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光学材料一、引言光充满着整个宇宙，各种星体都在发光：远红外光、红外光、可见光、紫外光，以及X射线等。
我们生活在光的世界里，整天都在和光打交道，白天靠日光，黑夜靠灯光，夜间在野外可能还要靠星光定方向。
要利用光，就要创造工具，就要有制造工具的材料—光学材料。
自然界中存在一些天然或合成的光学材料，如我国的夜明珠、发光壁；印度的蛇眼石、叙利亚的孔雀暖玉等。
这些材料具有奇异的发光现象，能在无光的环境下放出各种色泽的晶莹光辉。
由于这些光学材料稀有，因而被视为人间珍宝，其主要作用成了权力和财富的象征。
在春秋战国时期，墨子就研究了光的传播规律，接着出现了最古老的光学材料—青铜反光镜。
17世纪，瑞士人纪南成功地熔制出光学玻璃，主要用于天文望远镜。
随后，欧洲出现了望远镜和三色棱镜，人工制造的光学玻璃成为主要光学材料。
19世纪和20世纪初是世界光学工业形成的主要时代，以望远镜(包括天文望远镜和军用望远镜)、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器(包括很多种医用光学仪器)四大类为主体，建立了光学工业。
如今，光学材料已经在国民经济和人民生活中发挥着重要作用。
最简单的例子，一个人如果眼睛发生了病变，只能看清近处而看不清远处的物体(称近视)，或者只能看清远处而看不清近处的物体(称远视)，达就需要配戴眼镜来进行校正。
戴上眼镜后，入射光线先经过眼镜片发散(或会聚)后再进入人眼水晶体，就能使景物上的光线正确地聚焦在视网膜上，于是，一副直径5厘米左右的光学眼镜片就能消除眼疾给人带来的苦恼。
现在，工农业生产、科学研究和人类文化生活等需要使用显微镜、望远镜、经纬仪、照相机、摄像机等各种光学仪器，核心部分都是由光学材料制造的光学零件。
所以，光学材料已经成为人们社会必不可少的功能材料之一。
光学材料是传输光线的材料，这些材料以折射、反射和透射的方式，改变光线的方向、强度和位相，使光线按预定要求传输，也可吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分。
高中物理竞赛辅导讲义第12篇 光学【知识梳理】一、光的直线传播1. 光在均匀媒质中是直线传播的，光在真空中的传播速度为c =3.00×108m/s ，在其他媒质中的传播速度都小于c 。
2. 影光射到不透明物体上，在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域，就是物体的影。
在这黑暗区域中完全照不到的区域叫做本影，只有一部分光照不到的区域叫做半影。
二、光的反射1. 光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角 。
2、光路可逆性：当光线逆着原来的反射光线（或折射光线）的方向射到媒质界面时，必会逆着原来的入射方向反射（或折射）出去，这种性质叫光路可逆性或光路可逆原理。
三、平面镜1. 平面镜只改变光的传播方向，不改变光的会聚或发散程度。
2. 平面镜成像特点：平面镜成像时，像和物关于镜面对称。
对于实物，平面镜使之成一个等大小的正立虚像；对于虚物，平面镜使之成一个等大小的正立实像。
四、球面镜1. 反射面是球面的一部分，这种镜叫球面镜。
反射面如果是凹面的，叫做凹面镜，简称凹镜；反射面是凸面的，叫做凸面镜，简称凸镜。
2. 球面的球心叫曲率中心，镜面的中心叫镜的顶点，顶点与曲率中心的连线称为主光轴，简称主轴。
3. 球面镜的反射仍遵从反射定律。
凹镜对光线有会聚作用，凸镜对光线有发散作用。
4. 一束近主轴的平行光线，经凹镜反射后将会聚于主轴上一点F ，这F 点称为凹面镜的焦点。
一束近主轴的平行光线经凸镜反射后将发散，反向延长线可会聚于主轴上一点F ，这F 点称为凸镜的虚焦点。
焦点F 到镜面顶点O 之间的距离叫做球面镜的焦距f 。
可以证明，对近轴光线，球面镜焦距等于球面半径的一半，即 f = R /2。
5. 球面镜成像作图中，常用的三条特殊光线为：（1）跟主轴平行的入射光线，其反射光线通过焦点。
（2）通过焦点的入射光线，其反射光线与主轴平行。
（3）通过曲率中心的入射光线，其反射光线和入射光线重合，但方向相反。
光学一、光的折射1．折射定律：大角小角2．光在介质中的光速：3．光射向界面时，并不是全部光都发生折射，一定会有一部分光发生反射。
4．真空/空气的n等于1，其它介质的n都大于1。
5．真空/空气中光速恒定，为，不受光的颜色、参考系影响。
光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。
6．光线比较时，偏折程度大（折射前后的两条光线方向偏差大）的光折射率n大。
二、光的全反射1．全反射条件：光由光密（n大的）介质射向光疏（n小的）介质；入射角大于或等于临界角C，其求法为。
2．全反射产生原因：由光密（n大的）介质，以临界角C射向空气时，根据折射定律，空气中的sin角将等于1，即折射角为90°；若再增大入射角，“sin空气角”将大于1，即产生全反射。
3．全反射反映的是折射性质，折射倾向越强越容易全反射。
即n越大，临界角C越小，越容易发生全反射。
4．全反射有关的现象与应用：水、玻璃中明亮的气泡；水中光源照亮水面某一范围；光导纤维（n大的内芯，n小的外套，光在内外层界面上全反射）三、光的本质与色散1．光的本质是电磁波，其真空中的波长、频率、光速满足（频率也可能用表示），来源于机械波中的公式。
2．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变，光速与波长同时变大或变小。
3．将混色光分为单色光的现象成为光的色散。
不同颜色的光，其本质是频率不同，或真空中的波长不同。
同时，不同颜色的光，其在同一介质中的折射率也不同。
4．色散的现象有：棱镜色散、彩虹。
5．红光和紫光的不同属性汇总如下：四、光的干涉1．只有频率相同的两个光源才能发生干涉。
2．光的干涉原理（同波的干涉原理）：真空中某点到两相干光源的距离差即光程差Δs。
当时，即光程差等于半波长的奇数倍时，由于两光源对此点的作用总是步调相反，叠加后使此点振动减弱；当时，即光程差等于波长的整数倍，半波长的偶数倍时，由于两光源对此点的作用总是步调一致，叠加后使此点振动加强。
3．杨氏双缝干涉：单色光源经过双缝形成相干光，在屏上形成明暗相间的等间距条纹。
