光学复习
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文档简介
(共67张PPT)
光究竟是什么？
1、17世纪前，原始的光的微粒说：光粒子进入人的眼睛引起人的视觉.
2、1678年，惠更斯从光和声现象的某些相似性出发，提出了光的波动学说。
光的干涉
S1
S2
水波的干涉
1.什么是波的
干涉？
2. 波的干涉条
件是什么？
相干波源
f1 = f2
亮
亮
亮
暗
暗
S1
S2
相干光源
S1
SS1=SS2
S1、S2相干光源:
1.频率相同
2.振动方向相同
3.相差恒定
演示:双缝干涉
P
P1
S1
S2
S
r1
r2
P. 亮纹:
r=r2-r1=n (n=0,1,2…)
光的干涉产生的原因
P
P1
Q1
S1
S2
S
r1
r2
Q.暗纹:
r=r2-r1=(2n-1) /2 (n=1,2…)
条纹间距的推导
l>>d, r=r2-r1 =dsin
x =ltan lsin
r=r2-r1 dx/l
亮纹条件: dx/l = k (k=0,1,2…)
亮纹中心位置: x = kl /d
条纹间距: x =l /d
双缝干涉的条纹间距
条纹间距：
X=L / d
测 X、L、 d→
S1
S2
S
双缝干涉的条纹间距
L
d
1.增大双缝间的距离，
条纹间距____
2.增大像屏到双缝的距离，
条纹间距____
3. 增大光的波长，
条纹间距____
增大
增大
减小
各种色光在真空中的波长和频率
光的颜色是由波长(频率)决定的.
红→紫:波长减小,频率增大.
巩固1
在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片,这时
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它颜色的双缝干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
【C】
O
S1
S2
S
如图，SS1=SS2，S1O=S2O，用
白光作双缝干涉实验，屏上得
到的干涉条纹是
A.黑白的，O是亮纹
B.黑白的，O是暗纹
C.彩色的，O是亮纹
D.彩色的，O是暗纹
【C】
巩固2
白光的干涉图样
巩固4
利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法,其中正确的是 ：
A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后，
干涉现象消失
【ABD】
测量光的波长:条纹间距 x =l /d
薄膜两表面的反射光的叠加
薄膜干涉
明
暗
薄膜两表面的反射光的叠加
薄膜干涉
d1
d2
明
暗
薄膜干涉
薄膜干涉的应用——等倾法检查平整度
被测面
标准面
a
b
空气薄膜
a
b
巩固1
图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置.所用单色光是用普通光源加滤光片产生的.检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的
A. a的上表面和b的下表面
B. a的上表面和b的上表面
C. a的下表面和b的上表面
D. a的下表面和b的下表面
【C】
巩固2
劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图1所示.将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入 射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示. 现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从
上往下观察到的干涉条纹
A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
【A】
增透膜
照相机镜头上涂有一层增透膜,增强了绿光的透射能力,看上去呈淡紫色.以 表示绿光的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为
A. /8
B. /4
C. /3
D.
【B】
牛顿环
凸透镜的弯曲表面是个球面,球表面半径叫做这个曲面的曲率半径.把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,让单色光从上方射入,从上往下看凸透镜,可以看到亮暗相间的圆环状条纹.
1.这些环状条纹是怎样产生的
2.换曲率半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径怎样变化
3.该波长更大的单色光照射,观察到的圆环半径怎样变化
变大
变大
光 的 衍 射
水波的传播
S
水波的衍射
S1
光的直线传播
S
光的衍射
S
光的衍射
光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
光的衍射条件
障碍物或孔的尺寸小于
波长或者和波长差不多。
单缝衍射条纹
中央条纹亮而宽，
两侧条纹较暗较窄
单缝衍射条纹
波长越大，衍射越明显
白光的单缝衍射条纹
光直线传播形成的影
圆屏衍射
S
泊松亮斑
圆孔衍射
S
圆孔衍射
比较:双缝干涉与单缝衍射图样
比较:圆孔衍射与泊松亮斑（圆屏衍射）
练习1
用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到
A、宽度均匀的明暗相间的条纹。
B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。
C、一条亮纹。
D、一片亮光。
【B】
练习2：观察实验回答下列问题
1.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到
A.黑白相间的直条纹
B.黑白相间的弧形条纹
C.彩色的直条纹
D.彩色的弧形条纹.
【C】
2.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：
A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行
B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关
D.衍射条纹的间距与光的波长有关
【ACD】
3.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时,所看到的四个图像的顺序是 .
abcd
练习3
下列现象各属于光的什么现象？
A、雨后的彩虹。
B、阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹。
C、树叶上的露珠在阳光照射下呈现
彩色的条纹。
D、光照射到圆屏后在其阴影中出现
亮点。
横波的偏振现象
只有横波才有偏振现象.
观察思考
让阳光或灯光通过偏振片P,在P的另一侧观察.
1.以光的传播方向为轴旋转偏振片P,透射光的强度是否发生变化
2.在P的后面再放置另一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,通过两块偏振片的透射光的强度怎样变化
P-起偏器
Q-检偏器
几个结论
1.偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动.
2.光是一种横波.
3.太阳光是自然光(光振动沿各方向均匀分布).
4.自然光在介质表面反射时,反射光和折射光都是偏振光.
偏振现象的应用
光的电磁说
阅读思考
1.按频率有低到高电磁波谱的排列顺序是什么
2.红外线、紫外线、伦琴射线的特性及主要作用是什么
3.不同的电磁波产生的机理分别是什么？
红外线的主要作用
热辐射和红外遥感
紫外线的主要作用
化学作用和荧光效应
X射线和 射线
具有很高的能量,穿透本领强.
电磁波谱
左→右:频率 ↑,波长 ↓
产生的机理
1.无线电波 振荡电路中自由电子周期性运动
2.红外线、可见光、紫外线 原子的外层电子受到激发后产生的
3.伦琴射线 原子内层电子受到激发后产生的
4. 射线 原子核受到激发后产生的
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线
产生机理 振荡电路中自由电子的运动 原子外层电子受激辐射 原子内层电子受激辐射 原子核受激辐射
特性 波动性强 热效应 视觉 化学作用 贯穿作用强 贯穿本领最强
应用 无线电技术 加热
遥感 照明
摄影 荧光技术、杀菌消毒 检查探测、医用透视 工业探伤、医用治疗
机理、特性及主要作用
巩固1
一束单色光从空气射入玻璃中,则其
A.频率不变,波长变长
B.频率变大,波长不变
C.频率不变,波长变短
D.频率变小,波长不变
【C】
巩固2
气象卫星向地面发送的云图,是由卫星上的红外线感应器接收云层发出的红外线而形成的图象,云图上的黑白程度由云层的温度高低决定,这是利用了红外线的
A.不可见性
B.穿透性
C.热效应
D.化学效应
【C】
巩固3
下列关于紫外线的几种说法中,正确的是
A.紫外线是一种紫色的可见光
B.紫外线的频率比红外线的频率低
C.紫外线可使钞票上的荧光物质发光
D.利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控
【C】
巩固4
图为X射线管的结构示意图,E为灯丝电源，要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，
A. 电源正极应接在P点,X射线从K极发出
B. 电源正极应接在P点,X射线从A极发出
C. 电源正极应接在Q点,X射线从K极发出
D. 电源正极应接在Q点,X射线从A极发出
【D】
练习1
在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线三个波段的波长大小关系是
A.红外线的波长大于可见光的波长
B.伦琴射线的波长大于可见的波长
C.红外线的波长小于可见光的波长
D.伦琴射线的波长小于红外线的波长
【AD】
练习2
A与B是两束平行的单色光，它们从空气射入水中的折射角分别为rA和rB ，若rA>rB ，则
A.在空气中A的波长大于B的波长
B.在水中A的传播速度大于B的传播速度
C. A的频率大于B的频率
D.若光束从水中射向空气,则A 的临界角比B的临界角大
【ABD】
练习3
两束单色光沿半径射入玻璃砖，沿同一方向射出，下列说法正确的有
A. a光的频率较大.
B. a光在真空中的波长较小.
C. a光在玻璃中的传播速度较小.
D. a光的双缝干涉条纹较大.
a
b
c
o
【ABC】
阅读思考:激光的特点及应用
1.具有高度的相干性—很好的信息载体.
2.平行度非常好—精确测距,读取信息密度高.
3.高亮度(很小的空间和很短的时间集中很大的能量) —“光刀”, “焊接”.
光究竟是什么？
1、17世纪前，原始的光的微粒说：光粒子进入人的眼睛引起人的视觉.
2、1678年，惠更斯从光和声现象的某些相似性出发，提出了光的波动学说。
光的干涉
S1
S2
水波的干涉
1.什么是波的
干涉？
2. 波的干涉条
件是什么？
相干波源
f1 = f2
亮
亮
亮
暗
暗
S1
S2
相干光源
S1
SS1=SS2
S1、S2相干光源:
1.频率相同
2.振动方向相同
3.相差恒定
演示:双缝干涉
P
P1
S1
S2
S
r1
r2
P. 亮纹:
r=r2-r1=n (n=0,1,2…)
光的干涉产生的原因
P
P1
Q1
S1
S2
S
r1
r2
Q.暗纹:
r=r2-r1=(2n-1) /2 (n=1,2…)
条纹间距的推导
l>>d, r=r2-r1 =dsin
x =ltan lsin
r=r2-r1 dx/l
亮纹条件: dx/l = k (k=0,1,2…)
亮纹中心位置: x = kl /d
条纹间距: x =l /d
双缝干涉的条纹间距
条纹间距：
X=L / d
测 X、L、 d→
S1
S2
S
双缝干涉的条纹间距
L
d
1.增大双缝间的距离，
条纹间距____
2.增大像屏到双缝的距离，
条纹间距____
3. 增大光的波长，
条纹间距____
增大
增大
减小
各种色光在真空中的波长和频率
光的颜色是由波长(频率)决定的.
红→紫:波长减小,频率增大.
巩固1
在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片,这时
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它颜色的双缝干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
【C】
O
S1
S2
S
如图，SS1=SS2，S1O=S2O，用
白光作双缝干涉实验，屏上得
到的干涉条纹是
A.黑白的，O是亮纹
B.黑白的，O是暗纹
C.彩色的，O是亮纹
D.彩色的，O是暗纹
【C】
巩固2
白光的干涉图样
巩固4
利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法,其中正确的是 ：
A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后，
干涉现象消失
【ABD】
测量光的波长:条纹间距 x =l /d
薄膜两表面的反射光的叠加
薄膜干涉
明
暗
薄膜两表面的反射光的叠加
薄膜干涉
d1
d2
明
暗
薄膜干涉
薄膜干涉的应用——等倾法检查平整度
被测面
标准面
a
b
空气薄膜
a
b
巩固1
图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置.所用单色光是用普通光源加滤光片产生的.检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的
A. a的上表面和b的下表面
B. a的上表面和b的上表面
C. a的下表面和b的上表面
D. a的下表面和b的下表面
【C】
巩固2
劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图1所示.将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入 射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示. 现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从
上往下观察到的干涉条纹
A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
【A】
增透膜
照相机镜头上涂有一层增透膜,增强了绿光的透射能力,看上去呈淡紫色.以 表示绿光的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为
A. /8
B. /4
C. /3
D.
【B】
牛顿环
凸透镜的弯曲表面是个球面,球表面半径叫做这个曲面的曲率半径.把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,让单色光从上方射入,从上往下看凸透镜,可以看到亮暗相间的圆环状条纹.
1.这些环状条纹是怎样产生的
2.换曲率半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径怎样变化
3.该波长更大的单色光照射,观察到的圆环半径怎样变化
变大
变大
光 的 衍 射
水波的传播
S
水波的衍射
S1
光的直线传播
S
光的衍射
S
光的衍射
光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
光的衍射条件
障碍物或孔的尺寸小于
波长或者和波长差不多。
单缝衍射条纹
中央条纹亮而宽，
两侧条纹较暗较窄
单缝衍射条纹
波长越大，衍射越明显
白光的单缝衍射条纹
光直线传播形成的影
圆屏衍射
S
泊松亮斑
圆孔衍射
S
圆孔衍射
比较:双缝干涉与单缝衍射图样
比较:圆孔衍射与泊松亮斑（圆屏衍射）
练习1
用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到
A、宽度均匀的明暗相间的条纹。
B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。
C、一条亮纹。
D、一片亮光。
【B】
练习2：观察实验回答下列问题
1.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到
A.黑白相间的直条纹
B.黑白相间的弧形条纹
C.彩色的直条纹
D.彩色的弧形条纹.
【C】
2.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：
A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行
B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关
D.衍射条纹的间距与光的波长有关
【ACD】
3.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时,所看到的四个图像的顺序是 .
abcd
练习3
下列现象各属于光的什么现象？
A、雨后的彩虹。
B、阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹。
C、树叶上的露珠在阳光照射下呈现
彩色的条纹。
D、光照射到圆屏后在其阴影中出现
亮点。
横波的偏振现象
只有横波才有偏振现象.
观察思考
让阳光或灯光通过偏振片P,在P的另一侧观察.
1.以光的传播方向为轴旋转偏振片P,透射光的强度是否发生变化
2.在P的后面再放置另一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,通过两块偏振片的透射光的强度怎样变化
P-起偏器
Q-检偏器
几个结论
1.偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动.
2.光是一种横波.
3.太阳光是自然光(光振动沿各方向均匀分布).
4.自然光在介质表面反射时,反射光和折射光都是偏振光.
偏振现象的应用
光的电磁说
阅读思考
1.按频率有低到高电磁波谱的排列顺序是什么
2.红外线、紫外线、伦琴射线的特性及主要作用是什么
3.不同的电磁波产生的机理分别是什么？
红外线的主要作用
热辐射和红外遥感
紫外线的主要作用
化学作用和荧光效应
X射线和 射线
具有很高的能量,穿透本领强.
电磁波谱
左→右:频率 ↑,波长 ↓
产生的机理
1.无线电波 振荡电路中自由电子周期性运动
2.红外线、可见光、紫外线 原子的外层电子受到激发后产生的
3.伦琴射线 原子内层电子受到激发后产生的
4. 射线 原子核受到激发后产生的
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线
产生机理 振荡电路中自由电子的运动 原子外层电子受激辐射 原子内层电子受激辐射 原子核受激辐射
特性 波动性强 热效应 视觉 化学作用 贯穿作用强 贯穿本领最强
应用 无线电技术 加热
遥感 照明
摄影 荧光技术、杀菌消毒 检查探测、医用透视 工业探伤、医用治疗
机理、特性及主要作用
巩固1
一束单色光从空气射入玻璃中,则其
A.频率不变,波长变长
B.频率变大,波长不变
C.频率不变,波长变短
D.频率变小,波长不变
【C】
巩固2
气象卫星向地面发送的云图,是由卫星上的红外线感应器接收云层发出的红外线而形成的图象,云图上的黑白程度由云层的温度高低决定,这是利用了红外线的
A.不可见性
B.穿透性
C.热效应
D.化学效应
【C】
巩固3
下列关于紫外线的几种说法中,正确的是
A.紫外线是一种紫色的可见光
B.紫外线的频率比红外线的频率低
C.紫外线可使钞票上的荧光物质发光
D.利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控
【C】
巩固4
图为X射线管的结构示意图,E为灯丝电源，要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，
A. 电源正极应接在P点,X射线从K极发出
B. 电源正极应接在P点,X射线从A极发出
C. 电源正极应接在Q点,X射线从K极发出
D. 电源正极应接在Q点,X射线从A极发出
【D】
练习1
在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线三个波段的波长大小关系是
A.红外线的波长大于可见光的波长
B.伦琴射线的波长大于可见的波长
C.红外线的波长小于可见光的波长
D.伦琴射线的波长小于红外线的波长
【AD】
练习2
A与B是两束平行的单色光，它们从空气射入水中的折射角分别为rA和rB ，若rA>rB ，则
A.在空气中A的波长大于B的波长
B.在水中A的传播速度大于B的传播速度
C. A的频率大于B的频率
D.若光束从水中射向空气,则A 的临界角比B的临界角大
【ABD】
练习3
两束单色光沿半径射入玻璃砖，沿同一方向射出，下列说法正确的有
A. a光的频率较大.
B. a光在真空中的波长较小.
C. a光在玻璃中的传播速度较小.
D. a光的双缝干涉条纹较大.
a
b
c
o
【ABC】
阅读思考:激光的特点及应用
1.具有高度的相干性—很好的信息载体.
2.平行度非常好—精确测距,读取信息密度高.
3.高亮度(很小的空间和很短的时间集中很大的能量) —“光刀”, “焊接”.