考試要點
基本概念
一、光的直線傳播
1、幾個概念
①光源：能夠發光的物體
②點光源：忽略發光體的大小和形狀，保留它的發光性。（力學中的質點，理想化）
③光能：光是一種能量，光能可以和其他形式的能量相互轉化（使被照物體溫度公升高，使底片感光、熱水器電燈、蠟燭、太陽萬物生長靠太陽、光電池）
④光線：用來表示光束的有向直線叫做光線，直線的方向表示光束的傳播方向，光線實際上不存在，它是細光束的抽象說法。（模擬：磁感線電場線）
⑤實像和虛像
點光源發出的同心光束被反射鏡反射或被透射鏡折射後，若能會聚在一點，則該會聚點稱為實像點；若被反射鏡反射或被透射鏡折射後光束仍是發散的，但這光束的反向延長線交於一點，則該點稱為虛像點．實像點構成的集合稱為實像，實像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接觀察；虛像不能用光屏接收，只能用肉眼觀察．
2．光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的
注意前提條件：在同一種介質中，而且是均勻介質。否則，可能發生偏折。如光從空氣斜射入水中（不是同一種介質）；「海市蜃樓」現象（介質不均勻）。
點評：光的直線傳播是乙個近似的規律。當障礙物或孔的尺寸和波長可以比擬或者比波長小時，將發生明顯的衍射現象，光線將可能偏離原來的傳播方向。
二、反射平面鏡成像
1、反射定律
光射到兩種介質的介面上後返回原介質時，其傳播規律遵循反射定律．反射定律的基本內容包含如下三個要點：
① 反射光線、法線、入射光線共面；
② 反射光線與入射光線分居法線兩側；
③ 反射角等於入射角，即
2．平面鏡成像的特點——平面鏡成的像是正立等大的虛像，像與物關於鏡面對稱
3．光路圖作法——根據成像的特點，在作光路圖時，可以先畫像，後補畫光路圖。
4．充分利用光路可逆——在平面鏡的計算和作圖中要充分利用光路可逆。（眼睛在某點a通過平面鏡所能看到的範圍和在a點放乙個點光源，該點光源發出的光經平面鏡反射後照亮的範圍是完全相同的。）
5．利用邊緣光線作圖確定範圍
三、折射與全反射
1．折射定律 (荷蘭斯涅爾)
光射到兩種介質的介面上後從第一種介質進入第二種介質時，其傳播規律遵循折射定律．折射定律的基本內容包含如下三個要點：
① 折射光線、法線、入射光線共面；
② 折射光線與入射光線分居法線兩側；
③ 入射角的正弦與折射角的正弦之比等於常數，即
折射定律的各種表達形式： (θ1為入、折射角中的較大者，c為全反射時的臨界角。)
④折射光路是可逆的。
⑤n＞1
⑥介質確定，n確定。（空氣1.00028 水n＝1.33 酒精n＝1.6）（不以密度為標準）
⑦光密介質和光疏介質——（1）與密度不同(2)相對性 （3）n大角小，n小角大
2．全反射現象
（1）現象：光從光密介質進入到光速介質中時，隨著入射角的增加，折射光線遠離法線，強度越來越弱，但是反射光線在遠離法線的同時強度越來越強，當折射角達到90度時，折射光線認為全部消失，只剩下反射光線——全反射。
（2）條件：①光從光密介質射向光疏介質；② 入射角達到臨界角，即
（3）臨界角: 折射角為900（發生全發射）時對應的入射角,
3．光導纖維，海市蜃樓和內窺鏡
全反射的乙個重要應用就是用於光導纖維（簡稱光纖）。光纖有內、外兩層材料，其中內層是光密介質，外層是光疏介質。光在光纖中傳播時，每次射到內、外兩層材料的介面，都要求入射角大於臨界角，從而發生全反射。
這樣使從乙個端麵入射的光，經過多次全反射能夠沒有損失地全部從另乙個端麵射出。
四、稜鏡和玻璃磚對光路的作用
1．稜鏡對光的偏折作用
一般所說的稜鏡都是用光密介質製作的。入射光線經三稜鏡兩次折射後，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折，虛像向頂角偏移。
2．全反射稜鏡
橫截面是等腰直角三角形的稜鏡叫全反射稜鏡。選擇適當的入射點，可以使入射光線經過全反射稜鏡的作用在射出後偏轉90o（右圖1）或180o（右圖2）。要特別注意兩種用法中光線在哪個表面發生全反射。
4．玻璃磚——所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的稜柱。當光線從上表面入射，從下表面射出時，其特點是：⑴射出光線和入射光線平行；⑵各種色光在第一次入射後就發生色散；⑶射出光線的側移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關；⑷可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。
光的本性
一、粒子說和波動說
1、 微粒說——（牛頓）認為個光是粒子流，從光源出發，在均勻介質中遵循力學規律做勻速直線運動。
成功——直線傳播（勻速直線運動）、反射（經典粒子打在介面上）
困難——干涉，衍射（波的特性），折射（粒子受到介面的吸引和排斥：折射角、不能一視同仁），光線交叉
2、波動說——（荷蘭）惠更斯、（法）菲涅爾，光在「以太」中以某種振動向外傳播
成功——反射、折射、 干涉、衍射
困難——光電效應、康普頓效應、偏振
19世紀以前，微粒說一直占上風
（1） 人們習慣用經典的機械波的理論去理解光的本性。
（2） 牛頓的威望
（3） 波動理論本身不夠完善 （以太、惠更斯無法科學的給出週期和波長的概念）
3、光的電磁說——（英）麥克斯韋，光是一種電磁波
4、光電效應——證明光具有粒子性
二、光的雙縫干涉——證明光是一種波
1、 實驗
2023年，（英）托馬斯·楊
單色光單孔屏雙孔屏接收屏
2、現象
（1） 接收屏上看到明暗相間的等寬等距條紋。**亮條紋
（2） 波長越大，條紋越寬
（3） 如果用複色光（白），出現彩色條紋。**複色（白）原因：相干光源在屏上疊加（加強或減弱）
3、 小孔的作用：產生同頻率的光
雙孔的作用：產生相干光源（頻率相同，步調一致，兩小孔出來的光是完全相同的。）
4、 條紋的亮暗
l2—l1=（2k+1）λ/ 2 弱
l2—l1=2k*λ/ 2 =kλ 強
5、 條紋間距∝波長
x = λ l / d
波長雙縫到屏的距離雙縫距離
6、 1 m = 10 9nm 1 m = 10 10 a
三、薄膜干涉——光是一種波
1、 實驗酒精中撒鈉鹽，火焰發出單色的黃光
2、 現象
（1） 薄膜的反射光中看到了明暗相間的條紋。條紋等寬
（2） 波長越大，條紋越寬
（3） 如果用複色光，出現彩色條紋
3、 原因——從前後表面反射回來的兩列頻率相同的光波疊加，峰峰強、谷谷強、峰谷弱（ 陽光下的肥皂泡、水面上的油膜、壓緊的兩塊玻璃 ）
4、 科技技上的應用
（1）查平面的平整程度
單色光入射，a的下表面與b的上表面反射光疊加，出現明暗相間的條紋 ，如果被檢查的平面是平的，那麼空氣厚度相同的各點就位於同一條直線上，干涉後得到的是直條紋，否則條紋彎曲。
（2）增透膜
膜的厚度為入射光在薄膜中波長的1/4倍時，從薄膜的兩個面反射的波相遇，峰谷疊加，反射減，抵消黃、綠光，鏡頭呈淡紫色。
四．光的衍射——光是一種波
1、實驗
a 單縫衍射
b 小孔衍射
光繞過直線路徑到障礙物的陰影裡去的現象，稱光的衍射，其條紋稱衍射條紋
2、條紋的特點：條紋寬度不相同，正**是亮條紋，最寬最亮，若複色光（白），彩色條紋，**複色（白）
3、泊送亮斑——（法）菲涅爾理論泊松數學推導
4、光的直線傳播是近似規律
五．光的電磁說——麥克斯韋根據電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質上是一種電磁波，這就是光的電磁說，赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性。
1、電磁波譜：波長從大到小排列順序為：無線電波、紅外線（一切物體都放出紅外線，2023年，英國赫謝爾 ）、可見光、紫外線（一切高溫物體，如太陽、弧光燈發出的光都含有紫外線，2023年， 德國里特）、x射線（高速電子流照射到任何固體上都會產生x射線，2023年，德國倫琴，）、γ射線。
各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有重疊。
各種電磁波的產生機理分別是：無線電波是振盪電路中自由電子的週期性運動產生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發後產生的；倫琴射線是原子的內層電子受到激發後產生的；γ射線是原子核受到激發後產生的。
2、各種電磁波的產生、特性及應用。
3、實驗證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長λm和物體溫度t之間滿足關係λm t = b（b為常數）。可見高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。
在宇宙學中，可以根據接收到的恆星發出的光的頻率，分析其表面溫度。
六．光電效應——在光的照射下物體發射電子的現象叫光電效應。（右圖裝置中，用弧光燈照射鋅版，有電子從鋅版表面飛出，使原來不帶電的驗電器帶正電。）光效應中發射出來的電子叫光電子。
（1）光電效應的規律。①各種金屬都存在極限頻率ν0，只有ν≥ν0才能發生光電效應；②光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入光的頻率增大而增大；③當入射光的頻率大於極限頻率時，光電流的強度與入光的強度成正比；④瞬時性（光電子的產生不超過10-9s）。
（2）．光子說
①、蒲朗克量子理論～電磁波的發射和接收是不連續的，是乙份乙份的，每乙份叫能量子或量子，每乙份的能量是e＝h γ，h＝6.63×10 － 34 j·s，稱為蒲朗克常量。
②愛因斯坦光子說～光的發射、傳播、接收是不連續的，是乙份乙份的，每乙份叫乙個光子。其能量e＝h γ。
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