普通物理光学讲义剖析
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物理初中教材光学第二节教学解析光学是物理学的重要分支之一,它研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象及其与物质相互作用的规律。
在初中物理教学中,光学是一个关键的知识点,本文将对初中教材光学第二节进行教学解析,帮助学生更好地理解光学原理。
第二节:光的折射光的折射是光线从一种介质传播到另一种介质时发生的弯曲现象。
折射定律是描述光线在两种介质交界面上的折射行为的定律。
下面我们来详细解析光的折射原理和相关知识点。
一、光的折射定律光的折射定律是由英国物理学家斯涅耳于17世纪提出的。
它表述了光线在两种介质交界面上的折射规律,即入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足的关系。
光的折射定律可以用如下数学表达式表示:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中,n₁和n₂分别代表两种介质的折射率,θ₁和θ₂分别代表入射角和折射角。
二、光的折射现象1. 光的折射方向根据光的折射定律,当光从光疏介质(折射率较小)射入光密介质(折射率较大)时,光线向法线所在介质弯曲,即入射角小于折射角;当光从光密介质射入光疏介质时,光线远离法线所在介质弯曲,即入射角大于折射角。
2. 折射率与光的速度关系根据光的折射定律,可以得出折射率与光的速度之间的关系。
当光从光疏介质射入光密介质时,由于光在光密介质中传播速度变慢,所以其折射率大于1;当光从光密介质射入光疏介质时,由于光在光疏介质中传播速度变快,所以其折射率小于1。
三、光的折射实例1. 棱镜的折射现象将一束光线照射到棱镜上,可以观察到光线经过棱镜后发生折射。
不同颜色的光线在经过棱镜折射后会产生色散现象,即不同颜色的光线会发生不同程度的偏折,形成彩虹色光谱。
2. 空气中的光路弯曲当我们在空气中看远处的物体时,由于空气折射率略大于真空,光线在空气中会发生微弱的弯曲。
这种现象使得我们能够看到地平线背后的物体,即引起大气折射。
四、光的折射在实际生活中的应用1. 折射望远镜折射望远镜是利用两个棱镜之间的折射现象来实现放大物体的观测。
一:光的直线传播1、光源:定义:能够发光的物体叫光源。
如太阳、萤火虫、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。
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:由于光的传播速度很大,所以测定光的传播速度是非常困难的。
第一个测量光速的科学家是伽利略,但遗憾的是他失败了。
后来经过几代科学家的不懈努力,测出的结果一次比一次精确,现在公认光在真空..中的传播速度是3×108 m/s,常用字母c表示。
(光的传播不需要介质,也就是光可以在真空中传播)二、光的反射规律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,1、反射光线与入射光线、法线在同一平面上,2、反射光线和入射光线分居于法线的两侧,3、反射角等于入射角。
3、光的反射的几个名词明确什么是入射光线、反射光线、入射点、法线、入射角和反射角。
【练一练】你能画图表示光的反射现象,并在图上分别标上“入射光线”、“反射光线”、“入射点”、“法线”、“入射角”、“反射角”吗?三、镜面反射和漫反射光的反射分为镜面反射与漫反射两类。
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。
高考物理难点剖析光学篇光学作为高考物理的一个重要知识点,一直以来都被认为是难点之一。
本文将从介绍光的本质、光的传播、光的反射和折射等方面进行剖析,帮助同学们更好地理解和掌握光学知识。
光学是研究光的属性和光的传播规律的学科,首先我们需要了解光的本质。
光的本质是电磁波,具有波粒二象性,既可以用波动模型解释,也可以用光量子模型解释。
这也是为什么在光学实验中同时存在干涉和照片效应的原因。
光的传播是光学中的基本概念,光是以直线传播的,具有波动性和直线传播性质。
光在传播中会发生折射和反射等现象。
光的反射是指光束从一种介质到另一种介质的界面时,按照一定的规律发生偏转的现象。
光的折射是指光束从一种介质射入到另一种介质时,按照一定的规律发生偏转的现象。
这两个现象在同学们的学习中常常会混淆,需要特别注意。
接下来,我们将重点介绍光的反射和折射。
光的反射遵循关于入射角和反射角相等的法则,即光的反射角等于入射角。
这是根据光的传播过程、波动性质所得出的结论。
而光的折射则需要用到折射定律,即光的入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足一个数学关系。
同学们在学习光的反射和折射时,可以通过大量的实验来加深对这两个概念的理解。
除此之外,光学中还有其他一些重要的概念和原理,比如光的干涉、衍射、偏振等。
这些知识点在高考中也往往会被考察。
其中,光的干涉是指两束或多束光波相互叠加时,互相加强或抵消的现象。
光的衍射是指光通过障碍物的时候,发生偏折和辐射的现象。
光的偏振是指在某一方向上振动的光波。
同学们在学习这些概念时,需要掌握相应的理论模型,并进行大量的实验操作。
在应用方面,光学在日常生活中有着广泛的应用。
光的折射现象被广泛应用于光纤通信、光学仪器等领域;光的干涉和衍射现象则常常出现在各种光学仪器中;光的偏振应用于3D电影、太阳镜等。
同学们在学习光学的过程中,可以与实际生活相结合,深入理解光学原理,并了解其实际应用,提高学习的兴趣和学习的实效。
第12章光学12.1本章要点详解█几何光学█光源,单色光与相干光█双缝干涉█光程与光程差█薄膜干涉█迈克耳孙干涉仪█光的衍射现象与惠更斯-菲涅耳原理█单缝的夫琅禾费衍射█圆孔的夫琅禾费衍射及光学仪器的分辨本领█光栅衍射█X射线的衍射█光的偏振状态█起偏和检偏,马吕斯定律█反射和折射时光的偏振重难点导学一、几何光学简介1.光的传播规律(1)光在传播过程中遵从的三条实验规律①光的直线传播定律光的直线传播定律是指光在均匀介质中沿直线传播。
②光的独立传播定律光的独立传播定律是指光在传播过程中与其他光束相遇时,各光束都各自独立传播,不改变其性质和传播方向。
③光的反射定律和折射定律光的反射定律和折射定律是指光入射到两种介质分界面时,其传播方向发生改变,一部分反射,另一部分折射。
图12-1光的反射和折射如图12-1所示。
实验表明:a.反射光线和折射光线都在入射光线和界面法线所组成的入射面内。
b.反射角等于入射角。
i='ic.入射角i与折射角r的正弦之比与入射角无关,而与介质的相对折射率有关,即rn i n sin sin 21=式中,比例系数n 21为第二种介质相对于第一种介质的折射率。
(2)光路可逆原理光路可逆原理是指当光线的方向返转时,光将循同一路径而逆向传播。
(3)费马原理费马原理是指光从空间的一点到另一点是沿着光程最短的路径传播。
光程是折射率n 与几何路程l 的乘积,则费马原理的一般表达式为⎰=BA l n 极值d 即光线在实际路径上的光程的变分为零。
2.全反射(1)全反射概念当入射角i =i c 时,折射角r =90°,因而当入射角i ≥i c 时,光线不再折射而全部被反射(图12-2),该现象称为全反射,入射角i c 称为全反射临界角。
12c arcsin n n i =图12-2光的反射和折射(2)隐失波根据波动理论,光产生全反射时,仍有光波进入第二介质,它沿着两介质的分界面传播,其振幅随离开分界面的距离按指数衰减。
光学一、基础知识1.光的折射全反射(1)折射率:n=sinisinr,i表示真空或空气中光线与法线的夹角,r表示介质中光线与法线的夹角。
n=cv,c表示真空中的光速,v表示介质中的光速。
(2)全反射:sinC=1n,C是光线从介质射向真空的全反射临界角,n是光线在介质中的折射率。
2.干涉衍射偏振(1)光的干涉:屏上距离双缝的路程差为半波长偶数倍的地方,将出现亮条纹。
距离双缝的路程差为半波长奇数倍的地方,将出现暗条纹。
相邻亮(暗)条纹间的距离Δx=Ldλ,L为双缝与屏间的距离,d为双缝之间的距离,λ为光的波长。
只有频率相同、振动情况相同的光线之间才会出现干涉。
(2)光的衍射:发生衍射的条件是,孔或障碍物的尺寸比波长小或者跟波长差不多。
(3)光的偏振:在垂直于光传播方向的平面上,只沿一个特定方向振动的光,叫偏振光。
自然光通过偏振片后就得到偏振光。
二、常规题型例1.下列说法正确的是(D)。
A.光只有照射在两种介质的平整界面上才能发生反射现象B.反射现象中入射光线和反射光线不可能相互垂直C.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折D.光从真空进入某种介质后,速度要减小练习1.如果光线以大小相等的入射角(不为零)从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则(C)。
A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小由n=sinisinr,i不变,n越大,r越小,偏离就越大,C对。
练习2.(多选)光线以一定入射角从真空射向某一介质,当入射角逐渐增大时,下列说法正确的是(AC)。
A.折射角逐渐增大B.折射角逐渐减小C.光线传播方向改变的角度增大D.光线传播方向改变的角度减小当入射角逐渐增大时,由于折射角增大的幅度小于入射角增大的幅度,所以光线传播方向改变的角度增大练习3.光从真空进入某种介质,入射角为40°,则反射光线与折射光线间的夹角可能的范围是(B)。
光学知识网络:一、光的直线传播1、几个概念①光源:能够发光的物体②点光源:忽略发光体的大小和形状,保存它的发光性。
(力学中的质点,理想化)③光能:光是一种能量,光能可以和其他形式的能量相互转化(使被照物体温度升高,使底片感光、热水器电灯、蜡烛、太阳万物生长靠太阳、光电池)④光线:用来表示光束的有向直线叫做光线,直线的方向表示光束的传播方向,光线实际上不存在,它是细光束的抽象说法。
(类比:磁感线电场线)⑤实像和虚像点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后,假设能会聚在一点,那么该会聚点称为实像点;假设被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的,但这光束的反向延长线交于一点,那么该点称为虚像点.实像点构成的集合称为实像,实像可以用光屏接收,也可以用肉眼直接观察;虚像不能用光屏接收,只能用肉眼观察.2.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的 注意前提条件:在同一种介质中,而且是均匀介质。
否那么,可能发生偏折。
如光从空气斜射入水中(不是同一种介质);“海市蜃楼”现象(介质不均匀)。
点评:光的直线传播是一个近似的规律。
当障碍物或孔的尺寸和波长可以比较或者比波长小时,将发生明显的衍射现象,光线将可能偏离原来的传播方向。
【例1】如以下图,在A 点有一个小球,紧靠小球的左方有一个点光源S 。
现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去,打到竖直墙之前,小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是A.匀速直线运动B.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动解:小球抛出后做平抛运动,时间t 后水平位移是vt ,竖直位移是h =21gt 2,根据相似形知识可以由比例求得t t vgl x ∝=2,因此影子在墙上的运动是匀速运动。
【例2】某人身高1.8 m ,沿一直线以2 m/s 的速度前进,其正前方离地面5 m 高处有一盏路灯,试求人的影子在水平地面上的移动速度。
解析:如以下图,设人在时间t 内由开场位置运动到G 位置,人头部的影子由D 点运动到C 点。