光

高中物理光的总结。涵盖：反射，折射，全反射，干涉，衍射，偏振，色散，激光

光

• 光的反射、折射、全反射
  • 反射
    • 反射定律
      • 反射光线与入射光线、发现处于同一平面内，反射光线与入射光线分别处于法线的两侧；反射角等于入射角。这就是光的反射定律
  • 折射
    • 光从一种介质进入另一种介质叫折射
    • 折射率
      • 折射率是绝对折射率的简称，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角和折射角的大小无关
      • 折射率均大于1
    • 相对折射率：
    • 折射定律：折射光线折射光线与入射光线、法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比
    • 光疏介质、光密介质
      • 折射率较大的是光密介质，折射率较小的是光疏介质。
      • 光在光密介质比在光疏介质中传播速度小
      • 光从光疏介质斜射入光密介质时，折射角小于入射角；光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角
  • 全反射
    • 光从光密介质斜射入光疏介质时，折射角为九十度时的入射角即为临界角
    • 条件
      • 光从光密介质斜射入光疏介质
      • 入射角大于或等于临界角C
    • 临界角与折射率的关系
      • 海市蜃楼
• 光的干涉、衍射
  • 干涉
    • 条件：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源
    • 双缝干涉
      • 干涉区域内产生亮、暗纹的条件
      • 光的干涉现象说明光具有波动性
      • 实验：用双缝干涉测量光的波长
        • 原理
        • 注意事项
    • 薄膜干涉
      • 现象：单色光照射薄膜，出现相等间距的明暗条纹；白光照射薄膜，出现彩色条纹
      • 实例：肥皂泡表面五颜六色
      • 产生原因：薄膜前表面的反射光线和后表面的反射光线反生干涉（图甲）
      • 应用
        • 利用空气膜的干涉，检验工件是否平整（图乙）。若工件平整则出现等间距明暗相同条纹；若工件某一点凹陷或凸起则在该点条纹将发生弯曲（图丙）
        • 增透膜可以增加光的透射能力
  • 衍射
    • 单缝衍射
      • 单色光入射单缝时，出现明暗相间且不相等的条纹，中间亮条纹较宽、较亮，两侧亮条纹较窄、较暗。
      • 白光入射单缝时，出现彩色条纹
    • 圆孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间且不等距的圆形条纹
    • 圆屏衍射（泊松亮斑):光入射圆屏时，在圆屏后的影区内有一亮斑
    • 光发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸与亮波波长相差不多，或比光波波长小时，会出现明显的衍射现象
    • 注意：当光遇到障碍物或孔时都会发生衍射现象，只是很多情况下现象不明显，所以衍射对障碍物或孔的尺寸没有什么条件，只是发生明显衍射时需要一定条件
• 光的偏振、色散、激光
  • 偏振
    • 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同
    • 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定方向振动光叫偏振光
      • 产生
        • 自然光经过偏振片后变成偏振光
        • 自然光射到两种介质的界面上时，反射光和折射光都是偏振光
      • 应用
        • 立体电影（光的偏振原理）
        • 液晶显示器（光的偏振现象）
        • 在照相机镜头前装一个偏振滤光器，使玻璃后面的景象拍出来更清晰
  • 色散
    • 一束白光经过三棱镜后，由于各种光的折射率不同，在后面的光屏上会出现彩色光带(图甲）
    • 彩虹形成的主要原因就是光的折射引起的色散现象（图乙）
  • 激光
    • 特点
      • 具有高度的相干性（振动频率相同、相差恒定的叫做相干性）
      • 平行度和方向性非常好
      • 强度大、亮度高