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 光学 专题一、光的折射全反射 折射 （1）遵守折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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成正比．即，为入射角，为折射角，为比例常数． （2）在折射现象中，光路是可逆的． （3）折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号表示． 某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，即． 光在不同介质中速度不同，但光在真空中的传播速度总是大于光在其他介质中的传播速度，故任何介质的折射率都大于1． 两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质． 全反射 （1）全反射：光从光密介质射入光疏介质，同时发生反射和折射，若使入射角逐渐增大，则折射光越来越弱，入射光越来越强，当入射角增大到某一角度时，折射光完全消失，光线全部被反射回原介质，这种现象称为全反射，这时的入射角称为临界角． （2）发生全反射的条件：光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角． （3）临界角：光从某种介质射向真空或空气时，发生全反射的临界角与介质的折射率的关系为 ．容易看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小． （4）在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，要判断是否会发生全反射．光从光疏介质射向光密介质时不会发生全反射，光从光密介质射向光疏介质时，要根据入射角与临界角的大小关系判断能否发生全反射，只有确定未发生全反射的情况下，才能根据折射定律确定入射角或折射角． （5）全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形，在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向． （6）光导纤维 导光原理：光在内芯和外套的界面上发生全反射，光会在光导纤维内沿锯齿形的路线传播． 光缆：一束光纤（光导纤维），外面用塑料及其他材料做的保护层包起来，用于激光信号传输． 干涉 （1）双缝干涉 由同一光源发出的光射到有两条狭缝的挡板上，这两条狭缝相距很近，这样一来，这两个狭缝就形成了两个振动情况相同的波源，这两个波源发出的光在挡板后的空间互相叠加，使得光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，在挡板后的屏上得到明暗相间的条纹，这就是双缝干涉． 屏上某点到双缝的路程差是波长整数倍处出现亮纹，是半波长的奇数倍处出现暗纹． 相邻的明条纹（或暗条纹）之间距离与波长、双缝间距及屏到双缝距离的关系为，据此可求出光的波长． （2）薄膜干涉：薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光发生干涉．单色光照射在薄膜上形成明暗相间的条纹，白光照射在薄膜上形成彩色条纹．色散 （1）不同颜色的光，波长不同． （2）光的色散：含有多种颜色的光被分解成单色光的现象． （3）薄膜干涉中的色散：肥皂膜的干涉条纹是彩色的；镀膜镜头看起来是有颜色的，镀膜厚度不同，颜色也不同． （4）折射时的色散：白光经过棱镜后会发生色散现象．各种色光通过棱镜后，红光偏折角度最小，紫光的偏折角度最大．偏折角度不同，表明同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大．由此可知，在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢． 衍射 （1）衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象，如单缝衍射、圆孔衍射． （2）发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多． 偏振 （1）自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是自然光． （2）偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动，这种光叫做偏振光． （3）只有横波才有偏振现象．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光；自然光在玻璃等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光．激光：有高度的相干性，平行度很好，亮度高．波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性． 光电效应 （1）照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象称为光电效应． （2）用如图所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的关系 存在饱和电流．在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值．实验还表明，入射光越强，饱和电流越大，这说明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多． 存在遏止电压和截止频率．施加反向电压，在光电管两极间形成使电子减速的电场，使光电流减小到零的反向电压称为遏止电压．设光电子的初速度上限为，则． 当入射光的频率减小到某一数值时，不再产生光电子，则称为截止频率或极限频率．实验表明，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；不同金属的截止频率不同． 效应具有瞬时性．光电效应几乎是瞬时的，即几乎在光照射到金属时就产生光电流．