮条纹位置: 路程差＝n λ;

暗条纹位置: 路程差＝(2n+1)λ/2(n ＝0,1,2,3,、、、); ｛ 路程差(光程差);λ:光的波长;λ/2:光的半波长;｝ 双缝干涉的条纹间距与波长的关系 λd

L x =

∆ x ∆就是相邻两条明条纹或暗条纹间距,d 就是两条狭缝间的距离;L:双缝与屏间的距离｝ ②薄膜干涉:就是由膜的前表面与后表面反射的两列光波叠加形成。

在厚度为()

2

122λ

+=n d 的地方会出现暗条纹;在厚度λn d =2的地方会出现明条纹

增透膜的厚度就是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d ＝λ/4

利用薄膜干涉法检查平面的平整程度。

③光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关。

光的颜色按频率从低到高的排列顺序就是:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 (助记:紫光的频率大,波长小。) 二、光的衍射

1、 光的衍射:波绕过障碍物继续向前传播。

2、明显衍射条件:障碍物、缝或孔的尺寸与波长相近或比波长小。 d ≤λ 如单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑(圆屏衍射)(注意条纹特点)

光的干涉

光的衍射

图形

公式

条件 两列光波频率相等

缝或孔的尺寸与波长相近或比波长小

条纹

原因

两列光波的空间叠加 缝上不同位置的光在空间的叠加

薄膜干涉:光照射薄膜上被前后两面反射形成相干光。薄膜不均匀时出现明暗条纹,薄膜劈(楔)形时形成明暗相间的线形等距条纹。

2

2λ

⋅=∆n s 2

)12(λ

⋅

+=∆n s

牛顿环

空气劈

原理 光照射到与空气接触的两个玻璃表面上,反射形成相干光

图

条纹

公式

三、光的电磁说:(电磁场,电磁波,电磁波的周期、频率、波长与波速) 1、①麦克斯韦电磁理论:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场;

均匀变化的电场产生稳定磁场,均匀变化的磁场产生稳定电场;

周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场产生周期性变化的电场; ② 周期性变化的电场或周期性变化的磁场由发生区域由近及远的传播形成电磁波 2、 电磁场:变化的电场与磁场总就是相互联系的,形成一个不可分离的统一的场,这就就是电磁场。电场与磁场只就是这个统一的电磁场的两种具体表现。变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。振荡电场产生同频率的振荡磁场;振荡磁场产生同频率的振荡电场。

3、电磁波:电磁波就是一种横波。变化的电场与磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去,就形成了电磁波。(m/s 100.38⨯=c )

4、 电磁波的周期、频率与波速:

f

v T

v λλ

==

,

5、电磁波的应用:广播、电视、雷达、无线通信等都就是电磁波的具体应用。

6、光波就是电磁波的某一部分。

7、光波在真空中的传播速度:c=3×108m/s,就是横波。

8、公式:v=λ/T=λf = c/n (光进入另一介质时,频率、周期不变,波长、波速改变。)

可见光的波长范围:370nm —750nm

频率范围:8×1014Hz —4×1014Hz 9、光的本质就是一种电磁波(麦克斯韦)。

电磁波谱(按波长λ从大到小排列):无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。 波长范围

102m-------------------------------------------------------------------------------------10—10

m

无线电波 红外线

可见光

紫外线

伦琴射线 γ射线 产生原理 LC 回路中

自由电子的周期运动 原子外层电子受到激发

原子内层电子受到激发 原子核受到激发

产生方法 LC 振荡电

路

一切物质 固液气体点燃、气体高压激发 高温物体

高速电子轰击固体

天然放射性物质 应用 无线电

遥控、遥感、加热、理疗

照相、摄像、加热

感光、消毒、化疗

探测、透视

工业探伤、医用放疗