导图社区 高中物理--光
这是一篇关于光的思维导图,主要内容包括:光的本质,几何光学。内容丰富,要点梳理,结构清晰,体系完整!非常值得学习!
编辑于2024-12-25 16:11:38光
几何光学
独立传播 光路可逆
反射
反射角=入射角
折射
折射率:n=sinθ1/sinθ2 =c/v
反映了介质对光的偏折能力,与介质和光的频率有关n>1,频率越大,折射率越大
绝对折射率:从真空射入某种介质;相对折射率:介质1射入介质2
视深计算: tanθ≈sinθ
色散:复色光通过棱镜分解成单色光的现象 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
全反射
光疏介质:n较小;光密介质:n较大
光从光密介质射入光疏介质时,入射角增大到某一角度,折射角达到90º时,只剩下反射光
全反射临界角:sinC=1/n;光从介质射入真空时
应用:全反射棱镜(等腰直角三角形)、光导纤维(容量大、衰减小、抗干扰能力强)
光的本质
光的波动性
干涉
相干光源:频率相同、振动方向相同、相位差恒定
亮条纹∣PS₁-PS₂∣=kλ=2k·λ/2,暗条纹∣PS₁-PS₂∣=(2k+1)λ/2 两个相同的手电或激光笔都不行
相邻亮条纹间的距离Δx=lλ/d;两缝与屏间距离l越大、波长越长、缝间距越小,相邻亮条纹间距越大
单色光源:干涉图样,条纹间距相等,中央为亮条纹;白光:彩色条纹,中央是白色的
薄膜干涉:光照薄膜,经薄膜前后两面反射两列光波在薄膜表面叠加,形成干涉条纹 应用:检查平整度(不平整会有凸起图样P213)、增透膜(厚度d=(2k+1)λ/4,两列光波相互削弱,反射光强度降低,透射光增强)
衍射
光通过很窄的缝或小孔或障碍物时,光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象
明显衍射条件:缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长差不多,或者比波长更小 光的波长很小,衍射不明显
单缝衍射:明暗相间,中央亮纹,亮度大,宽度大,两侧越来越暗,间距不等;波长越长,中央亮纹越宽,间距越大
圆孔衍射:中央是亮度大的圆,外面是明暗相间不等距的圆环,亮度逐渐降低
圆盘衍射:中心出现泊松亮斑,圆盘阴影边缘模糊,阴影外不等距的明暗相间的圆环
衍射光栅(了解)
偏振
偏振是指横波的振动矢量(垂直于波的传播方向)偏于某些方向的现象;横波的振动方向即偏振方向
偏振片有透振方向,自然光通过偏振片变成偏振光
应用:照相机偏振滤光片、汽车车灯炫光解决、立体电影
激光
强度大,亮度高(切割、焊接、打孔、医学);方向性号,平行度高(测距、检测、雷达);单色性好(照排);相干性好(干涉、衍射、全息照相) 原子受辐射产生,人工相干光
光子说
普朗克黑体辐射
黑体:完全吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体(不一定是黑的,有些反而很明亮)理想化模型
黑体辐射:黑体不反射电磁波,但辐射电磁波 强度按波长的分布只与温度有关 温度升高:各种波长的辐射强度都增加;极大值向波长较短的方向移动
能量量子化:微观粒子的能量是不连续的 能量的交换是以最小单位ε的整数倍进行的
光电效应
定仪:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出 实质:光现象→电现象
截止频率ν(极限频率):光的频率减小到光电子不再逸出时的频率
饱和电流:在入射光强度一定时,增大光电管两极的正向电压,提高光电子的动能,光电流会随之增大。但光强不变,单位时间内阴极K发射的光电子数一定,电流达到最大值
①光强→单位时间内光子数目多→逸出光电子多→光电流大; ②光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大
遏止电压:使光电流减小到0的反向电压Uc 由入射光频率决定,不同金属截止频率不同,入射光频率大于截止频率才发射光电效应
逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值
爱因斯坦光电效应理论
光子能量ε=hυ;普朗克常量h=6.63×10^-14J▪S;υ频率
方程:hυ(光子能量)=Ek(电子初动能)+W(逸出功)
概要
康普顿效应
光的散射:光与介质中的微粒相互作用,传播方向发射改变
康普顿效应:散射光中除了有原波长λ0的x光外,还产生了波长λ≧λ0 的x光,其波长的增量随散射角的不同而变化
表明光子既有能量又有动量,光子动量定义:p=h/λ(跟力学动量不是一个东西)
波粒二象性
波动性
干涉、衍射 是光子本身的属性,而不是光子之间的相互作用产生的
粒子性
光电效应、康普顿效应
频率低、波长长的光,波动性强;频率高、波长短的光粒子性强