文档介绍：
各种不同形式的能可以互相转化,在转化过程中总量保持不变。这是自然界中的一条重要规律。也是指导我们分析研究各种物理现象时的一种极为重要的思想方法。在本讲中各部分都有广泛的渗透,应牢固把握。
光学辅导
光学包括两大部分内容:(又称光线光学)是以光的直线传播性质为基础,研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科;物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科.
一、重要概念和规律
(一)、几何光学基本概念和规律
1、基本规律
——光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=3×10 m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光速。实像——光源发出的光线经光学器件后,——光源发出的光线经光学器件后,由实际光线的延长线形成的。本影——光直线传播时,——光直线传播时,经物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域.
(1)光的直线传播规律先在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。
(2)光的独立传播规律光在传播时虽屡屡相交,但互不扰乱,保持各自的规律继续传播。
(3)光的反射定律:反射线、入射线、法线共面;反射线与入射线分布于法线两侧;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)=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C,sinC=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.
(1)平面镜: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。棱镜的色散作用是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,。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。
(1)放大镜是凸透镜成像在u<f时的应用。通过放大镜在物方同侧看到正立虚像。
(2)照相机是凸透镜成像在u>。
(3)幻灯机是凸透镜成像在f<u<2f时的应用。得到的是倒立放大的实像.
(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靠近焦点处,经物镜成实像于目镜焦点内很靠近焦点处。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,远焦距的〕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)于物镜焦点外很靠近焦点处,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。明视距离小于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厘米的远视眼患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。单色光干涉图样:中央明条,两边等距等亮度分布明暗相间的条纹。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,产生明条纹;路程差是半个波长的奇数倍时,两波反相叠加,振动相消,产生暗条。白光干涉图样:中央明纹为白色,两边依次为由紫到红的彩色条纹。
薄膜干涉应用检查平面、测量厚度(明纹区波程差为该处薄膜厚度