光的光的反射干涉绕射与都卜勒效应
光的光的光的反射光的反射光的反射、、干涉干涉、、 繞射繞射、、與都卜勒效應與都卜勒效應
項少龍項少龍老師老師老師
一、光的反射光的反射
1. 反射定律反射定律：：
(1) 入射線、反射線、法線在同一平面上且入射線與反射線位在法線的兩側 (2) 入射角等於反射角( i ＝r )
2. 反射的種類反射的種類：：
(1) 單向反射：光遇平滑的反射面，平行射入，其反射光亦平行射出
(2) 漫射：光遇粗糙的平面，平行射入，其反射光的方向卻不平行(仍遵守光的反射定律)
3. 平面鏡成像平面鏡成像：：
(1) 生成鏡後，虛像，其大小與實物相等，且上下不顛倒，左右相反 (2) 像與鏡面的距離和物與鏡面的距離相等(即物距＝像距)
4. 平面鏡的性質與應用平面鏡的性質與應用：：
兩平面鏡夾角θ，物置於其間，因光可連續多次反射，因此可形成多個像(萬花筒)
主題七主題七 :光的反射光的反射、、干涉干涉、、繞射繞射、、與都卜勒效應與都卜勒效應
5. 凹面鏡：可將平行入射於其內之光匯聚於焦點上
6. 凸面鏡凸面鏡：：可成正立縮小虛像，可作為路邊之轉彎鏡(增加視野)
二、全反射全反射
1. 全反射： (1) 發生條件
C ()θ光由慢介質進入快介質入射角大於臨界角
(PS ：臨界角：折射角為90度時之入射角)
(2) 實例：海市蜃樓、光纖管、鑽石光彩奪目
三、光的干涉與繞射
1. 光的干涉與繞射：所有的波動經過障礙物皆會有干涉與繞射現象，故當光通過
障礙物時，亦會有干涉與繞射現象
2. 實例：(1) 若將不透明之障礙物置於光源前方，則障礙物之影子邊緣會有變模糊的現象
(2) 水面油層所發生的彩色光，為油層上下表面的反射光產生干涉(薄膜干涉)而
形成(PS ：CD 表面之彩色光原理亦為薄膜干涉)
3. 楊格雙狹縫干涉實驗：光源S 經濾光器後產生單色光，再經過單狹縫1S (使2S 與3S 同調)
後成為柱面光波，此柱面波通過雙狹縫2S 與3S 後，產生兩新的 柱面波(同相)，並於遠方屏幕上形成亮暗相間的干涉條紋
4. 光波(電磁波)的都卜勒效應：當電磁波(光波)源與觀測者連線間有相對運動時，則
亦會有視頻率變化的現象
5. 思考：
? 光波都卜勒效應之實例：星體發光之紅位移現象 ? 電磁波都卜勒效應之應用：都卜勒雷達(測速雷達)
<~/~獵殺新物理>
1. 一教室的牆上有一平面鏡，下圖為其俯視圖。學生四位，甲、乙、
丙、丁，在教室內排演話劇，當教師站在門口黑點的位置，四位學
生分別位於圖中所示的位置，則教師由鏡中可以看到哪一位學生？
〈92學測〉
2.某甲身高180公分，眼高170公分，某乙身高160公分，眼高152公分，兩人同時立
於一平面鏡前，如果兩人皆想見到自己全身的像，則鏡長至少應為若干公分？
3.某人站在平面鏡前a米處，欲見其身後高h米，距平面鏡b米處之一顆樹之全貌，則：
(1) 至少鏡長需若干？(2) 他所見到樹的像距他多遠？
4.甲、乙兩個平面鏡相交成直角，一物↑位於鏡前，此物經平面鏡
反射後的成像情形如下圖所示，三個虛像分別以像I、像II、
像III表示。若眼睛自P處向乙鏡，則總共能看見哪幾個像出現在
乙鏡中？〈91學測〉
與M2為兩鏡面平行的平面鏡，
5. 如右圖為一潛望鏡的結構圖，M
鏡與管壁夾角均為45?。一物置於圖中A點，則眼睛於圖中B
點所見的像為(1) 正立或倒立？(2) 距眼睛多遠？
6.夜晚在照明很弱的室內，以照相機對準近處正視鏡頭的人拍攝時，若照相機的閃光燈
只快閃一次，則拍攝到的彩色相片，人像的眼睛常呈紅色，而成為「紅眼」。因此，有些照相機採用防紅眼的設計，先讓閃光燈發出強度較弱但近乎連續閃光，等到最後拍照時，再快閃一次，發出較強的閃光。下列有關紅眼的敘述，何者正確？(A)波長較長的紅光容易被人眼的角膜反射，故會出現紅眼(B)眼睛與其他可以強烈反射閃光的景物，在相片上都會呈現紅色(C)在連續的閃光下，角膜反射的光會累積增強，故不會出現紅眼(D)紅眼是高強度的閃光通過張大的瞳孔，經滿佈微血管的視網膜反射造成的〈91學測〉
7. 下列敘述何者正確？(A)光由密介質進入疏介質，才有反射現象(B)光由疏介質進入密介
質完全折射(C)入射角大於臨界角，才有反射現象(D)入射角小於臨界角有部分反射，部分折射(E)光由疏介質進入密介質，才有可能產生全反射
8. 如右圖所示，一光線在水中沿AO入射至玻璃後，沿OB折射。下列敘述
何者正確？(A)若入射角增大，有可能產生全反射(B)若光改自BO入
射，則會沿OA折射(C)光在水中的速率小於在玻璃中的速率(D)光在水
中的頻率小於在玻璃中的頻率(E)光在水中的波長等於在玻璃中的波長〈89學測〉
9. 一光線從水中入射到水與空氣的界面上。已知此光線由水中進入空氣的臨界角為48.5?，
下列敘述何者正確？(A)如果入射角大於48.5?，光線不會全部反射回水中(B)如果入射角大於48.5?，光線不會折射進入空氣中(C)如果入射角大於48.5?，光線會部分折射進入空氣中(D)如果入射角小於48.5?，光線會全部反射回水中(E)如果入射角小於48.5?，光線會全部折射進入空氣中〈85學測〉
10. 一般家用平面鏡是由一定厚度的透明玻璃片，在其中一面鍍上不透光金屬膜製成。小名
注意到若用鉛筆尖直接抵住鏡面時，鉛筆尖的像與筆尖有一小段距離，估計該小段距離是鏡片玻璃片厚度的兩倍。依據上述，家用平面鏡使物體成像的主因，是下列敘述的哪一項？
(A) 由光在透明玻璃片表面反射造成〈97學測〉
(B) 由光在透明玻璃片表面折射造成
(C) 由光進入且透過透明玻璃片，再被另一面的玻璃面反射造成
(D) 由光進入且透過透明玻璃片，再被塗在另一玻璃面上的不透光金屬膜反射造成
11. 光線的反射符合下列那些條件(A)入射光和反射光的強度一定要相同(B)如入射光是單
色，反射後的頻率不變(C)入射角和反射角大小相同(D)入射線和反射線所包含的平面和反射界面垂直(E)入射線，反射線和入射界面的法線互相垂直〈日大〉
12.一條光線的入射角為20度，則入射線與反射線之夾角為 度，若此時將平面鏡的
法線向入射線偏轉10度，則入射線與反射線之夾角變為 度
13.開喜婆婆站在平面鏡前1.5公尺處，手持照相機，欲將自己在鏡中的像拍照清楚，則照
相機應對多少公尺遠處對焦？(A) 1/3 (B) 2/3 (C) 3/2 (D) 3 (E)無窮遠〈87學測〉
14. 右圖中，一金屬棒與地面成50?角，若在棒左方置一平面鏡，欲使鏡
中金屬棒之像與地面垂直，則平面鏡與地面夾角α應為若干度？
(A) 55? (B) 60? (C) 65? (D) 70?
15. 大英博物館中收藏一只四世紀的羅馬酒杯，其獨特之處為：白天在光線照射下，酒杯的
顏色是綠色；晚上若燈光由內透射，則呈紅色。也就是說，它具有反射光與透射光為互補光的特徵。(兩道光為互補光的意義為此兩道光可合成為白色光。)分析這只酒杯的化學成分，發現和現代無色透明玻璃接近，主要成分均為二氧化矽。比較特別的是含有金、銀混合比例3：7的奈米顆粒，其粒徑為70奈米。下列相關敘述，何者正確？<99學測> ?
(A)1奈米等於9
10cm
(B) 玻璃日夜顏色不同是二氧化矽的主要特徵
(C) 金屬奈米顆粒對紅光和綠光的反射能力約相同
(D) 羅馬酒杯中的金屬奈米顆粒對綠光的反射能力高於對紅光的反射能力
(E) 羅馬酒杯中的金屬奈米顆粒對綠光的吸收能力高於對紅光的吸收能力。
16. 兩平面鏡相交成直角，如圖所示，一光源置於圖中的P點，光線經甲、乙
兩鏡反射後射出之光線為出射光，則出射光與乙鏡的法線夾角為
(Ａ)15°(Ｂ)30°(Ｃ)60°(Ｄ)90°
17. 某透過一平面鏡觀察一無數字時鐘之像，從平面鏡中見此鐘為 9 時 20 分，則真正時刻為
(Ａ) 9 時 20 分 (Ｂ) 2 時 40 分 (Ｃ) 3 時 40 分 (Ｄ) 2 時 20 分 (Ｅ) 3 時 20 分
18. 小明站在平面鏡前，看到鏡中的影像，何者錯誤？ (Ａ)影像與小明左右相反 (Ｂ)影
像與鏡子的距離和小明與鏡子的距離相等 (Ｃ)影像大小與小明相同 (Ｄ)影像是虛像 (Ｅ)不能用照相機拍下
19. 兩平行的平面鏡A 與B 相距24cm ，一點光源S 位在A 鏡的前方
8.0cm 處，如右圖所示。試問從點光源S 所發出的光線，先經A 面鏡反射一次，再經B 面鏡反射一次後的成像，其z 坐標為何？ 〈94
指考〉
20. 如圖所示，一平面鏡M 與正x 軸方向夾角為30?，一點光源S ，
以等速度v 沿負x 軸方向移近平面鏡M ，則光源S 對平面鏡的像 之移動方向與正x 軸夾角為若干度？ 〈88日大〉
21. 如圖所示為某單色光經雙狹縫12 S S 、干涉後之干涉條紋，A 點為亮紋上的一點，B 為
暗紋上的一點。則下列敘述何者正確？
(A) 當1S 所發出之光波波峰到達A 點時，2S 所發出之光波波峰亦同時到達A 點 (B) 當1S 所發出之光波波谷到達A 點時，2S 所發出之光波波谷亦同時到達A 點 (C) 當1S 所發出之光波波峰到達B 點時，2S 所發出之光波波峰亦同時到達B 點 (D) 當1S 所發出之光波波谷到達B 點時，2S 所發出之光波波谷亦同時到達B 點
A
B
22. 有關於光的干涉及繞射現象，下列何種敘述是正確的？
(A) 暗紋區域是光波沒有照到的位置(B) 亮紋區域是光波振幅較大的區域(C) 平行光
照射到障礙物形成影子時，影子邊緣有模糊不清的條紋是由於遇到障礙物光波被打散的結果(D) 亮紋區域是波峰疊合造成，暗紋區域是波谷疊合造成
23. 下列的光學現象，何者可用幾何光學解釋？
(A) 雨後天空的彩虹(B) 肥皂泡薄膜上的彩紋
(C) 光線無法通過兩片互相垂直的偏振片
(D) 雷射光對單狹縫的繞射條紋(E) 光碟片上的彩色現象
24. 水面的油層所發生的彩色光是由於以下何者而形成？
(Ａ)干涉 (Ｂ)反射 (Ｃ)折射 (Ｄ)散射 (Ｅ)繞射
25.將兩個單獨光源，照射於白牆上，吾人無法看見干涉條紋其原因為 (Ａ)光不是波動無
干涉現象 (Ｂ)有干涉條紋但太密集，超出吾人之觀察能力 (Ｃ)有干涉條紋，因各種色光條紋疊加變成白光 (Ｄ)有干涉條紋，其位置隨時在變且變化太快 (Ｅ)兩個單獨光源非同調光源，不會產生干涉現象
26. 下列現象：(A)在水中的物體，看起來比較淺；(B)肥皂膜的色彩；(C)照相機成像；
(D)車輛後視鏡；(E)筷子浸入水中部分向上偏斜，何者可用光的折射來解釋？
27. 下列哪些現象或特性屬於光的干涉現象？ (Ａ)肥皂泡上的色彩 (Ｂ)光碟片上的彩色
反光 (Ｃ)星星閃爍 (Ｄ)蜂鳥的羽毛在不同的角度呈現不同的顏色 (Ｅ)眼鏡鏡片的反光呈現特殊顏色
28. 一般而言，聲波通過窗口後，很容易繞射而朝各個方向傳播出去，但光波卻不會如此，
其原因應為何？ (Ａ)只有縱波才會有繞射現象 (Ｂ)只有力學波才會有繞射現象 (Ｃ)波速要夠慢才會有繞射現象 (Ｄ)以一般窗口而言，光波的波長太短了，故不會有繞射現象 (Ｅ)光本來就是直進的，不可能會有繞射現象
<~*~試題簡答>
<~,~試題解析>
1. 2. 【思】 【解】 ∴所求1757699()cm =?=。
10
2
2
1
2
腳底上方:
(眼底距)2
3. (1)
x h ah x a a b a b
=?=++ (2) a b +。
4. 補充：二次成像圖
5.
像與眼之距=光徑總長度321 6 ()m =++=。
10. 平面鏡成像利用的是光的反射原理，透明玻璃片無法反射光線，故需在其背面鍍上一層
不透光金屬膜反射光線以達到反射成像之效果，故選(D)。
11.(A) 由於反射材料對光多多少少會有一些吸收，故反射光通常強度較入射光弱
(B) 單色光即頻率固決之光，而反射並不會影響頻率 (C) 即反射決律 (D) 亦為反射決律
(E) 入射線與反射線之夾角為二倍入射角，入射線與法線之夾角為入射角，不一決為90° 故選(B)(C)(D)。 12. 由題
(1) 40° (2) 20°。
1m
′′
20° 10°
20°
h
13. 請注意，本題之”對焦”指的是對準多遠處之像照相，而非改變焦距，由於像與人之距離
為1.523()m ×=，故選(D)。 14.
由圖50180θπα+?+°=°50θα?=?° 對△ABC
∵2509020θθ+°=°?=° ∴5070αθ=+°=°
故選(D)。
15.(A) 9110nm m ?=
(B)~(E) 由題知，酒杯白天呈現的是反射光的顏色，而晚上呈現的是透射光的顏色，因此
酒杯對綠光的反射能力強，而對紅光的透射能力強(吸收能力弱)。
16. 17.
18. 照相機接收由鏡面反射的光線即可在底片上成像(不信你試一試!)
像
19.
1S 為S 的像，2S 為1S 的像。
20.
21.亮紋?建設性干涉?峰對峰or 谷對谷
暗紋?破壞性干涉?峰對谷。
22.(A) 暗紋區表該處是破壞性干涉
(C) 是光的繞射現象
(D) 亮區是建設性干涉(峰疊峰或谷疊谷)，暗區則是破壞性干涉(峰疊谷)。
23. 幾何光學利用的是光走直線的理論，而(B)~(E)必須由光的波動理論解釋之。
24. 水面油層的彩色光為光在油層上下表面的反射光互相干涉所造成。
25. 兩獨立光源，因相位不固決，無法產生穩決的干涉現象，故無法觀察。
26. (B)水面油層的彩色光為光在油層上下表面的反射光互相干涉所造成 (D)應為反射的應用。
27. (C) 為光的折射現象。
28. 波的繞射現象要明顯，波長的大小要大於或等於障礙物的寬度，意即
d
λ
的值要大(d 為障
礙物的寬度)，但光波的波長太短，故無法形成明顯的繞射。
x
)cm
光的干涉及其应用
光的干涉及其与应用 （作者：赵迪） 摘要我们通过对光的干涉本质、种类及其各种应用做了一定的查阅与思考，汇总成为该文章。中文中重点介绍的是，光的干涉在日常生活中、普通物理实验中的应用以及在天文学方面的发展和应用，由于文章内容和字数的限制，我们不能对所有提到的应用做出详细的表述，仅取其中的几个例子进行具体的介绍。 关键词光的干涉等倾干涉等厚干涉照相技术天文学 1 绪论 我们知道在光学的发展史上，“光的本质”这个问题进行了将近4个世纪的争论，直到爱因斯坦提出“波粒二象性”才将这个问题的争论暂时告一段落，本文所提到的的光的干涉现象就是这段精彩历史上不可磨灭的一部分。 1801年的英国由托马斯·杨设计的杨氏双缝干涉实验使得“微粒说”近乎土崩瓦解，并强有力的支持了“波动说”。1811年，阿拉格首先研究了偏振光的干涉现象。现代生活中，光的干涉已经广泛的用于精密计量、天文观测、光弹性应力分析、光学精密加工中的自控等许多领域。 虽然“波粒二象性”已经作为主流说法，终结了这个问题的争论，但是对于现代生活来说，光的干涉及其理论所带来的影响却是不可或缺的。我们将在本文中简单介绍一下光的干涉在日常生活中、普通物理实验中的应用以及在天文学方面的发展和应用。 2 光的干涉现象与产生 2.1 现象简介 干涉，指满足一定条件的两列相干波相遇叠加，在叠加区域某些点的振动始终加强，某些点的震动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有着稳定的空间分布，而忽略时间的影响。
图2-1 复色光的干涉图样 由于光也具有波动性，因此，光也可以产生干涉现象，称为光的干涉。光的干涉通常表现为光场强度在空间作相当稳定的明暗相间的条纹或圆环的分布；有时则表现为，当干涉装置的某一参量随空间改变时，某一固定点处接收到的光强按一定规律作强弱交替变化。 2.2 产生条件 2.2.1 主要条件 两列波的产生干涉的条件是：两列光波频率一致、相位差恒定、振动方向一致的相干光源才能产生光的干涉。 由于两个普通独立的光源发出的光不可能具有相同的频率，更不可能存在更不可能存在固定的相位差，因此，不可能产生干涉现象。 图2-2 单色光的干涉图样 2.2.2 补充条件 由于干涉图样的效果会受到称比度的影响，因此，两列相干波还须满足三个补充条件：①参与叠加的两束光光强不能相差太大；②参与叠加的两束光振动的夹角越小越好，虽然理论上小于2 即可产生叠加，但是对比度效果不好，即最好接近平行；③光程差不能相差太大。
matlab模拟光的反射折射
(3).我们首先假设光从空气进入水中，此时n=1.5。用一次函数图像来表示光的传播路线，通过改变光的入射点来改变光的入射角和入射方向，并根据反射光、折射光与入射光的斜率关系来控制反射角、折射角与入射角关系，设计程序如下： function ZHEFAN; set(gcf,'doublebuffer','on'); axis([-2,2,-1,1]);hold on; rectangle('Position',[-2,-1,4,1],... 'FaceColor',[0.1,0.6,0.6]); text(1.4,0.4,'air','color','r','fontsize',14) text(1.4,-0.4,'water','color','r','fontsize',14) n=1.5;t=0; text(0.7,0.6,['n= ',num2str(n)],'fontsize',14); HL=rectangle('Position',[-0.02,0.4,0.04,0.2],... 'FaceColor',[ 0.3,0.8,0.4 ]); Hi=plot([0,0],[0,0.4],'b'); Ho=plot([0,0],[0,-1]); Hr=plot([0,0],[0,1],'r'); xlabel('请按空格停止’，…'fontsize',14,'color',T); k=1;dt=0.1; while k pause(0.5); s=get(gcf,'currentkey'); if strcmp(s,'space'); clc;k=0; end if abs(t)>0.3*pi dt=-dt; end t=t+dt; A=t; Xi=0.4*tan(A); set(Hi,'xdata',[Xi,0]); Ao=asin(sin(A)/n); Xo=Xi+tan(Ao); set(Ho,'xdata',[Xi,Xo]); Xr=Xi+tan(A); set(Hr,'xdata',[Xi,Xr]); set(HL,'Facecolor',rand(1,3)) end figure(gcf); % 光的折射光的反射 %设置图片属性，双缓存防止图闪烁 %设置坐标轴范围( x 轴-2 到2，y 轴-1 到 1 ) %给图形下半部分设置成水的颜色 %注明空气和水，并且设置字体 %设置折射率 %在图形上标明折射率 %在图形上画出光源 %设置入射光 %设置折射光 %设置反射光 %设置结束提示%初始化k 方便循环，设置入射光变化量%循环体 % 设置每次图形变换间隔为0.5 秒 %输入空格终止演示，是图形停止 %设置入射光变化的范围 %入射光发生改变 %绘制最后折射光 %绘制最后反射光 %显示图形窗口 运行程序，得到运动的图形，即入射角改变，折射光和反射光的变化。得到截图如下：
《光的干涉 衍射》单元测试题含答案(1)
《光的干涉衍射》单元测试题含答案(1) 一、光的干涉衍射选择题 1．利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜。图1中，让单色光从上 方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是（） A．图1中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏 B．图1中将样板微微平行上移，条纹疏密不变 C．在图1中如果看到的条纹如图2所示，说明被检平面在此处是凹下 D．图3中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故 2．如图所示，一束可见光a从玻璃砖射向空气，分成b、c两束单色光。单色光b和c相 比较。下列说法正确的是（） A．在相同条件下进行双缝干涉实验，b光的干涉条纹间距较大 B．真空中b光的波长较小 C．玻璃砖中b光的速度较小 D．从玻璃射向空气发生全反射时，b光的临界角较小 .比较3．如图所示，三束细光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光 a、b、c三束光，可知( ) A．a为波长较长的光 B．当它们在真空中传播时，a光的速度最大 C．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小 D．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 4．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到
相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A ．增大S 1与S 2的间距 B ．减小双缝屏到光屏的距离 C ．将绿光换为红光 D ．将绿光换为紫光 5．如图所示，半径为R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为 2 R ，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源s 向顶部发射一束由a 、b 两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P 的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当P 点高度h 降低为 12 2 R +时只剩下a 光从顶部射出，下列判断正确的是（ ） A ．在此透光材料中a 光的传播速度小于b 光的传播速度 B ．a 光从顶部射出时，无a 光反射回透光材料 C ．此透光材料对b 光的折射率为1042+ D ．同一装置用a 、b 光做双缝干涉实验，b 光的干涉条纹较大 6．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L 由左侧射入水滴，a 、b 是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(a 、b 是单色光)。下列关于a 光与b 光的说法正确的是（ ） A ．水滴对a 光的折射率小于对b 光的折射率 B ．a 光在水滴中的传播速度小于b 光在水滴中的传播速度
光的反射与折射讲解
环球雅思学科教师辅导教案 学员编号：年级：高三课时数：3 学员姓名：辅导科目：物理学科教师： 授课类型T：C：C： 教学目标1、 难度星级★ 授课时间2015年05月08日15:00--17:00 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． 定义理解： （1）. 光从第1种介质射入第2种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比n12是个常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。 （2）. 在实际应用中，常是光从空气射入某种介质或从某种介质射入空气。空气对光的传播影响较小，当真空处理。当光从真空射入介质时，常数n12可简单记为n. T- 光的折射与反射
（3）. 对不同的介质，常数n 是不同的，它反映介质的光学性质。常数n 越大，光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。 （4）折射率和光在介质中传播的速度有关：当c 为真空中的光速，v 为介质中的光速时：n=v c . （5）折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关 2．公式：n=sini/sin γ0 sin 1C v c ='== λλ，折射率总大于1．即n ＞1． 3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ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． 例题解析 例1：光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率为 __________ 例2：光在某种介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？ 例3 如图13-1-1所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n=2玻璃表面. （1）当入射角θ1=45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多少？ （2）当入射角θ1为多少时，反射光线和折射光线垂直？ 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
光的干涉和衍射的区别与联系
光的干涉和衍射的区别与联系 光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础性学 科,其中光的干涉与衍射现象是光学课程最主要的内容之一 ： 也是现代光学的基础。如傅立叶光学，全息学，光传输和光波导等理论基础。 干涉和衍射现象是一切波动所特有的，也是用于判断某 种物质是否有波动性的判据。从理论上分析，干涉和衍射都是 光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光，当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3, 的矢量和，即 E=E1+E2+E3 ....... =E Ei 而在相遇区外各列光波仍保持各自原有的特性频率 波长振动方向等和传播方向继续传播就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。 在我们的日常生活中就有不少的干涉现象，例如，水面 上的油膜在太阳光的照射下呈现出五彩缤纷的美丽图像。 儿童吹起的肥皂泡在阳光下也显出五光十色的彩纹，这些都是光在薄膜上干涉所产生的图样。
光的干涉现象的广义定义为“两束（或多束）频率相同振动偏振方向一致振动位相差恒定的光在一定的空间 范围内叠加其光强度分布与原来两束或多束光的强度之和不同的现象。”为了突出“相干叠加”与“非相干叠加”在空间强度分布的明显的差别又有了狭义的定义 “满足一定条件的两束或多束光在空间叠加后其合振动有些地方固定的加强有些地方固定的减弱强度在 空间在有一种周期性的变化的稳定分布” 。 根据光源分成两束时所采用的方法不同干涉分为两种： (1)由波阵面造成的干涉将点光源发出的波阵面分割为两 个或两个以上的部分 使它们通过不同的光路后交叠起来。 (2)由振幅分割造成的干涉用半透膜等波阵面上同一点处的振幅分成两个或更多个部分然后使这些波相遇而叠加起来。 让我们在日常生活中来观察光的衍射现象伸出你的手 把两个指头并拢靠近眼睛通过指缝观看电灯灯丝使缝与灯丝平行可以看到灯丝两旁有明暗相间的并带有彩色 的平行条纹这就是光通过指缝产生的衍射现象。 光的直线传播和衍射现象是有内在联系的衍射现象是光的波动特性的最基本的表现光的直线传播不过是光 的衍射现象的极限而已。惠更斯菲涅尔原理指出。在同一
光的反射和折射光的波动性
2003－2004学年度上学期 高中学生学科素质训练高三物理同步测试（14）—光的反射和折射、光的波动性 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟。 第Ⅰ卷（选择题共40分） 一、每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。 1．有关日食和月食，下列说法正确的有（） A．当月亮将照到地球的太阳光挡住时，将发生日食 B．当照到月亮的太阳光被地球挡住时将发生月食 C．日食发生在望日（农历十五），月食发生在朔日（农历初一） D．日食发生在朔日，月食发生在望日 2．三种透明媒质叠放在一起，且相互平等，一束光在Ⅰ和Ⅱ两媒质的界面上发生了全反射 后，射向Ⅱ和Ⅲ两媒质界面，发生折射如图所示，设定在这三种媒质中的速率v1、v2、v3， 则它们的大小关系是（） A．v1>v2>v3 B．v1>v3> v2 C．v1
4．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P 和Q ，以光的传播方向为轴旋转偏振片P 和Q ，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明 （ ） A ．光是电磁波 B ．光是一种横波 C ．光是一种纵波 D ．光是概率波 5．如图所示，直角三角形ABC 为一透明介质制成的三棱镜的截面，且∠A=30°在整个AC 面上有一束垂直于AC 的平行光射入，已知这种介质的折射率n>2，则 A ．可能有光线垂直AB 面射出 B ．一定有光线垂直BC 面射出 C ．一定有光线垂直AC 面射出 D ．从AB 面和MC 面出射的光线能会聚一点 6．如图所示，一束太阳光通过三棱镜后，在光屏MN 上形成彩色光带ad ，今将一温度计放 在屏上不同位置，其中温度计示数升高最快的区域为 （ ） A ．ac B ．ad C ．bd D ．Dn 7．关于电磁波谱，下列说法正确的是 A ．γ射线的频率一定大于X 射线的频率 B ．紫外线的波长一定小于红外线波长 C ．若某紫外线能使一金属发生光电效应，则所有的X 射线均可使用权该金属发生光电 效应 D ．紫外线光子的能量较大，它是原子内层电子受激发而产生的 8．如图所示，两束单色光a 、b 相互平行地射到凸透镜上，经凸透镜折 射后又保持相互平行 地射出。以下判断正确的是（ ） ①透镜对两单色光的折射率相等 ②b 单色光在透镜中的传播速度较小 ③分别用两单色光做同一双缝干涉实验时，用a 色光得到的干涉条 纹间距较大 ④当a 、b 以相同的入射角从玻璃射向空气时，若a 色光发生了全反射，则b 色光一定发生全反射 A ．①② B ． ②③ C ． ③④ D ．①④
光的干涉和衍射及其异同分析
1引言 光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础学科, 又是当前物理学领域最活跃前沿之一, 然而光学的发展也是经过一场场磨难和斗争, 其历史被当作自然科学发展史的典范。光的干涉和衍射现象是光学课程最主要的内容之一, 也是现代光学的基础, 如傅里叶光学, 全息学, 光传输与光波导等的理论基础。在大学本科层次的光学学习中, 光的反射, 折射现象和成像规律我们学生已比较熟悉, 较容易接受。但对光的波动性, 干涉和衍射现象, 我们还是比较生疏, 理论解释也比较困难。本文将通过对光的干涉和衍射现象更加深入的比较和分析, 阐明干涉与衍射现象的意义, 系统归纳总结出了两者的异同，以促进相关概念的学习。 2光的干涉现象 “两束（或多束）频率相同, 振动方向一致, 振动位相差恒定的光在一定的空间范围内叠加后, 其强度分布与原来两束（或多束）光的强度之和不同的现象称为光的干涉”, 该定义范围广泛, 是光的干涉的广义定义[1]。为突出“ 相干叠加” 与“ 非相干叠加” 在空间强度分布的明显差别, 很多教科书给出了光的干涉的狭义定义“ 满足一定条件的两束（或多束）光在空间叠加后, 其合振动有些地方固定的加强, 有些地方固定的减弱, 强度在空间有一种周期性变化的稳定分布, 这种现象称为光的干涉” 。此时, 在叠加区内的屏上一般会形成固定的干涉图样, 其图象不随时间改变。这种狭义的干涉是我们以下讨论的重点, 也是中学物理所涉及的内容。 波动是振动在介质中的传播, 因此, 光波的叠加问题可以归结为讨论空间任一点电磁振动的叠加。设两波源为1S 和2S , 它们是电矢量振动方向相同, 各自发出频率相同, 初相 位不同的光波, 当这两列光波在介质中任一点P 相遇时, 可证明, 它们在该点引起的平均强度为 12I I I δ- =++ 式中, 1I 和2I 分别是发自1S 和2S 的两列光波到达P 点的各自的平均强度,δ为两列光波到达P 点时的 相位差, 上式右边的第三项称为两列光波的干涉 项。又因为振动的强度正比于振幅的平方，设1A ，
光的干涉 知识点总结
第二章 光的干涉 知识点总结 2.1.1光的干涉现象 两束(或多束)光在相遇的区域内产生相干叠加,各点的光强不同于各光波单独作用所产生的光强之和,形成稳定的明暗交替或彩色条纹的现象,称为光的干涉现象。 2.1.2干涉原理 注：波的叠加原理和独立性原理成立于线性介质中,本书主要讨论的就是线性介质中的情况. (1)光波的独立传播原理 当两列波或多列波在同一波场中传播时，每一列波的传播方式都不因其他波的存在而受到影响，每列波仍然保持原有的特性（频率、波长、振动方向、传播方向等） (2)光波的叠加原理 在两列或多列波的交叠区域，波场中某点的振动等于各个波单独存在时在该点所产生振动之和。 波叠加例子用到的数学技巧： （1） （2） 注: 叠加结果为光波复振幅的矢量和，而非强度和。 分为相干叠加(叠加场的光强不等于参与叠加的波的强度和)和非相干叠加(叠加场的光强等于参与叠加的波的强度和). 2.1.3波叠加的相干条件 干涉项： 相干条件： （干涉项不为零） （为了获得稳定的叠加分布） （为了使干涉场强不随时间变化） 2.1.4 干涉场的衬比度 1.两束平行光的干涉场（学会推导） （1）两束平行光的干涉场 干涉场强分布： 21ωω=10200 ?≠r r E E 2010??-=常数()() 21212 1212()()()2=+?+=++?r r r r r r r r r I r E E E E I r I r E E 12102012201021212010212{cos()()()cos()()()} ?=?+?++-++-?+---r r r r v v v v v E E E E k k r t k k r t ??ωω??ωω() ()() * 12121212,(,)(,)(,)(,)2 cos =++=++?%%%%I x y U x y U x y U x y U x y I I I I ?
光的干涉与衍射的区别及联系小论文
光的干涉与衍射的区别及联系 光的干涉现象中，缝宽a远小于光波波长λ，每个小缝相当于一个线光源，光的干涉是有限的这几列线光源的相干叠加；而在光的衍射现象中，缝宽a与光波波长λ可相比拟，狭缝处波面上的各点都可以认为是发射球面子波的渡源。光的衍射就是从同一波面上发出的这无限多个子波的相干叠加.光的干涉和衍射现象在本质上是统一的。都是相干波的叠加，证明了光的波动性。 当频率相同、相位差恒定、具有相互平行的振动分量的两列光波在空间相遇时，这两列光波就会发生相干叠加。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相位差，不能产生干涉现象。为了获得满足上述相干条件的光波，可以利用一定的光学系统将同一列光波分解为两部分，让它通过不同的路径后又重新相遇，实现同一列光波自身相干涉的目的。 平面波传播时，被前方宽度为a(a与光波波长λ相差不多)的开孔所阻挡，故只允许平面波的一部分通过该孔．若按光的直线传播观点，开孔后面的观察屏上只有AB区域内才被平行光照亮，而在AB以外的区域应是全暗的．而事实并非如此，AB外的区域光强并不为零．当障碍物或孔、缝的线度a与波长λ相差不多时，光将偏离直线传播而进入障碍物的几何阴影中，这种光绕过障碍物的绕射现象就是光的衍射。 光的干涉和衍射是光的波动性的两个基本特性，它们都是光振动的叠加，其本质是相同的，那么为什么又区分为干涉和衍射?教材中这样解释“干涉和衍射之间并不存在实质性的物理差别．然而习惯当考虑的只是几个波的叠加时说是干涉，而讨论大量的波的叠加则说是衍射。”至于为什么有干涉和衍射之分，粗浅地说，这是因为就讨论的问题而言，其强调的侧重面不同。光的干涉是有限几束光振动在叠加过程中的相长和相消。这里强调的是光的直线传播，而光的衍射则是无限多次子波的相干叠加，这里强调的是光的非直线传播。 在光的干涉现象中，缝宽a<<λ，每个小缝相当于一个线光源，其发出次波的振幅可以认为是均匀的，每个次波都是以直线传播的模型来描写的，光的干涉强调的是有限的几列光波的相干叠加．用数学方法来处理时，叠加过程是对有限量的求和，表现在矢量图上，干涉图样可由矢量折线图来分析．在光的衍射现象中。缝宽a与波长λ可相比拟。由于波阵面上有无数个点，即有无数个次级波，且这些波都能满足相干条件，因此光的衍射强调的是无限多个子波的相干叠加；用数学方法来处理时，叠加过程是一个积分求和的过程，表现在矢量图上，衍射图样可由矢量弧线图来分析．因此。干涉是有限束光相干叠加的结果，而衍射则是无限束光叠加的结果。光的干涉和衍射现象虽然在屏幕上都得到明暗相间的条纹。但条纹亮暗分布不同．在杨氏双缝干涉实验中，光的的干涉是双缝处发出的两列等幅光波在屏幕上叠加，由矢量折线图分析，双缝后面的光屏上呈现出的干涉图样互相平行且条纹宽度相同．中央和两侧的条纹没有区别。各条纹能量分布
衍射和干涉
衍射和干涉 1801年，英国医生杨氏所做的有名的双孔实验对于确认光的波动特征有过非常重要的意义．但同一双孔实验有时被称为双孔衍射，有时则又被称之为双孔干涉；什么时候只出现“纯干涉”，什么情况又属“纯衍射”呢？究竟干涉与衍射之间有何区别和联系？本篇短文拟就此做一简要定性的讨论． 一、光波的传播与迭加 光的干涉与光的衍射现象都是从光源发出的光波在波场中传播所产生的物理现象．运用1678年惠更斯提出的原理，引用“次波”概念，通过作图即可由已知时刻的波面S1决定其后任一时刻的波面S2，它虽然可以成功地解释许多光波传播的问题，例如，光波在透明介质表面上发生的反射，折射现象；晶体中的双折射现象；光通过开有小孔屏以后，传播方向发生偏折的现象……等等，如图1 所示．但是惠更斯原理未能说明作图中为什么不存在“倒退波”的问题，也没有能定量给出次波面在波场中各点振幅贡献的大小． 经验告诉我们，两列光波在空间交会时，它们的传播互不干扰，即每列光波的传播就好象另一列光波完全不存在一样，各自独立地进行．而当两列光波在同一空间传播时，那么在它们交迭区内每点的总振动将是各列光波单独在该点产生电磁场振动的合成．这就是大家熟知的迭加原理．由于迭加的结果，在迭加区域内，光强的分布因迭加光波的相互作用而出现重新分布的现象，即空间每一点的强度并不一定等于参与迭加的各列光波单独强度之和，有的地方互相加强，有的地方互相削弱，这种出现明暗光强分布的现象．就在历史上就叫做“干涉”．不过能产生稳定的干涉图样的各光波波列必须是相干波列，而相干波列必须满足特定的相干条件．这种相干波列的迭加称为相干迭加．相干迭加时，迭加场内各点的强度分布应先由各波列的振幅迭加求得合振幅，而后再由合振幅的平方表示该点的相对强度．如果迭加点的强度等于分单独光波波列的强度之和，则属于非相干迭加．
光的干涉 衍射试题(含答案)
光的干涉衍射试题(含答案) 一、光的干涉衍射选择题 1．增透膜的应用)关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是( ) A．增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度 B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1 4 C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1 4 D．因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色 E.涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效果较好 2．关于下列光学现象，正确的说法是() A．水中蓝光的传播速度比红光快 B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄。3．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时()． A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 4．“牛顿环”又称“牛顿圈”，如图甲所示。牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理为“薄膜干涉”。可以用来判断透镜表面曲率半径和液体折射率等。把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示。它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关。以下分析正确的是 A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关 B．球冠的半径越大，圆环的间距越小 C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的 D．被检测的面必须是平的
光的反射、折射、衍射
光的反射、折射、衍射 光的传播可以归结为三个实验定律：直线传播定律、反射定律和折射定律。 【光的直线传播定律】：光在均匀介质中沿直线传播。 在非均匀介质种光线将因折射而弯曲，这种现象经常发生在大气中，比如海市蜃楼现象，就是由于光线在密度不均匀的大气中折射而引起的。 【费马定律】：当一束光线在真空或空气中传播时，由介质1投射到与介质2的分界面上时，在一般情况下将分解成两束光线：反射(reflection)光线和折射(refraction)光线。 光线的反射 光线的反射取决于物体的表面性质。 如果物体表面(反射面)是均匀的，类似镜面一样(称为理想的反射面)，那么就是全反射，将遵循下列的反射定律，也称“镜面反射”。 入射光线、反射光线和折射光线与界面法线在同一平面里，所形成的夹角分别称为入射角、反射角和折射角。 【反射定律】：反射角等于入射角。i = i' 对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决于视点，观察角度不同，表面亮度也不同。
当反射面不均匀时，将发生漫反射。其特点是入射光线与反射光线不满足反射定律。 一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。 光线的折射 一些透明/半透明物体允许光线全部/部分地穿透它们，这种光线称为透射光线。 当光线从一种介质(比如空气)以某个角度(垂直情形除外)入射到另外一种具有不同光学性质的介质(比如玻璃镜片)中时，其界面方向会改变，就是会产生光线的折射现象。 光的折射是由于光在不同介质的传播速度不同而引起的。 光线折射满足下列折射定律：入射角的正弦与折射角的正弦之比与两个角度无关，仅取决于两种不同介质的性质和光的波长，【折射定律】：n1 sin i = n2 sin r 任何介质相对于真空的折射率，称为该介质的绝对折射率，简称折射率(Index of refraction)。对于一般光学玻璃，可以近似地认为以空气的折射率来代替绝对折射率。公式中n1和n2分别表示两种介质的折射率。 当n1 = -n2时，折射定律就是变成反射定律了，所以反射定律可以看成是折射定律的特例。
光的反射和折射,光的干涉,光的颜色、色散
第十三章、光同步训练（1）---光的反射和折射，光的干涉，光的颜色、色散 一、选择题 1. 一束光从空气射入某种透明液体，入射角 40，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是（ D ） A. 小于 40 B. 在 40与 50之间 C. 大于 140 D. 在 100与 140与间 2. 一个人身高1.5m ，站在一块竖直的平面镜前，设他的眼睛在头顶下方0.06m 处，为了能看到他自己的脚，镜的下缘离地面的最大距离应为（ B ） A. 1.44m B. 0.72m C. 0.75m D. 0.36m 3. 太阳光沿跟水平面成 30角的方向射来，为了使反射光线成水平方向，则平面镜跟水平线所成的角度为（ A 、C ） A. 15 B. 30 C. 75 D. 120 4. 站在平面镜前4m 的人，沿着与平面镜的镜面垂直的方向匀速走向平面镜，若此人行走速度为0.5m/s ，经2s ，则人对自己的虚像的速度和人对自己虚像的距离分别为（ C ） A. 0，4m B. 0.25m/s ，5m C. 1m/s ，6m D. 2m/s ，6m 5. 让光线通过一块长方形的玻璃砖，下列判断中错误的是（ D ） A. 光线通过玻璃砖后发生的侧向位移与玻璃的厚度有关 B. 光线通过玻璃砖后发生的侧向位移与玻璃的折射率有关 C. 出射光线的方向与玻璃砖的厚度无关 D. 出射光线方向不变是因为没有发生折射 6. 观察者看见太阳刚从地平线升起时，关于太阳的位置下列叙述正确的是（ B ） A. 太阳位于地平线上 B. 太阳位于地平线下 C. 太阳刚处于地平线 D. 大气密度不知，无法判断 7．一束可见光射到空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃砖后从下表面射出，变 为a 、b 两束平行单色光，如图所示，如果束b 是蓝光，则光束a 可能是（D ） A ．红光 B ．黄光 C ．绿 D ．紫光 8．如图所示，红光和紫光分别从介质1和介质2中以相同的入射角射到介质和真空的界面，发生折射时的折射角也相同。设介质1和介质2的折 射率分别为n 1、n 2，则下列结论正确的是（B ） A ．n 1=n 2 B ．n 1>n 2 C ．n 1 光的反射、折射、衍射 作者：Xitek 光的传播可以归结为三个实验定律：直线传播定律、反射定律和折射定律。 【光的直线传播定律】：光在均匀介质中沿直线传播。 在非均匀介质种光线将因折射而弯曲，这种现象经常发生在大气中，比如海市蜃楼现象，就是由于光线在密度不均匀的大气中折射而引起的。 【费马定律】：当一束光线在真空或空气中传播时，由介质1投射到与介质2的分界面上时，在一般情况下将分解成两束光线：反射(reflection)光线和折射(refraction)光线。 光线的反射 光线的反射取决于物体的表面性质。如果物体表面(反射面)是均匀的，类似镜面一样(称为理想的反射面)，那么就是全反射，将遵循下列的反射定律，也称“镜面反射”。 入射光线、反射光线和折射光线与界面法线在同一平面里，所形成的夹角分别称为入射角、反射角和折射角。 【反射定律】：反射角等于入射角。i = i' 对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决于视点，观察角度不同，表面亮度也不同。 当反射面不均匀时，将发生漫反射。其特点是入射光线与反射光线不满足反射定律。 一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。 光线的折射 一些透明/半透明物体允许光线全部/部分地穿透它们，这种光线称为透射光线。 当光线从一种介质(比如空气)以某个角度(垂直情形除外)入射到另外一种具有不同光学性质的介质(比如玻璃镜片)中时，其界面方向会改变，就是会产生光线的折射现象。 光的折射是由于光在不同介质的传播速度不同而引起的。 光线折射满足下列折射定律：入射角的正弦与折射角的正弦之比与两个角度无关，仅取决于两种不同介质的性质和光的波长。 【折射定律】：n1 sin i = n2 sin r 任何介质相对于真空的折射率，称为该介质的绝对折射率，简称折射率(Index of refraction)。对于一般光学玻璃，可以近似地认为以空气的折射率来代替绝对折射率。公式中n1和n2分别表示两种介质的折射率。 当n1 = -n2时，折射定律就是变成反射定律了，所以反射定律可以看成是折射定律的特例。 光的折射,反射,衍射,干涉都是什么? 折射： 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,这个现象叫作光的折射. 折射光线和入射光线、法线在同在一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧. 特点： 1.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,这个现象叫作光的折射.折射光线和入射光线、法线在同在一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧. 2.光从空气斜射入介质时,折射角小于入射角.光从介质斜射入空气时,折射角大 于入射角. 3.在光的反射过程中光路是可逆. 4.光从一种介质直射入另一种介质时,传播方向不变. 5.不同介质对光的折射本领不一样 例子：在空的杯子里放一枚硬币,然后往杯子里倒水,从上面斜着看,随着杯中水面的升高,看起来硬币上浮 光的反射 光射到两种不同的界质时,便有部分光自介面射回原界质中的现象,称为光的反射. 反射定律： （1）入射光线、反射光线和法线在同一平面镜上,且入射光线、反射光线在法线的两侧. （2）入射角等于反射角 . 表面平滑的物体,易形成光的镜面反射,形成刺目的强光,反而看不清楚物体. 通常情况下可以辨别物体之形状和存在,是由于光的漫射之故. 日落后暂时能看见物体,乃是因为空气中尘埃引起光的漫射之故.无论是镜面反射或漫反射,都需遵守反射定律 光的衍射 光在传播过程中遇到障碍物时,它的波阵面受到限制,光会绕过障碍物,改变光的 直线传播,这种现象称为光的衍射.光的衍射和光的干涉一样,是光的波动性的一 种表现. 1．干涉现象 两列频率相同的光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,出现明暗相间的条纹或者是彩色条纹的现象叫做光的干涉. 2．产生稳定干涉的条件 只有两列光波的频率相同,位相差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的 干涉. 由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象 光的干涉 将一束光设法分成两部分并使它们发生叠加,即可获得干涉图样． 1．杨氏双缝干涉实验：从单缝(线光源)发出的单色光射到与之平行的双缝上,即可在双缝屏后获得来自双缝(相干光源)的两束相干光在空间叠加,用光屏承接后 可获得干涉图样(在一定范围内出现等间隔明暗相间的平行干涉条纹；用白光做实验则可获得彩色干涉图样)．相邻两条亮纹 2．薄膜干涉：一列光波照射到透明薄膜上,从膜的前、后表面分别反射形成两列相干光波,叠加后产生干涉．其中,对楔形薄膜来说,凡是薄膜厚度相等的一些相邻 第三章光的干涉 问答题 1、试举一种看起来有明暗相间条纹但又不是干涉的自然现象；再举一个看起来没有明暗相间条纹的自然界中的干涉现象。 解：人眼透过两层叠在一起的窗纱去看明亮的背景，由于窗纱经纬丝纹的不规则性，将看到形状不规则的明暗相间条纹，它决不是干涉的结果。 照相物镜表面看起来是一片监色，并无明暗条纹，但它却是一种干涉现象。 2、如图3－1所示的双孔杨氏干涉装置，作如下单项变化，则屏幕上干涉条纹的情况有何改变？ 1)将双孔间距d变小。 2)将屏幕远离双孔屏。 3)将钠光灯改力氦氖激光。 4)将单孔S沿轴向向双孔屏靠近。 5)将整个装置浸入水中。 6)将单孔S沿横向向上作小位移。 7)将双孔屏沿横向向上作小位移。 8)将单孔变大。 9)将双孔中的一个孔的直径增大到原来的两倍。 图3－1 解：1)条纹间距变宽，零级位置不变，可见度因干涉孔径角φ变小而变大了。 2)条纹变宽，零级位置不变，光强弱了。 3)条纹变宽，零级位置不变，黄条纹变成红条纹。 4)条纹间距不变，光照变强，但可见度因干涉孔径角φ变大而变 小。 5)条纹间距降为原有的3/4，可见度因波长变短而变小。 6)整个条纹区向下移，干涉条纹间距和可见度均不变。 7)干涉条纹向上移，间距和可见度不变。 8)光强变大，可见度变小，零级位置不变，干涉条纹间距不变。 9)孔2S 的面积是孔1S 的4倍，表明孔2S 在屏上形成振幅为4A 的 光波，孔1S 则在屏上形成振幅为A 的光波。屏上同位相位置处的最大光强()22254A A A I =+=大，是未加大孔2S 时的(25/4)倍；屏上反位相位置处的最小光强()2294A A A I =-=小，也不是原有的零。可见度由原有的1下降为())47.0925925=+-，干涉条纹间距和位置都不变。 3、用细铁丝围成一圆框，在肥皂水中蘸一下，然后使圆框平面 处于竖直位置，在室内从反射的方向观察皂膜。开始时看到一片均匀 高中物理新课程教学设计案例 《光的干涉》 【教材分析】 本节课是本章的第一节课，本章是以光的波动性为主线，以光的干涉为重点进行编排的，所以这节课是本章的重点。光的干涉是光具有波动性的主要实验现象，本节内容的成功教学，将对学生关于光的本性的认知结构起到重要作用，在教学中介绍光的微粒说和波动说之争，以便引起学生对本节课的关注，同时在教学中体现新课程学习的理念：“自主学习、合作学习、探究学习”。 【学生分析】 学生已经学过机械波的干涉现象，光的干涉比起机械波来说要深奥得多，机械波得干涉是以水波为例，形象具体可见，而光波就比较抽象，见到是亮暗相间条纹，不易理解其中的缘故，在教学安排上，要通过实验的对比展示和学生的自主探究，合作学习，使学生逐步认识到光的干涉条纹中所蕴涵的波动信息。 【教学目标】 1、知识与技能： （1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程（2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。（3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。 （4）通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。 2、过程与方法 在教学的主要设置了两个探究的问题 （1）在复习水波干涉的基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件，在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。 （2）小组合作学习探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与什么因素有关。 3、情感态度价值观 培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。 【教学过程】 课题引入： 师：在日常生活中，我们见到许多光学的现象，如彩虹：彩虹是如何形成？ 生：由于光的色散形成的。 光的反射、折射、全编稿：张金虎审稿：吴嘉峰 【学习目标】 1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律． 2．理解折射率的定义及其与光速的关系． 3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题． 4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题． 6．了解全反射棱镜和光导纤维． 7．明确测定玻璃砖的折射率的原理． 8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤． 9．会进行实验数据的处理和误差分析． 【要点梳理】 要点一、光的反射和折射 1．光的反射现象和折射现象 如图所示，当光线入射AO到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2?）． 2．反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角． 3．折射定律 （1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即12sinsin???常数．如图所示． 也可以用sinsininr?的数学公式表达，n为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解： ①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n）小的介质射向折射率（2n）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）． ②折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的人射光线发生折射，定律中的公式就变为12sin1sinn???，式中1?、2?分 别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义． 实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n值，可以看到不同介质的n值不同，表明n值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折 射时，入射角1?的正弦跟折射角2?的正弦之比。，叫做这种介质的折射率： 12sinsinn???． （2）对折射率的理解． ①折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在 这种介质中传播速度v之比，即cnv?，单色光在折射率较大的介质中光速较小． ②折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及人射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率与sini成正比，跟sinr成反比”的说法和“折射率n跟光速”成反比的说法是错误的． 5．视深问题 （1）视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折 射角也很小，故有：111222sintansintan????????，这是在视深问题中经常用到的光学基础知识 - 光的反射、折射、衍射
光的折射、反射、干涉、衍射
几何光学——光的干涉
光的干涉案例
知识讲解光的反射折射全反射