《光学和原子物理》PPT课件

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1、第十讲光学和原子物理光的反射和折射光的波动性和粒子性原子和原子核2光的反射和折射问题一光的反射问题二光的折射31.光的直线传播光在同一均匀介质中总是沿直线传播(考虑到衍射的原因，光沿直线传播实际上是一个近似理论)。2.光的直线传播的现象(1)小孔成像(2)本影和半影本影即光线完全照不到的区域。在此区域看不到光源。半影指只有部分光源能照到的区域，在此区域只能看到光源的一部分。问题一光的反射43.日食和月食(1)日食：当太阳、地球、月球运动到一条直线上，且地球在月球的半影或本影区时,会出现太阳的全部光线或部分光线被月球

2、挡住的现象叫日食，如图所示。地球运动到月球的本影区Ⅰ时，太阳光线完全被挡住，此时出现日全食。地球运动到月球的半影区Ⅱ或Ⅲ时，太阳的一部分光线被挡住，此时出现日偏食。地球运动到月球的半影区Ⅳ时，太阳中间部分的光线被挡住，此时出现日环食。月5(2)月食：月球是由于反射太阳光而被人们看到的。当太阳、地球、月球运动到一条直线上，且月球的全部或部分进入到地球的本影区域时，月球或月球的部分区域看不见的现象叫月食。月球进入地球的本影区Ⅰ时，月球完全看不见的现象叫月全食。月球部分进入地球的本影区域(即处于Ⅰ、Ⅱ或Ⅰ、Ⅲ交界处)时，

3、月球部分看不见的现象叫月偏食。注意：①不可能出现月环食，这是由日、地、月三者间的距离所决定的；②月球全部在地球半影区时不会形成月食；③月食与月亏完全不同。64.光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面上：反射光和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角，即r=i。5.反射的分类：漫反射、镜面反射6.所有几何光学中的光路都是可逆的。77.平面镜的作用:只改变光束的传播方向，不改变光束的性质。8.平面镜成像特点：等大、正立、虚像、物像关于镜面对称。所谓虚像，即实际光束的反向延长线的交点所成的像，实像则是实际光束

4、相交而成的像。9.平面镜成像光路图：先根据平面镜成像对称性的特点，确定像点的位置，再补画入射光线与反射光线，实际光线必须画成带有箭头的实线，反向延长线必须画成没有箭头的虚线。10.几何光学的解题思路和方法是：(平面、三角等)几何+光学(反射、折射定律等)养成良好的画图习惯是学好几何光学的关键！8【例题1】如图所示，光线投射到平面镜上时，入射角为10°，若绕过入射点O且垂直纸面的轴顺时针转动平面镜，当镜面转到跟水平面夹角为多少度时，光线沿水平向右方向传播?【解答】根据反射定律画出光路图如图所示，设所求角度为θ，由几何

5、关系可知，(θ+10°)×2=1000，即θ=400。由此得出一个重要结论：若平面镜在纸面内绕入射点转过θ角，则反射线将转过2θ角。OONM321QP9【例题2】如图所示中的M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜距离的2倍，二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l最小应为多少？【解答】依题意，根据反射定律画出光路图如图所示，由几何关系可知，l=h/3。乙的像l10【例题3】如图所示,激光液面控制仪的原理是,固定的一

6、束激光AO以入射角i照射液面,反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光电管将光信号转变成电信号，电信号输入到控制系统中用以控制液面高度，如果光点B在屏上向右移动了s的距离到B′,试求液面降低或升高的高度h？【解答】依题意，根据折射定律画出光路图如图所示，由几何关系可知，s/2=htani所以h=s/2tani，故液面升高了h=s/2tanish11问题二光的折射1.折射定律：当光线从真空射向某介质时，折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比。如果用

7、n表示比例常数，则有n=sini/sinr。δ122.n称为介质的折射率，它反映了介质对光线的偏折程度(可用折射光线偏离入射方向的角度δ表示)。公式n=sini/sinr=c/v，其中c为光在真空中的传播速度，v为光在介质中的传播速度，且v=λf，λ为光在介质中的波长，f为光的频率。研究表明，f由光源决定，跟介质无关；v跟介质有关；λ跟f、v都有关系。两种介质相比较，其中折射率大的称为光密介质，折射率小的称为光疏介质。133.全反射条件：①光从光密介质进入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。折射角等于900时的入射

8、角叫做临界角，设光从某种介质射向真空或空气时的临界角为C，则：sinC=1/n。全反射的应用:光导纤维(简称光纤，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射)、全反射棱镜、自行车尾灯等。14154.平行玻璃砖：光线通过平行玻璃砖时,出射线一定平行于入射方向。5.棱镜和光的色散：一束白光通过棱镜后在光屏上形成各种色光组成