2019高考物理知识点之光的性质

高考物理知识点之光的性质考试要点基本概念一、光的直线传播1、几个概念①光源：能够发光的物体②点光源：忽略发光体的大小和形状，保留它的发光性。

（力学中的质点，理想化）③光能：光是一种能量，光能可以和其他形式的能量相互转化（使被照物体温度升高，使底片感光、热水器电灯、蜡烛、太阳万物生长靠太阳、光电池）④光线：用来表示光束的有向直线叫做光线，直线的方向表示光束的传播方向，光线实际上不存在，它是细光束的抽象说法。

（类比：磁感线电场线）⑤实像和虚像点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后，若能会聚在一点，则该会聚点称为实像点；若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的，但这光束的反向延长线交于一点，则该点称为虚像点．实像点构成的集合称为实像，实像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接观察；虚像不能用光屏接收，只能用肉眼观察．2．光在同一种均匀介质中是沿直线传播的注意前提条件：在同一种介质中，而且是均匀介质。

否则，可能发生偏折。

如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。

点评：光的直线传播是一个近似的规律。

当障碍物或孔的尺寸和波长可以比拟或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可能偏离原来的传播方向。

二、反射平面镜成像1、反射定律光射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循反射定律．反射定律的基本内容包含如下三个要点：①反射光线、法线、入射光线共面；lh x vt② 反射光线与入射光线分居法线两侧； ③ 反射角等于入射角，即21θθ=2．平面镜成像的特点——平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面对称 3．光路图作法——根据成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补画光路图。

4．充分利用光路可逆——在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。

（眼睛在某点A 通过平面镜所能看到的范围和在A 点放一个点光源，该点光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。

）5．利用边缘光线作图确定范围 三、折射与全反射1．折射定律 (荷兰 斯涅尔)包含如下三个要点：① 折射光线、法线、入射光线共面；② 折射光线与入射光线分居法线两侧；③ 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数，即n =21sin sin θθ 折射定律的各种表达形式：Cv c n sin 1sin sin 21='===λλθθ (θ1为入、折射角中的较大者，C 为全反射时的临界角。

) ④折射光路是可逆的。

⑤n ＞1⑥介质确定，n 确定。

（空气1.00028 水n ＝1.33 酒精n ＝1.6）（不以密度为标准） ⑦光密介质和光疏介质——（1）与密度不同(2)相对性 （3）n 大角小，n 小角大 2．全反射现象（1）现象：光从光密介质进入到光速介质中时，随着入射角的增加，折射光线远离法线，强度越来越弱，但是反射光线在远离法线的同时强度越来越强，当折射角达到90度时，折射光线认为全部消失，只剩下反射光线——全反射。

（2）条件：①光从光密介质射向光疏介质；② 入射角达到临界角，即C ≥1θ （3）临界角: 折射角为900（发生全发射）时对应的入射角,nC 1sin = 3．光导纤维，海市蜃楼和内窥镜全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。

光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。

光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。

这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。

四、棱镜和玻璃砖对光路的作用1．棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。

入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折，虚像向顶角偏移。

2．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。

选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o（右图1）或180o（右图2）。

要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。

4．玻璃砖——所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。

当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

光的本性一、粒子说和波动说1、 微粒说——（牛顿）认为个光是粒子流，从光源出发，在均匀介质中遵循力学规律做匀速直线运动。

成功——直线传播（匀速直线运动）、反射（经典粒子打在界面上）困难——干涉，衍射（波的特性），折射（粒子受到界面的吸引和排斥：折射角、不能一视同仁），光线交叉2、波动说——（荷兰）惠更斯、（法）菲涅尔，光在“以太”中以某种振动向外传播成功——反射、折射、 干涉、衍射 困难——光电效应、康普顿效应、偏振19世纪以前，微粒说一直占上风（1） 人们习惯用经典的机械波的理论去理解光的本性。

（2） 牛顿的威望（3） 波动理论本身不够完善 （以太、惠更斯无法科学的给出周期和波长的概念） 3、光的电磁说——（英）麦克斯韦，光是一种电磁波 4、光电效应——证明光具有粒子性二、光的双缝干涉——证明光是一种波 1、 实验1801年，（英）托马斯·杨物理光学光的本性学说发展史 光的波粒二象性粒子性――光电效应微粒说（牛顿）波动说（惠更斯）电磁说（麦克斯韦）光子说（爱因斯坦） 光的波粒二象说光的干涉波动性光的衍射2、现象（1）接收屏上看到明暗相间的等宽等距条纹。

中央亮条纹（2）波长越大，条纹越宽（3）如果用复色光（白），出现彩色条纹。

中央复色（白）原因：相干光源在屏上叠加（加强或减弱）3、小孔的作用：产生同频率的光双孔的作用：产生相干光源（频率相同，步调一致，两小孔出来的光是完全相同的。

）4、条纹的亮暗L2—L1=（2K+1）λ/ 2 弱L2—L1=2K*λ/ 2 =Kλ强5、条纹间距∝波长△X = λ L / d波长双缝到屏的距离6、 1 m = 10 9nm 1 m = 10 10 A三、薄膜干涉——光是一种波1、实验酒精中撒钠盐，火焰发出单色的黄光2、现象（1）薄膜的反射光中看到了明暗相间的条纹。

条纹等宽（2）波长越大，条纹越宽（3）如果用复色光，出现彩色条纹3、原因——从前后表面反射回来的两列频率相同的光波叠加，峰峰强、谷谷强、峰谷弱（阳光下的肥皂泡、水面上的油膜、压紧的两块玻璃）4、科技技上的应用（1）查平面的平整程度单色光入射，a的下表面与b的上表面反射光叠加，出现明暗相间的条纹，如果被检查的平面是平的，那么空气厚度相同的各点就位于同一条直线上，干涉后得到的是直条纹，否则条纹弯曲。

（2）增透膜膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/4倍时，从薄膜的两个面反射的波相遇，峰谷叠加，反射减，抵消黄、绿光，镜头呈淡紫色。

四．光的衍射——光是一种波1、实验a 单缝衍射b 小孔衍射光绕过直线路径到障碍物的阴影里去的现象，称光的衍射，其条纹称衍射条纹2、条纹的特点：条纹宽度不相同，正中央是亮条纹，最宽最亮，若复色光（白），彩色条纹，中央复色（白）3、泊送亮斑——（法）菲涅尔理论泊松数学推导4、光的直线传播是近似规律五．光的电磁说——麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波，这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。

1、电磁波谱：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线（一切物体都放出红外线，1800年，英国赫谢尔）、可见光、紫外线（一切高温物体，如太阳、弧光灯发出的光都含有紫外线，1801年，德国里特）、X射线（高速电子流照射到任何固体上都会产生x射线，1895年，德国伦琴，）、γ射线。

各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。

各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。

2电磁波产生机理特性应用无线电波LC电路中的周期性振荡波动性强无线技术红外线原子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热、高空摄影、红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明、摄影、光合作用紫外线化学、生理作用显著、能产生荧光效应日光灯、医疗上杀菌消毒、治疗皮肤病、软骨病等伦琴射线原子的内层电子受激发后产生的穿透本领很大医疗透视、工业探伤γ射线原子核受激发后产生的穿透本领最强探伤；电离作用；对生物组织的物理、化学作用；医疗上杀菌消毒；3、实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λm和物体温度T之间满足关系λm T = b（b为常数）。

可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。

在宇宙学中，可以根据接收到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。

六．光电效应——在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。

（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。

）光效应中发射出来的电子叫光电子。

（1）光电效应的规律。

①各种金属都存在极限频率ν0，只有ν≥ν0才能发生光电效应；②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大；③当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正比；④瞬时性（光电子的产生不超过10-9s ）。

（2）．光子说①、普朗克量子理论～电磁波的发射和接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫能量子或量子，每一份的能量是E ＝h γ，h ＝6.63×10 －34 J ·s ，称为普朗克常量。

②爱因斯坦光子说～光的发射、传播、接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子。

其能量E ＝h γ。

解释：一对一，不积累，能量守恒， ③爱因斯坦光电效应方程w h mv -=γ221 E=hν ν⑷：E k = h ν- W （E k 是光电子的最大初动能；W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。

） （3）．光电管（4）．康普顿效应在研究电子对X 射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。

康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。

实验结果证明这个设想是正确的。

因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。

七 康普顿效应八、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性人们无法用其中一种观点把光的所有现象解释清楚，只能认为光具有波粒二象性，但不能把它看成宏观经典的波和粒子。

减小窄缝的宽度，减弱光的强度，使光子一个一个的通过，到达接收屏的底片上。

若暴光时间短，底片上是不规则的亮点，若暴光时间长，底片上是条纹干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。