第十三章光学1讲解
工程光学-13光的偏振1217
这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。
2020/2/28
第十三章 光的偏振
16
note：
❖ i 0 — 称为布儒斯特角或起偏角 ❖ 折射光仍为部分偏振光 ❖ 入射角为i 0 ， 反射光线垂直折射光线
n1
i0
n2
r0
证明：
sin i0 n2 sin r0 n1
tgi0
sin i0 cos i0
✓ 法国物理学家及军事工程师。出生于 巴黎 ✓ 1808年发现反射光的偏振，确定了偏 振光强度变化的规律 ✓ 1810年被选为巴黎科学院院士，曾获 得过伦敦皇家学会奖章 ✓ 1811年，他发现折射光的偏振
2020/2/28
第十三章 光的偏振
31
马吕斯定律的内容
强度为I0的偏振光，通过检偏
器后，透射光的强度为：
2020/2/28
第十三章 光的偏振
26
偏振片既可用作起偏器，又可用作检偏器。
从自然光获得偏振光的过程——起偏 偏振片（利用晶体的二向色性）是一种常用的起偏器
偏振片
Io
• •• • 自然光
I
1 2
Io
线偏振光
2020/2/28
第十三章 光的偏振
27
3、起偏器
自然光通过偏振片后成 为线偏振光，线偏振光的振 动方向与偏振片的偏振化方 向一致。
则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极
快的速度取0～360°内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。
具有上述特性的光，称为自然光。2020/2/28
Y
自然光的表示法：用两个独立的
(无确定相位关系)、相互垂直的等幅
振动来表示。图中，圆点表示垂直于
第十三章第1讲光的折射全反射-2025年高考物理一轮复习PPT课件
第1页
第十三章 光 电磁波 相对论
第1讲 光的折射 全反射
高考一轮总复习•物理
第2页
素养目标 1.了解光的折射和全反射现象．(物理观念) 2.了解折射率的概念和折射定 律．(物理观念) 3.知道光的色散的成因及各种色光的比较．(物理观念) 4.分析光的折射和 全反射问题的一般思路．(科学思维)
高考一轮总复习•物理
第30页
解析：(1)光在透明体中反射两次后垂直于 B 端面射出时，光路图如图甲所示，根据对 称性，光每次反射的入射角相同，都为 θ＝45°.光传播的路程为 4Rcos θ，光在介质中的速度 v＝nc，可以求出光在透明体中的运动时间 t＝2 2cnR.
高考一轮总复习•物理
第31页
高考一轮总复习•物理
解析：由题意作出光路图如图所示
第19页
光线垂直于 BC 方向射入，根据几何关系可知入射角为 45°，由于棱镜折射率为 2，根 据 n＝ssiinn ri，有 sin r＝12，则折射角为 30°
∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在 BC 面的入射角为 θ＝90°－(180°－60°－45°) ＝15°
高考一轮总复习•物理
第26页
典例 2 (2023·湖南卷)(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援 人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为 α，如图 所示．他发现只有当 α 大于 41°时，岸上救援人员才能收 到他发出的激光光束，下列说法正确的是( )
A．水的折射率为sin141° B．水的折射率为sin149° C．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角 小于 60° D．当他以 α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角 大于 60°
高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习资料讲解
高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习高中物理选修3-4第十三章知识点总结及练习第十三章 光第一节光的反射和折射知识点1光的折射定律 折射率1）光的折射定律①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！②表达式：2211sin sin θθn n =③在光的折射现象中，光路也是可逆的2）折射率光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n 表示sin sin n θθ=大小n 是反映介质光学性质的一个物理量，n 越大，表明光线偏折越厉害。
发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同 例题：光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得又根据介质折射率的定义式得r 为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i 为在介质中光线与法线间的夹角30°． 由(1)、(2)两式解得：所以r=45°．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。
）练习：1、如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°，当AB 转过20°角至A′B′位置时，下列说法正确的是 ( )A ．入射角等于50°B ．入射光线与反射光线的夹角为80°c n v =C ．反射光线与平面镜的夹角为40°D ．反射光线与AB 的夹角为60°2、一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是 ( )A ．小于40°B ．在40°与50°之间C ．大于140°D ．在100°与140°与间3、太阳光沿与水平面成30°角的方向射到平面镜上，为了使反射光线沿水平方向射出，则平面镜跟水平面所成的夹角可以是 ( )A ．15°B ．30°C ．60°D ．105°知识点：2、测定玻璃的折射率（实验、探究）1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 、OO′（或OO′的延长线）交于C 点和D 点，过C 、D 两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点， 则易得：n = CC′/DD′2．实验方法：插针法例题：光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( ) A ．2 B ．3 C ．22 D ．33 练习：1、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1＝45º时，折射角多大？2、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1多大时，反射光线和折射光线刚好垂直？（1）300（2）arctan 23、为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm ，底面直径24cm 的圆筒内注满水，如图所示，这时从P 点恰能看到筒底的A 点．把水倒掉后仍放在原处，这时再从P 点观察只能看到B 点，B 点和C 点的距离为18cm ．由以上数据计算得水的折射率为多少? 4/3第二节全反射知识点：光的全反射i 越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。
13章光学干涉
e
单 色
反 射
光
镜
源
G1
G2
M2
光程差 Δ2e
当 M 1不垂直于 M 2 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.
M' 2
反射镜 M 1
单 色
反 射
光
镜
源
G1
G2
M2
2. 厚度变化对条纹的影响
3. 劈尖干涉应用 ： 测量细丝直径、微小夹角、热膨胀系数等，还可
以检验工件的平整度。等倾干涉.rm
例1 如图求凹的深度或凸的高度。 工件表面凸起
x l/2
ab
上凸高度为 x a l
b2
例2 在半导体器件生产中，为精确地测定硅片上 的SiO2薄膜厚度，将薄膜一侧腐蚀成劈尖形状， 如图所示。用波长为589.3nm的钠黄光从空气中 垂直照射到SiO2薄膜的劈状部分，共看到6条暗条 纹，且第6条暗条纹恰位于图中劈尖的最高点A处， 求此SiO2薄膜的厚度（已知：SiO2和Si 的折射率 为n1 = 1.50和n2 = 3.42）。
n2 r2
4. 相位差与光程差的关系
n3 r3
2π Δ
λ
表示光程差
5. 干涉加强条件
2 kπ ,k 0 ,1 ,2 ,
Δkl, k0,1,2,
(2 k 1 )π ,k 0 ,1 ,2 ,
6. 干涉减弱条件 Δ(2k1)l, k0,1,2,
2
k=0,1,2, ··· 暗纹中心
4. 干涉条纹的特点
S
S1
S2
r1 r2
暗
S
S1 明 k=1级 暗
明 k=0级
S2 暗 明 k= -1
暗级
1）与双缝平行、以中央明纹（k=0 的明纹）为对称、 明暗相间的直条纹；
高考复习 第十三章 光学
第十三章 光学知识网络：第一单元 光的传播 几何光学一、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。
【例1】如图所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S 。
现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是A.匀速直线运动B.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动【例2】某人身高1.8 m ，沿一直线以2 m/s 的速度前进，其正前方离地面5 m 高处有一盏路灯，试求人的影子在水平地面上的移动速度。
3.125m/s 。
二、反射 平面镜成像1、反射定律 l h x vt 应 用 光的传播 光在同种均匀介质中 光在两种介质的界面上 光的直线传播 光的反射 光的折射 小孔成像 本影 半影 日食 月食 镜面反射 漫反射 全反射 棱镜 透镜 放大镜 照相机 幻灯机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；② 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。
高考物理总复习 第13章 第1讲 光的折射 全反射课件 新
3．三棱镜
(1)含义：截面是
的玻璃仪器，可以使光发生色散，白
光的色散表明各色光在同一介质中的
不同．
(2)三棱镜对光线的作用三：角改形变光的传播方向，使复色光发生色
散．
折射率
1．色散现象
白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如 图所示．
2．成因
由于n红<n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫 光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到 另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．
A.
6 2
B. 2
C.32
D. 3
解析：根据折射率定义有： sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1， 已知∠1＝45°，∠2＋∠3＝90°， 解得 n＝ 26.故选项 A 正确．
答案：A
知识点二 全反射
1．条件 (1)光从 (2)入射角 2．现象：
射入 光密介质 临界角光．疏介质
等于完或全大消于失，只剩下 折射光
1.实验原理：如图所示，用插针法找出入射光线 AO 对 应的出射光线 O′B，确定 O′点，画出折射光线 OO′， 然后用量角器测量角 θ1、θ2，根据 n＝ssiinn θθ12或 n＝|Q|PNN′| |计 算出玻璃的折射率．
2．实验器材
白纸，图钉(四枚)，大头针(四枚)，直尺(或三角板)，铅笔，量 角器，平木板，长方形玻璃砖．
(3)定义式：n＝ssiinn θθ12.不能说 n 与 sin θ1 成正比、与 sin θ2 成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的 频率 决定．
(4)计算公式：n＝vc，因 v<c，故任何介质的折射率总 大——于——(选填“大于”或“小于”)
4．光密介质与光疏介质
第1讲 光的折射、全反射 课件
点射出后恰好进入眼睛，折射光线的反向延长线经过杯子右下端 C 点，如
图所示；设入射角为 α，折射角为 β，由折射定律得 n＝ssiinnαβ
尝试解答
在 Rt△ABC、Rt△ABD 中，由几何关系可得
sinβ＝sin∠BAC＝
3d 9d2＋h2
sinα＝
d d2＋h2
3 d2＋h2 联立解得 n＝ 9d2＋h2。
一 堵点疏通
1．折射率的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角 的大小无关。( √ )
2．光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同 的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。( √ )
3．我国使用的宽带光纤通信网络利用了光的衍射原理。( × ) 4．光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变。( √ ) 5．不同颜色的光在真空中的传播速度都相同。( √ ) 6．当光发生全反射时反射光的能量小于入射光的能量。( × )
解析
考点细研 悟法培优
考点 1 折射定律及折射率的理解与应用
1. 对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinnθθ12中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空， θ1 都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2 都是指介质中的光线与法线间 的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中 传播速度的大小，v＝nc。
(2)如图，设当液面下降至 MN 时，下降高度为 H，硬币刚好从视线中
完全消失，此时来自硬币右端 E 的光线经 MN 面折射，从杯子左边缘 A 点
射出后恰好进入眼睛，折射光线的反向延长线经过杯子右下端 C 点，由△
AGF∽△ADC 可得Hh ＝2dd，解得 H＝h2。
尝试解答
光的折射问题的规范求解 (1)一般解题步骤 ①根据题意作出光路图，注意准确作出法线。对于球形玻璃砖，法线 是入射点与球心的连线。 ②利用数学知识找到入射角和折射角。 ③利用折射定律列方程。 (2)应注意的问题 ①入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。 ②应用公式 n＝ssiinnθθ12时，要准确确定哪个角是 θ1，哪个角是 θ2。 ③在折射现象中，光路是可逆的。
人教版高中物理第十三章 光13.1光的折射
光电效应：19世纪末，光电效应被发现，光的波 动说在光电效应面前束手无策，人们又认识到了 光确实具有粒子性。爱因斯坦提出了光的量子理 论---光子说. 人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。
编辑ppt
光的反射 光的反射回顾
光的反射定律的内容
光从一种介 质射到它和另一 种介质的分界面 时,一部分光返回 到这种介质中的 现象。
O CD
课堂小结：
光的折射
光的折射定律
三线共面
sinθ1 / sinθ2 ＝常数
光
的
折 射
折
率
射n
1.反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害 2.定义式 sinθ1 / sinθ2 ＝n－－光从真空中进入介质 （ 1/n＝sinθ1 / sinθ2 －－光从介质进入真空）
3.决定式: n= c/v
深处，当在介质界面正上方观察时，物体的视 深为：
h h0 n
编辑ppt
2、视高公式:
如果从折射率为n的介质中，观察正上方距液面
高为
h
的物点，则视高为
0
h nh0
编辑ppt
3、视深与视高公式的应用： 利用视深与视高公式，不仅可以极为简捷地测
定介质的折射率，而且还可以很方便地分析和解 决与视深和视高有关的各种问题。
折射角：折射光线与法线之
间的夹角。
编辑ppt
入射角与折射角的关系：
Ａ光从空气中射入水中：
结论：入射角大于折射角。 入射角增大，折射角增大。
特殊：当入射角等于0时， 折射角也为0，传播方向不变。
编辑ppt
B光从水中射入空气中。
结论：入射角小于折射角。
入射角增大，折射角增大。
新课标物理选修第十三章光全章PPT课件 人教课标版
单色光经玻璃砖后， 侧移而传播方向不 变
r
i
r
再见
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
1、聪明的人有长的耳朵和短的舌头。 ——弗莱格 2、重复是学习之母。 ——狄慈根 3、当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。 ——利希顿堡 4、人天天都学到一点东西，而往往所学到的是发现昨日学到的是错的。 ——B.V 5、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。 ——洛 克 6、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。 ——阿卜· 日· 法拉兹 7、学习是劳动，是充满思想的劳动。 ——乌申斯基 8、聪明出于勤奋，天才在于积累 －－华罗庚 9、好学而不勤问非真好学者。 10、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。 11、人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废 －茅以升 12、你想成为幸福的人吗？但愿你首先学会吃得起苦 －－屠格涅夫 13、成功＝艰苦劳动＋正确方法＋少说空话 －－爱因斯坦 14、不经历风雨，怎能见彩虹 －《真心英雄》 15、只有登上山顶，才能看到那边的风光。 16只会幻想而不行动的人，永远也体会不到收获果实时的喜悦。 17、勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗。 1 8．成功，往往住在失败的隔壁！ 1 9 生命不是要超越别人，而是要超越自己． 2 0．命运是那些懦弱和认命的人发明的！ ２1．人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！ ２2．世界上大部分的事情，都是觉得不太舒服的人做出来的． ２3．昨天是失效的支票，明天是未兑现的支票，今天才是现金． ２4．一直割舍不下一件事，永远成不了! ２5．扫地，要连心地一起扫！ ２6．不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力． ２7．当你停止尝试时，就是失败的时候． ２8．心灵激情不在，就可能被打败． ２9．凡事不要说＂我不会＂或＂不可能＂，因为你根本还没有去做！ ３0．成功不是靠梦想和希望，而是靠努力和实践． ３1．只有在天空最暗的时候，才可以看到天上的星星． ３2．上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价． ３3．现在站在什么地方不重要，重要的是你往什么方向移动。 ３4．宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子． ３5．为成功找方法，不为失败找借口． ３6．不断反思自己的弱点，是让自己获得更好成功的优良习惯。 ３7．垃圾桶哲学：别人不要做的事，我拣来做！ ３8．不一定要做最大的，但要做最好的． ３9．死的方式由上帝决定，活的方式由自己决定！ ４0．成功是动词，不是名词！ 20、不要只会吃奶，要学会吃干粮，尤其是粗茶淡饭。
第十三章第1节 光的折射、全反射
(2)三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复 色光发生色散． 4．各种色光的比较
颜色
频率ν 同一介质折射率
红
橙
黄
绿
低→高 小→大
蓝
靛紫Biblioteka 同一介质中速度波长 临界角
大→小
大→小 大→小
①传播方向 比 ⑥真空
②入射光线
③法线
④法线
⑤正
sinθ1 ⑦n＝ sinθ2
⑧大于
⑨光密
⑩光疏 ⑯
⑪光密 1 n
4．应用 (1)全反射棱镜 (2)光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻 璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套 的界面上发生全反射．
【重点提示】
(1)全反射现象是光的折射现象的一
种特殊情况，要牢固掌握全反射的条件． (2)临界角是刚好发生全反射 时的入射角． ．．．．．．．
三、棱镜、光的色散 1．光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的 现象． 2．光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按 其波长的有序排列． 3．棱镜 (1)含义：截面是⑰________的玻璃仪器，可以使光 发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的 ⑱ ________不同．
例1
如图所示，半圆形玻璃砖的半径 R＝10 cm，折射率 为 n＝ 3，直径 AB 与屏幕 MN 垂直并接触于 A 点．激 光 a 以入射角 θ1＝30° 射入玻璃砖的圆心 O，在屏幕 MN 上出现了两个光斑．求这两个光斑之间的距离 L.
________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________
Y13-现代光学-24页文档资料
二维图象的明暗的空间分布: g(x,y) 频率分布: G(fx,fy)--它的傅里叶变换
gx ,yG fxfye i2 fxx fyy dx d fyf
(1) 强光与被动介质相互作用的非线性现象， 如光学整流，光学倍频与混频，光自聚焦等等。
(2) 强光与激活介质相互作用的非线性光学现象， 如受激拉曼散射和受激布里渊散射等。
一. 光学倍频和混频
20
1 光学倍频
设入射光波的电场为 EE0cost
忽略介质的三次以上的非线性极化项，
P1E 0cots 2E 0co 2 s t 1E 0cots1 2 2E 0 21 2 2E 0 2co 2s t
一. 全息照片的拍摄
全息照相的第一步是全息记录， ---- 利用的是光的干涉 物光和参考光在感光底片上
形成干涉条纹图样 --- 全息图
2
全息记录
全 息 底 片
1) 设 物光O 和 参考光 R 在 波前 S上的复振幅分布分别为： 3
E ~ 0 x ,y O x ,y e ix ,y
基频项
光学整流
光学倍频
2 光学混频
21
当入射光中同时包含两种频率成分时，即当
E E 1c 0 o1 t sE 2c 0 o2 ts
空间频率: 三个分量 0 , +fx , -fx
正弦光栅的频谱和象
三. 空间滤波和光学信息处理
14
空间滤波: 4f 系统:
改变空间频谱 改变象的性质
4f系统
低通滤波器 高通滤波器
例: 正交网格
第13章 第1单元 光学 电磁波 相对论简介
紫
蓝
绿
黄
橙
红
1.53 1.52 1.51 1.51 1.51 1.51 n 2 8 9 7 4 2
第十三章 第一单元
第32页
金版教程 · 高三物理
核心考点导学 考向案例研究 限时规范特训
A.红光最先消失，紫光最后消失 B．红光最先消失，橙光最后消失 C．紫光最先消失，黄光最后消失
D．紫光最先消失，红光最后消失
第十三章 第一单元
第15页
金版教程 · 高三物理
核心考点导学 考向案例研究 限时规范特训
(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有 关．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越 小．
(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频
率相同．
第十三章 第一单元
第16页
金版教程 · 高三物理
核心考点导学 考向案例研究 限时规范特训
2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
类别 项目 结构 平行玻璃砖 玻璃砖上下表面是平行的 三棱镜 横截面为三角形的三棱镜 圆柱体(球) 横截面是圆
对光线的作用
通过平行玻璃砖的光线不改 变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次 折射后，出射光线向棱镜 底面偏折
第十三章 第一单元
第34页
金版教程 · 高三物理
核心考点导学 考向案例研究 限时规范特训
例1
[2012·山东(2)]如图所示，一玻璃球体的半径为R，O
为球心，AB为直径.来自B点的光线BM在M点射出，出射光线
平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM ＝30°，求
第十三章 第一单元
第十三章 第一单元
人教版 物理选修3-4第十三章 光学
1、反射定律 入射角等于反射角：i 2、折射定律
n1
i
n2
o
n1 n2 入射角的正弦与反射角的正弦成正比： n1 sin i n2 sin
结论1：介质的折射率n越大，角度越小！ 注意：光在传播过程中，光路是可逆的！
3、折射率n
光从真空射入某种介质发生折射时，入射角 的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质 的折射率。
1、光的颜色 光的频率决定光的颜色，不同颜色的光，频率不同。 白光是复色光。 2、光的色散 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象，叫光的 色散。
3、几种色散 1）薄膜干涉的色散
白光 2）衍射时的色散
3）折射时的色散
结论5：单色光的折射率越大，偏折的越厉害。
七. 激光
1、激光的特点：
1）激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相 干性；
结论3：由于介质的折射率总是大于1，则介 质中的光速总是小于c，且光在光密介质中的 速度小于在光疏介质中的速度。
二. 全反射
1为光疏介质；2为光密介质。 n1 n2 全反射的条件：
o
i
光从光密介质射入光疏介质。
n1 n2 当i↑时，θ↑，γ↑。当i=C时，γ=900，折射光 消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。 C称为临界角。 n1 0 n1 sin 90 n2 sin C C arcsin n2 结论4：两种介质的折射率差别越大，越容易 发生全反射。
2）平行度非常好； 3）亮度高。
2、激光的应用：
实验室，光纤通讯，全息照相等
三. 光的干涉
根据三角函数关系：
d l
r2 r1 d sin
l 另一方面， x l tan l sin x 我们可得： r2 r1 d l x 若屏上出现亮纹时，则 r2 r1 d k , k 0,1,2, l l 即亮纹中心的位臵为 x k 看图，讨论？ d l r1 所以条纹间距为 x d
高才第一轮复习讲义第十三讲光学
第十三讲 光学第一节 几何光学1、光的传播规律〔1〕光的直线传播规律、光速光在同种均匀介质中总是沿直线传播。
各种频率的光在真空中传播速度均为 C=3×108m/s各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即 v<C同一种频率的光在不同介质中传播速度一般不同；不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。
在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。
(2) 影：AB 是发光物体，CD 是不透明物体，在物体CD 的背光面，区域Ⅰ是 一个光线照不到的黑暗区域，称为本影区；区域Ⅱ只有光源上端发出的 局部光线能照射到，称为半影区；区域Ⅲ只有光源下端发出的局部光线能照射到，也称为半影区；区域Ⅳ只有光源两端发出的局部光线能照到， 而光源中间局部发出的光线照射不到，这个区域称为伪本影区.(3)月食、月食现象：I. 图是发生日食现象的示意图，当月球位于日、地之间时，假设月、地之间相距较近，地面上C 、 D 两点之间的人可看到日全食．．．；A 、C 之间和D 、B 之间的人可看到日偏食．．．.假设月、地之间相距较远，地面上E 、F 两点之间的人可看到日环．．食．. II. 图是发生月食现象的示意图，当月球 处在地球的本影区域内时，月球没有阳光 可反射，地球上的人可看到月全食．．．；当月 球的一局部在本影区域内、一局部在半影 区域内，地球上的人可看到月偏食．．．.假如月 球全部处在地球的半影区域内，它的向阳.2、光的反射与折射 〔1〕折射率：光从空气或真空中射入到某种介质内部时，入射角的正弦与折射角正弦的比值大小就叫做该种介质的折射率.vcr i n ==sin sin ＞1.〔2〕在反射和折射现象中光路是可逆的. 〔3〕折射率与光速间关系为vc n =〔4〕由于不同频率的光在同一种介质中传播速度不同，所以，同一种介质对不同频率的光的折射率也不同。
由此可知：折射率反映的不仅仅是介质的属性，而应该是反映了光与介质的光属性间的某种关系。
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S
S
1. 光线 几何光学中，用有 发散的同心光束 会聚的同心光束
向直线表示光能量的传
播方向，这有向直线称
为光线。 有一定关系的光线
光束的心在无穷远
的集合，称为光束。若
在各向同性均匀介质中，同心光束
光束相交于一点，这样 与球面波相对应；发光点在无穷远的同
的光束称为同心光束。 心光束，与平面波相对应。
2. 物、像的定义
i i
法线 反射光线
i i
3. 光的折射定律
入射光线
法线
折射光线与入射光线和 法线同处在一个平面上，入射
入射角 i
介质1 n1
光线和折射光线分居于法线两
介质2 n2
侧；入射角与折射角满足关系
折射角 r
式： sin i n2 sin r n1
介质折射率： 1
折射光线
常见材料的折射率：
nc v
00
1.上述传播过程所用时间：
t L1 L2 L3 v1 v2 v3
L1 c
L2 c
L3 c
n1
n2
n3
ni Li c
2.上述传播过程相位变化：
2 1
L1
2 2
L2
2 3
L3
2 0
L1
2 0
L2
2 0
L3
n1
n2
n3
2
0
ni Li
相当于光在真空中传播 ni Li
引起的相位变化。
2.费马原理的表述：
1
真空：1
空气：近似为1
水： 1.33左右 玻璃：1.5-1.75
质，折射率较大的称为光密 介质。
二、全反射
临界角(critical angle) ic ： 折射角为90°时的入射角。
r ir ic
全反射(total reflection)：
n2
当入射角 i 大于临界角 ic 时，
ic
将不会出现折射光，入射光的能
量全部反射回原来介质的现象。
n1 临界角(critical angle) ic
n1 sin i n2 sin r 当 n1 n2 有 i r
光由光密介质射向光疏介 质，折射角大于入射角。
若光从光密介质（ n1 ）和入 射至光疏介质（n2），入射角为 临界角ic 时，折射角为90° ：
例2：反射定律
光从一点传播到另一点将
A
B
循着这样一条路径，光沿这条 路径的光程与附近其他光程相 比不是最大，便是最小。或者 从一点传播到另一点有多条相
CD B'
同光程的路径。换句话说，光
沿着光程为极值的路径传播。 (1) 光程为极小值的例子
由A点发出的光线经界面反射后 通 过 B 点 。 只 有 A-D-B 符 合 反 射 定律的这条路径是可以存在的。
二、光在平面上的反射 同心光束经平面反射后
仍然保持为同心光束,它只是 改变了光束前进的方向,所以 它能生成物点的像——平面 镜是最简单的理想光学系统.
实际光线的延长线,相 应的光程称为虚光程。
S
A
由折射定律得： sin ic sin 90o
n2 n1
则临界角
ic
arcsin
n2 n1
全反射的应用
光纤
水柱引导光线的行进
内窥镜
三、费马原理
1.光程(optical path): 光在介质中的光程为介质的折射
率n与光在介质中所走的几何路 程L之积即nL。
n1 n2
n3
L1 L2
L3
总光程为： ni Li
例2． 假设有一条由折射率为 1.5的某种透明玻璃制成的长 直圆柱结构置于空气中，光按 全反射规律在其中传输时，其 入射光线与管的中轴线的最大 夹角（锐角）为多少度？
A a
a
介质
a B
§13-2 几何光学成 像的基本概念和薄
透镜成像规律
同心光束的三要素: 中心、主光 线、立体角
一、同心光束 物和像
从椭圆的一个焦点A出发的 光线，经过椭圆形镜子上任意一 点的反射，一定会汇聚到另一个 焦点B。
各条路径的光程是相等的。
（椭圆：到两焦点的距离之和 为常值）。
例1．如图所示，一折射率为 1.5的透明介质放于空气中， 一束光线垂直入射其表面，已
知a = 10cm，则从A点到B点的
光程为多少？若光在真空中的 波长为700nm，AB两点的相位 差。
而其它路径如A-C-B是不可能的。
例1：在均匀介质中光沿直线传 播。
A-D-B路径的光程
lAD lDB
A
B
A-C-B路径的光程 lAC lCB
光走光程极小的路径即A-D-B。
(2) 相等光程的多条路径的例子
实际中，A发出的光线，经过椭 圆形镜子上任意一点的反射到B 的光线均可存在。
CD
都满足反射定律，反射角等于入 射角。
支
激光原理及应用
现代光学
傅立叶光学 全息光学 光谱学
非线性光学
§13-1几何光学的基本原理
一、几何光学的基本定律 1. 光的直线传播定律
在均匀介质中，光沿直线传播。
2. 光的反射定律
反射光线、入射光线总是和法 线处在同一平面(入射面)内，入射
入射光线
光线和反射光线分居于入射点分界
面法线的两侧，反射角等于入射角。
5.20世纪初，爱因斯坦研究光与物质相互作用时提出: 光是 一份一份的，每一份称为一个光子。（光具有波粒二象性）
光我的直认线为传，播说一明切光物质客体（无论光是具“有实干涉和衍射现 是物粒子”流还。是“场” ）都具有波粒象二，所象以性光。是一种波。
麦克斯韦
牛顿
惠更斯
爱因斯坦
根据我的理论，光是一种电
光的起源与光的本性
我们人眼能够看到各种不同颜色的物体，是由于物 体辐射或反射光到人的眼睛。
1.17世纪，牛顿为代表认为:光是物体发出的粒子流。(微粒说)
2.17世纪，惠更斯为代表认为:光是一种波。（机械纵波）
3.19世纪初，光的干涉、衍射现象证明了光的波动性。
4.19世纪六十年代，麦克斯韦建立了电磁场理论。 （光是一种电磁波） (横波)
实物 未经光学系统变换的发 散同心光束的心，称为实物． 实像 经光学系统变换后的会 聚同心 光束的心，称为实像．
虚物 未经光学系统变换的会 聚同心光束的心，称为虚物．
虚像 经光学系统变换后的发 散同心光束的心，称为虚像．
发散同 心光束
S
会聚同 心光束
实物实像
S
会聚同 心光束
S
会聚同 心光束
实物虚像
S
空间传播的光也是不连续
磁波，而且是横波，传 度为每秒30万千米。。
播德速布罗意的一，份而称是为一一份个一光份子的。，每
第13章 光 学
几何光学
以光线为基础，研究光的传播、 成像问题。
经典光学
波动光学 以光的波动性为基础，研究光 的传播及其规律
光 学 分
量子光学
以光和物质相互作用时所显示出的粒子性为基 础研究光的一系列规律。