高二期末复习光学电磁振荡及相对论部分.ppt

第一节,几何光学复习,选修3-4,一、光的折射,1折射定律 光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律折射定律的包含如下三个要点： 折射光线、法线、入射光线共面； 折射光线与入射光线分居法线两侧； 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数,折射率的四种表达形式：,说明：1、i 为入、折射角中的较大者， 折射光路也是可逆的。 2、C为全反射时的临界角。,2各种色光性质比较 可见光中，红光的折射率n最小，频率最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，波长最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。,2各种色光性质比较 可见光中，红光的折射率n最小，频率最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，波长最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。,【例】(00全国卷）A与B是两束平行的单色光，它们从空气射入水中的折射角分别为rA、rB若rArB，则( ) A.在空气中A的波长大于B的波长 B.在水中A的传播速度大于B的传播速度 C.A的频率大于B的频率 D.在水中A的波长小于B的波长,AB,AB,二、全反射 （1）现象：光从光密介质射向光疏介质，且入射角达到临界角时，折射光线将消失，只剩下反射光线。 （2）条件： 光从光密介质射向光疏介质； 入射角大于等于临界角，即 iC （3）临界角,例1、如图所示，光线A由空气射入半圆形玻璃砖，进入玻璃砖的光线在圆心O点发生反射和折射，其中B为反射光线，C为折射光线。当玻璃砖绕圆心O，并垂直于玻璃砖平面的轴逆时针转动时，有（ ） A.反射光线和折射光线的强度均减弱 B.反射光线和折射光线的强度均增强 C.反射光线的强度减弱，折射光线的强度增强 D.反射光线的强度增强，折射光线的强度减弱,D,例2、已知介质对某单色光的临界角为,则( ) A、该介质对此单色光的折射率为1/sin ； B、此单色光在该介质中的传播速度等于csin(c是真空中的光速); C、此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin倍; D、此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sin,ABC,海市蜃楼 夏天海面下层比上层的空气温度低折射率大，光线射向空中时，不断被折射而逐渐偏离法线方向，以至于发生全反射，人们逆反射光线就会看到海上的蜃景,沙漠里的蜃景 沙漠里接近沙面的的热空气比上层的空气密度小，折射率也小，光线的入射角逐渐增大，可能发生全反射，行人逆反射光线看去，会看到远处物体的倒景，以为前方有水源而奔向前去，但是可望而不可及,4.光导纤维 全反射的一个重要应用就是用于光导纤维 光纤内层是光密介质，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。,三、光的色散 各种色光对介质的折射率不同，一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）,【例】如图所示，由红光和紫光组成的复色光由半圆形玻璃砖的表面A点射入，由下表面O点射出，从玻璃砖射入空气的入射角为 i，进入空气后分解为两束光OB和OC，求： （1）从A点算起，复色光中的红光和紫光哪种色光先到达O点？ （2）光束OB和OC，哪个是红光？ （3）如果入射角 i 逐渐增大，眼睛 在玻璃砖下方观察哪种光先消失？,四、玻璃砖 横截面为矩形的棱镜,其特点是： 1、出射光线和入射光线平行； 2、各种色光在第一次入射后就发生色散； 3、可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。,第一节,波动光学复习,选修3-4,一、光的干涉 1、光的干涉的条件： 两个光源必须是相干光源。 （相干波源的频率必须相同） 2、双缝干涉（杨氏实验） 3干涉区域内产生的亮、暗纹 亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍， 即= k（n=0，1，2，） 暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍， 即=(2k-1) /2（n=1，2，）,（3）干涉条纹的间距公式,同一色光纹距相等 红光纹距最大，紫光纹距最小 白光干涉条纹间距不同 屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。 （内紫外红）,4、薄膜干涉 （1）由于肥皂膜是上薄下厚的楔形,光照射到薄膜上时在膜的前后两个表面分别反射出来,形成两列频率相同的光波发生干涉,在一些地方叠加后互相加强,出现亮条纹;在另一些地方叠加后互相削弱,出现暗条纹;,（2）干涉法检查平面平整程度,（3）增透膜 在光学镜头上的增透膜减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量 膜厚应为光在薄膜介质中波长的1/4，从而使两反射光相互抵消 在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入 射时相互抵消,二、衍射 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。,红光 =0.8mm 红光 =0.4mm 蓝光= 0.4mm,单缝衍射特点 狭缝越窄衍射现象越明显,亮度降低但范围变宽; 中间亮而宽,两侧对称条纹暗而窄(与干涉条纹不同),圆孔衍射,圆屏（盘）衍射,三、光的电磁说 麦克斯韦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。 电磁波谱:波长从大到小排列顺序为： 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、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。,四、光的偏振 1、偏振是横波特有的现象。 2、光是一种横波 3、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这种光叫做自然光 . 4、我们通常看到的反射、折射、散射等绝大部分光，都是偏振光,5、光的偏振的应用,在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰,第一节,电磁振荡,选修3-4,1、LC回路的周期和频率公式,2、麦克斯韦电磁理论的两个基本论点 （1）变化的磁场产生电场,稳定的磁场不产生电场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,周期性变化的磁场产生同频率变化的电场,（2）变化的电场产生磁场,稳定的电场不产生磁场,周期性变化的电场产生同频率变化的磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,3、电磁波,麦克斯韦预言,赫兹实验验证,波长、周期（频率）和波速的关系,第一节,相对论,选修3-4,第一节两个基本假设,1、相对性原理,2、光速不变原理,对所有惯性系，物理规律都是相同的。,在任何惯性系中，光在真空中的速率都等于同一量值 c 。,两个基本假设,1、根据狭义相对论下列说法中正确的是（ ） A.力学规律在任何参考系中都是相同的 B.在所有惯性系中物理规律都是相同的 C.在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同 D.牛顿运动定律在非惯性系中不变 E.接近光速运动的物体不再遵守经典力学规律,例题,BE,2、（2010年北京卷）属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中，（ ） 真空中光速不变 时间间隔具有相对性 物体的质量不变 物体的能量与质量成正比,例题,基本公式归纳,狭义相对论基本公式结论归纳,钟慢,尺缩,质量 增加,速度变换,第一节,读数练习,选修3-4,