| 第一节、光的折射定律 |
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作者:张建平zj… 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2007-9-4 7:57:22  |
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一、光学分支及光学发展史 说明:按照不同的研究目的,光学可以粗略地分为两大分支,一支利用几何学的概念和方法来研究光的传播规律,我们称之为几何光学;另一支主要研究光的本性以及光与物质相互作用的规律,通常称之为物理光学 说明:光是什么很早就引起了人们的注意但是关于光的认识进展得很慢。到17世纪,科学界已经形成了两种学说:牛顿的粒子说和惠更斯的波动说,牛顿的粒子说认为光是从光源发射出来的一种物质微粒,在均匀的介质中以一定的速度传播,波动说认为光是在空间传播的一种波,微粒说和波动说都能够解释一些现象但又不能解释全部的现象。由于在当时牛顿的影响超过惠更斯的影响,所以粒子说占了上风,到了19世纪初,托马斯.杨在实验室中观察到了光的干涉现象,菲涅耳在实验室中观察到了光的衍射现象,干涉和衍射是波的特有现象,说明光是一种波,19世纪60年代初麦克斯韦预言了电磁波的存在并且认为光波是一种电磁波,赫兹在实验室中证实了这种假设,于是波动说逐渐占了上风。到了19世纪末又发现了新的现象-光电效应,光电效应用波动说无法解释。爱因斯坦于20世纪初提出了光子说,认为光具有粒子性,值得注意的是爱因斯坦的光子说和牛顿的粒子说截然不同。现在人们认识到,光既具有粒子性又具有波动性 二、光的折射 问:当光照射到两种介质的交界面时会发生什么现象?(反射和折射) 问:反射有什么样的规律?(反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线和入射光线分别位于法线的两侧,反射角等于入射角,这就是光的反射定律) 问:在反射现象中光路是否可逆?(可逆) 问:在折射现象中,什么是入射角?(入射光线和法线之间的夹角θ1) 问:在折射现象中,什么是折射角?(折射光线和法线之间的夹角θ2) 问:折射有什么样的规律?(折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧,入射角的正弦和折射角的正弦成正比) 问:表达式是什么?(sinθ1/sinθ2=n12) 问:在折射现象中光路是否可逆?(可逆) 三、折射率 说明:在物理学中我们规定真空的折射率是1 问:那如何定义介质的折射率呢?(把光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦和折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n表示) 说明:sinθ1/sinθ2=n12中n12称为介质2对介质1的折射率n12,n12=n2/n1,因此上式可以进一步写成n1sinθ1=n2sinθ2 说明:研究表明,光在不同介质的速度不动,某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c和光在这种介质中的速度v之比即n=c/v 问:若某种介质的折射率为n1,光在这种介质中的传播速度为v1,另一种介质的折射率为n2,光在这种介质中的传播速度为v2,那n1、v1、n2、v2之间有什么关系?(n1v1=n2v2)
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