第十一讲 光学

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1、----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方第十一讲光学（一）竞赛内容提要1．几何光学：光的直进、反射、折射、全反射，光的色散，折射率与光速的关系，平面镜成像。球面镜成公式及作图法，薄透镜成像公式及作图法，眼睛、放大镜，显微镜，望远镜。2．波动光学：光的干涉和衍射（定性），光谱和光谱分析，电磁波谱3．光的本性，光的学说的历史发展，光电效应，爱因斯坦方程。波粒二象性。（二）扩充的知识一、光的反射S1S2S3SABO光射到两种介质的分界面时仍返回原介质中的现象—光的反射，光的反射遵循反射定律，并且，

2、在反射现象中，光路是可逆的，平面镜和球面镜都是利用光的反射来产生作用的。1．组合平面镜，两个或两个以上的平面镜的组合。如图，两正交平面镜间放一S点光源，经两平面镜反射后成S1、S2，S3三个虚像，它们都位于以O为心，OS为半径的圆上且S与S1，S与S2，S1和S2，S1和S3，S2和S3都与平面镜保持对称关系，用此方法可较易确定较复杂情况下复像的个数和位置，有一个原则ABS1SS2S3S5S4O160º是：当最后一个虚像在两平面镜背侧时，它不能再通过平面镜成像了。又如两平面镜成60º角，用上述规律很容易确定像的位置，①以O为圆心，OS为半径作圆，②过S作AO和

3、BO的垂线交圆于S1和S2，③过S1和S2作BOFCOOFC（a）（b）和AO的垂线与圆交于S3和S4，④过S3和S4作AO和BO的垂线与圆交于S5，S1—S5就是S在两平面镜中的像。2．球面镜成像（1）球面镜的焦点。球面镜的反射仍遵从反射定律，法线是球面的半径，一束近轴平行光，经凹镜反射后将会聚于主轴上的一点F，这F点称凹镜的焦点，近轴平行光经凸镜反射后发散，反向延长可会聚于主轴上一点F，这F点称凸镜的虚焦点，焦点F到顶点O之距叫焦距f，,(R一球面镜半径)（2）球面镜成像公式----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需--------

4、-----文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方证明见P281（类比于透镜成像公式），使用时要注意符号：实物u取正，虚物u取负，凹镜f>0，凸镜f<0，实像V>0，虚像V<0。S2SO1O2S1（3）球面镜多次成像。球面镜多次成像原则：只要多次运用球面镜成像公式即可，但有时光线经前一球面镜尚未成像便又遇上后一球面镜，此时要引入虚物概念，如图，半径均为R的凹、凸镜主轴重合放置，两顶点O1、O2相距2.6R，在距O10.6R处放一点光源S，设S的光线只能直接射到凹镜上，向S经

5、凹、凸镜各反射一次后成像在何处？分析：S经凹镜成像，u1=0.6R，，，1/0.6R+，v1=3R,∵OO1=2.6R，故凹镜反射的光线尚未成像便被凸镜反射，此时将凹镜原来要成的像S1作为凸镜的虚物，u2=（2.6R－3R）=－0.4R，f2=，，，，∴凸镜所成的像为实像,在O2左侧,O右侧2.6R－2R=0.6R处,S2恰与S在同一位置.二、光的折射1．折射定律ir12n1n2光从介质1（折射率n1）进入介质2（折射率n2）时，入射角i，折射角r，则有：sini/sinr=n21，其中，n21为介质2对介质1的折射率，n21=，若介质1为真空，则h′A′rh

6、Aian1=1，n21=n（绝对折射率），，，由于光的折射，人们看水中之物感觉要浅些（视深）例1：如图，水深h，水底有一小物A，人从水面垂直看下去，感觉小物离水面距离h1，求水的折射率。----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方h1d2d1S2n1n2rS1βαh2例2：如图，厚底玻璃缸盛水，h1=4cm，h2=6cm，n1=1.33，n2=1.8若竖直向下看，感觉缸底下表面离水面之距

7、是多少？OPP′′BCDrαβiθ例3：一个直径为8cm的实心玻璃球，球内有一小气泡位于P点，人沿着气泡与球心连线PO方向看去，气泡似距球面P′C=2cm，求PC（n=1.5）2．全反射光从光密介质射向光疏介质，当入射角>临界角C=arcsin=时，发生全反射。iγβABn1n2n2应用：光导纤维例4：如图是光纤示意图，AB为端面，内芯材料n1=1.3，外层材料n2=1.2，向入射角i在什么范围内可保证光在光纤中传播？例5．有一三棱镜，其顶角为A，临界角为C，试证明：（1）若A>2C，则光线不能通过此棱镜；（2）若2C>A>C，且光线能通过此棱镜，则光线的入射

8、角i必须满足i≥sin－1(sinAc