本试题 “光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( ) A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B.用三棱镜观察白光...” 主要考查您对全反射,临界角
双缝干涉
光的衍射
光的偏振
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光密介质与光疏介质:
1.定义:两种介质相比较,折射率较大的介质叫做光密介质,折射率较小的介质叫做光疏介质
2.特点:
(1)光由光疏介质射人光密介质时,折射角小于入射角;光由光密介质射入光疏介质时,折射角大于入射角。
(2)光在光疏介质中的传播速度大于在光密介质中的传播速度。
(3)光密介质与光疏介质是相对而言的。单独一种介质无法确定它是光密介质还是光疏介质
全反射:
1.定义:光从光密介质射人光疏介质时,折射角大于入射角,当入射角增大到某一角度时,折射角达到90。,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射
2.临界角:
①定义:折射角为90。时的入射角叫做全反射的临界角。
②公式:光由折射率为n的介质射入空气 (真空)时,
3.条件:
①光由光密介质射向光疏介质
②入射角等于或大于临界角
全反射的计算方法:
光从一种介质射入另一种介质时一般都要同时发生反射与折射现象,如图所示。当光线从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角。这样就有可能在入射角还没有增大到90。以前,折射角就已经达到90。,以光从水射人空气为例,当入射角增大到某一数值C 时,折射光线恰好掠过水面,和界面平行,折射角等于90。,再继续增大入射角,光线全部反射回水中,不再有折射光线进入空气中,于是形成光的全反射现象。
当折射角为90。时的入射角C叫做临界角,可见发生全反射的条件是:
①光线从光密介质射入光疏介质。
②入射角≥临界角(C),对于临界角有:。
分析光的全反射、临界角问题的一般思路:
(1)画出恰好发生全反射的光路。
(2)利用几何知识分析边、角关系,找出临界角。
(3)以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光线是否发生全反射,从而画出其他光线的光路图。
物质的密度与光密介质、光疏介质:
光密介质和光疏介质是相对的,是根据介质对同种频率的光的折射率大小来划分的。折射率较小的称为光疏介质,折射率较大的称为光密介质。显然对同一介质来说,当与其对比的介质不同时,它可能属于光密介质,也可能属于光疏介质,如水相对于空气是光密介质,但相对于玻璃就属于光疏介质了,对于某种介质,没有与之相对比的其他介质时,谈论它是光密介质还是光疏介质是无意义的。而物质的密度与介质的折射率之间没有直接的联系,密度大的介质折射率不一定大,如酒精的密度小于水的密度,但酒精的折射率大于水的折射率。但对于同种物质来说,当其密度变大时,通常折射率也变大。如空气,在海边、靠近海平面的空气温度低,密度大,折射率也大,常引起“海市蜃楼”现象;在沙漠,靠近地面的空气温度高,密度小,折射率也小,这正是引起“沙漠蜃景”的原因。
光的干涉:
1.定义:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮纹,某些区域的光被减弱,出现暗纹,且加强区域和减弱区域互相间隔的现象叫做光的干涉现象
2.发生干涉的条件:两列光的频率相同、相位差恒定和振动方向相同
能发生干涉的两列波称为相干波。如果两个光源发出的光能够发生干涉,这样的两个光源称为相十光源,相干光源可将同一束光分成两列光而获得
3.明暗条纹的条件:亮纹:
暗纹:
双缝干涉:
①中央为亮纹,两侧是明、暗相间的条纹,且亮纹与亮纹间、暗纹与暗纹问的距离相等。
②相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离,其中d为两缝问的距离,L为缝到屏的距离,λ为光的波长。此式表明,相同装置,波长越长,干涉条纹越宽。
③若用白光做实验,则中央亮纹为白色,两侧出现彩色条纹。彩色条纹显示了不同颜色光的于涉条纹间距是不同的
双孔干涉:
中央是一条直亮条纹,两侧是明暗相间的条纹,形状为焦点相同的双曲线,两焦点连线与双孔连线平行
光的衍射:
1.定义:当光照射到小孔或障碍物上时,光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象,叫做光的衍射现象
2.明显衍射条件:障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多.甚至比光的波长还要小
3.形成原因:光的衍射是相干光波叠加的结果,当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时,小孔处可以看成许多点光源,障碍物的边缘也可看成许多点光源(惠更斯原理)。这些点光源是相干光源,发出的光相干涉,在光屏上形成明暗相间的条纹
衍射图样及条纹特征:
单缝衍射 | 圆孔衍射 | 圆板衍射 |
①单缝衍射条纹的分布是不均匀的,中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同。用单色光照射单缝时,光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹,中央亮条纹最宽最亮。用白光照射单缝时,中间是白色亮条纹,两边是彩色条纹,其中最靠近中间的色光是紫光,最远离中间的色光是红光。 ②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关,入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 ③缝变窄,通过的光能变少,而光能分布的范围变宽,所以亮纹的亮度降低 |
①衍射图样中,中央亮圆的亮度最大,外面是亮、暗相间的圆环,但外围亮环的亮度小,用不同的光照射时得到的图样也不一样,如果用单色光照射时,中间为亮圆,外面是亮度越来越暗的亮环。如果用白光照射时,中间亮圆为白色,周围是彩色圆环。 ②中央是大且亮度最大的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。 ③只有圆孔足够小时,才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。 ④用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。 ⑤白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。 ⑥圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱 |
①圆板阴影区的中央有个亮斑——泊松亮斑。 ②圆板阴影区的周围有明暗相问的圆形衍射条纹 ③亮环或暗环的间距随半径的增大而减小,即越向外条纹越窄 |
光的干涉和衍射的比较:
光的偏振:
自然光与偏振光 | 自然光 | 若光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫自然光 |
偏振光 | 在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定方向振动的光,叫偏振光 | |
偏振片与透振方向 | 偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片,这个方向叫做“透振方向” | |
两种获得偏振光的方法 | (1)让自然光通过偏振片 | |
(2)自然光射到两种介质的交界面,如果光入射的方向合适,使反射光线和折射光线之间的夹角恰好是90。时,反射光和折射光都是完全偏振光,且偏振方向相互垂直,反射光的振动方向垂直于入射光线与法线决定的平面,折射光的振动方向平行于入射光线与法线所决定的平面 | ||
部分应用 | ①拍摄水下、玻璃橱窗内等物体的像时,在镜头前安装的消除反射光的偏振滤光片 ②立体电影 ③液晶显示屏等 | |
备注 | ①只有横波才有偏振现象,光的偏振现象证明光是一种横波。 ②自然光经过反射或折射后会变成偏振光。除了从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 |
自然光和偏振光的比较:
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