高二物理选修3-4第十三章_光(人教版)知识复习提纲

1高中物理选修3-4知识点总结：第十三章光（人教版）这一章内容比较多，重要的是光的几种特性，包括：折射、干涉、衍射、偏振和光的全反射。本章的难点在于光的折射中有关折射率的问题，用双缝干涉测量光波的波长，以及光的全反射的有关计算问题。理解性的内容主要有：光的色散，光的偏振等知识点。考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。要求Ⅰ：折射率、全反射、光导纤维、光的干涉、光的衍射、光的偏振以及色散等内容。要求Ⅱ：光的折射定律、折射定律的运用、折射率的有关计算等有关的知识内容。知识网络：2内容详解：一、光的折射：●反射定律：反射光线和入射光线以及法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。●折射定律：折射光线和入射光线以及法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。在光的折射中光路是可逆的。●折射率：光从真空射入某介质时，入射角的正弦和折射角的正弦之比，称为折射率,用字母n表示。测定玻璃的折射率：如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线B,确定出点，画出，量出入射角和折射角的度数。3根据公式：计算出玻璃的折射率。对折射率的理解：介质折射率的大小取决于介质本身及入射光的频率，不同介质的折射率不同，与入射角、折射角的大小无关。当光从真空射入介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但是正弦值之比是一个常数。不同的介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比也是一个常数，但不同的介质具有不同的常数，说明常数反映着介质的光学特性。介质的折射率跟光的传播速度有关，由于光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都大于光从真空射入任何介质。二、光的干涉：●重要试验：杨氏干涉实验。●相邻的亮条纹或是暗条纹的间距：●决定干涉条纹间距的条件：当两个光源与屏上某点的距离只差等于半波长的偶数陪时这里出现的将是亮条纹，相反的如果距离只差是半波长的奇数陪是将会出现的是暗条纹。干涉图样的特点：1、单色光的干涉图样特点：中央为亮纹，两边是明暗相间的条纹，且亮纹与亮纹间暗纹与暗纹间的间距相等。2、白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹，紫光最靠近中央，彩色条纹显示了不同颜色的光的干涉条纹间距是不同的，所有光在中央的光程差都为零，都是加强区，所以在中央形成白色亮纹，红光的波长较长，条纹间距也较大，所以红光亮纹在外侧，紫光的波长较短，条纹间距也较小，所以紫光亮纹在内。干涉的要点思考：1、判断两列光是否能发生干涉现象关键是看两列光是否满足产生干涉现象的条件即两列光是相干光，光的频率、相位、振动方向都相同，与其他条件都无关。2、判断屏上某点为明条纹还是暗条纹应注意光程差和波长的倍数关系，若为波长的整数倍，则出现明条纹$若为半波长的奇数倍，则出现暗条纹。3、双缝干涉出现明暗条纹，可理解为光在满足一定条件下的能量再分配，若通过双缝的两个单缝的光波频率相同时，则叠加的结果将形成双缝干涉条纹，若通过双缝的两个单缝的光波频率不同，便不满足干涉条件，则叠加的结果将不会出现干涉条纹。4、双缝干涉实验中要掌握单缝和双缝的作用，单缝的作用是提供点光源，双缝的作用是提供相干光源。4用双缝干涉测量光的波长：1、按照如图所示的装置安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。2、放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样。3、在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样。4、用刻度尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻的两条亮或暗条纹间的距离。5、利用表达式求单色光的波长。6、换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长。三、光的色散、衍射以及偏振：●不同颜色的光的波长是不一样的。红光的波长是最长的，紫光的最短。●光的色散：把含有多种颜色的光分解为单色光的现象称为色散。光谱的定义：含有多种颜色的光被分解后，各色光按其波长的有序排列就叫光谱。1、薄膜干涉时的色散。2、折射时的色散。在同一种物质中，不同的波长的波传播速度是不相同的，波长越是短，那么其传播的速度越慢。棱镜的作用有两个：1、可以改变光的传播方向。2、可以使光发生色散。●光的衍射：光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。圆孔衍射：当圆孔比较大时，光沿着直线通过圆孔，在屏上产生圆斑，当圆孔调到很小时，尽管圆斑的亮度有所降低，但是在屏上出现亮暗相间的圆环，中央亮圆的亮度大，外面是亮暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，且亮暗圆环宽度不同。狭缝衍射：5用单色平行光照射狭缝，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮线，当缝调到很窄时，尽管亮线的亮度有所降低，但是宽度反而增大了。●衍射光栅：是一种由密集﹑等间距平行刻线构成的非常重要的光学器件●光的偏振：振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。只有横波才有偏振现象。光的干涉与衍射的区别：1、产生条件不同，光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加，只要狭缝或孔足够小，任何光都能发生明显衍射。2、条纹宽度不同，双缝干涉条纹是等宽的，条纹间的距离是相等的，而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。3、光强分布不同，双缝干涉条纹，从中央明条纹往两侧光强变化很小，而单缝衍射条纹的光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮纹逐渐变。4、条纹的变化情况不同，双缝干涉的条纹间距与波长成正比，条纹间距随波长的变化而变化，单缝衍射的条纹随缝宽的变化而变化，缝越窄衍射现象越明显。四、光的全反射和激光：●光疏介质：我们把折射率较小（光在其中传播速度速较大）的介质叫做光疏介质。●光密介质：折射率较大（光在其中传播速度速较小）的介质叫光密介质。●全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）介质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）介质的界面时，全部被反射回原介质内的现象。●发生全反射时的公式：6●光导纤维：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次全反射，从另一端射出。●激光：激光的最重要特点是激光的传播路径非常的准直。