选修3-4《光》基础知识归纳

第十二章 光

第 1 课时 光的折射、全反射

基础知识归纳 1.光的直线传播

在 同一均匀介质 中光沿直线传播.当光从一种介质进入另一种介质时，传播方向改变.当障碍物或孔的尺寸和波长相等或者比波长小时，将发生明显的 衍射 现象，光线将偏离原来的方向.

2.光的反射、平面镜成像

(1)光的反射定律.光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射，反射光线、入射光线和法线处在 同一 平面内，反射光线、入射光线分居法线的 两侧 ，反射角 等于 入射角.

(2)平面镜成像的特点： 正立等大 的虚像，物与像关于镜面 对称 . (3)在反射现象中，光路是 可逆 的，常用到这一特点及边缘光线作图来确定视场的范围.

3.光的折射 (1)折射定律

折射光线、入射光线、法线处于 同一 平面内，折射光线与入射光线分别位于法线 两侧 ，入射角的正弦与折射角的正弦的比值是 定值 (注意两角三线的含义).

(2)折射率 ①折射率定义：

光从 真空或空气 中射入介质中发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的 折射率 .折射率是反映介质折射光的本领大小的一个物理量.

②折射率的定义表达式： n＝ sin ?1sin ?2 (其中θ1为真空或空气中的角度).

③折射率的其他各种计算表达形s式： n＝ cv ＝ ??? ＝ 1sin C (其中c、λ为光在真空或空气中的光速、波长；

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v、λ′为介质中的光速、波长；C为光发生全反射时的临界角).

④折射率大小的决定因素： 介质 、 光源 (主要是频率)，注意：介质的折射率n>1.

(3)折射光路是 可逆 的. 4.光的全反射

(1)光疏介质和光密介质：两种介质比较，折射率小的介质叫 光疏 介质，折射率大的介质叫 光密 介质；“光疏”和“光密”具有 相对性 .

(2)全反射现象：光从 光密 介质入射到 光疏 介质的分界面上时，当入射角增大到一定程度时，光全部反射回 光密 介质，这一现象叫 全反射 现象.

(3)临界角：折射角等于 90° 时对应的入射角叫做 临界角 ，用C表示，C＝ arcsin1n .

(4)发生全反射的条件：①光从 光密 介质入射到 光疏 介质；②入射角 大于等于 临界角.

(5)光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在 内芯 和 外套 的界面上发生全反射.其中 内芯 是光密介质， 外套 是光疏介质，它对光具有 传导作用 .

5.光的色散

(1)三棱镜：横截面为三角形的三棱柱透明体称三棱镜. 三棱镜对光线的作用：

①光密三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向 底面 偏折.物体经棱镜成像向 顶角 偏移.

②光疏三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向 顶角 偏折.

③全反射棱镜(等腰直角棱镜)：当光线从一直角边垂直射入时，在 斜边 发生全反射，从另一直角边垂直射出.当光线垂直于斜边射入时，在 两直角边 都发生全反射后又垂直于斜边射出.

三棱镜成像：

当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光

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线可以看到物体的 虚像 .

(2)光的色散：

①白光通过三棱镜后，出射光束变为 红 、橙、 黄 、绿、蓝、靛、 紫 七色光束.含有多种颜色的光被分解成单色光的现象叫做光的 色散 .各种色光按其波长的有序排列叫做 光谱 .

②各种色光性质比较：可见光中 红光 的折射率n最 小 ，频率υ最 小 ，在同种介质中(除真空外)传播速度v最 大 ，波长λ最 大 ，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最 大 ，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小(注意区分偏折角和折射角).

第 2 课时 光的干涉、衍射 激光

基础知识归纳 1.光的干涉现象 (1)光的干涉

两列光波在空间相遇时发生 叠加 ，在某些区域总加强，在另一区域总 减弱 ，从而出现 明暗相间 的条纹的现象叫光的干涉.

(2)干涉的条件

相干光源： 频率 相同、 相差 恒定(步调差恒定)的两束光.相干光源采用将一束光一分为二的方法获得，或者采用人造激光.

(3)杨氏双缝干涉 ①相干条件：如图

若S1、S2光振动情况完全相同，则符合δ＝r2－r1＝x＝nλ(n＝0,1,2,3?)时，

dL出现 亮条纹 ；

若S1、S2光振动情况完全相同，则符合δ＝r2－r1＝

Ldx＝(2n＋1)

?2 (n＝

0,1,2,3?)时，出现暗条纹.(注意：振动情况完全相反的加强减弱条件)

其中 d 是两狭缝之间的距离， L 是两狭缝到屏的距离，λ是光波的波长.

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②相邻亮条纹(或相邻暗条纹)之间的中央间距： Δx ＝Lλ

d③双缝干涉图样

单色光：中央为 明条纹 ，两边为等间距对称分布 明暗相间条纹 ； 复合光：中央为 明条纹 ，两边为等间距对称分布 彩色条纹 . 白光：中央为白色明条纹. (4)薄膜干涉

①薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而形成. ②生活实例及应用：a.液膜干涉：劈形薄膜干涉可产生 平行明暗相间 的条纹.

b.固膜干涉：增透膜. 膜的厚度： d增反膜： d??介4 .

??介2 .

c.气膜干涉：检查平整程度.

待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从 空气膜 的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位

于一条直线上，干涉条纹是 平行 的；反之，干涉条纹有 弯曲 现象.

2.光的衍射现象 (1)光的衍射

光遇到障碍物时， 偏离直线传播方向而照射到阴影区域 的现象叫做光的衍射.

(2)明显衍射的条件

从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波的波长 小 ，或者跟光波的波长 相差不多 时，光才发生明显的衍射现象.

(3)衍射图样

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