一、光的直线传播
1、光源:定义:能够发光的物体叫光源。
2、规律:光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
3、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
4、应用及现象:
① 激光准直。
②影子的形成。
③日食月食的形成。
④ 小孔成像。
5、光速:C=3*108m/s=3*105km/s。
二、光的反射
1、定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。
3、分类:
⑴ 镜面反射:
定义:射到物面上的平行光反射后仍然平行
条件:反射面 平滑。
⑵ 漫反射:
定义:射到物面上的平行光反射后向着不同的方向 ,每条光线遵守光的反射定律。
条件:反射面凹凸不平。
4、面镜:
⑴平面镜:成像特点:①像、物大小相等
②像、物到镜面的距离相等。
③像、物的连线与镜面垂直
④物体在平面镜里所成的像是虚像。
成像原理:光的反射定理
实像和虚像:实像:实际光线会聚点所成的像
虚像:反射光线反向延长线的会聚点所成的像
三、颜色及看不见的光
1、白光的组成:红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫.
2、看不见的光:红外线, 紫外线
《透镜及其应用》
一、光的折射
1、定义:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化;这种现象叫光的折射现象。
2、光的折射定律:
⑴折射光线,入射光线和法线在同一平面内。
⑵折射光线和入射光线分居与法线两侧。
⑶ 光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,属于近法线折射。
光从水中或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,属于远法线折射。
光从空气垂直射入(或其他介质射出),折射角=入射角= 0 度。
二、透镜
1、名词:薄透镜:透镜的厚度远小于球面的半径。
主光轴:通过两个球面球心的直线。
光心:(O)即薄透镜的中心。性质:通过光心的光线传播方向不改变。
焦点(F):凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫焦点。
焦距(f):焦点到凸透镜光心的距离。
三、凸透镜成像规律
凸透镜成像规律表:
物距 像的性质 像距 应用
倒、正 放、缩 虚、实
u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 照相机
f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 幻灯机
u<f 正立 放大 虚象 |v|>u 放大镜
四、眼睛和眼镜
近视及远视的矫正:近视眼要戴凹透镜,远视眼要戴凸透镜.
五、显微镜和望远镜
1.光是由光子组成,它只有动质量,没有静质量,也就是说,他每时每刻在运动,是运动让它具有能量和动量,具有像钢球一样的粒子性,又有像声波一样的的波动性,即波粒二象性。他没有什么形态,只是一种能量,你可以将他想成一个个小小的能量团,看不见。
2.可见的只有可见光,红外线与紫外线是不可见的。颜色是光子撞击视网膜,将能量传递了上去,背神经感知,所以产生了光的感觉。不同颜色的光子频率和能量不同,所以人可以分辨。颜色与光色没什么意义,是频率决定了颜色。E=hv,这时光子的能量计算公式,v是频率,是不同光固定的。
3。光是能量子,照射到上面之后就将能量传递给他,他的能量就增加。同样符合质量守恒定理。
4.我已经说了,光具有波粒二象性,它的波是概率波,里面的光子可以跑向任何地点。光在均匀介质中直线,比如穿过不均匀大气层就是曲线
5.可以转换。听说过无线电波吗,首先他是一种光,他是有L-C振荡电路产生,也就是电了,其次,其中有一个螺线管,可以将电能装换为磁能,在这个过沉中,就产生光——电磁波
6.第六个问完全没看懂,既然光已经转换了,怎么又穿过平面
7.很简单了,电磁波就是光,无线电波也是光,当然在用了。颜色的反应本来就表示光的能量大小,看见颜色说明光能已经传递了。
好了,我可是回答了20分钟,不知能否看懂一点,光很抽象的概念
光的本质是一种能引起视觉的电磁波,同时也是一种粒子(光子)。
光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。 光的速度:光在真空中的速度为每秒|30万千米。
人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围大约为390~760nm(10-9m), 光分为人造光和自然光。
光源分冷光源和热光源; 光源:自身能够发光的物体称为光源。 冷光源:指发光不发热(或发很低温度的热)。
如萤火虫等; 热光源:指发光发热(必须是发高温度的热)。如太阳等; 有实验证明光就是电磁辐射,这部分电磁波的波长范围约在红光的0.77微米到紫光的0.39微米之间。
波长在0.77微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在0.39微米以下到0.04微米左右的称“紫外线”。
红外线和紫外线不能引起视觉,但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域,甚至X射线均被认为是光,而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。
光具有波粒二象性,即既可把光看作是一种频率很高的电磁波,也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。 光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义“米”的标准,并且约定光速严格等于299,792,458米/秒,此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。
后来,随着实验精度的不断提高,光速的数值有所改变,米被定义为1/299,792,458秒内光通过的路程,光速用“c”来表示。 光是地球生命的来源之一。
光是人类生活的依据。光是人类认识外部世界的工具。
光是信息的理想载体或传播媒质。 据统计,人类感官收到外部世界的总信息中,至少90%以上通过眼睛…… 当一束光投射到物体上时,会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。
光线在均匀同等介质中沿直线传播。 光波,包括红外线,它们的波长比微波更短,频率更高,因此,从电通信中的微波通信向光通信方向发展,是一种自然的也是一种必然的趋势。
普通光:一般情况下,光由许多光子组成,在荧光(普通的太阳光、灯光、烛光等)中,光子与光子之间,毫无关联,即波长不一样、相位不一样,偏振方向不一样、传播方向不一样,就象是一支无组织、无纪律的光子部队,各光子都是散兵游勇,不能做到行动一致。 光反射时,反射角等于入射角,在同一平面,位于法线两边,且光路可逆行。
光线从一种介质斜射入另一种介质中,会产生折射。如果射入的介质密度大于原本光线所在介质密度,则入射角小于折射角。
反之,若小于,则入射角大于折射角。但入射角为0,则无论如何,折射角为零,不产生折射。
但光折射还在同种不均匀介质中产生,理论上可以从一个方向射入不产生折射,但因为分不清界线且一般分好几个层次又不是平面,故无论如何看都会产生折射。如从在岸上看平静的湖水的底部属于第一种折射,但看见海市蜃楼属于第二种折射。
凸透镜凹透镜这两种常见镜片所产生效果就是因为第一种折射。 激光——光学的新天地 激光光束中,所有光子都是相互关联的,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。
激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。
光的种类 光源可以分为三种。 第一种是热效应产生的光,太阳光就是很好的例子,此外蜡烛等物品也都一样,此类光随着温度的变化会改变颜色。
第二种是原子发光,荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光,此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩,所以彩色拍摄时我们需要进行相应的补正。
第三种是synchrotron发光,同时携带有强大的能量,原子炉发的光就是这种,但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会,所以记住前两种就足够了。 光的色散 复色光分解为单色光的现象叫光的色散.牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光分解为彩色光带(光谱).色散现象说明光在媒质中的速度(或折射率n=c/v)随光的频率而变.光的色散可以用三棱镜,衍射光栅,干涉仪等来实现. 白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的叫做复色光。
红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。 色散:复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。
色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入棱镜后,由于它对各种频率的光具有不同折射率,各种色光的传播方向有不同程度的偏折,因而在离开棱镜时就各自分散,形成光谱。
dispersion of light 介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。当复色光在介质界面上折射时,介质对不同波长的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分离。
1672年,牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带,这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。
任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。 复色光分解为单色光而形成光谱的现象.让一束白光射到玻璃棱镜上,。
五、光的反射 1、光源:能够发光的物体叫光源 2、光在均匀介质中是沿直线传播的 大气层是不均匀的,当光从大气层外射到地面时,光线发了了弯折 3、光速 光在不同物质中传播的速度一般不同,真空中最快, 光在真空中的传播速度:C = 3*108 m/s,在空气中的速度接近于这个速度,水中的速度为3/4C,玻璃中为2/3C 4、光直线传播的应用 可解释许多光学现象:激光准直,影子的形成,月食、日食的形成、小孔成像等 5、光线 光线:表示光传播方向的直线,即沿光的传播路线画一直线,并在直线上画上箭头表示光的传播方向(光线是假想的,实际并不存在) 6、光的反射 光从一种介质射向另一种介质的交界面时,一部分光返回原来介质中,使光的传播方向发生了改变,这种现象称为光的反射 7、光的反射定律 反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角 可归纳为:“三线一面,两线分居,两角相等” 理解: (1) 由入射光线决定反射光线,叙述时要“反”字当头 (2) 发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处:入射点;结果:返回原介质中 (3) 反射角随入射角的增大而增大,减小而减小,当入射角为零时,反射角也变为零度 8、两种反射现象 (1) 镜面反射:平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光线 (2) 漫反射:平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去,即在各个不同的方向都能接收到反射光线 注意:无论是镜面反射,还是漫反射都遵循光的反射定律 9、在光的反射中光路可逆 10、平面镜对光的作用 (1)成像 (2)改变光的传播方向 11、平面镜成像的特点 (1)成的像是正立的虚像 (2)像和物的大小 (3)像和物的连线与镜面垂直,像和物到镜的距离相等 理解:平面镜所成的像与物是以镜面为轴的对称图形 12、实像与虚像的区别 实像是实际光线会聚而成的,可以用屏接到,当然也能用眼看到。
虚像不是由实际光线会聚成的,而是实际光线反向延长线相交而成的,只能用眼看到,不能用屏接收。 13、平面镜的应用 (1)水中的倒影 (2)平面镜成像 (3)潜望镜 六、光的折射 1、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射 理解:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。
注意:在两种介质的交界处,既发生折射,同时也发生反射 2、光的折射规律 光从空气斜射入水或其他介抽中时,折射光线与入射光线、法线在同一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧;折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变,在折射中光路可逆。 理解:折射规律分三点:(1)三线一面 (2)两线分居(3)两角关系分三种情况:①入射光线垂直界面入射时,折射角等于入射角等于0°;②光从空气斜射入水等介质中时,折射角小于入射角;③光从水等介质斜射入空气中时,折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透镜及分类 透镜:透明物质制成(一般是玻璃),至少有一个表面是球面的一部分,且透镜厚度远比其球面半径小的多。
分类:凸透镜:边缘薄,中央厚 凹透镜:边缘厚,中央薄 5、主光轴,光心、焦点、焦距 主光轴:通过两个球心的直线 光心:主光轴上有个特殊的点,通过它的光线传播方向不变。(透镜中心可认为是光心) 焦点:凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这点叫透镜的焦点,用“F”表示 虚焦点:跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散,发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。
焦距:焦点到光心的距离叫焦距,用“f”表示。 每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。
如图 6、透镜对光的作用 凸透镜:对光起会聚作用(如图) 凹透镜:对光起发散作用(如图) 7、凸透镜成像规律 物 距 (u) 成像 大小 像的 虚实 像物位置 像 距 ( v ) 应 用 u > 2f 缩小 实像 透镜两侧 f < v <2f 照相机 u = 2f 等大 实像 透镜两侧 v = 2f f < u 2f 幻灯机 u = f 不 成 像 u u 放大镜 凸透镜成像规律口决记忆法 口决一: “一焦分虚实,二焦分大小;虚像同侧正;实像异侧倒,物运像变小” 口决二: 三物距、三界限,成像随着物距变; 物远实像小而近,物近实像大而远。 如果物放焦点内,正立放大虚像现; 幻灯放像像好大,物处一焦二焦间; 相机缩你小不点,物处二倍焦距远。
口决三: 凸透镜,本领大,照相、幻灯和放大; 二倍焦外倒实小,二倍焦内倒实大; 若是物放焦点内,像物同侧虚像大; 一条规律记在心,物近像远像变大。 8、为了使幕上的像“正立”(朝上),幻灯片要倒着插。
9、照相机的镜头相当于一个凸透镜,暗箱中的胶片相当于光屏,我们调节调焦环,并非调焦距,而是调镜头到胶片的距离,物离镜头越远,胶片就应靠近镜头。
光学是研究光(电磁波)的行为和性质,以及光和物质相互作用的物理学科。传统的光学只研究可见光,现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。
光是一种电磁波,在物理学中,电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述;同时,光具有波粒二象性,需要用量子力学表达。
光学的起源在西方很早就有光学知识的记载,欧几里得(Euclid,公元前约330~260)的<;反射光学>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)写过一部<;光学全书>;,讨论了许多光学的现象。
光学真正形成一门科学,应该从建立反射定律和折射定律的时代算起,这两个定律奠定了几何光学的基础。17世纪,望远镜和显微镜的应用大大促进了几何光学的发展。
光的本性也是光学研究的重要课题。微粒说把光看成是由微粒组成,认为这些微粒按力学规律沿直线飞行,因此光具有直线传播的性质。19世纪以前,微粒说比较盛行。但是,随着光学研究的深入,人们发现了许多不能用直进性解释的现象,例如乾涉、绕射等,用光的波动性就很容易解释。於是光学的波动说又占了上风。两种学说的争论构成了光学发展史上的一根红线
光的哈勃红移和引力红移。
哈勃红移和引力红移,不是在光源发出光时形成的,而都是在光传播过程中累积改变的,而且两者具有等效的原因——反向加速度对应的时空弯曲造成的。 哈勃红移情况,空间均匀膨胀,相对退后速度随距离增加,也即随时间增加,具有反向相对加速度。
引力红移情况,由强引力场到弱引力场,具有反向引力加速度。 在广义相对论下,两者具有等同的效应或成因——时空弯曲。
光沿时空弯曲切向运动,能量不变,但会因时空直线弯曲而被偏转;沿时空弯曲法向运动,能量会改变,但方向不变。 因为弯曲的时空与力场等效,所以前者等效于沿等势线运动,后者等效于在等势线间运动,于是前者位能不变,后者位能改变。
而因能量守恒,位能改变,会改变运动体的其他部分能量,于是光子能量(电磁能)改变。 红移情况,是光沿弯曲时空外法线方向(由高曲率向低曲率的方向)运动,光子能量降低。
等效于克服力场消耗自身能量。 光在均匀膨胀的空间运动,必然会产生哈勃红移。
光在引力场间运动,一般是偏转效应为主,而最终是红移还是蓝移看光源与受体处的引力场谁强谁弱。但发光天体的引力场都会大于地球的,所以地球观测的都附加引力红移。
光子能量降低,由光子能量公式E=hν(h是普朗克常数,ν是光子频率),得ν相应降低。而光速c=λν不变,ν降低,则波长λ变长,这就是红移。
而多普勒红移或蓝移,是指波源形成波过程时间间隔改变。 但光具有波粒二象性,发射光子是量子效应,对应粒子特性,所以光源与受体处的相对运动(距离改变的),会改变接收光子的时间间隔(距离改变,光速不变),即改变接收光强(单位时间内接收的光子数)。
但不会改变光子能量(对应量子能级差),即不改变频率(因光速不变波长也不变,即不变色)。 所以天体发光机制导致没有多普勒红移或蓝移。
你好,我是光学工程硕士研究生,希望我能给你帮助。
学习光信息,要学好高等数学、概率论与数理统计、线性代数、复变函数,这是数学基础,包括积分微分统计等等。
光学基础包括电动力学,数学物理方法,量子力学,这是光学的基础。包括麦克斯韦方程,这是基础。
光学专业知识包括:光学、信息光学、导波光学、红外光学、激光原理、光电子。
另外光电不分家的,电学也要学习,包括电路基础、模拟电路、数字电路等。
软件方面有MATLAB、zmax、beamprop等。
希望对你有帮助,还有什么问题可以直接问我。
加油↖(^ω^)↗
1、基础知识就是学习中基本的知识,包括常识、简单实用的、容易记忆的。
2、基础知识的重要性:
(1)没有基础,何来进阶,知识体系环环相扣,没有夯实的基础,知识体系只会是漏洞百出,只懂表面,不懂原理,学习任何事物想要学好必须学好基础,懂其原理,万丈高楼拔地而起,还要靠地基打的好。
(2)任何事物基础都很重要(对于不同事物这个基础的表现形式也可能不同),更深奥的知识都是有最基础的知识,理论原理组合而成的,没有基础,就不可能去理解更深奥的知识理论,就不可能往更高的层次进阶,基础学好了扎实了才能再进阶更深奥的课程,再怎么强调基础的重要性都不为过,基础一定要夯实。
扩展资料:
基础知识的深度理解标准:
(1)基础知识能否体系化——关注点:重过程,轻结果。
对于少量知识点而言,或许学生不需要做到这一点也很优秀。但是对于大量知识点而言,没有这一步,学生就没有得高分的信心。
随着信息的发达,大量的学生和家长已经开始关注知识体系化,很多学校也将这一过程融入到教学当中。虽然不同的学生对于这些基础的重视度和领悟力有差别,但是可以肯定的是这种教学质量较之以前是一个很大的进步。
而学生之所以不能从体系化中有所得,关键在于学生对于体系化的关注点在何处。是关注其体系化后的结果,还是关注其体系化的过程。
所以,老师的板书,学生抄下来,接下来要做的是:不是去想着怎样记住,而是要去思考老师为什么这样板书。其实不仅是老师的板书,身边的辅材,包括教材都要去习惯性的这样分析。
(2)基础知识能否拓展——关注点:重理解轻记忆
有一个知识点,自己能想到知识点周边的其他知识点,这叫做知识的拓展性。当自己基于某一个知识点,自己所能联想的越多,说明知识的灵活度越高。因为如果对于某一个知识点没有深层次的理解,是不可能做到有效拓展的。
(3)应用方向会不会总结——关注点:重知识的应用轻场景的应用
我们将每一道题的题目看做具体的场景,在场景中必然涉及到知识点,学生在分析场景的时候,喜欢知识点结合场景,所以学生抽取不出其中的科目语言。
而分析的过程也是针对场景的分析,并不能形成知识点的应用总结。最终的结果是:一旦场景变了,学生就陷入了新的迷茫。
学生归纳错题和好题,不是说简简单单的写个答案。有很多学生认为抄题是一件没有意义的事情,不同的科目要有不同的理解。如果题目中含有大量的需要转化的学科语言,抄一抄题,自己在抄题的过程中去关注知识点如何在场景中表达的,如何应用到场景中的,对于这些的思考其实已经超过了题目本身的意义。
(4)基础应用是否流畅——关注点:重应用熟练轻记忆熟练
表述也是应用的一种,重应用说明自己的学习是主动的,轻记忆,是为了让学生摆脱死记硬背的陋习。
当自己的表述和应用都很流畅了,其实就已经代表了知识被熟练掌握了。而表述和应用的要求,不仅仅是针对某一个或者几个熟练的知识点,而是整个体系的表述和应用。
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