光学讲义(含答案)

光的折射 色散 全反射【考点梳理】1．折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．2．折射定律(1)内容：如图3所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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．图3(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n . (3)在光的折射现象中，光路是可逆的．3．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2. (3)计算公式：n ＝c v ，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．4．全反射现象(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．5．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n. 6．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列．(3)光的色散现象说明：①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢．(4)棱镜①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散．基础习题讲解【例1】如图1所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n＝2的玻璃表面．图1(1)当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ.(2)当入射角θ1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°？【例2】很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()【例3】雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图2中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是()图2A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光【例4】如图4所示是一种折射率n ＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN 的方向射到棱镜的AB 界面上，入射角的正弦值为sin i ＝0.75.求：图4(1)光在棱镜中传播的速率；(2)通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到AB 面上的光线). 考点分类讲解【考点一 折射定律的理解与应用】解决光的折射问题的一般方法：(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角．(3)利用折射定律建立方程进行求解．例1 如图5所示，ABCD 为一直角梯形棱镜的截面，∠C ＝60°，P 为垂直于直线BC 的光屏，现用一宽度等于AB 边的单色平行光束垂直射向AB 面，经棱镜折射后在屏P 上形成宽度等于23AB 的一条光带，求棱镜的折射率．【例2】如图6所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ ，OP ＝OQ ＝R ，一束单色光垂直OP 面射入玻璃体，在OP 面上的入射点为A ，OA ＝R 2，此单色光通过玻璃体后沿BD 方向射出，且与x 轴交于D 点，OD ＝3R ，求该玻璃的折射率．【考点二全反射现象的理解与应用】1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．【例1】如图7所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点．图7(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；(2)求该棱镜的折射率n；(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×108 m/s)．【例2】为测量一块等腰直角三棱镜ABD的折射率，用一束激光沿平行于BD边的方向射向直角边AB边，如图8所示．激光束进入棱镜后射到另一直角边AD边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？图8【考点三光路控制问题分析】1．玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图9所示．图9图102．三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如图10所示．(2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折．(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜)，如图11所示．图11①当光线从一直角边垂直射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直射出(如图11甲).②当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出(如图11乙)，入射光线和出射光线互相平行．特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同．【例1】如图12所示，MNPQ是一块截面为正方形的玻璃砖，正方形的边长为30 cm，有一束很强的细光束AB射到玻璃砖的MQ面上，入射点为B，该光束从B点进入玻璃砖后再经QP面反射沿DC方向射出．其中B为MQ的中点,ABM＝30°，PD＝7.5 cm，∠CDN＝30°.试在原图上准确画出该光束在玻璃砖内的光路图，并求出该玻璃砖的折射率.【例2】如图13是透明圆柱介质的横截面，C、D为圆上两点．一束单色光沿BC方向入射，从D点射出．已知∠COD＝90°，∠BCO＝120°.图13(1)求介质的折射率；(2)改变∠BCO的大小，能否在介质的内表面发生全反射？【平行板玻璃砖模型的分析】【例1】如图14所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列判断错误的是()图14A．红光在玻璃中传播速度比蓝光大B．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光C．从a、b两点射出的单色光不平行D．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC 【例2】频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图15所示，下列说法正确的是()图15A．单色光1的波长大于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C．单色光1垂直通过玻璃板所需的时间小于单色光2垂直通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角【高考题组】1．半圆形玻璃砖横截面如图16所示，AB为直径，O点为圆心．在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,关于a、b两束光的说法错误的是()图16A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，则b光也一定能D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大2．如图17所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()图17A．减弱，紫光B．减弱，红光C．增强，紫光D．增强，红光3．如图18所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点．已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则()图18A．该棱镜的折射率为 3 B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变长D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行模拟题组1、高速公路上的标牌常用“回光返照膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目，这种“回光返照膜”是用球体反射原件制成的．如图19所示，返照膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角是()图19A．60°B．45°C．30°D．15°2、如图20所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是()图20 A.3，不能发生全反射B.3，能发生全反射C.233，不能发生全反射D.233，能发生全反射 ►题组1 光的折射现象与光的色散1．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合科西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋C λ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图1所示，则( )图1 A ．屏上c 处是紫光 B ．屏上d 处是红光 C ．屏上b 处是紫光 D ．屏上a 处是红光2．红光与紫光相比 ( )A ．在真空中传播时，紫光的速度比较大B ．在玻璃中传播时，红光的速度比较大C ．玻璃对红光的折射率较紫光的大D ．从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光的小3．已知介质对某单色光的临界角为θ，则下列说法错误的是( )A ．该介质对此单色光的折射率等于1sin θB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sin θ(c 为真空中的光速)C ．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin θ倍D ．此单色光在该介质中的频率是真空中的1sin θ4. 如图2所示，红色细光束a 射到折射率为2的透明球表面,入射角为45°,在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b ，则入射光线a 与出射光线b 之间的夹角α为( )图2A ．30°B ．45°C ．60°D ．75°5．一束光从空气射入折射率n＝2的某种玻璃的表面，则下列说法错误的是() A．当入射角大于45°时，会发生全反射现象B．无论入射角多大，折射角都不会超过45°C．欲使折射角等于30°，应以45°角入射D．当入射角等于arctan 2时，反射光线恰好跟折射光线垂直►题组2光的全反射6．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是() A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大7．如图3所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行．由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上．在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带．当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失．有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是()图3A．左紫右红，紫光B．左红右紫，紫光C．左紫右红，红光D．左红右紫，红光8．某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a 和b射向光屏P，如图4所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是()图4A．单色光a的波长小于单色光b的波长B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度C ．单色光a 通过玻璃砖所需的时间大于单色光b 通过玻璃砖所需的时间D ．当光束SA 绕圆心O 逆时针转动过程中，在光屏P 上最早消失的是a 光9．为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图5所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为 ( )图5 A.73r B.43r C.34r D.377r ►题组3 光的折射与光的全反射的综合问题10.如图6所示，直角三角形ABC 为一三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束单色光从空气射向BC 上的E 点，并偏折到AB 上的F 点，光线EF 平行于底边AC .已知入射光与BC 边的夹角为θ＝30°.试通过计算判断光在F 点能否发生全反射．图611.如图7所示，AOB 是由某种透明物质制成的1/4圆柱体的横截面(O 为圆心)，其折射率为2.今有一束平行光以45度的入射角射向柱体的OA 平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB 面上射出．设凡射到OB 面的光线全部被吸收，也不考虑OA 面的反射，求圆柱AB 面上能射出光线的部分占AB 表面的几分之几？图7。

8. 焦面
物方焦面：
像方焦面：
主光轴与负光轴：
焦面性质：
1)从物方焦面发出的同心光束经过薄透
镜后出射光束为平行光束
2)入射的平行光束经薄透镜后出射光束
会聚在像方焦面上一点
2007-5-1311
2007-5-13
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（2）一般光线作图法：利用一条特殊光线和焦面性质，找到任意入射光线的出射共轭线。

作图求轴上物点的像
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10.薄透镜逐次成像的计算法和作图法
1）计算法与单球折射面逐次成像的计算方法相同2）作图法的步骤如下：
（2）第一次利用特殊光线作图法做图
（3）以后各次均利用任意光线作图法做图（4）按比例测量成像后的各个待求量的值（5）每次均应检验，再进行下一次做图
（1）按比例绘出初始光路图，在图中标出F 、'F Q 、
等已知点和已知光线
2007-5-1321。

实验一迈克尔逊干涉仪的调节和使用【实验目的】1.了解迈克尔逊干涉仪的工作原理，掌握其调节和使用的方法。

2.应用迈克尔逊干涉仪，测量He-Ne激光的波长【实验仪器】迈克尔逊干涉仪（WSM-200 03040303 20100538)He-Ne激光器扩束镜迈克尔逊干涉仪的主体结构如图1（a）所示，由下面6个部分组成。

1微调手轮2粗调手轮3读数窗口4可调螺母5毫米刻度尺6精密丝杆7导轨（滑槽）8螺钉9调平螺丝10锁紧圈11移动镜底座12紧固螺丝13滚花螺丝14全反镜15水平微调螺丝16垂直微调螺丝17观察屏固定杆18观察屏图1迈克尔逊干涉仪结构（1）底座底座由生铁铸成，较重，确保仪器的稳定性。

由3个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。

（2）导轨导轨7由两根平行的长约280mm的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上，精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1mm，如图1（b）所示。

（3）拖板部分拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（即M1）在导轨面上滑动，实现粗动。

M1是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平行。

倾角可分别用镜背后面的3颗滚花螺丝13来调节，各螺丝的调节范围是有限度的，如果螺丝向后顶得过松，在移动时可能因震动而使镜面有倾角变化，如果螺丝向前顶得太紧，致使条纹不规则，严重时，有可能使螺丝口打滑或平面镜破损。

（4）定镜部分定镜M2是与M1相同的一块平面镜，固定在导轨框架右侧的支架上。

通过调节其上的水平拉簧螺钉15使M2在水平方向转过一微小的角度，能够使干涉条纹在水平方向微动；通过调节其上的垂直拉簧螺钉16使M2在垂直方向转过一微小的角度，能够使干涉条纹上下微动；与3颗滚花螺丝13相比，15、16改变M2的镜面方位小得多。

物理光学实验讲义实验⼀薄透镜成像及其焦距的测量⼀、实验⽬的1、通过实验进⼀步理解透镜的成像规律。

2、掌握测量透镜焦距的⼏种⽅法。

3、掌握和理解光学系统共轴调节的⽅法。

⼆、实验原理1、薄透镜成像原理及其成像公式将玻璃等⼀些透明的物质磨成薄⽚，其表⾯都是球⾯或有⼀⾯为平⾯的就成了透镜，有中央厚、边缘薄的凸透镜和边缘厚、中央薄的凹透镜两⼤类。

称连接透镜两球⾯曲率中⼼的直线叫做透镜的主光轴，透镜两表⾯在其主轴上的间距叫透镜厚度。

厚度与球⾯的曲率半径相⽐可以忽略不计的透镜称为薄透镜。

薄透镜两球⾯的曲率中⼼⼏乎重合为⼀点，这个点叫做透镜的光⼼。

实验中透镜两边媒质皆为空⽓。

凸透镜亦称为会聚透镜，凹透镜亦称为发散透镜。

如图1所⽰，平⾏于凸透镜主光轴的⼀束光⼊射凸透镜，折射后会聚于主光轴上，会聚的光线与主光轴的交点即为凸透镜的焦点，焦点到光⼼的距离为焦距。

如图2所⽰，平⾏于凹透镜主光轴的⼀束光⼊射凹透镜折射后成为发散光，发散光线的反向延长线与主光轴的交点即为凹透镜的焦点，与凹透镜光⼼的距离为焦距。

在近轴光线条件下，薄透镜的成像公式为：式中为物距，为像距为焦距，对于凸透镜、凹透镜⽽⾔，恒为正值，像为实像时为正，像为虚像时为负，对于凸透镜恒为正，凹透镜恒为负。

2、测量凸透镜焦距的原理（1）⾃准法位于凸透镜焦平⾯上的物体上（实验中⽤⼀个圆内三个圆⼼⾓为的扇形）各点发出的光线，经透镜折射后成为平⾏光束（包括不同⽅向的平⾏光），由平⾯镜反射回去仍为平⾏光束，经透镜会聚必成⼀个倒⽴等⼤的实像于原焦平⾯上，这时像的中⼼与透镜光⼼的距离就是焦距（如图3）。

（2）共轭法（位移法）由图4可见，物屏和像屏距离为（），凸透镜在、两个位置分别在像屏上成放⼤和缩⼩的像，由凸透镜成像公式可得：成放⼤的像时，有成缩⼩的像时，有⼜由于可得3、测量凹透镜焦距的原理（1）⾃准法通常凹透镜所成的是虚像，像屏接收不到，只有与凸透镜组合起来才可能成实像。

凹透镜的发散作⽤同凸透镜的会聚特性结合得好时，屏上才会出现清晰的像，如图5所⽰。

浙教版中考科学二轮复习光学现象光和颜色、光的直线传播、光的反射与折射【知识点分析】一.光和颜色1.光源：能发光并且正在发光的物体。

2.光的传播：光在同种均匀介质中沿直线传播。

【相关应用】(1)影子的形成（计算影子长短和物体高度、移动距离的关系）(2)小孔成像（成像形状与孔的形状无关，孔径过大类似于影子，不是小孔成像）(3)打靶、激光准直、一叶障目、日食与月食。

3.光和颜色：（1）看到物体的颜色是物体反射该颜色的光导致，白色物体只反射，黑色不反射、带色的玻璃只能透过该色的光。

（2）白光由多种颜色的光复合而成，不同颜色的光偏折程度不同。

（3）不同颜色的光作用：紫外线可以杀菌、可以验钞；红外线遥控器，物体都在向外不停释放红外光，可测温，或夜视仪。

（4）光的三原色：红、绿、蓝。

4.光速与光年：光速是3x108m/s，光年是长度单位。

5.光线：利用带箭头的线表示光的方向，是一种理想化模型。

二.光的反射与面镜成像1.光的反射：光照到界面返回原界面的过程。

2.光的反射规律：三线共面、分居两侧、反射角等于入射角3.平面镜成像：等大、等距、正立、虚像。

4.凸面镜与凹面镜作用与应用。

三.光的折射1.折射：光从一种介质照向另一种介质，发生偏折的现象。

2.折射的规律：（初中近似理解为密度大角度小）3.折射的现象：海市蜃楼，日出提前4.光的折射基础偏折5.凸透镜与凹透镜：（1）凸透镜：中间厚边缘薄:对光学有会聚作用（2）凹透镜：中间薄边缘厚:对光线有发散作用【例题分析】1．2022年11月8日出现月全食与超级月亮同时上演的少见天文现象。

图所示的光现象中，与月全食成因相同的是（）A．水中倒影B．海市蜃楼C．雨后彩虹D．小孔成像2．1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光，在光屏上得到了七色光，解开了光的颜色之谜，如图所示，下列是小红同学在探究有关光现象时的一些说法，其中不正确的（）A．太阳光中包含红橙黄绿蓝靛紫七色光B．七色光按序排列是因为三棱镜对不同色光折射程度不同C．把温度计放在红光的上方，读数会降低D．用放大镜观察正在放映的彩色电视机屏幕，发现画面的颜色是由红、绿、蓝三种色条合成的3．2022年10月5日，中国航天员首次在太空中度过国庆佳节，如图所示是航天员陈冬在神舟十四号飞船拍摄到的月球悄悄躲进地球的背后的一张照片，当月亮完全躲到地球背后时，陈冬就看不到月亮了，形成的这一现象的原因是（）A．光的直线传播B．光的反射C．光的折射D．光的色散4．鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云，黄昏会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物，导致其贸然飞往撞击受伤，鸟儿在如图所示位置所见情景，是因为在玻璃与空气分界面处分别发生（）A．光的反射，光的折射B．光的折射，光的反射C．光的反射，光的反射D．光的折射，光的折射5．如图所示是探究光的反射定律的部分实验过程，下列叙述中正确的是（）A．图甲中∠BON是入射角B．图甲、丙中的现象说明光路是可逆的C．图乙中反射光线、入射光线不在同一平面内D．图中硬纸板应选用表面光滑的6．首钢滑雪大跳台在北京冬奥会期间承担了单板和自由式滑雪大跳台等比赛项目，它的设计理念源自中国敦煌壁画中传统的飞天造型，从侧面看去犹如一只灵动的“水晶鞋”。

光的反射和折射讲义(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、光的反射：光从一种均匀的物质射向另一种物质时，在它们的分界面上会改变光的传播方向，又回到原先的物质中。

入射点O：光线射到镜面上的点。

法线（ON）：通过入射点，垂直于镜面的直线。

入射角（α）：入射光线与法线的夹角。

反射角（β）：反射光线与法线的夹角。

【例】如图所示是光的反射光路图，入射光线是，反射光线是，NO是。

其中∠3是角，∠2是角。

仔细观察实验，并讨论下列两个问题：1、三线（入射光线、反射光线、法线）所处的位置关系如何2、两角（入射角、反射角）所处的位置关系如何结论：1.入射光线、反射光线和法线在同一平面内，反射光线、入射光线分居于法线两侧。

2.反射角等于入射角。

3.反射随入射角增大而增大。

4.光路具有可逆性。

二、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法线的两侧；反射角等于入射角。

三线同面，法线居中，两角相等。

【思考】1、光的反射定律中的“反射角等于入射角”，能改成“入射角等于反射角”吗为什么2、如果入射光线沿着原来反射光线的方向入射，则反射光线会怎样【例】如图是研究光的反射规律的实验装置图，实验表明（）A．反射角总是大于入射角B．入射角总是大于反射角C．反射角总是等于入射角D．在反射现象中，光路是不可逆的【例】如图所示，一束光线射向平面镜，那么这束光线的入射角和反射角的大小分别为（）A．40°，40°B．40°，50°C．50°，40°D．50°，50°【例】“小科学家”比赛中，有一项目是“反弹击物”（如图），要求参赛者将皮球射到平面镜上，经平面镜反弹击中目标区内的物体．参赛者在发射区沿哪一方向射球，最有可能击中目标（）A．沿OA方向B．沿OB方向C．沿OC方向D．沿OD方向一束阳光斜射到平面镜的表面，平面镜的另一侧可看到耀眼的强光；如果太阳光斜射到粗糙的木板表面，则无论从哪个方向观察，都看不到耀眼的亮光。

一、光的直线传播1、光源：定义：能够发光的物体叫光源。

分类：自然光源，如太阳、萤火虫；人造光源，如篝火、蜡烛、油灯、电灯。

月亮本身不会发光，它不是光源。

2、规律：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。

3、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。

练习：☆为什么在有雾的天气里，可以看到从汽车头灯射出的光束是直的？答：光在空气中是沿直线传播的。

光在传播过程中，部分光遇到雾发生漫反射，射入人眼，人能看到光的直线传播。

☆早晨，看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高，该现象说明：光在非均匀介质中不是沿直线传播的。

4、应用及现象：①激光准直。

②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。

③日食月食的形成：当地球在中间时可形成月食。

如图：在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到日偏食，在3的位置看到日环食。

④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。

5、光速：光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s ；光在空气中速度约为3×108m/s 。

光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。

二、光的反射1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。

2、反射定律：三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即: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于法线的两侧，反射角等于入射角。

光的反射过程中光路是可逆的。

3、分类：⑴镜面反射：定义：射到物面上的平行光反射后仍然平行条件：反射面平滑。

应用：迎着太阳看平静的水面，特别亮。

黑板“反光”等，都是因为发生了镜面反射⑵漫反射：定义：射到物面上的平行光反射后向着不同的方向，每条光线遵守光的反射定律。

条件：反射面凹凸不平。

应用：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。

实验一 薄透镜参数的测定引言：透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个主要参量是焦距，它决定了透镜成像的位置和性质(大小、虚实、倒立) 以便了解透镜成像的规律，掌握光路调节技术，比较各种测量方法的优缺点，为今后正确使用光学仪器打下良好的基础。

[实验目的]1.学会测量透镜焦距的几种方法。

2.掌握简单光路的分析和光学元件同轴等高的调节方法。

3.熟悉光学实验的操作规则实验原理：薄透镜是指透镜中心厚度d 比透镜焦距f 小很多的透镜。

透镜分为两大类：一类是凸透镜（也称为正透镜或会聚透镜），对光线起会聚作用，焦距越短，会聚本领越大；另一类是凹透镜（也称负透镜或发散透镜），对光线起发散作用，焦距越短，发散本领越大。

透镜的焦距测量用到的成像公式是高斯公式：fp p 111=-' 一、凸透镜焦距的测定：透镜的焦距测量主要用到高斯公式计算焦距1.粗略估测法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，p →∞，s’≈f’，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，此法的测量误差约在10％左右。

由于这种方法误差较大，大都用在实验前作粗略估计，如挑选透镜等。

2.利用物像公式求焦距： 根据(1)式，则薄透镜焦距为'''s s ss f f -=-= (2)如图1所示，若在实验中分别测出物距s 和像距s′，即可用式(2)求出该透镜的焦距f 。

但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。

3.自准法：如图2所示，在待测透镜L 的一侧放置被光源照明的“1”字形物屏AB ，在另一侧放一与主光轴垂直的平面反射镜M ，移动透镜(或物屏)，当物屏AB 正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB 上任一点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。

再经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像A′B′。

i (',')exp()a E x y ikr r=（3）傍轴条件和远场条件均满足后复振幅可以简化成：i(',')exp()a E x y ikz z =O 'OO ''y x −这是一束由点源发出的、沿连线方向垂直入射到接收平面上的平面波。

22z z zrK2.4 光波的偏振态1. 光的偏振现象1）光的偏振的含义相对传播方向，光波振动的方向和振幅的不对称性称为光的偏振现象2）偏振片（1）晶体的二向色性（选择吸收性）（2）偏振片及其透振方向和消光方向（3）偏振片的制造（4）偏振片的起偏和检偏性能2. 光的横波性1）机械波的横波性的检验2）光波的横波性的检验3. 光的五种偏振态1）光是横波，才有不同的偏振状态2）光波的五种偏振态：线偏振光、自然光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。

4. 线偏振光1)线偏振光的定义：2)振动面与平面偏振光振动面：线偏振光的传播方向与振动方向构成的平面。

同一波线上的线偏振光的光振动均处于同一振动面上，又称线偏振光为平面偏振光。

线偏振光是偏振程度最强的光，又称线偏振光为全偏振光。

5）起偏器和检偏器起偏器：任何偏振态的光通过后透射光都变为线偏振光的器件。

检偏器：检查入射光偏振态的器件线偏振射光通过此器件后光强变为零。

偏振片既是起偏器，又是检偏器。

5. 自然光1）自然光的定义：在垂直光传播方向的平面上，所有方向均有横振动，各个方向的振动幅度均相等，形成如图所示的轴对称振幅分布。

角内包含的线偏振光的总强度：θ∆θρ∆=∆=∆00i N i I 入射的自然光的总光强：∑∫==∆=0200002ρπθρπi d i I I 设偏振片的透振方向与角内线偏振光的夹角为：θ∆α依据马吕斯定律：θ20cos I I =6. 部分偏振光1）部分偏振光的定义：在垂直光传播方向的平面上，所有方向均有横振动，但不同方向的振动幅度不相等，形成如图的振幅分布。

光学讲义1.光的反射定律：（1）组合平面镜 （2）双镜面反射。

如图1-2-3，两镜面间夹角a =15º,OA =10cm ，A 点发出的垂直于2L 的光线射向1L 后在两镜间反复反射，直到光线平行于某一镜面射出，则从A 点开始到最后一次反射点，光线所走的路程是多少？（3）球面镜成像球面镜的焦距球面镜的反射仍遵从反射定律，法线是球面的半径。

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 （图1-4-1），这F 点称为凹镜的焦点。

一束近主轴的平行光线经凸面镜反射后将发散，反向延长可会聚于主轴上一点F （图1-4-2），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，球面镜焦距f 等于球面半径R 的一半，即2R f =球面镜成像公式fv u 111=+ 上式是球面镜成像公式。

它适用于凹面镜成像和凸面镜成像，各量符号遵循“实取正，虚取负”的原则。

凸面镜的焦点是虚的，因此焦距为负值。

在成像中，像长和物长h 之比为成像放大率，用m 表示，uv h h m ='= 2.折射定律①折射光线在入射光线和法线所决定平面内； ②折射光线和入射光线分居法线两侧；③入射角1i 与折射角2i 满足2211sin sin i n i n =；④当光由光密介质向光疏介质中传播，且入射角大于临界角C 时，将发生全面反射现象（折射率为1n 的光密介质对折射率为2n 的光疏介质的临界角12sin n n C =）。

全反射全反射光从密度媒质1射向光疏媒质2，当入射角大于临界角211sin n a -=时，光线发图1-2-3αL 1L 2AO图1-4-1 图1-4-2生全反射。

全反射现象有重要的实用意义，如现代通讯的重要组成部分——光导纤维，就是利用光的全反射现象。

费马原理光程：光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程。

均匀介质：ns l =非均匀介质：∑⎰→∆=iii nds sn l光总是沿着光程为极值（极大、极小、恒定）的路径从一点传播到另一点。

静水流深的光学讲义一、介绍光学是物理学的一个分支，研究光的产生、传播、相互作用以及光学器件的设计和应用。

静水流深的光学讲义旨在深入探讨光学的基本原理和应用，以帮助读者全面了解光学的基础知识和相关领域的最新进展。

二、光的本质2.1 光的波粒二象性光既可以被看作是波动现象，也可以被看作是粒子流动。

这种波粒二象性是光学研究的基础，它使得光既可以解释干涉和衍射等波动现象，也可以解释光电效应和康普顿散射等粒子特性。

2.2 光的传播速度光在真空中的传播速度是一个常数，即光速。

根据爱因斯坦的相对论理论，光速是宇宙中最快的速度，为299,792,458米/秒。

三、光的传播3.1 光的直线传播光在各向同性介质中的传播遵循直线传播的规律。

当光从一个介质进入另一个介质时，会发生折射现象，即光线的传播方向发生改变。

3.2 光的反射和折射光在与界面相交时，会发生反射和折射。

根据斯涅尔定律，入射角、反射角和折射角之间满足一定的关系。

3.3 光的散射光在与物体相互作用时，会发生散射现象。

根据散射的特点，可以分为弹性散射和非弹性散射。

四、光的干涉和衍射4.1 光的干涉当两束光相遇时，它们会发生干涉现象。

干涉可以分为相干干涉和非相干干涉，其中相干干涉是基于光的波动性质的。

4.2 光的衍射当光通过一个小孔或者绕过一个障碍物时，会产生衍射现象。

衍射是光的波动性质的重要表现。

4.3 光的干涉和衍射应用干涉和衍射广泛应用于光学仪器和光学技术中，如干涉仪、衍射光栅和激光等。

五、光的偏振5.1 光的偏振现象光的偏振是指光波中电场矢量振动方向的特性。

偏振光可以分为线偏振光、圆偏振光和椭偏振光。

5.2 光的偏振现象解释光的偏振现象可以通过光的波动理论和光的粒子理论来解释。

5.3 光的偏振应用光的偏振在光学仪器、通信和光学材料等领域有着广泛的应用。

六、光的光谱6.1 光的光谱特性光的光谱是指光在频率或波长上的分布特性。

根据光的频率或波长范围，可以分为可见光谱、红外光谱和紫外光谱等。

静水流深的光学讲义摘要：一、引言：光学讲义的魅力与价值二、静水流深的光学原理1.水流与光线的相似性2.静水与光学的联系3.深入理解光学现象三、光学在日常生活中的应用1.光学镜头与摄影2.光导纤维与通信3.光学传感器与智能设备四、光学发展前景与挑战1.量子光学与量子通信2.光学纳米技术及其应用3.光学在生物医学领域的创新五、总结：静水流深的光学讲义对我们的启示正文：【引言】光学作为一门自然科学，其研究领域广泛，涵盖物理、化学、生物等多个学科。

而静水流深这一自然现象，恰恰体现了光学原理的深邃与神秘。

今天，我们就来探索一下静水流深的光学讲义，感受其中的魅力与价值。

【静水流深的光学原理】静水流深，这个名字给人一种宁静而深不可测的感觉。

实际上，这与光学有着密切的联系。

首先，我们可以从水流与光线的相似性来理解。

水流如同光线一般，在传播过程中会受到各种因素的影响，如阻力、折射、反射等。

这些现象在水流和光线中都有所体现。

其次，静水与光学的联系可以从光在静水中的传播过程来分析。

在静水中，光线传播时会发生折射、反射等现象，这些现象与我们日常生活息息相关。

深入理解这些光学现象，有助于我们更好地把握光的传播规律。

【光学在日常生活中的应用】光学原理在日常生活中的应用无处不在，以下举例说明。

首先，光学镜头与摄影。

现代摄影技术离不开光学镜头的应用，通过光学镜头的折射和聚焦作用，可以将景物的形象清晰地呈现在照片上。

其次，光导纤维与通信。

光导纤维利用光的折射和反射原理，实现信息的传输。

如今，光导纤维已成为现代通信领域不可或缺的技术。

最后，光学传感器与智能设备。

光学传感器广泛应用于各类智能设备中，如智能手机的触摸屏、面部识别等，都离不开光学传感器的支持。

【光学发展前景与挑战】随着科技的不断发展，光学领域面临着诸多发展机遇与挑战。

首先，量子光学与量子通信。

量子光学是研究光与量子系统相互作用的一门学科，量子通信则利用量子光学原理实现安全、高效的通信。

第三章光偏振技术基础随着激光器的出现和激光技术的发展，古老的光学获得新的生命，其应用范围日益扩大，有的已发展成高科技产业，有的则形成新型检测技术，例如：光纤通信、光大气通信、光盘存储、光全息技术、光弹技术、光散射技术、激光加工技术、光调制技术以及光传感技术等。

为了进一步发展和应用这些技术，经常需要处理光的偏振问题，因而已开始形成光学技术中新的分支：光偏振技术。

随着光纤技术、光调制技术、光检测技术以及光传感技术的发展和应用的日益广泛，例如：在晶体中如何处理多参量同时作用下的偏振光传输问题；晶体中线偏振光和圆偏振光、自然旋光和磁旋光的分离问题；如何处理单模光纤中圆偏振光和线偏振光的去耦合；如何处理光纤器件中偏振光传输、控制和检测；如何处理光散射的偏振；以及高速光通信中偏振模色散的检测和补偿等等一系列有关偏振的传输、分离、检测、控制和补偿问题，是光调制、光弹技术、光传感、光散射等技术中急需解决的基本问题。

§1 偏振器在光电子技术应用中，经常需要偏振度很高的线偏振光。

除了某些激光器本身即可产生线偏振光外，大部分都是通过对入射光进行分解和选择获得线偏振光的。

我们将能够产生偏振光的装置，包括仪器、器件等，称为起偏器(Polarizer)。

用来检测偏振光及其偏振方向的装置，叫检偏器(Analyzer)。

当然，起偏器也可用来作检偏器，二者无实质性的差别，只是用途不同，完全可以互换。

根据偏振器的工作原理不同，可以分为双折射型、反射型、吸收型和散射型偏振器。

其中反射型和散射型因其存在消光比差、抗损伤能力低等缺点，应用受到限制。

在光电子技术中，由于液晶技术的成熟，目前除了大量采用双折射型偏振器外，吸收型偏振器也已经得到广泛应用。

由晶体双折射特性的讨论已知，一块晶体本身就是一个偏振器，从晶体中射出的两束光都是线偏振光。

但是，由于从晶体中射出的两束光通常靠得很近，不便于分离应用。

所以，实际的偏振器，或者利用两束偏振光折射的差别，使其中一束在偏振器内发生全反射或散射，而让另一束光通过；或者利用某些各向异性介质的二向色性，吸收掉一束线偏振光，而使另一束线偏振光通过。

静水流深的光学讲义
摘要：
1.引言：光学的重要性
2.光的性质：波动性和粒子性
3.光学原理：几何光学和物理光学
4.应用领域：成像、通信、能源等
5.结论：光学的发展前景
正文：
【引言】
光学是一门研究光的性质、产生、传播、转换和作用的科学。

在现代科技领域，光学发挥着举足轻重的作用，涉及到众多学科，如物理学、化学、生物学、电子工程等。

本文将从光的性质、光学原理以及应用领域等方面，介绍光学的基本知识。

【光的性质：波动性和粒子性】
光既具有波动性，也具有粒子性。

波动性表现为光的传播具有干涉、衍射和偏振等现象。

粒子性则表现为光具有能量量子化的特点，光的粒子称为光子。

这一特性使得光学研究具有挑战性，同时也为光学技术带来了多样性。

【光学原理：几何光学和物理光学】
光学原理主要包括几何光学和物理光学两个方面。

几何光学主要研究光在传播过程中的成像和放大等问题，涉及到凸透镜、凹透镜、平面镜等光学元件。

物理光学则关注光的波动性和粒子性，研究光的传播、干涉、衍射等性
质。

【应用领域：成像、通信、能源等】
光学在众多领域具有广泛的应用。

在成像方面，光学成像技术为摄影、显微镜、望远镜等领域提供了重要支持。

在通信领域，光纤通信已成为现代通信网络的重要组成部分。

此外，光学在能源领域也发挥着重要作用，如太阳能电池、光催化等。

【结论】
光学作为一门跨学科的科学，对于现代科技的发展具有举足轻重的地位。