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1、幾何光學(xué)復(fù)習(xí) 知識(shí)結(jié)構(gòu): 知識(shí)要點(diǎn)詳析: 一、兩個(gè)概念: 1、光速: A、在真空中:光在真空中的傳播速度最大 c=3.0×108m/s B、在同一介質(zhì)中:根據(jù) 可得: 說明: a、同一色光在不同介質(zhì)中的折射率不同,所以傳播速度也不同。光在折射率越大的介質(zhì)中傳播速度越小?! 、不同色光對(duì)同一介質(zhì)的折射率不同,色光頻率越大,折射率也越大,在同一介質(zhì)中的傳播速度就越小?! ?、像: 物理學(xué)有像的確切定義:從物點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散光束,經(jīng)過光學(xué)元件后,有三種可能: ?。?)會(huì)聚于一點(diǎn),該點(diǎn)就稱為物點(diǎn)的實(shí)像點(diǎn);
2、 ?。?)成為發(fā)散光束,其反向延長(zhǎng)線的會(huì)聚點(diǎn),稱為物點(diǎn)的虛像點(diǎn); (3)成為平行光束,則不成像?! ≌f明: a、像是客觀的,與人是否觀察到無關(guān) b、根據(jù)光路可逆,物與實(shí)像具有相對(duì)性,物點(diǎn)發(fā)光經(jīng)過固定的光學(xué)元件后形成實(shí)像點(diǎn),如果將物點(diǎn)放置在實(shí)像點(diǎn)位置時(shí),則此時(shí)物點(diǎn)的像點(diǎn)將在原來的物點(diǎn)上?! 《⑷齻€(gè)基本規(guī)律 ?。ㄒ唬┕獾闹本€傳播 1、光源:能夠自行發(fā)光的物體叫做光源。光源發(fā)光就是把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿倪^程 2、光的直線傳播:光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。例如:小孔成像、影、日食、月食都是直線傳播的例證。
3、 說明:“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”這句話嚴(yán)格說來是不正確的,在物理光學(xué)部分我們會(huì)學(xué)習(xí)到光在同種均勻介質(zhì)中可以不沿直線傳播,例:發(fā)生了衍射。光的波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)是10-7m,在宏觀范圍內(nèi),不會(huì)發(fā)生衍射,認(rèn)為光是直進(jìn)的,這就構(gòu)成了以光的直線傳播為理論基礎(chǔ)的幾何光學(xué)知識(shí)?! 。ǘ┕獾姆瓷涠伞 」馍涞絻煞N介質(zhì)的分界面處,有一部分光返回到原來介質(zhì)中,這就是光的反射現(xiàn)象?! ?、內(nèi)容:反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè),反射角等于入射角?! ?、說明: ?、僭诜瓷洮F(xiàn)象中光路是可逆的
4、?、阽R面反射與漫反射遵從反射定律 3、應(yīng)用:平面鏡 ①平面鏡不動(dòng),入射光線轉(zhuǎn)過θ,反射光線也轉(zhuǎn)θ ?、谌肷涔饩€不動(dòng),平面鏡轉(zhuǎn)θ,反射光線轉(zhuǎn)2θ(如圖) ③兩平面鏡成直角,入射光線經(jīng)兩次反射后的反射光線與入射光線平行且反向。(如圖) B、平面鏡成像特點(diǎn):等大、正立對(duì)稱、虛像 作圖:所有的入射光線和反射光線畫實(shí)線且有箭頭,所有反射光線的反向延長(zhǎng)線畫虛線且過像點(diǎn),所有的虛像畫虛線。(如圖) C、平面鏡只改變光束的傳播方向,不改變光束的性質(zhì)?! 。ㄈ┕獾恼凵洌骸 」馍涞絻煞N介質(zhì)的分界面處,有一部分光
5、進(jìn)入到另一種介質(zhì)中,并且改變了原來的傳播方向,這就是光的折射現(xiàn)象。 1、內(nèi)容:折射光線、入射光線、和法線在同一平面內(nèi),折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè),入射角的正弦與折射角的正弦成正比,sini/sinr=常數(shù)。 2、說明:折射現(xiàn)象中光路是可逆的 3、應(yīng)用: A、折射率:光從真空射入某種介質(zhì),入射角的正弦與折射角的正弦之比,叫做介質(zhì)的折射率。表示為:,(注意:光是從真空射入某種介質(zhì),有i>r);實(shí)驗(yàn)證明:介質(zhì)的折射率等于光在真空中的速度與該介質(zhì)中傳播速度之比:(n>1) 兩種介質(zhì)相比較,折射率較大的介質(zhì)叫
6、做光密介質(zhì);折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì); 常見的測(cè)介質(zhì)折射率的儀器有——平行玻璃磚,實(shí)驗(yàn)室常用:“插針法”測(cè)玻璃磚的折射率。當(dāng)光通過平行玻璃磚時(shí),不改變傳播方向,也不改變光束的會(huì)聚和發(fā)散程度,只發(fā)生側(cè)移。若物體通過平行玻璃磚成像時(shí),成的是虛像,像的位置較物的實(shí)際位置有側(cè)移。(如圖) B、全反射 ?、俟庹丈涞絻煞N介質(zhì)界面時(shí),光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象。 ?、诎l(fā)生全反射的條件: (1)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì) ?。?)入射角大于等于臨界角(光線從某種介質(zhì)射向真空時(shí)的臨界角滿足:) 說明:全
7、反射時(shí)滿足反射定律 C、棱鏡 a、棱鏡可以改變光的傳播方向:光經(jīng)過三棱鏡發(fā)生兩次折射,每次折射都是光束向棱鏡底面偏折;點(diǎn)光源通過棱鏡成虛像,像點(diǎn)較物點(diǎn)向棱鏡頂角偏離?! 、棱鏡可以使光發(fā)生色散白光的色散表明: ?、侔坠馐菑?fù)色光 ②同一介質(zhì)對(duì)不同色光有不同的折射率,不同色光在同一介質(zhì)中的折射率不同?! ∑呱獾膶?duì)比: 紅 紫 折射率 增大 傳播速度 減小 臨界角 減小 例題精選: 例1:關(guān)于聲速和光速,下列敘述中正確的是 A.聲音在空氣中的傳播速
8、度大于在水中的傳播速度?! .光在空氣中的傳播速度大于在水中的傳播速度。 C.聲音和光在真空中都傳播得最快?! .聲音和光在真空中都不能傳播。 分析: 聲音是機(jī)械波,它是聲振動(dòng)在彈性介質(zhì)中傳播形成的,在真空中無法傳播,彈性介質(zhì)的密度越大,聲音的傳播速度越大?! 」馐且环N電磁波,是電、磁場(chǎng)在空間的傳播過程,無論有無介質(zhì)光均可傳播,光在真