高中物理光学复习要点Word文档下载推荐.docx
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反射角等于入射角。
(4)光的折射定律:
折射线、入射线、法线共面,折射线和入射线分居法线两侧;
对确定的两种介质,入射角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一个常数.介质的折射率n=sini/sinr=c/v。
全反射条件①光从光密介质射向光疏介质;
②入射角大于临界角A,sinA=1/n。
(5)光路可逆原理:
光线逆着反射线或折射线方向入射,将沿着原来的入射线方向反射或折射.
3.常用光学器件及其光学特性
(1)平面镜:
点光源发出的同心发散光束,经平面镜反射后,得到的也是同心发散光束.能在镜后形成等大的、正立的虚出,像与物对镜面对称。
(2)球面镜:
凹面镜:
有会聚光的作用,凸面镜:
有发散光的作用.
(3)棱镜:
光密介质的棱镜放在光疏介质的环境中,入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。
隔着棱镜看到物体的像向顶角偏移。
棱镜的色散作用:
复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。
(4)透镜:
在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时,凸透镜:
对光线有会聚作用,凹透镜:
对光线有发散作用.透镜成像作图:
利用三条特殊光线。
成像规律1/u+1/v=1/f。
线放大率m=像长/物长=|v|/u。
说明①成像公式的符号法则——凸透镜焦距f取正,凹透镜焦距f取负;
实像像距v取正,虚像像距v取负。
②线放大率与焦距和物距有关.
(5)平行透明板:
光线经平行透明板时发生平行移动(侧移).侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。
4.简单光学仪器的成像原理和眼睛
(1)放大镜:
是凸透镜成像在。
u
(2)照相机:
是凸透镜成像在u>
2f时的应用.得到的是倒立缩小施实像。
(3)幻灯机:
是凸透镜成像在f
(4)显微镜:
由短焦距的凸透镜作物镜,长焦距的透镜作目镜所组成。
物体位于物镜焦点外很*近焦点处,经物镜成实像于目镜焦点内很*近焦点处。
再经物镜在同侧形成一放大虚像(通常位于明视距离处)。
(5)望远镜:
由长焦距的凸透镜作物镜,短焦距的透镜作目镜所组成。
极远处至物镜的光可看成平行光,经物镜成中间像(倒立、缩小、实像)于物镜焦点外很*近焦点处,恰位于目镜焦点内,再经目镜成虚像于极远处(或明视距离处)。
(6)眼睛:
等效于一变焦距照相机,正常人明视距约25厘米。
明视距离小子25厘米的近视眼患者需配戴凹透镜做镜片的眼镜;
明视距离大于25厘米的远视25者需配戴凸透镜做镜片的眼镜。
(二)物理光学——人类对光本性的认识发展过程
(1)微粒说(牛顿)基本观点:
认为光像一群弹性小球的微粒。
实验基础光的直线传播、光的反射现象。
困难问题无法解释两种媒质界面同时发生的反射、折射现象以及光的独立传播规律等。
(2)波动说(惠更斯)基本观点:
认为光是某种振动激起的波(机械波)。
实验基础:
光的干涉和衍射现象。
①光的干涉现象——杨氏双缝干涉实验
条件:
两束光频率相同、相差恒定。
装置(略)。
现象:
出现中央明条,两边等距分布的明暗相间条纹。
解释:
屏上某处到双孔(双缝)的路程差是波长的整数倍(半个波长的偶数倍)时,两波同相叠加,振动加强,产生明条;
两波反相叠加,振动相消,产生暗条。
应用:
检查平面、测量厚度、增强光学镜头透射光强度(增透膜).
②光的衍射现象——单缝衍射(或圆孔衍射)
缝宽(或孔径)可与波长相比拟。
装置:
(略)。
出现中央最亮最宽的明条,两边不等距发表的明暗条纹(或明暗乡间的圆环)。
困难问题:
难以解释光的直进、寻找不到传播介质。
(3)电磁说(麦克斯韦):
基本观点:
认为光是一种电磁波。
赫兹实验(证明电磁波具有跟光同样的性质和波速)。
各种电磁波的产生机理:
无线电波自由电子的运动;
红外线、可见光、紫外线原子外层电子受激发;
x射线原子内层电子受激发;
γ射线原子核受激发。
可见光的光谱:
发射光谱——连续光谱、明线光谱;
吸收光谱(特征光谱)。
无法解释光电效应现象。
(4)光子说(爱因斯坦):
认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量E=hν。
光电效应现象。
装置:
(略)。
①入射光照到光电子发射几乎是瞬时的;
②入射光频率必须大于光阴极金属的极限频率ν。
;
③当ν>
v0时,光电流强度与入射光强度成正比;
④光电子的最大初动能与入射光强无关,只随着人射光灯中的增大而增大。
解释①光子能量可以被电子全部吸收.不需能量积累过程;
②表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功(逸出功)hν。
③入射光强。
单位时间内入射光子多,产生光电子多;
④入射光子能量只与其频率有关,入射至金属表,除用于逸出功外。
其余转化为光电子初动能。
困难问题:
无法解释光的波动性。
(5)光的波粒二象性:
基本观点:
认为光是一种具有电磁本性的物质,既有波动性。
又有粒子性。
大量光子的运动规律显示波动性,个别光子的行为显示粒子性。
实验基础:
微弱光线的干涉,X射线衍射.
二、重要研究方法
1.作图:
几何光学离不开光路图。
利用作图法可以直观地反映光线的传播,方便地确定像的位置、大小、倒正、虚实以及成像区域或观察范围等.把它与公式法结合起来,可以互相补充、互相验证。
2.光路追踪法:
用作图法研究光的传播和成像问题时,抓住物点上发出的某条光线为研究对象。
不断追踪下去的方法.尤其适合于研究组合光具成多重保的情况。
3.光路可逆法:
在几何光学中,一所有的光路都是可逆的,利用光路可逆原理在作图和计算上往在都会带来方便
原子物理包括两大部分内容;
原子结构和原子核结构。
前者研究原子核外电子的分布及跃迁规律,后者研究核的组成及其变化规律。
1.原子核式结构学说(1909年。
卢瑟福)
实验基础:
α粒子散射实验——用放射源发出的α粒子穿过金箔,发现绝大多数α粒子按原方向前进,少数α粒子发生较大的偏转。
极少数产生大角度偏转,个别被弹回.基本内容:
在原子中心有一个带正电的核(半径约10-15~10-14m),集中了几乎全部原子质量、带负电的电子在核外绕核旋转(原子半径约10-10m)。
按经典理论,电子绕核旋转将辐射电磁波,能量会逐渐减小,电子运行的轨道半径不断变小,大量原子发出的光谱应该是连续光谱。
2.玻尔理论(1913年。
玻尔)实验基础氢光谱规律的研究。
基本内容(三点假设)
(1)原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态(定态),其总能量En(包括动能和电势能)与基态总能量量的关系为En=E1/n1(n=1、2、3……)
(2)原子在两个定态之间跃迁时,将辐射(或吸收)一定频率时光子;
光子的能量为hν=E初-E终。
(3)电子绕核运行的可能轨道是不连续的。
各可能轨道的半径rn=n2r1基态轨道半径r1。
(n=1、2、3……)。
困难问题无法解释复杂原子的光谱.
3.放射现象(1896年.贝克勒尔)
三种射线
(1)α射线氦原子核流。
v≈c/10。
贯穿本领很小。
电离作用很强。
(2)β射线高速电子流。
v≈c。
贯穿本领强,电离作用弱。
(3)γ射线波长很短的电磁波。
v=c。
贯穿本领很强,电离作用很弱。
衰变规律遵循电量、质量(和能量)守恒。
α衰变、β衰变、γ衰变(γ衰变是伴随着α衰变或β衰变同时发生的)。
半衰期:
放射性元素的原子读有半数发生衰变所需要的时间。
由核内部本身因素决定.跟原子所处的物理状态或化学状态无关.
4.原子核的组成
实验基础
(1)质子发现(1919年,卢瑟福)
(2)中子发现(1932年,查德威克)
基本内容原子核由质子和中子(统称核子)组成.原子核的质量数等于质子数与中子数之和.原子核的电荷数等于质子数。
各核子间依*强大的核力来集在核内。
5.放射性同位素质子数相同、中子数不同,具有放射性的原子。
用α粒子盖击铝核首先实现用人工方法得到放出性同位素磷(1934年,约里奥·
居里夫妇)。
基本应用
(1)利用射线的贯穿本领、电离作用或对生物组织的物理、化学效应。
(2)做为示踪原子。
6.核能
质量亏损:
组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差.
质能方程:
E=mc2
核反应能:
△E=△mc2
1.实践-理论-实践
从实践(实验)出发,提出理论,再经过实践的检验或进行新的实践一进一步发展理论。
例如,通过对气体放电现象、阴极射线的研究.汤姆生发现电子(1897年),提出原子结构的汤姆生模型。
由于卢瑟福的粒子的散射实验,进一步发展成卢瑟福模型。
通过对氢原子明线光谱的研究,又提出了玻尔理论等。
在原子物理中,非常鲜明地贯穿着辩证唯物主义认识论的这一基本思想方法。
复习中也应以此为线索,把握全章的知识结构。
2.守恒规律的应用
质量守恒、电荷守恒、能量守恒、动量守恒等自然界中的基本规律在原子物理中都得到全面的体现.复习中应紧紧把握这些守恒规律
光的传播
1.光在什么情况下是沿直线传播的,小孔成像是怎么回事,什么是本影和半影,如何确定本影、半影的区域?
如何确定影子的运动状态?
在何时、何地可以观察到日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食?
你知道几种典型的测量光速的方法吗?
你能体会出为什么这一章又被称为几何光学吗?
2.什么是光的反射定律,镜面反射和漫反射的主要区别是什么?
平面镜的成像特点是什么?
如何确定平面镜成像的观察范围?
我要想看到完整的脸,至少需要多大的矩形平面镜?
那我要想看到完整的三中办公楼呢?
如何确定物像的运动速度(速度垂直镜面和不垂直镜面两种情况)?
3.什么是折射定律?
与折射率相关的几个表达式分别是什么?
如何计算光射入介质后的波长、波速和频率?
什么是视深?
4.什么是光疏介质、光密介质,全反射的条件是什么?
在求解全反射问题时,一般采用什么解题方法?
什么是光导纤维?
在已知入射角的情况下如何计算光导纤维的折射率,如果入射角未知呢?
5.什么是光的色散,产生的原因是什么?
各种色光的频率、折射率、速度有什么规律?
你能定性画出不同色光在界面上发生反射、折射时的情景吗?
反之根据这些情景你有能判断出各色光的折射率、频率、能量、临界角的大小吗?
6.你了解几种典型的玻璃砖对光路的控制特点吗?
在三角形玻璃砖中,你知道几个典型角的关系吗?
单色光、复
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