人教新高考物理重点突破：第30讲 光学.docx

第30讲 光学
知识图谱
光学
知识精讲
光的折射
1．折射定律
光的折射定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
（是比例常数）
2．介质的折射率
（1）定义：光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率。
（2）公式：，折射率总大于1，在介质中的传播速度。
（3）折射率的大小取决于介质本身和入射光的频率，与入射角的大小无关。某一频率的光在不同介质中传播时，频率不变，折射率不同，光速不同，波长也不同；不同频率的光在同一介质中传播时，折射率不同，光速不同，波长也不同。
4．测量玻璃的折射率
（1）实验原理：
（2）实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔。
（3）利用平均值法求玻璃的折射率: 根据测量数据求出各组，再算求这n组的平均值即为玻璃的折射率。
（4）利用图像法求折射率: 用表示纵坐标，用表示横坐标，把各组对应的数据描到坐标纸上，根据所描的点用过原点的直线使所描点尽量落在所画的直线上，或均匀后分布于直线的两侧，该直线的斜率即表示所测定的玻璃的折射率。
（5）利用做图法求折射率：由下图可知：。
全反射
1．全反射的定义：光从光密介质射向光疏介质时，同时发生折射和反射，当入射角增加到某一角度时，折射角完全消失，只剩下反射光线。
2．全反射产生的条件：
（1）光从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角。
3．临界角C：是指折射角为90°时的入射角，当光线从某介质射入真空（或空气）时，其临界角的正弦值为（C为临界角，c为光在空气中的传播速度）。
4．全反射的应用
（1）全反射棱镜
（2）光导纤维
三．光的干涉
1．杨氏干涉实验
1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到光的干涉现象。
2．干涉图样的特点
（1）明暗相间；
（2）亮纹间等距，暗纹间等距；
（3）两缝隙S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹，即中央亮纹。
3．光的干涉现象
两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。
只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象。相干光源是指频率相同、相位相同的两列光波。
4．决定双缝干涉条纹间距的条件
（1）当两束振动情况相同的光源产生的光相互叠加时，出现明条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于波长的整数倍或半波长的偶数倍，即：
|PS1－PS2|＝kλ＝2k· （k＝0，1，2，3…)；
当k＝0时，即PS1＝PS2，此时P点处的明条纹叫做中央亮条纹；
当 很小时，；
亮条纹中心的位置为：，k=0，1，2；
单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为。
（2）出现暗条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于半波长的奇数倍，即|PS1－PS2|＝（2k＋1) （k＝0，1，2，3…)。
暗条纹中心的位置为：，k=0，1，2 。
四．实验用双缝干涉测量光的波长
１．实验原理
由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹。根据上节课推导出的干涉条纹间距公式，可以计算出单色光的波长，公式中 为相邻两条亮纹间的距离，波长用表示，d表示两个狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的距离。
2．实验仪器及步骤
（1）实验仪器（双缝干涉仪）：包括光源，虑光片，单缝、双缝、遮光筒，光屏，光具座，测量头及刻度尺等。
（2）测量单色波的波长时，实验注意事项：
安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央时，记下手轮上的读数；转动手轮，使分划板的中心刻线移动至另一条亮纹的中央，记下此时的读数，得出n个亮条纹间的距离a，则相邻两条亮纹间距；用刻度尺测量双缝到光屏的距离，是已知的；重复测量，根据，求出波长的平均值。
（3）利用游标卡尺测量条纹间距的举例说明：
在上图中，游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数；10分度精确度为0.1mm。其中，上半部分的图中，游标尺第4刻线与主尺刻线对齐，故读数为：11mm+0.1m×4=11.4mm；下半部分的图中，游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为：16mm+0.1m×7=16.7mm；故条纹间距为：。
五．光的衍射
1．定义：光线离开直线路径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样。
2．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸和光的波长相差不