高中物理光學知識點經(jīng)典總結 高中物理光學知識點經(jīng)典總結 光的反射 光的折射 幾何光學 全反射 光的色散 入射角等于反射角 光路可逆 光的頻率（顏色）由光源決定，與介質(zhì)無關 空間nsinv介質(zhì)sinC介質(zhì) 光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時 從水面看水下光源，視深度為dd/n介質(zhì)，頻率不變 從水面以下看水下物體，視高度為dnd 條件：1、光密到光稀； 2、入射角大于或等于臨界角sinc=1（C為臨界角）n①光的色散顏色n紅紫小大②①光光纖②全反射棱鏡λ光的干涉波動光學光的衍射光的偏振光的性質(zhì)電磁波光的粒子性密棱鏡：光向底部偏轉稀棱鏡：光向頂部偏轉角??亮條紋δ=kλlx暗條紋δ=雙縫干涉（2n1）d2薄膜干涉單縫衍射針孔衍射小球衍射光是橫波麥克斯韋提出光的本質(zhì)是電磁波光電效應無線電波X射線f小大V大小C林E光子大小大小大皂膜、空氣膜、油膜、牛頓環(huán)、光學裝置增透膜、冷光燈結構圖，E為燈絲電源。加萬在K、A電極之間加500V直流高壓，使射線管發(fā)射X射線、紅外線、可見光、紫外線、X射線。原子核受激發(fā)產(chǎn)生振蕩。電路中自由原子的外層電子受激發(fā)。原子的內(nèi)層電子受激發(fā)。電子的周期運動產(chǎn)生赫茲。用實驗證明了光的電磁理論的正確性。v=λf產(chǎn)生一切物體。高溫物體的主要性質(zhì)有熱效應、化學效應、電子衍射現(xiàn)象。光波與物質(zhì)波都是概率波。應用例子：遙感、遙控、加熱、熒光、殺菌、透視、金屬探傷。光的波粒二象性E=hv。波性質(zhì)的種類：康普頓效應。石墨中電子對x射線的散射現(xiàn)象。紅外線hv=Em-En。 紫外線 原子躍遷時輻射或吸收的光子的能量 干涉、衍射、多普勒效應、偏振等都是波特有的現(xiàn)象 X射線 EKhv-W 陰極射線射到固體表面時 強穿透力 物質(zhì)波 幾率波 光譜 德布羅意波 任何運動物體都有相應的波長λ 物質(zhì)波：λ=h/p 光子出現(xiàn)在空間位置的幾率和運動微觀粒子出現(xiàn)在某點附近的幾率由波的定律決定 連續(xù)光譜：熱固體液體高壓氣體發(fā)光 發(fā)射光譜【亮線光譜】：稀薄氣體或金屬蒸氣 吸收光譜：光穿過物質(zhì)時被部分吸收 擴展閱讀：高中物理光學知識點總結 光學知識點 光的直線傳播。 光的反射 一、光源 1.定義：自身能發(fā)光的物體。 2.特性：光源具有能量，并能將其他形式的能量轉化為光能。 光在介質(zhì)中的傳播是能量的傳播。二、光的直線傳播1.光在同一均勻透明介質(zhì)中作直線傳播。真空中各種頻率的光的傳播速度為：C=3108米/秒；介質(zhì)中各種頻率的光的傳播速度均小于真空中的傳播速度，即v3.臨界角公式：光由某種介質(zhì)射到真空（或空氣）時的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c。四、棱鏡與光的色散1.棱鏡對光的偏轉作用一般來說，棱鏡都是用光密介質(zhì)制成的。
入射光經(jīng)過棱鏡兩次折射后，出射方向與入射方向相比，向下方偏轉。（如果棱鏡的折射率小于棱鏡外介質(zhì)的折射率，則結論相反。）畫圖時盡量利用對稱性（將棱鏡內(nèi)的光線畫得與下方平行）。由于各種顏色光線的折射率不同，一束白光經(jīng)過棱鏡折射后會發(fā)生色散，在光屏上形成七色光帶（稱為光譜）（紅光偏轉最少，紫色光偏轉最多）。在同樣的介質(zhì)中，七種顏色光線與下列物理量的對應關系見表。 光學中的一個現(xiàn)象，一系列的結論，色散現(xiàn)象λ（波動性），衍射C，干涉間隔γ（粒子性），E，光子光電效應nv，距離紅色小大大（明顯），容易小大大（不明顯），小難黃色紫色大小（不明顯），難大大（明顯），大容易結論：（1）折射率n，（2）全反射的臨界角C，（3）在同一介質(zhì)中的傳播速度v，（4）平行玻璃塊中的橫向位移△x（5）光的頻率γ，頻率越大，粒子性越明顯。（6）光子能量E=hγ，光子能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象（7）光在真空中的波長λ，波長越大，波動性越明顯； （8）同樣條件下，雙縫干涉條紋的間距x越來越窄 （9）同樣條件下，衍射現(xiàn)象越來越不明顯 2、全反射棱鏡。截面為等腰直角三角形的棱鏡稱為全反射棱鏡。選擇合適的入射點，入射光經(jīng)全反射棱鏡出射后，可偏轉90°（右側圖1）或180°（右側圖2）。
兩種用法要特別注意光在哪個表面發(fā)生全反射。 3.玻璃磚 玻璃磚一般指截面為矩形的棱鏡。當光從上表面入射，從下表面出射時，它的特點是： （1）出射光與入射光平行； （2）各種顏色的光在第一次入射后發(fā)生色散； （3）出射光的橫向位移與玻璃磚的折射率、入射角、厚度有關； （4）利用玻璃磚可以測量玻璃的折射率。 4.光纖 全反射的一個重要應用是在光纖(簡稱光導纖維)。光纖有兩層材料，內(nèi)層為光密介質(zhì)，外層為光稀介質(zhì)。光在光纖中傳播時，每次射到內(nèi)外層材料界面時，都要求入射角大于臨界角，這樣才能發(fā)生全反射。 這樣，從一個端面入射的光經(jīng)過多次全反射后，就可以無損失地從另一端面射出。五、各光學元件對光路的控制特點 (1)光束經(jīng)平面鏡反射后，其會聚(或發(fā)散)程度不會改變。這是由“反射角等于入射角”的反射定律和平面鏡的反射面為“平面”所決定的。 (2)當一束光束射向棱鏡時，經(jīng)前后表面兩次折射后，其傳播路徑改變的特點是向底邊偏轉。如果光束是由復雜光組成，由于不同色光偏轉的程度不同，就會出現(xiàn)所謂的色散現(xiàn)象。 （3）當一束光線射到一塊前后表面平行的透明玻璃磚上時，經(jīng)過前后表面兩次折射后，其傳播路徑改變的特點是傳播方向不變，只發(fā)生橫向偏移。
（4）當一束光線射到透鏡上，經(jīng)前后表面兩次折射后，其傳播路徑改變的特點是：凸透鏡使光束會聚，凹透鏡使光束發(fā)散。六、各光學鏡的成像特性當一束由物點發(fā)出的發(fā)散光束照射到鏡面上，經(jīng)反射或折射后，若聚于一點，則該點即為該物點在鏡面形成的實像點；若發(fā)散，則其反向延伸后的聚光點即為該物點在鏡面形成的虛像點。因此判斷某一光學鏡能否成實（虛）像的關鍵，就是看發(fā)散光束經(jīng)光學鏡反射或折射后，能否變成聚光光束（也可能仍是發(fā)散光束）。 （1）平面鏡的反射不能改變物點發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散度，所以只能在對側形成大小相等的正立虛像。 （2）凹透鏡的折射只能使物點發(fā)出的發(fā)散光束的發(fā)散度增大，所以只能在同一側形成縮小的正立虛像。 （3）凸透鏡的折射可以使物點發(fā)出的發(fā)散光束仍然發(fā)散，也可以使物點發(fā)出的發(fā)散光束變成會聚光束，所以既能形成虛像，又能形成實像。 七、幾何光學中的光路問題 幾何光學是利用“幾何”知識來研究光的傳播，而光的傳播路徑是由光的基本傳播定律決定的。所以，對于幾何光學問題，只要能畫出光路圖，剩下的就只是“幾何問題”了。 幾何光學中的光路通常分為以下兩類： （1）“成像光路” 一般而言，光路要按照光的傳播規(guī)律來畫，但對于成像光路，特別是薄透鏡的成像光路，則是基于三條特殊光線來完成的。
這三種特殊的光線通常是指：平行于主軸的光線經(jīng)過透鏡后，必須通過焦點；通過焦點的光線經(jīng)過透鏡后，必須與主軸平行；通過光心的光線經(jīng)過透鏡后，不改變其傳播方向。 （2）“視場光路”就是用光路來確定觀察范圍。這種光路一般需要畫出所謂的“邊緣光線”，而一般的“邊緣光線”往往需要借助物點與像點的一一對應關系來確定。 光的波動性質(zhì)（光的性質(zhì)） 1.光的干涉 1.光的干涉現(xiàn)象 在兩波相遇的重疊區(qū)域，有的區(qū)域使“振動”加強，出現(xiàn)亮條紋；有的區(qū)域使振動減弱，出現(xiàn)暗條紋。振動加強和振動較弱的區(qū)域相互分離，出現(xiàn)明暗條紋交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫做光的干涉現(xiàn)象。 2、穩(wěn)定干涉的條件：兩波頻率相同，振動同階（振動方向相同），相位差不變，兩振動條件始終是同一波源，也就是相干波源 1、產(chǎn)生相干光源的方法（必須保證相同）。 （1）利用激光（因為激光發(fā)出的光極其單色性）； （2）光譜法（一分為二）：把一束光分成兩束頻率、振動完全相同的光。（這樣兩束光來自同一個光源，頻率必須相等）。 ． ． ． ． ． ． ． 下面四張圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣薄膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖。 點（或縫）光源分割法：楊氏雙縫（雙孔）干涉實驗； 利用反射得到相干光源：薄膜干涉a 利用折射得到相干光源：/22.雙縫干涉的定量分析如圖所示，縫屏間距L遠大于雙縫間距d，點O到雙縫S1、S2等距，當雙縫出射的光同時到達點O附近的P點時，兩光波的光程差b為δ=r2-r1； 由幾何關系可得：r12=L2+(x-考慮L》d和L》x，可得δ=d2)2，r22=L2+(x+d2)2。dxL(1)亮條紋：當δ=±kλ(k=0，1，2)屏幕上某點到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍時，兩光束的疊加干涉增強；(2)暗條紋：當δ=±(2k-1)，設光的波長為λ，2(k=0，1，2，)屏幕上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍時，兩光束的疊加和干涉減弱。 據(jù)此，不難計算出： （1）亮條紋坐標x=±kLdλ(k=0,1,2,) （2）暗條紋坐標x=±（2k-1）Ld2(k=1,2,) 測量光波長的方法 （3）條紋間距[相鄰亮條紋（暗條紋）之間的距離]△x=Ldλ。（狹縫屏間距L，雙縫間距d)an1 利用此公式可確定單色光的波長。
則求出n條亮(暗)條紋的距離a，相鄰兩亮條紋的間距為dLxdL(an1)。用白光做雙縫干涉實驗時，由于白光中各類顏色的波長不同，造成干涉條紋的間距不一樣，所以屏幕中央是白色的亮條紋，兩邊則出現(xiàn)彩色條紋。結論：同一光源發(fā)出的光經(jīng)過兩個狹縫后，形成兩列光波。①當這兩列光波到某點的距離差為波長的整數(shù)倍，即δ=kλ時，該點處的光互相加強，出現(xiàn)亮條紋；②當?shù)侥滁c的距離差為半波長的奇數(shù)倍，即δ=x2(2n1)時，該點處的光互相減弱，出現(xiàn)暗條紋； ld因此，用單色光做雙縫干涉實驗時，屏幕中央是亮條紋，兩邊對稱排列著亮度相同、間距不等的條紋。用白光做雙縫干涉實驗時，屏幕中央是白色亮條紋，兩邊對稱排列著彩色條紋，紫色亮條紋最靠近中央白色亮條紋。原因：不同顏色產(chǎn)生的條紋間距不同，不同顏色的條紋相互交錯，因此出現(xiàn)彩色條紋。遮住其中一條縫：就會出現(xiàn)亮度不同、間距不等的衍射條紋。 3、薄膜干涉現(xiàn)象：當光照射到一片薄膜上時，從薄膜正反面反射的兩列光波疊加在一起，形成疊合形薄膜干涉，可產(chǎn)生平行交替的條紋，兩列反射波的光程差Δδ等于薄膜厚度d的兩倍，即Δδ=2d。 由于薄膜各處厚度不同，導致各處兩列反射波的光程差不相等，若：Δδ=2d=nλ(n=1,2…)，則會出現(xiàn)明亮的條紋。
Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)則出現(xiàn)暗條紋。需要注意的是，在受照面(即前表面)出現(xiàn)干涉條紋，后表面是由于光的折射引起的色散現(xiàn)象。單色光有明暗交替的條紋，彩色光有彩色條紋。薄膜干涉的應用：肥皂膜干涉、兩片玻璃間的空氣膜干涉、浮在水面的油膜干涉、牛頓環(huán)、蝴蝶翅膀的顏色等。當光線照射到薄膜上時，從薄膜前后表面反射的兩列光疊加在一起，在薄膜上看到明暗條紋。 (1)減反射膜(氟化鎂):鏡片的減反射膜厚度應為膜中透射光波長的1/4倍。 使反射光在薄膜正反面的光程差為半個波長（ΔT=2d=λ，所以d=λ），因此反射光疊加后減弱。光的反射損失大大減少，透射光強度增強。這種膜稱為減反射膜。光譜中心的綠光對人的視覺最敏感，穿過時完全被抵消，而邊緣的紅光和紫光則沒有明顯減弱。所有加有減反射膜的光學鏡片均呈現(xiàn)淡紫色。從能量上看，Ein=++。在介質(zhì)膜吸收不變能量的前提下，若=0，則最大。增強透射光強度。（2）“用干涉法檢查平面”：如圖所示，兩板之間形成一層空氣膜，單色光從上往下照射。 如果被測平面是光滑的，則所得到的干涉圖樣一定是等間距的。如果某處是凸的，則相應的亮條紋（或暗條紋）會提前出現(xiàn)，如圖A所示；如果某處是凹的，則相應的條紋會稍后出現(xiàn)，如圖B所示。
（注：“超前”與“延后”不是指時間，而是指從左到右的順序。） 注：由于發(fā)光物質(zhì)的特殊性，任何兩束獨立的光柱疊加都不會產(chǎn)生干涉，只有用特殊方法（∝λ）從同一光源分開的兩束光柱疊加，才能產(chǎn)生干涉。 4、光的波長、波速與頻率的關系v=λf。光在不同介質(zhì)中傳播時，其頻率f不變，其波長λ與光在介質(zhì)中的波速v成正比。色光的顏色由頻率決定，頻率不變，色光的顏色就不會改變。 2、光的衍射。 1、光的衍射現(xiàn)象是光離開直路，繞過障礙物陰影的現(xiàn)象。 單縫衍射：中心呈明亮明亮的條紋，兩邊對稱排列，強度減弱，間距變窄。 圓孔衍射：不等間距的明暗環(huán)（不同于牛頓環(huán)） 2、泊松亮點：當光照射到不透明的微小圓盤上時，在圓盤陰影中央出現(xiàn)亮點，形成泊松亮點時，圓盤陰影邊緣模糊高中物理光學知識點總結，陰影外側有間距不等的明暗環(huán)。 3、各種形狀的障礙物都會引起光的衍射，輪廓模糊。 4、明顯衍射的條件： 障礙物（或孔洞）的尺寸可以和波長相比，甚至比波長還小。（當障礙物或孔洞尺寸小于0.5mm時，有明顯的衍射現(xiàn)象）Δd≤300λ當Δd=0.1mm=1300λ時，衍射現(xiàn)象十分明顯。 摘要：光的干涉條紋與衍射條紋都是光波疊加的結果，但又有明顯的區(qū)別：單色光的衍射條紋與干涉條紋都有明暗之分，但衍射條紋中間的亮條紋最寬，兩邊條紋逐漸變窄、變暗，而干涉條紋間距相等，且明暗亮度相同。
白光的衍射條紋和干涉條紋都是彩色的。意義：①干涉和衍射現(xiàn)象是波的特性：證明光具有波動性，λ越大，干涉和衍射越明顯，現(xiàn)象也越容易觀察到。②衍射現(xiàn)象表明光沿直線傳播只是近似規(guī)律，當光的波長遠小于障礙物并在一定的條件（條件）下，光可看作沿直線傳播。（反之）③在衍射明顯的情況下，當窄縫變窄時，亮點的范圍變大，條紋間距離變大，亮度變暗。光的直線傳播是幾何光學的基礎，光的衍射現(xiàn)象并不是完全否定光的直線傳播，而是指出光的傳播規(guī)律是受一定條件限制的，任何物理規(guī)律都是受一定條件限制的。 （光學顯微鏡能放大201*倍，不能再放大了，如果再放大，衍射現(xiàn)象就明顯了。） 光垂直于紙面振動。（以下新教材適用） 3、光的偏振 剪切波只向一定的方向振動，這種現(xiàn)象叫波的偏振。 只有剪切波才具有偏振。 根據(jù)波是否具有偏振，可以判斷它是否是橫波。 實驗證明，光具有偏振，就是說光波是橫波。 （1）自然光。 從太陽、電燈等普通光源直接發(fā)射出來的光，包括向垂直于傳播方向的各個方向振動的光高中物理光學知識點總結，向各個方向振動的光波強度都是一樣的，這種光叫做自然光。 自然光經(jīng)過起偏鏡之后，就發(fā)生了偏振。 在紙上 (2) 偏振光。 自然光經(jīng)過偏光鏡后，在垂直于傳播方向的平面上，只向一個特定的方向振動，這種光稱為偏振光。自然光照射到兩種介質(zhì)的界面時，如果光的入射方向合適，使反射光與折射光的夾角正好為90°，那么反射光和折射光都是偏振光，它們的偏振方向互相垂直。
我們通常所見的光，大部分是偏振光。除了從光源直接射出的光以外。起偏鏡（偏振片）是用特定的材料制成的，上面有一個特殊的方向（傳輸方向），只有振動方向與傳輸方向平行的光波才能通過起偏鏡。 (3)只有橫波才有偏振。光的偏振也證明了光是波，而且是橫波。各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向、電磁波的傳播方向都是互相垂直的。 (4)光波的感光性和生理效應主要是由電場強度E引起的，所以把E的振動叫光振動。 (5)應用：3D電影、照相機鏡頭、消除車燈眩光等。 四、麥克斯韋的光的電磁理論。 1、光的干涉和衍射充分表明光是波，光的偏振現(xiàn)象進一步表明光是橫波。 光電磁理論背景：麥克斯韋在電磁理論研究中預言了電磁波的存在，并得到了電磁波傳播速度的理論值3./s，這個值與當時測量到的光速3./s十分接近。在此基礎上，（1）麥克斯韋提出光的本質(zhì)就是電磁波，這就是所謂光的電磁理論。光電磁理論的基礎：赫茲在提出電磁理論20多年后，通過實驗證實了電磁波的存在，并測得電磁波的傳播速度確實等于光速，并測量了它的波長和頻率，證明了電磁波也能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉、偏振等現(xiàn)象。光的電磁理論的正確性被實驗證實了。
光電磁理論的意義：揭示了光的電磁本質(zhì)，即光是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波；把光學現(xiàn)象與電磁現(xiàn)象統(tǒng)一起來，解釋了光、電、磁之間的聯(lián)系。解釋了光為什么能在真空中傳播：電磁場本身就是物質(zhì)，傳播不需要其他介質(zhì)。 （2）電磁波譜：按波長由大到小排列為：無線電波、紅外線、可見光（七種顏色）、紫外線、X射線、伽馬射線。除可見光外，相鄰波段有重疊。 各種電磁波的基本原理、性質(zhì)區(qū)別和用途。電磁波的種類無線電波紅外線可見光紫外線X射線伽馬射線頻率(Hz)104～～3..91014～7..51014～～以上真空中的波長(m)組成頻率波觀察方法各種電磁波的產(chǎn)生機理31014～～7.7107.7107～44107長度：有大有小波動：明顯不明顯頻率：有小有大粒子性質(zhì)：不明顯明顯無線電技術利用熱效應激發(fā)熒光利用穿透能力照相膠片感光度(化學效應)LC電路中自由原子的外層電場激發(fā)電子的振蕩108核技術原子內(nèi)層電子受激發(fā)而原子核受激發(fā)特性與用途強波動性通信、廣播、導航熱效應加熱干燥、遙測遙感、醫(yī)療、制導等視覺照明、照相、加熱化學反應、熒光效應、殺菌 熒光燈、黑光燈 手術室殺菌消毒，治療皮膚病等 強穿透作用 最強穿透能力 檢查、探測、透視、檢測、治療等 治療等 ①從無線電波到伽馬射線，本質(zhì)上都是相同的電磁波，它們的行為遵循相同的波動定律。
②由于頻率和波長不同，表現(xiàn)出不同的特性：大波長（小頻率）干涉，衍射明顯，波動性強。現(xiàn)在在晶體上可以觀察到γ射線的衍射圖。 ③除同一種光外，上述相鄰電磁波的頻率并不是絕對分開的，但頻率和波長的排列是有規(guī)律的。 （3）紅外線、紫外線、X射線的性質(zhì)和應用。 種類 生產(chǎn) 主要性質(zhì) 應用舉例 紅外線 一切物體都能發(fā)出熱效應 遙感、遙控、加熱 紫外線 一切高溫物體都能發(fā)出化學效應 熒光、殺菌、合成 VD2 X射線 陰極射線打到固體表面時，具有很強的穿透能力 人體透視、金屬探傷 ⑷實驗證明，物體輻射的電磁波最強波長λm與物體溫度T滿足關系λmT=b（b為常??數(shù)）。可見，高溫物體輻射的電磁波頻率較高。 在宇宙學中，可以根據(jù)從中收到的光的頻率分析恒星的表面溫度：頻率范圍為3.9-7。頻譜：由熱固體，液體和高壓氣體的發(fā)射產(chǎn)生的所有波長。可以反映每個元素的特征光譜線。 光譜分析可以使用明亮的線光譜和吸收光譜。
（普通光源發(fā)射的光是混合光，激光頻率是單一的，相干性能非常好，顏色特別純凈。為了切割各種材料，在藥物中，激光用作“輕刀”來進行手術，請注意以下問題。并且多個縫隙是衍射現(xiàn)象，只有通過雙孔，雙裂和雙面的光而產(chǎn)生的現(xiàn)象才是干擾現(xiàn)象。 盡管干擾和衍射條紋都是根據(jù)波浪疊加的原理生成的，但兩個邊緣具有以下差異（以相同的亮度為例）：干擾條件之間的間距相等，而亮點則是相同的亮點，并且在亮點上均勻地散布了亮點。本文中給出的有關“高中物理學知識點的經(jīng)典摘要”的示例僅是您的參考來擴展您的思維方式。