光沿直线传播课件

光沿直线传播光沿直线传播是光学中最基础的现象之一光线在均匀介质中沿直线传播，这可以通过日常生活中常见的现象来观察，例如阳光穿过树叶形成的光斑，以及影子什么是光？光是一种电磁波，它以光子的形式传播光波是一种横波，它可以通过各种介质传播，例如空气、水和玻璃我们看到的光，只是电磁波谱中一小部分可见光可见光谱包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，它们以不同的频率传播光的特性直线传播可见性

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22.光在同种均匀介质中沿直线传光能被人眼看到，形成视觉播反射性折射性

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44.光遇到物体表面会发生反射光从一种介质进入另一种介质时会发生折射光的传播方式直线传播1光在均匀介质中沿直线传播反射2光遇到物体表面改变传播方向折射3光从一种介质进入另一种介质时改变传播方向衍射4光在传播过程中遇到障碍物时发生偏离直线传播路径的现象光的传播定律直线传播独立传播光在均匀介质中沿直线传播多束光线同时传播时，互不影响光线是用来表示光的传播方向的直线光线交汇处，各光线仍保持各自的传播方向光的反射光遇到物体表面时，改变传播方向又返回到原介质中的现象叫做光的反射光的反射现象在生活中十分常见，例如我们能够看到镜子中的自己，就是因为光线从我们的身上反射到镜子，再反射到我们的眼睛里光的反射现象分为两种镜面反射和漫反射镜面反射是指光线照射到光滑的表面，反射光线的方向一致，因此我们可以看到清晰的反射像，例如镜子、平静的水面等漫反射是指光线照射到粗糙的表面，反射光线的方向不一致，因此我们只能看到模糊的反射像，例如墙壁、衣服等光的折射光线方向改变光速改变视错觉光线从一种介质进入另一种介质时，传播方光线在不同介质中传播速度不同，导致光的光的折射会造成物体位置的偏差，例如水中向发生改变，这就是光的折射折射现象的鱼看起来比实际位置更浅折射定律入射角和折射角折射率定律公式入射角是入射光线与法线的夹角，折射折射率是光在真空中的速度与光在介质折射定律可以用公式表示为n1*sini角是折射光线与法线的夹角中的速度之比，它反映了光在不同介质=n2*sinr，其中n1和n2分别是两种中传播速度的差异介质的折射率，i和r分别是入射角和折射角全反射光线入射角光线折射角光线传播方向当光线从光密介质射向光疏介质时，入折射角达到90度，光线无法进入光疏全反射现象使光线沿着光密介质传播，射角大于临界角介质，全部反射回光密介质不会散射或损失能量全反射的条件入射角大于临界角光线从光密介质入射当光线从光密介质进入光疏介质时，全反射现象只发生在光线从光密介质入射角大于临界角时就会发生全反射（折射率较大的介质）进入光疏介质（折射率较小的介质）时全反射在生活中的应用全反射现象在生活中有着广泛的应用，光纤就是利用了全反射原理光纤通信是现代通信的重要方式，它利用光纤传输信息，具有传输速率高、损耗低、抗干扰性强的特点除了光纤通信，全反射也应用于医疗仪器、光学仪器等领域，例如内窥镜、望远镜等光的色散光是由多种颜色组成的，这些颜色在不同波长下具有不同的折射率当白光通过棱镜时，不同波长的光会被不同程度地折射，导致光线分离，形成七色光谱色散现象表明了光的复合性，即白光是由各种颜色的光混合而成这一现象也解释了彩虹的形成，以及光学仪器中的色差现象光的干涉当两束或多束光波相遇时，由于波的叠加原理，会在空间中形成干涉现象若波峰与波峰相遇，则波的振幅加强，称为相长干涉若波峰与波谷相遇，则波的振幅减弱，称为相消干涉干涉现象证明了光具有波动性日常生活中的例子包括肥皂泡的颜色变化，以及薄膜干涉，例如油膜上的彩虹色干涉现象及其原理相干光源光程差

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22.干涉现象发生的关键因素，两当两束相干光相遇时，由于它束光源必须是相干光源，才能们传播路径不同，会产生光程产生稳定的干涉图样差，导致两束光波的振动状态不同振幅叠加光波叠加

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44.当光程差为波长的整数倍时，干涉现象是光波叠加的结果，两束光波的振动加强，形成亮光波在叠加过程中，振幅会发条纹；当光程差为半波长的奇生变化，从而产生干涉现象数倍时，两束光波的振动减弱，形成暗条纹光的衍射光的绕射惠更斯原理衍射图案应用光在传播过程中遇到障碍物或光的衍射现象可以用惠更斯原当光通过狭缝时，会形成明暗衍射现象广泛应用于光学仪器孔隙时，会偏离直线传播路径理来解释，即每个点都可以看相间的衍射图案，中央亮条纹、光学测量、以及光学信息处，绕过障碍物或孔隙继续传播作是新的波源，这些波源发出最宽，两侧亮条纹逐渐变窄理等领域的现象的次波相互干涉形成衍射波衍射现象及其原理衍射现象衍射原理光波遇到障碍物或孔隙时，会发生偏离直线传播的现象，称为衍射现象当光波通过狭缝或孔隙时，会发生波的叠加现象，导致光波传播方向发生改变，形成衍射图案光的衍射现象证明了光具有波动性衍射现象的发生与波长和障碍物的大小有关，波长越长，衍射现象越明显偏振光偏振光偏振光是指振动方向一致的光波，是自然光通过某些方式筛选后形成的线性偏振光光波的振动方向固定在一个平面上，称为线性偏振光圆偏振光光波的振动方向随时间变化，形成螺旋状，称为圆偏振光偏振光的产生自然光1光波振动方向杂乱无章偏振片2只让特定方向振动的光波通过偏振光3光波振动方向一致的光自然光包含各种振动方向的光波当自然光通过偏振片时，只有与偏振片透光方向一致的振动方向的光波才能通过，而其他方向的振动方向的光波被阻挡，从而产生偏振光偏振光的性质方向性滤光性偏振光只在特定方向振动，而非随机方向，就像绳子上的波偏振滤光片可以阻挡特定方向的偏振光，让特定方向的偏振光通过应用于相机镜头和太阳镜偏振光的应用偏振太阳镜液晶显示器

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22.偏振太阳镜可以有效地阻挡阳光中的部分偏振光，减少眩光液晶显示器利用偏振光的特性来控制光线的通过，实现画面，提高视觉清晰度显示三维立体电影雷达探测

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44.三维立体电影利用偏振光技术，将左眼和右眼看到的图像分雷达利用偏振光技术来区分不同目标的反射信号，提高雷达别投射到偏振方向不同的屏幕上，从而产生立体效果探测的精度光电效应光电效应现象光电效应的应用当光照射到金属表面时，金属中光电效应广泛应用于光电器件，的电子会吸收光能而从金属表面如光电管、光电倍增管、光电传逸出，这种现象称为光电效应感器等，在科技领域发挥着重要作用光电效应的意义光电效应是量子力学的重要证据，它证实了光具有粒子性，并推动了量子物理学的发展光电效应的发现赫兹的实验1887年，德国物理学家赫兹在研究电磁波时，意外发现紫外线照射到金属表面会使金属产生电火花，这是光电效应的首次发现伦琴的发现1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线，他发现X射线可以穿透金属物体，并使荧光物质发光，这进一步促进了人们对光电效应的研究密立根的实验1916年，美国物理学家密立根通过精密的实验，精确地测量了光电效应的规律，证实了爱因斯坦的光电效应理论光电效应的定律光电效应定律一光电效应定律二光电效应定律三光电效应的发生需要光的频率高于金属的截光电子的最大动能与入射光的频率成线性关光电发射的延迟时间非常短，几乎可以忽略止频率系，与光强无关不计光电效应的解释光量子理论光电效应机理12爱因斯坦提出光子理论，解释光子碰撞金属表面的电子，如光电效应，光子具有能量，能果光子能量大于电子逸出功，量与频率成正比电子就会从金属表面逸出，形成光电流频率影响强度影响34光电效应发生需要特定频率的光强影响光电流强度，光强越光，频率低于阈值频率，光电大，光电流强度也越大效应就不会发生量子论与光电效应光电效应的解释光子的能量量子论解释了光电效应，认为光光子的能量与光的频率成正比，是由称为光子的能量包组成的而光的频率决定了光子的能量光电效应的发生当光子与金属表面的电子碰撞时，如果光子携带的能量大于金属的逸出功，电子就会从金属表面逸出光电效应的应用光电倍增管太阳能电池光电二极管光电倍增管是一种非常灵敏的光探测器，它太阳能电池将太阳光直接转换为电能，利用光电二极管是一种光敏元件，可以将光信号利用光电效应将光信号转换为电信号，并进光电效应，是利用光电效应的一个重要应用转换成电信号，应用于光传感器、光通信等行放大领域领域光的发射和吸收光的发射光的吸收光的发射指的是物质中的原子或分子从高能级跃迁到低能级时，光的吸收指的是物质中的原子或分子吸收了光子，其电子从低能释放出光子，从而产生光级跃迁到高能级，吸收了光的能量例如，白炽灯泡中钨丝加热到高温，钨原子中的电子会从高能级例如，当阳光照射到黑色的物体上时，黑色物体吸收了大部分的跃迁到低能级，并释放出可见光，这就是白炽灯发光的原因可见光，所以我们看到黑色物体原子能级跃迁电子跃迁吸收光子发射光子原子中的电子只能占据特定的能级，这些能当原子吸收一个光子时，电子会从低能级跃当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出级是量子化的，电子只能在这些能级之间跃迁到高能级，这被称为吸收光谱光子，这被称为发射光谱迁激光原理受激辐射1原子处于激发态，受到特定频率的光子激发，回到基态，同时发射出与激发光子相同频率、方向和相位的光子光放大2受激辐射产生的光子会继续激发其他处于激发态的原子，从而产生更多相同的光子，形成光放大光谐振腔3光谐振腔由两面相互平行的反射镜组成，可以使特定频率的光在腔内反复反射，增强光放大效果激光的应用医疗领域工业制造通信领域军事领域激光手术可以精准地切割组织激光切割、焊接、打标等应用激光通信具有容量大、传输速激光武器、激光制导等技术应，治疗眼疾，去除疤痕，还能广泛，提高了生产效率和产品度快等优点，应用于光纤通信用于现代战争，具有极高的精进行皮肤美容等质量，推动了信息传输技术的发展度和威力。