2025年高考光學輔導

　　光學包括兩大部分內容：幾何光學和物理光學．幾何光學（又稱光線光學）是以光的直線傳播性質為基礎，研究光在煤質中的傳播規律及其應用的學科；物理光學是研究光的本性、光和物質的相互作用規律的學科．

　　一、重要概念和規律

　　（一）、幾何光學基本概念和規律

　　1、基本規律

　　光源發光的物體．分兩大類：點光源和擴展光源．點光源是一種理想模型，擴展光源可看成無數點光源的集合．光線——表示光傳播方向的幾何線．光束通過一定面積的一束光線．它是溫過一定截面光線的集合．光速——光傳播的速度。光在真空中速度最大。恒為C=3×108m/s。丹麥天文學家羅默第一次利用天體間的大距離測出了光速。法國人裴索第一次在地面上用旋轉齒輪法測出了光這。實像——光源發出的光線經光學器件后，由實際光線形成的．虛像——光源發出的光線經光學器件后，由發實際光線的延長線形成的。本影——光直線傳播時，物體后完全照射不到光的暗區．半影——光直線傳播時，物體后有部分光可以照射到的半明半暗區域．

　　2．基本規律

　　（1）光的直線傳播規律先在同一種均勻介質中沿直線傳播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直線傳播的例證。

　　（2）光的獨立傳播規律光在傳播時雖屢屢相交，但互不擾亂，保持各自的規律繼續傳播。

　　（3）光的反射定律反射線、人射線、法線共面；反射線與人射線分布于法線兩側；反射角等于入射角。

　　（4）光的折射定律折射線、人射線、法織共面，折射線和入射線分居法線兩側；對確定的兩種介質，入射

　　角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一個常數．介質的折射串n=sini/sinr=c/v。全反射條件①光從光密介質射向光疏介質；②入射角大于臨界角A，sinA=1/n。

　　（5）光路可逆原理光線逆著反射線或折射線方向入射，將沿著原來的入射線方向反射或折射．

　　3．常用光學器件及其光學特性

　　（1）平面鏡點光源發出的同心發散光束，經平面鏡反射后，得到的也是同心發散光束．能在鏡后形成等大的、正立的虛出，像與物對鏡面對稱。

　　（2）球面鏡凹面鏡有會聚光的作用，凸面鏡有發散光的作用．

　　（3）棱鏡光密煤質的棱鏡放在光疏煤質的環境中，入射到棱鏡側面的光經棱鏡后向底面偏折。隔著棱鏡看到物體的像向項角偏移。棱鏡的色散作用復色光通過三棱鏡被分解成單色光的現象。

　　（4）透鏡在光疏介質的環境中放置有光密介質的透鏡時，凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用．透鏡成像作圖利用三條特殊光線。成像規律1/u+1/v=1/f。線放大率m=像長/物長=|v|/u。說明①成像公式的符號法則——凸透鏡焦距f取正，凹透鏡焦距f取負；實像像距v取正，虛像像距v取負。②線放大率與焦距和物距有關．

　　（5）平行透明板光線經平行透明板時發生平行移動（側移）．側移的大小與入射角、透明板厚度、折射率有關。

　　4．簡單光學儀器的成像原理和眼睛

　　（1）放大鏡是凸透鏡成像在。u

　　（2）照相機是凸透鏡成像在u＞2f時的應用．得到的是倒立縮小施實像。

　　（3）幻燈機是凸透鏡成像在f＜u＜2f時的應用。得到的是倒立放大的實像．

　　（4）顯微鏡由短焦距的凸透鏡作物鏡，長焦距的透鏡作目鏡所組成。物體位于物鏡焦點外很靠近焦點處，經物鏡成實像于目鏡焦點內很靠近焦點處。再經物鏡在同側形成一放大虛像（通常位于明視距離處）。

　　（5）望遠鏡由長焦距的凸透鏡作物鏡，轅焦距的〕透鏡作目鏡所組成。極遠處至物鏡的光可看成平行光，經物鏡成中間像（倒立、縮小、實像）于物鏡焦點外很靠近焦點處，恰位于目鏡焦點內，再經目鏡成虛像于極遠處（或明視距離處）。

　　（6）眼睛等效于一變焦距照相機，正常人明視距約25厘米。明視距離小子25厘米的近視眼患者需配戴凹透鏡做鏡片的眼鏡；明視距離大于25厘米的遠視25者需配戴凸透鏡做鏡片的眼鏡。

　　（二）物理光學——人類對光本性的認識發展過程

　　（1）微粒說（牛頓）基本觀點認為光像一群彈性小球的微粒。實驗基礎光的直線傳播、光的反射現象。困難問題無法解釋兩種媒質界面同時發生的反射、折射現象以及光的獨立傳播規律等。

　　（2）波動說（惠更斯）基本觀點認為光是某種振動激起的波（機械波）。實驗基礎光的干涉和衍射現象。

　　①個的干涉現象——楊氏雙縫干涉實驗

　　條件兩束光頻率相同、相差恒定。裝置（略）。現象出現中央明條，兩邊等距分布的明暗相間條紋。解釋屏上某處到雙孔（雙縫）的路程差是波長的整數倍（半個波長的偶數倍）時，兩波同相疊加，振動加強，產生明條；兩波反相疊加，振動相消，產生暗條。應用檢查平面、測量厚度、增強光學鏡頭透射光強度（增透膜）．

　　②光的衍射現象——單縫衍射（或圓孔衍射）

　　條件縫寬（或孔徑）可與波長相比擬。裝置（略）。現象出現中央最亮最寬的明條，兩邊不等距發表的明暗條紋（或明暗鄉間的圓環）。困難問題難以解釋光的直進、尋找不到傳播介質。

　　（3）電磁說（麥克斯韋）基本觀點認為光是一種電磁波。實驗基礎赫茲實驗（證明電磁波具有跟光同樣的性質和波速）。各種電磁波的產生機理無線電波自由電子的運動；紅外線、可見光、紫外線原子外層電子受激發；x射線原子內層電子受激發；γ射線原子核受激發。可見光的光譜發射光譜——連續光譜、明線光譜；吸收光譜（特征光譜。困難問題無法解釋光電效應現象。

　　（4）光子說（愛因斯坦）基本觀點認為光由一份一份不連續的光子組成每份光子的能量E=hν。實驗基礎光電效應現象。裝置（略）。現象①入射光照到光電子發射幾乎是瞬時的；②入射光頻率必須大于光陰極金屬的極限頻率ν。；

　　③當ν＞v。時，光電流強度與入射光強度成正比；④光電子的最大初動能與入射光強無關，只隨著人射光燈中的增大而增大。解釋①光子能量可以被電子全部吸收．不需能量積累過程；②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功（逸出功）hν。；③入射光強。單位時間內入射光子多，產生光電子多；④入射光子能量只與其頻率有關，入射至金屬表，除用于逸出功外。其余轉化為光電子初動能。困難問題無法解釋光的波動性。

　　（5）光的波粒二象性基本觀點認為光是一種具有電磁本性的物質，既有波動性。又有粒子性。大量光子的運動規律顯示波動性，個別光子的行為顯示粒子性。實驗基礎微弱光線的干涉，X射線衍射．

　　二、重要研究方法

　　1．作圖鋒幾何光學離不開光路圖。利用作圖法可以直觀地反映光線的傳播，方便地確定像的位置、大小、倒正、虛實以及成像區域或觀察范圍等．把它與公式法結合起來，可以互相補充、互相驗證。

　　2．光路追蹤法用作圖法研究光的傳播和成像問題時，抓住物點上發出的某條光線為研究對象。不斷追蹤下去的方法．尤其適合于研究組合光具成多重保的情況。

　　3．光路可逆法在幾何光學中，一所有的光路都是可逆的，利用光路可逆原理在作圖和計算上往在都會帶來方便。

　相關推薦：

　　高考物理知識點匯總

最新高考資訊、高考政策、考前準備、志愿填報、錄取分數線等

高考時間線的全部重要節點

盡在"高考網"微信公眾號