光學知識點總結PPT學習教案

1、會計學1光學知識點總結光學知識點總結光的折射定律光的折射定律折射光線、入射光線、法線在同一平折射光線、入射光線、法線在同一平面內面內折射光線和入射光線分居法線兩側折射光線和入射光線分居法線兩側 入射角入射角、折射角有、折射角有什么關系呢什么關系呢 ？第1頁/共41頁當光從空氣斜射入當光從空氣斜射入水或玻璃中時，折射水或玻璃中時，折射角小于入射角角小于入射角 當入射角增大當入射角增大時，折射角也隨時，折射角也隨著增大著增大 當光從水或玻璃斜當光從水或玻璃斜射入空氣中時，折射射入空氣中時，折射角大于入射角角大于入射角 空空氣氣水水第2頁/共41頁入射角的正弦和折射入射角的正弦和折射角的正弦成正比角

2、的正弦成正比 nrisinsin空氣空氣-水水 n n 大于大于 1 1水水-空氣空氣 n n 小于小于 1 1第3頁/共41頁ir空氣空氣水水折射光路是可逆的折射光路是可逆的 ：第4頁/共41頁第5頁/共41頁應用應用1 1： 人在水上看到物體的人在水上看到物體的像，比實際物體位置像，比實際物體位置偏上，感覺水比較淺偏上，感覺水比較淺。從上向下看從上向下看, ,nHh折射率實際深度視深 第6頁/共41頁沒有大氣沒有大氣有大氣有大氣第7頁/共41頁 光從一種介質射入另一種介質光從一種介質射入另一種介質時，雖然入射角的正弦跟折射角的時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)正弦之比為一常數(shù)n

3、，但是對不同的，但是對不同的介質來說，這個常數(shù)介質來說，這個常數(shù)n是不同的，它是不同的，它是一個反應介質光學性質的物理量是一個反應介質光學性質的物理量，物理學中把光從真空射入某種介，物理學中把光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角與折射角的質發(fā)生折射時，入射角與折射角的正弦之比正弦之比n，叫做這種介質的折射率，叫做這種介質的折射率一、折射率一、折射率第8頁/共41頁（1 1）折射率）折射率-是光從真空射入某種是光從真空射入某種介質中時的折射率介質中時的折射率（2）n的大小與介質有關，與的大小與介質有關，與i和和r無無關，對于確定的介質，關，對于確定的介質，n是定值，不是定值，不能說能說nsin

4、i或或n1/sinr（3）折射率無單位折射率無單位任何介質的折射率皆大于任何介質的折射率皆大于1。sinisinrn=定義式：定義式：第9頁/共41頁某介質的折射率，等于光在真空某介質的折射率，等于光在真空中的速度中的速度c c與光在介質中的速度與光在介質中的速度之比：之比：cvn=（n1） 光在不同介質中的速度不同，光在不同介質中的速度不同，這正是發(fā)生折射的原因。這正是發(fā)生折射的原因。 研究表明：研究表明：第10頁/共41頁單色激光束單色激光束屏屏等間距等間距雙縫干涉圖樣雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線亮條紋的中心線亮條紋的中心線亮條紋的中心線暗條紋的中心線暗條

5、紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線雙縫雙縫中央亮條中央亮條紋紋明暗相間明暗相間亮條紋亮條紋暗條紋暗條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件22ns212ns（ n=0，1，2，3）（ n=0，1，2，3）第11頁/共41頁實驗：實驗：用雙縫干涉測量光的波長用雙縫干涉測量光的波長實驗原理實驗原理相鄰兩個明相鄰兩個明(或暗或暗)條紋之間的距離為條紋之間的距離為其中，波長用其中，波長用 表示，表示，d表示兩個狹縫之間的距離，表示兩個狹縫之間的距離，l為擋板與屏間的距離為擋板與屏間的距離 dlx 第12頁/共41頁第13頁/共41頁 讓一束光經(jīng)薄膜的兩個表面反射后，形成的兩束反射光產(chǎn)生

6、的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉薄膜干涉二、薄膜干涉中的色散不同單色光的薄膜干涉條紋不同單色光的薄膜干涉條紋 可見，波長可見，波長越長，干涉條紋越寬越長，干涉條紋越寬第14頁/共41頁 1 1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方由于光波波長極短）應出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方由于光波波長極短，所以微薄膜干涉時，介質膜應足夠薄，才能觀察到，所以微薄膜干涉時，介質膜應足夠薄，才能觀察到干涉條紋干涉條紋 2 2、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下

7、的、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉二、薄膜干涉中的色散第15頁/共41頁薄膜干涉的薄膜干涉的應用（一）應用（一）檢查表面的平整程度檢查表面的平整程度取一個透明的標準樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一取一個透明的標準樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個楔形空氣膜，薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光，從反射光中就會看到干

8、涉條紋光形成相干光，從反射光中就會看到干涉條紋標準樣板標準樣板待檢部件待檢部件空氣薄層空氣薄層第16頁/共41頁如果被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行如果被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的的, ,如圖（如圖（b b）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（c c）所）所示，則表示被檢測表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹示，則表示被檢測表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。這種測量精度可達被測表面的平整情況。這種測量精度可達1010-6-6cmcm。(a

9、) (b) (c) 單色光單色光標準樣板標準樣板薄片薄片被檢測平被檢測平面面注：薄片厚度一般僅為零點零幾毫米左右，只相當于一張紙片的厚度注：薄片厚度一般僅為零點零幾毫米左右，只相當于一張紙片的厚度薄膜干涉的薄膜干涉的應用（一）應用（一）檢查表面的平整程度檢查表面的平整程度第17頁/共41頁薄膜干涉的應用薄膜干涉的應用（二）（二）增透膜增透膜鍍層鍍層薄膜薄膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜( (一般用氟化鎂一般用氟化鎂) )。當。當薄膜的厚度適當時，在薄膜的兩個表面上反射路程度恰好薄膜的厚度適當時，在薄膜的兩個表面上反射路程度恰好等于半個波長，因而互相抵，這就大大

10、減小光的反射損失等于半個波長，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，增強了透射光的強度，這種薄膜叫，增強了透射光的強度，這種薄膜叫增透膜增透膜。第18頁/共41頁常用的棱鏡是橫截面積為三角形的三棱鏡，通常簡稱為棱鏡棱鏡可以改變光的傳播方向，還可以使光發(fā)生色散三、折射時的色散第19頁/共41頁 通過實驗或作光路可知（如圖），從玻璃棱鏡的一個側面射出的光線從另一側面射出時向底面偏折偏折角度不僅與棱鏡材料的折射率有關，還跟入射角底大小有關點擊畫面觀看動畫三、折射時的色散第20頁/共41頁光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍射時產(chǎn)生的明暗條紋叫衍

11、射圖樣。射時產(chǎn)生的明暗條紋叫衍射圖樣。光的明顯衍射條件：光的明顯衍射條件：障礙物或孔的尺寸小于波長或者和波長差不多。障礙物或孔的尺寸小于波長或者和波長差不多。第21頁/共41頁單縫不變，波長越大，衍射越明顯，單縫不變，波長越大，衍射越明顯，中央亮紋越寬中央亮紋越寬第22頁/共41頁波長一定時，單縫越窄，現(xiàn)象越明顯，中央亮紋越寬越暗第23頁/共41頁第24頁/共41頁S第25頁/共41頁第26頁/共41頁第27頁/共41頁只有橫波有偏振現(xiàn)象只有橫波有偏振現(xiàn)象 而縱波無偏振問題而縱波無偏振問題如何檢驗光的橫波性呢？如何檢驗光的橫波性呢？-用用偏振片偏振片檢驗檢驗 通光方向通光方向P通通不通不通第2

12、8頁/共41頁2自然光自然光 普通光源發(fā)光：普通光源發(fā)光：在在垂直傳播方向的平面內垂直傳播方向的平面內各個方向各個方向的光振動全有的光振動全有各個振動各個振動方向的強度相等方向的強度相等三、偏振光的獲取三、偏振光的獲取問題：問題： 如何從普通光源中取得偏振光呢？如何從普通光源中取得偏振光呢？方法：方法： （1 1）偏振片法）偏振片法 （2 2）反射折射法）反射折射法第29頁/共41頁1.一般入射角的情況一般入射角的情況反射光反射光 折射光都是折射光都是部分偏振光部分偏振光 反射光中反射光中 垂直入射面振動占優(yōu)垂直入射面振動占優(yōu)折射光中折射光中平行入射面振動占優(yōu)平行入射面振動占優(yōu)方法：方法： （

13、2 2）布儒斯特定律布儒斯特定律第30頁/共41頁 不同介質的折射率不同，我們把折射率較小的介質稱為光疏介質，折射率較大的介質稱為光密介質光疏介質和光密介質是相對的13NNAOB12空氣NNAOB介質 1空氣介質2介質1相對介質2是光疏介質介質介質1 1與介質與介質2 2相對空氣都是光密介質相對空氣都是光密介質23nn2第31頁/共41頁光由光密介質射入光疏介質時，同時發(fā)生反射和折射，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線越來越強，折射光線越來越弱，當折射角增大到90時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射折射角 2 2 為90時，發(fā)生全反射現(xiàn)象13介質NNAOC空氣12

14、介質NNAOB空氣3C第32頁/共41頁13光密介質NNAOC光疏介質在研究全反射現(xiàn)象中，剛好發(fā)生全反射的，即折射角等于90時的入射角是一個很重要的物理量，叫做臨界角臨界角用C 表示當光線從光密介質射入光疏介質時，如果入射角等于或大于臨界角，就發(fā)生全反射現(xiàn)象1 臨界角臨界角發(fā)生全反射現(xiàn)象第33頁/共41頁 折射角等于90時的入射角叫做臨界角，用符號C 表示光從折射率為n的某種介質射到空氣(或真空)時的臨界角C 就是折射角等于90時的入射角，根據(jù)折射定律可得：nCCsin1sin90sin因而 ：nC1sin第34頁/共41頁發(fā)生全反射的條件發(fā)生全反射的條件 光從光密介質進入光疏介質； 入射角等

15、于或大于臨界角 第35頁/共41頁光導纖維是非常細的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到幾百微米之間，由內芯與外套兩層組成內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射 把光導纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對位置相同，圖像就可以從一段傳到另一端了光導纖維第36頁/共41頁全反射棱鏡1、光線由AB面垂直入射，在AC面發(fā)生全反射，垂直由BC面出射橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡2、光線由AC面垂直入射，在AB、 BC面發(fā)生兩次全反射，垂直由AC面出射變化變化90 90 變化變化180 180 第37頁/共41頁特點特點作用作用應用實例應用實例相干光相干光 可進行調制、傳遞信息可進行調制、傳遞信息光纖通信光纖通信平行度平行度非常好非常好傳播很遠距離能保持一定傳播很遠距離能保持一定強度，可精確測距測速強度，可精確測距測速激光雷達激光雷達可會聚于很小的一點，記可會聚于很小的一點，記錄信息密度高錄信息密度高DVDDVD、CDCD、VCDVCD機，機，計算機光驅計算機光驅亮度高亮度高可在很小空間短時間內集可在很小空間短時間內集中很大能量中很大能量激光切割、焊接、激光切割、焊接、打孔、醫(yī)療手術打孔、醫(yī)療手術產(chǎn)生高