第五章物理光学
八年级上册物理5章知识点
八年级上册物理5章知识点八年级上册物理教材的第五章是关于光学的知识点。
光学是物理学的一个分支，研究光和其它电磁波在空间中传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
本章重点介绍了光的反射和折射现象，以及透镜的原理和应用。
以下是本章的知识点。
一、光的反射
光的反射是光线遇到平面界面时，从相反的方向回弹回来的现象。
反射光线的入射角和出射角相等，反射光线、法线和入射光线在同一平面内。
二、光的折射
光的折射是光线从空气等介质到另一种介质时发生的现象。
入射角和折射角的正弦值成比例。
这个比例称为折射率，不同的介质有不同的折射率。
当入射角为正时，折射角也为正；当入射角为负时，折射角也为负。
三、透镜
透镜是利用折射原理制造的一种光学仪器。
透镜分为凸透镜和凹透镜。
凸透镜的两面都向外凸起，退化为平凸透镜；凹透镜的两面都向里凹陷，退化为平凹透镜。
四、透镜成像
透镜是制造、调节和改变光学成像的重要工具。
当光线从一个物体上射入透镜时，透镜会将其聚焦在另一个位置上，形成一个像。
透镜成像有实像和虚像两种。
实像是物体成像后在实物的对面，可放大、缩小和倒立；虚像则是成像后在物体同侧，不可放大、缩小和倒立。
五、眼睛的原理
眼睛是人类视觉系统中最重要的一部分。
人眼的视觉过程与透镜原理类似。
当光线经过角膜、瞳孔、晶状体进入眼球时，它会聚焦在视网膜上，形成一个像。
这个像经过视神经传输到大脑，最终形成人眼看到的图像。
第5章 光学系统中的光束限制
第五章 光学系统中的光束限制本章要点1. 光阑的概念2. 孔径光阑及其判断3. 入瞳、出瞳的概念及其与孔径光阑的共轭关系4. 入、出瞳在光学系统中的作用5. 主光线6. 视场光阑概念、位置、入射窗、出射窗7. 视场光阑在光学系统中的作用8. 拦光及渐晕光阑9. 渐晕系数10. 对准平面、景像平面、远景平面、近景平面、远景深、近景深、景深11. 景深与焦距、相对孔径、对准距离的关系12. 物（像）方远心光学系统引言前几章主要讨论理想光学系统的特性。
理想光学系统不仅可以实现点对点成像， 前几章主要讨论理想光学系统的特性。
理想光学系统不仅可以实现点对点成像，而且可以对任意物以 理想光学系统的特性 任意宽的光束给出某一定倍率的像。
当共轭距一定时，物的大小与像的大小成比例。
任意宽的光束给出某一定倍率的像。
当共轭距一定时，物的大小与像的大小成比例。
但实际光学系统的成 倍率的像 像光束将会受到限制。
透镜的大小和像面的大小有限，从而限制了成像光束的宽度和成像范围。
像光束将会受到限制。
透镜的大小和像面的大小有限，从而限制了成像光束的宽度和成像范围。
透镜的大小限制 A 点发出的 成像光束的孔径角，像面的 大小限制成像范围，它们都 是对光束的限制，称为光阑。
§ 5-1 概述• 光阑的概念返回本章要点光阑：起限制成像光束作用的透光孔。
光阑：起限制成像光束作用的透光孔。
孔径光阑 视场光阑 渐晕光阑 消杂光光阑限制轴上点成像光束中边缘光线的最大倾角（孔径角 限制轴上点成像光束中边缘光线的最大倾角 孔径角） 限制物平面或物空间能被系统成像的最大范围（视场 限制物平面或物空间能被系统成像的最大范围 视场）限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束 限制物空间轴外点发出的 本来能通过上述两种光孔的成像光束 限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面 限制杂散光 或由镜头内部的光学表面、金 属表面及镜座内壁的反射和散射所产生） 属表面及镜座内壁的反射和散射所产生• 光阑的位置孔径光阑随系统而异，目视光学系统要求孔阑或孔阑的像一定要在外面 随系统而异 目视光学系统要求孔阑或孔阑的像一定要在外面， 以与眼瞳重合 重合；远心光学系统要求孔阑在焦面上。
医用物理学第五章几何光学
>0
半径 r
<0
1
u1
u1
例题1：圆柱形玻璃棒(n＝1.5)的一端为半径2cm 的凸球面。(1)当球棒置于空气中时，在棒的轴 线上距离棒端8cm处的物点所成的像的位置。 (2)若将此棒置于水中(n＝1.33), 物距不变，像距 应是多少？(设棒足够长)
n
解：(1) 将n1＝1.0 ，n2＝1.5，r=2cm，u=8cm代入得
i2
n2
O
P
I
C
u
rv
N
i1 > i2
单球面折射的物像公式： n1 n2 n2 n1
uv
r
规定 ：
>0 “实物” （发散的入射光线顶点）
物距u
(物点到折射面顶点的方向与如入射光线方向相同)
<0 “虚物” （会聚的入射光线顶点） (物点到折射面顶点的方向与如入射光线方向相反)
像距v
>0 实像 <0 虚像
折射面的焦度的值愈大，折光本领愈强。
n1 n2 n2 n1
uv
r
n1 • r n2 • r 1
u n2 n1 v n2 n1
由以上关系单球面折射公式可化为：
f1 f2 1 uv
此式也称为近轴光线单球面折射成像的高斯公式。
思考题：实物在具有会聚作用的折 射系统是否一定成实像.
不一定
二、薄透镜组合
两个或两个以上薄透镜组成的共轴系统，称为 薄透镜组合，简称透镜组。
解题方法： 应用薄透镜成像公式，采用逐次成像法求出，
即先求出第一透镜所成的像，此像作为第二透镜 的的物，求出第二次所成的像，依此类推，直至 最后一透镜成像的位置，便是物体经过透镜组成 的像。
第五章光学和近代物理实验
第五章光学和近代物理实验第五章光学和近代物理实验光学实验基础知识光学仪器的主体是光学元件。
光学元件⼤部分都是玻璃制品，表⾯经过精细抛光，有的还镀膜，使⽤时⼀定要⼗分⼩⼼、谨慎，不能粗⼼⼤意，否则将损坏光学元件。
光学仪器在使⽤时必须遵守下列原则：（1）必须详细了解仪器的使⽤⽅法和操作要求后才能使⽤。
（2）仪器应轻拿、轻放，避免激烈震动和失⼿跌落。
（3）不准⽤⼿触摸仪器的光学表⾯，如必须⽤⼿拿某些光学元件（如透镜、棱镜、平⾯镜等）时，只能接触⾮光学表⾯部分，即磨砂⾯，如透镜的边缘、棱镜的上、下底⾯等。
（4）光学表⾯如有轻微的污痕或指印，可⽤特制的擦镜纸轻轻地揩去，不能⽤⼒硬擦，更不准⽤⼿帕或其他纸来揩，使⽤的擦镜纸应保持清洁。
（5）光学表⾯如有灰尘，可⽤实验室专备的橡⽪球将灰尘吹去或⽤软⽑笔轻轻揩去，切不可⽤其他任何物品揩。
（6）除实验规定外，不允许任何溶液接触光学表⾯，不要对着光学元件表⾯说话，更不能对着它咳嗽、打喷嚏等。
（7）光学仪器的机械结构⼀般都⽐较精细，操作时动作要轻，缓慢进⾏，⽤⼒要均匀平衡，不得强⾏扭动，也不能超出其⾏程范围。
若使⽤不当，仪器精度会⼤⼤降低。
（8）光学仪器装配很精密，拆卸后很难复原，因此严禁私⾃拆卸仪器。
（9）仪器⽤毕，应放回箱内或加罩，防⽌沾污和受潮。
实验17 光的等厚⼲涉现象及其应⽤通过透明薄膜上下两表⾯对⼊射光的两次反射，将⼊射光分为两束相⼲光，从⽽产⽣等厚⼲涉。
⽜顿环⼲涉和劈尖⼲涉是典型的等厚⼲涉，它们在光学测量中有着重要的应⽤。
⼀、⽤⽜顿环测凸透镜曲率半径[实验⽬的]（1）了解⽜顿环等厚⼲涉的原理和观察⽅法。
（2）利⽤⼲涉⽅法测量平/凸透镜的曲率半径。
（3）掌握读数显微镜的调节和使⽤。
（4）学习⽤逐差法处理数据。
[实验原理]通常将同⼀光源发出的光分成两束光，在空间经过不同的路程后合在⼀起产⽣⼲涉。
⽜▌▎第五章光学和近代物理实验▎▌- 97 -顿环是典型的等厚⼲涉现象。
第五章 光学系统中的光束限制
孔径光阑FF 孔径光阑★孔径光阑、入瞳与出瞳1L 2L Q1Q 2Q 2Q '1Q 'Q '2Q ''1Q ''Q ''A 'B 'A CB 出瞳入瞳孔径光阑例：照相系统中的光阑一、照相机的三个组成部分镜头、可变光阑（孔径光阑）、感光底片/暗盒（视场光阑）f/64假设：透镜口径足够大M ´N ´M N A ´A。
轴外物点充满孔径光阑的光束被部分地拦截，称为⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧ωD三、照相系统的光阑总结孔径光阑在物镜中的位置例2 望远镜系统中成像光束的选择转像m 望远镜系统简化图DD f '物f -目与人眼联用满足ω物体直接对眼睛张角的正切之比。
f f '-'物望远镜系统简化图DD f '物f -目出瞳入瞳h z物h z目h z分★追迹主光线的投射高度望远镜系统的光阑位置h z 物h z 目h z 分1）光阑在物镜的左侧10mm（ω=4.25°）：o o tg( 4.25)10mm tg( 4.25)0.75mm 9.25mm z z h l =--=-⨯-≈物；；tan k h ()tan y f ω''=-同一位置不同景深的图片光圈英文名称为Aperture，用来控制透过镜头进入机身内感光面的光量，是相机一个极其重要的指标参数，通常在镜头内。
它的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少。
表达光圈大小用F值，其中，F=镜头的焦距/镜头的有效口径的直径。
不同光圈的效果（一）长景深的照片要拍摄大景深的照片，如远景镜头，应选择短焦距、小的相对孔径即大的光圈数，对准距离远。
（二）短景深照片要拍摄小景深的照片，如特定镜头，应选择长焦距、大的相对孔径即小的光圈数，对准距离近。
医用物理学 第五章几何光学
解：(2) 已知v＝24.02 ，应用高斯公式得
f1 f2 1 u v
17 .12 22 .82 1 u 24 .02
u 342 . 4 mm
二、共轴球面系统 如果两个或两个以上的折射面的曲率中心在同 一直线上，它们便组成共轴球面系统。
共轴球面系统成像规律：前一个折射面所成的像 为相邻的后一个折射面的物，应用单球面折射公 式，逐次求单球面的成像，最后一折射面的成像 即是系统所成的像。
1
0
0
点状物体经柱面透镜后形成的像是 一条竖直线．
子午面：包含主光轴各 方向的平面。 子午面：子午面与折射 面之间的交线。
水平子午面 竖直子午面
0
0
0
五、透镜的像差 1、球面像差 原因：通过透镜边缘部分的远轴光线比经过透镜中 央后部分的近轴光线经透镜折射后偏折得多些.
应用薄透镜成像公式采用逐次成像法求出即先求出第一透镜所成的像此像作为第二透镜的的物求出第二次所成的像依此类推直至最后一透镜成像的位置便是物体经过透镜组成透镜组设两个透镜的焦距分别为对第一个透镜
第五章
几何光学
几何光学的基础：直线传播定律、独立传播定律、 折射和反射定律 几何光学研究的对象：几何尺寸远远大于所用的 光波波长。
1 n n n n 1 2 f ( ) 1 n r r 1 2 1
1
1 n n n n 1 2 f ( ) 2 n r r 1 2 2
1
n n n n n 1 2 1 n 2 f f r r 1 2 1 2
第二焦点F2
n 1 n 2
F2
n n n n 2 1 2 1 1 2 r f f 2 1
大一物理第五章知识点总结
大一物理第五章知识点总结物理作为自然科学的一门重要学科，是研究物质及其运动规律的科学。
大一物理课程的第五章主要涉及到光学方面的内容，对于我们理解光的特性和光学现象具有重要的作用。
本文将对大一物理第五章的知识点进行总结和梳理。
第一节：光的直线传播光在真空和同质均匀介质中的传播呈直线传播，遵循光的直线传播原理。
光的直线传播过程中，遵循光的折射定律和反射定律。
折射定律描述了光从一个介质进入另一个介质时，发生折射的规律。
反射定律则描述了光射入到介质边界时，以相同的角度和强度反射回原来的介质。
第二节：光的反射与折射光的反射是指光线遇到介质的边界时，按照反射定律产生反射现象。
光的折射是指光线从一种介质进入到另一种介质时，按照折射定律产生折射现象。
反射和折射都是光学中常见的现象，对我们理解光的传播具有重要的意义。
第三节：光的波动性光既具有粒子性，又具有波动性。
在一些特定的实验中，我们可以观察到光的干涉和衍射现象，证明了光的波动性。
光的波动性是由于光是电磁波，具有波粒二象性。
光的波动性使得我们可以对光线进行干涉、衍射等实验，研究光的传播规律。
第四节：光的干涉与衍射光的干涉是指两束或多束同频率、同相的光波相遇时，互相干涉而产生明暗相间的干涉条纹的现象。
干涉可分为两种类型：构成干涉的两个光源可以是同一光源经过分路之后再重合，这种叫做自相干干涉；构成干涉的两个光源可以是两个不同的光源，这种叫做外自相干干涉。
衍射是指光通过障碍物或光通过有限孔径的障碍物时产生的光的偏折现象。
干涉和衍射是光学研究中重要的现象，有广泛的应用价值。
第五节：光的偏振光的偏振是指光的振动方向在空间中的取向。
有两种主要的偏振方式：线偏振和圆偏振。
线偏振是指光的振动方向在同一平面上，可以是水平方向、垂直方向或其他方向。
圆偏振是指光的振动方向绕光线方向旋转形成的。
偏振光在光学仪器的制造和传感器技术中具有重要的应用。
第六节：光的衍射与互补波光的衍射现象在实际生活中有广泛的应用，例如光栅、衍射仪器等。
物理光学与应用光学习题解第五章
第五章● 习题5-1. 一KDP 晶体，l =3cm ，d =1cm 。
在波长λ=0.5m μ时，n o =1.51，n e =1.47，63γ=10.5×10-12m ·V -1。
试比较该晶体分别纵向和横向运用、相位延迟为ϕ=π/2时，外加电压的大小。
5-2. 一CdTe 电光晶体，外加电场垂直于（110）面，尺寸为33×4.5×4.5mm 3，对于光波长λ=10.6m μ，它的折射率n o =2.67，电光系数41γ=6.8×10-12 m ·V -1。
为保证相位延迟ϕ=0.056rad ，外加电场为多大？5-3. 在声光介质中，激励超声波的频率为500MHz ，声速为3×105cm ，求波长为0.5m μ的光波由该声光介质产生布拉格衍射角时的入射角B θ=？5-4. 一钼酸铅声光调制器，对He-Ne 激光进行声光调制。
已知声功率s P =1W 。
声光作用长度L =1.8mm ，压电换能器宽度H =0.8mm ，品质因素2M =36.3×10-15s 3kg -1，求这种声光调制器的布拉格衍射效率。
5-5. 对波长为λ=0.5893m μ的钠黄光，石英旋光率为21.7º/mm 。
若将一石英晶体片垂直其光轴切割，置于两平行偏振片之间，问石英片多厚时，无光透过偏振片2P 。
5-6. 一个长10cm 的磷冕玻璃放在磁感应强度为0.1特斯拉的磁场内，一束线偏振光通过时，偏振面转过多少度？若要使偏振面转过45°，外加磁场需要多大？为了减小法拉第工作物质的尺寸或者磁场强度，可以采取什么措施？● 部分习题解答5-1.121633636331263363623263 1.51, 1.4710.510,20.5102 3.461022 1.5310.5100.5101102310e o o o o n m v n u u V n l n u d d u ln λμπγϕπϕγλπϕλπγππϕγλϕλππγπ-------===⨯=⨯⨯===⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯==⨯⨯⨯⨯g 0解：l=3cm,d=1cm,=0.5m,n 2纵向运用时，因为：=所以，横向运用时，所以，3312 2.3101.5110.510V -=⨯⨯⨯ 5-3. ()06668339.21062106.0arcsin 2arcsin 2sin 106105103=⨯⨯⨯===⨯=⨯⨯==---s B B s B s m v V λλθθλλθλ为：知，入射角由解：超声波的波长为：5-6.()()常数较大的物质。
物理初中一年级上册第五章光学的基本概念与运用
物理初中一年级上册第五章光学的基本概念与运用物理是一门关于自然界运动和相互关系的科学，而光学则是物理学的重要分支之一。
光学研究的是光的传播、反射、折射等现象，以及它们在实际生活中的应用。
在初中一年级上册的第五章中，我们将学习关于光学的基本概念与运用，接下来我们将系统地阐述这些内容。
光的性质光是人类能够感知的一种电磁波，它具有波粒二象性。
首先，光的传播速度非常快，每秒约为30万公里，可以直线传播，但也可以被物体遮挡。
其次，光可以根据介质的不同而发生反射和折射，从而改变传播方向。
反射与折射反射是光线遇到物体表面时发生的现象，而折射则是光线从一种介质传播到另一种介质时发生的现象。
反射和折射都符合入射角等于反射角或折射角的定律。
镜子的反射镜子是一种光线反射的重要工具，主要分为平面镜和曲面镜。
平面镜的反射是根据光线打到镜子上的角度和反射出来的角度相等的原理。
曲面镜则根据曲面的形状可分为凸镜和凹镜，其中凹镜能够使平行光线汇聚，而凸镜则使光线分散。
折射的基本规律当光线从一种介质传播到另一种介质时，光线的传播速度会发生变化，进而使得光线的传播方向发生改变。
这种现象被称为折射。
折射存在一个基本规律，即入射光线、折射光线和法线三者共面，并且入射角的正弦比等于折射角的正弦比。
凸透镜的成像规律凸透镜是一种能够使光线汇聚的光学器件，它主要分为凸透镜和凹透镜。
在光学中，我们经常使用薄透镜近似计算光线的传播和成像。
利用薄透镜成像的规律，我们可以确定物体和像之间的关系，即物距、像距和焦距之间的关系。
光的色散与彩虹光的色散是指光线在穿过一种介质时，不同颜色的光线由于折射率的不同而发生偏折的现象。
我们可以看到，白光在通过三棱镜后，会分散成一系列彩虹色的光束，形成美丽的彩虹。
在我们日常生活中，光学的应用无处不在。
例如，眼镜的镜片就利用了光的折射性质，来矫正人眼的视力问题。
激光则应用广泛，在科研、医疗、通信等领域发挥着重要作用。
此外，还有光导纤维、望远镜、相机等光学仪器设备，都是基于光学原理而发展起来的。
高中物理 第五章光的偏振
§5.1 自然光与偏振光1．两个理想、正交的偏振片A 、B 之间加入一理想的偏振片C ，且C 以角速度ω旋转，强度为I 0的单色自然光垂直入射到偏振片A 上，试求偏振片B 后的出射光强．解 强度为 的自然光，经过理想偏振片Ａ后，变为强度为 的线偏振光，题中给出偏振片Ｃ透振方向与Ａ透振方的夹角为ωt ，与Ｂ透振方向的夹角为（2 —ωt ）．由马吕斯定律，Ｂ后线偏振光的强度为出射光强与偏振片Ｃ透振方向的方位有关．当时，出射光强为零；当 时，出射光强最大，为 ．§5.2 平面偏振光与部分偏振光 1．将两块理想的偏振片P 1和P 2共轴放置如例5-1图．然后用强度为I 1的自然光和强度为I 2的平面偏振光同时垂直入射到偏振片P 1上，从P 1透射后又入射到偏振片P 2上，试问：(1)P 1放置不动，将P 2以光线方向为轴转动一周，从系统透射出来的光强如何变化？(2)欲使从系统透射出来的光强最大，应如何设置P 1和P 2？解： (1)已知入射的自然光强度为I 1，平面偏振光的强度为I 2，设入射时平面偏振光的振动面与P 1的透振方向的夹角为，P 1和P 2的透振方向之间夹角为 ，则从系统透射出来的光强为要使P2以光线方向为轴转动—周，将连续地改变，光强就按上式从极大变到极小，又从极小变到极大作周期性的变化．当时，光强为极大当时，光强为零．(2)由(1)得到的可知，只有当或，同时，通过系统的光强最大。
因此，在实验步骤上应先固定P1、转动P2使透射光强达到一最大值．表明已调到或；再让P1和P2同步旋转，使透射光强再度达最大值时，表明已调到，此时因同时满足了（或）和，所以通过系统的光强最大．2．通过偏振片观察—束部分偏振光．当偏振片由对应光强最大的位置转过时，其光强减为一半．试求这束部分偏振光中的自然光和平面偏振光的强度之比以及光束的偏振度。
解：部分偏振光相当于一自然光和一平面偏振光强度的叠加．设自然光的强度为，平面偏振光的强度为，部分偏振光的强度为．当偏振片对应于最大强度位置时，通过偏振片的平面偏振光的强度仍为，而自然光的强度为，即透过的总光强为再转过后，透射光的强度变为根据题意，，即整理后，得这说明入射的部分偏振光相当于强度相等的一自然光和一平面偏振光的叠加。
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第五章
习题
5-1. 一KDP晶体，=3cm，=1cm。在波长=0.5时，no=1.51，ne =1.47，=10.5
×10-12m·V-1。试比较该晶体分别纵向和横向运用、相位延迟为=/2时，外加电压的大
小。
5-2. 一CdTe电光晶体，外加电场垂直于（110）面，尺寸为33×4.5×4.5mm3，对于光波长
=10.6，它的折射率no=2.67，电光系数=6.8×10-12 m·V-1。为保证相位延迟
=0.056rad，外加电场为多大？
5-3. 在声光介质中，激励超声波的频率为500MHz，声速为3×105cm，求波长为0.5的
光波由该声光介质产生布拉格衍射角时的入射角=？
5-4. 一钼酸铅声光调制器，对He-Ne激光进行声光调制。已知声功率=1W。声光作用长
度=1.8mm，压电换能器宽度=0.8mm，品质因素=36.3×10-15s3kg-1，求这种声光调
制器的布拉格衍射效率。
5-5. 对波长为=0.5893的钠黄光，石英旋光率为21.7º/mm。若将一石英晶体片垂直
其光轴切割，置于两平行偏振片之间，问石英片多厚时，无光透过偏振片。
5-6. 一个长10cm的磷冕玻璃放在磁感应强度为0.1特斯拉的磁场内，一束线偏振光通过时，
偏振面转过多少度？若要使偏振面转过45°，外加磁场需要多大？为了减小法拉第工作物
质的尺寸或者磁场强度，可以采取什么措施？
部分习题解答
5-1.
5-3.
l
d
m
63
m
41
m
B
s
P
L
H
2
M
m
2
P
常数较大的物质。寸，或换成一种维得尔
可增大工作物质的尺质；为减小磁场强度，得尔常数较大的工作物
值，或换为一种维的尺寸，可增加磁场的为减小法拉第工作物质，则外加磁场为：欲使偏振面旋转。所以，偏振面旋转解：因为：B
VLBradVBL621.11.086.4
45
45
78.2
78.20486.01.01.086.4
180
0
0
0
0
5-6.