光学知识的归纳
光学包括两大部分内容:几何光学和物理光学.几何光学(又称光线光学)是以光的 直线传播性质为基础,研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科;物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科.
一、重要概念和规律
(一)、几何光学基本概念和规律
基本规律
光源 发光的物体.分两大类:点光源和扩展光源.点光源是一种理想模型,扩展光源可看成无数点光源的集合.光线表示光传播方向的几何线.光束 通过一定面积的一束光线.它是温过一定截面光线的集合.光速光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=3×108m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。实像光源发出的光线经光学器件后,由实际光线形成的.虚像光源发出的光线经光学器件后,由发实际光线的延长线形成的。本影光直线传播时,物体后完全照射不到光的暗区.半影光直线传播时,物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域.
2.基本规律
(1)光的直线传播规律 先在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。
(2)光的独立传播规律 光在传播时虽屡屡相交,但互不扰乱,保持各自的规律继续传播。
(3)光的反射定律 反射线、人射线、法线共面;反射线与人射线分布于法线两侧;反射角等于入射角。
(4)光的折射定律 折射线、人射线、法织共面,折射线和入射线分居法线两侧;对确定的两种介质,入射
角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一个常数. 介质的折射串 n=sini/sinr=c/v。全反射条件①光从光密介质射向光疏介质;②入射角大于临界角A,sinA=1/n。
(5)光路可逆原理 光线逆着反射线或折射线方向入射,将沿着原来的入射线方向反射或折射.
3.常用光学器件及其光学特性
(1)平面镜 点光源发出的同心发散光束,经平面镜反射后,得到的也是同心发散光束.能在镜后形成等大的、正立的虚出,像与物对镜面对称。
(2)球面镜 凹面镜有会聚光的作用,凸面镜有发散光的作用.
(3)棱镜 光密煤质的棱镜放在光疏煤质的环境中,入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向项角偏移。棱镜的色散作用 复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。
(4)透镜 在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时,凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用.透镜成像作图 利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率m=像长/物长=v/u。说明①成像公式的符号法则凸透镜焦距f取正,凹透镜焦距f取负;实像像距v取正,虚像像距v取负。②线放大率与焦距和物距有关.
(5)平行透明板 光线经平行透明板时发生平行移动(侧移).侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。
4.简单光学仪器的成像原理和眼睛
(1)放大镜 是凸透镜成像在。u(2)照相机 是凸透镜成像在u>2f时的应用.得到的是倒立缩小施实像。
(3)幻灯机 是凸透镜成像在 f<u<2f时的应用。得到的是倒立放大的实像.
(4)显微镜 由短焦距的凸透镜作物镜,长焦距的透镜作目镜所组成。物体位于物镜焦点外很靠近焦点处,经物镜成实像于目镜焦点内很靠近焦点处。再经物镜在同侧形成一放大虚像(通常位于明视距离处)。
(5)望远镜 由长焦距的凸透镜作物镜,辕焦距的〕透镜作目镜所组成。极远处至物镜的光可看成平行光,经物镜成中间像(倒立、缩小、实像)于物镜焦点外很靠近焦点处,恰位于目镜焦点内,再经目镜成虚像于极远处(或明视距离处)。
(6)眼睛 等效于一变焦距照相机,正常人明视距约25厘米。明视距离小子25厘米的近视眼患者需配戴凹透镜做镜片的眼镜;明视距离大于25厘米的远视25者需配戴凸透镜做镜片的眼镜。