光學(xué)的應用光學(xué)(物理光學(xué))
1.物理光學(xué)基礎知識
五、光的反射 1、光源：能夠發(fā)光的物體叫光源 2、光在均勻介質(zhì)中是沿直線(xiàn)傳播的 大氣層是不均勻的，當光從大氣層外射到地面時(shí)，光線(xiàn)發(fā)了了彎折 3、光速 光在不同物質(zhì)中傳播的速度一般不同，真空中最快， 光在真空中的傳播速度：C = 3*108 m/s，在空氣中的速度接近于這個(gè)速度，水中的速度為3/4C，玻璃中為2/3C 4、光直線(xiàn)傳播的應用 可解釋許多光學(xué)現象：激光準直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光線(xiàn) 光線(xiàn)：表示光傳播方向的直線(xiàn)，即沿光的傳播路線(xiàn)畫(huà)一直線(xiàn)，并在直線(xiàn)上畫(huà)上箭頭表示光的傳播方向（光線(xiàn)是假想的，實(shí)際并不存在） 6、光的反射 光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的交界面時(shí)，一部分光返回原來(lái)介質(zhì)中，使光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現象稱(chēng)為光的反射 7、光的反射定律 反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面上；反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)的兩側；反射角等于入射角 可歸納為：“三線(xiàn)一面，兩線(xiàn)分居，兩角相等” 理解： （1） 由入射光線(xiàn)決定反射光線(xiàn)，敘述時(shí)要“反”字當頭 （2） 發(fā)生反射的條件：兩種介質(zhì)的交界處；發(fā)生處：入射點(diǎn)；結果：返回原介質(zhì)中 （3） 反射角隨入射角的增大而增大，減小而減小，當入射角為零時(shí)，反射角也變?yōu)榱愣?8、兩種反射現象 （1） 鏡面反射：平行光線(xiàn)經(jīng)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線(xiàn) （2） 漫反射：平行光經(jīng)界面反射后向各個(gè)不同的方向反射出去，即在各個(gè)不同的方向都能接收到反射光線(xiàn) 注意：無(wú)論是鏡面反射，還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、平面鏡對光的作用 （1）成像 （2）改變光的傳播方向 11、平面鏡成像的特點(diǎn) （1）成的像是正立的虛像 （2）像和物的大小 （3）像和物的連線(xiàn)與鏡面垂直，像和物到鏡的距離相等 理解：平面鏡所成的像與物是以鏡面為軸的對稱(chēng)圖形 12、實(shí)像與虛像的區別 實(shí)像是實(shí)際光線(xiàn)會(huì )聚而成的，可以用屏接到，當然也能用眼看到。
虛像不是由實(shí)際光線(xiàn)會(huì )聚成的，而是實(shí)際光線(xiàn)反向延長(cháng)線(xiàn)相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面鏡的應用 （1）水中的倒影 （2）平面鏡成像 （3）潛望鏡 六、光的折射 1、光的折射 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì )發(fā)生變化，這種現象叫光的折射 理解：光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進(jìn)入到另一種介質(zhì)中，由于光在在兩種不同的物質(zhì)里傳播速度不同，故在兩種介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化，這就是光的折射。
注意：在兩種介質(zhì)的交界處，既發(fā)生折射，同時(shí)也發(fā)生反射 2、光的折射規律 光從空氣斜射入水或其他介抽中時(shí)，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面上，折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側；折射角小于入射角；入射角增大時(shí)，折射角也隨著(zhù)增大；當光線(xiàn)垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不變，在折射中光路可逆。 理解：折射規律分三點(diǎn)：（1）三線(xiàn)一面 （2）兩線(xiàn)分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線(xiàn)垂直界面入射時(shí)，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時(shí)，折射角小于入射角；③光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透鏡及分類(lèi) 透鏡：透明物質(zhì)制成（一般是玻璃），至少有一個(gè)表面是球面的一部分，且透鏡厚度遠比其球面半徑小的多。
分類(lèi)：凸透鏡：邊緣薄，中央厚 凹透鏡：邊緣厚，中央薄 5、主光軸，光心、焦點(diǎn)、焦距 主光軸：通過(guò)兩個(gè)球心的直線(xiàn) 光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過(guò)它的光線(xiàn)傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心） 焦點(diǎn)：凸透鏡能使跟主軸平行的光線(xiàn)會(huì )聚在主光軸上的一點(diǎn)，這點(diǎn)叫透鏡的焦點(diǎn)，用“F”表示 虛焦點(diǎn)：跟主光軸平行的光線(xiàn)經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線(xiàn)的反向延長(cháng)線(xiàn)相交在主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)不是實(shí)際光線(xiàn)的會(huì )聚點(diǎn)，所以叫虛焦點(diǎn)。
焦距：焦點(diǎn)到光心的距離叫焦距，用“f”表示。 每個(gè)透鏡都有兩個(gè)焦點(diǎn)、焦距和一個(gè)光心。
如圖 6、透鏡對光的作用 凸透鏡：對光起會(huì )聚作用（如圖） 凹透鏡：對光起發(fā)散作用（如圖） 7、凸透鏡成像規律 物 距 （u） 成像 大小 像的 虛實(shí) 像物位置 像 距 （ v ） 應 用 u > 2f 縮小 實(shí)像 透鏡兩側 f < v <2f 照相機 u = 2f 等大 實(shí)像 透鏡兩側 v = 2f f < u 2f 幻燈機 u = f 不 成 像 u u 放大鏡 凸透鏡成像規律口決記憶法 口決一： “一焦分虛實(shí)，二焦分大小；虛像同側正；實(shí)像異側倒，物運像變小” 口決二： 三物距、三界限，成像隨著(zhù)物距變； 物遠實(shí)像小而近，物近實(shí)像大而遠。 如果物放焦點(diǎn)內，正立放大虛像現； 幻燈放像像好大，物處一焦二焦間； 相機縮你小不點(diǎn)，物處二倍焦距遠。
口決三： 凸透鏡，本領(lǐng)大，照相、幻燈和放大； 二倍焦外倒實(shí)小，二倍焦內倒實(shí)大； 若是物放焦點(diǎn)內，像物同側虛像大； 一條規律記在心，物近像遠像變大。 8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著(zhù)插。
9、照相機的鏡頭相當于一個(gè)凸透鏡，暗箱中的膠片相當于光屏，我們調節調焦環(huán)，并非調焦距，而是調鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠，膠片就應靠近鏡頭。
2.請問(wèn),光學(xué)的作用是什么
您的這個(gè)問(wèn)題，問(wèn)的真好！要想回答它，應該是光學(xué)方面的專(zhuān)家才可能。
但是對于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，您說(shuō)的對極了，信號燈，激光，電燈都要應用光學(xué)基礎。
同時(shí)，初中學(xué)生還應該知道平面鏡的應用；知道凸面鏡的應用最常見(jiàn)的就是觀(guān)后鏡；凹面鏡最常見(jiàn)的應用如探照燈、車(chē)的頭燈的燈碗兒 及太陽(yáng)灶等。這些“面鏡”應用的都是光的反射定律。其中，特別值得一提的，是光的全反射的重要應用——光纖。
而照像機、投影儀和放大鏡等，這些“透鏡”應用的都是光的折射定律。
用三棱鏡得到太陽(yáng)光的七色光，這是由于折射現象發(fā)生在三棱鏡上。而那七色光，實(shí)際是太陽(yáng)上可燃物質(zhì)燃燒發(fā)光的光譜。通過(guò)光譜，可以判斷燃燒物的成份。也可以說(shuō)，光譜是鑒定物質(zhì)種類(lèi)的又一種方法。
等等。
3.光學(xué)包括哪些知識
光學(xué)是研究光（電磁波）的行2113為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學(xué)科。傳統的光學(xué)只研究5261可見(jiàn)光，現代光學(xué)已擴展到對全波段電磁波的研究。光4102是一種電磁波，在物理學(xué)中，電磁波由電動(dòng)力學(xué)中的麥克斯韋方程組描述；同1653時(shí)，光具有波粒二象性，需要用量子力學(xué)表達。
了解激光器的知識可以專(zhuān)看看經(jīng)典教材：《激光原理》 - 周炳琨；
如果你是入門(mén)者，可以先從幾何光學(xué)入手：看看北理工安毓英編寫(xiě)的《屬應用光學(xué)》
4.光學(xué)的基本內容是什么
光學(xué)是研究光（電磁波）的行為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學(xué)科。傳統的光學(xué)只研究可見(jiàn)光，現代光學(xué)已擴展到對全波段電磁波的研究。
光是一種電磁波，在物理學(xué)中，電磁波由電動(dòng)力學(xué)中的麥克斯韋方程組描述；同時(shí)，光具有波粒二象性，需要用量子力學(xué)表達。
光學(xué)的起源在西方很早就有光學(xué)知識的記載，歐幾里得（Euclid，公元前約330~260）的<；反射光學(xué)>(Catoptrica)研究了光的反射；阿拉伯學(xué)者阿勒·哈增（AI-Hazen,965~1038）寫(xiě)過(guò)一部<；光學(xué)全書(shū)>；，討論了許多光學(xué)的現象。
光學(xué)真正形成一門(mén)科學(xué)，應該從建立反射定律和折射定律的時(shí)代算起，這兩個(gè)定律奠定了幾何光學(xué)的基礎。17世紀，望遠鏡和顯微鏡的應用大大促進(jìn)了幾何光學(xué)的發(fā)展。
光的本性也是光學(xué)研究的重要課題。微粒說(shuō)把光看成是由微粒組成，認為這些微粒按力學(xué)規律沿直線(xiàn)飛行，因此光具有直線(xiàn)傳播的性質(zhì)。19世紀以前，微粒說(shuō)比較盛行。但是，隨著(zhù)光學(xué)研究的深入，人們發(fā)現了許多不能用直進(jìn)性解釋的現象，例如乾涉、繞射等，用光的波動(dòng)性就很容易解釋。於是光學(xué)的波動(dòng)說(shuō)又占了上風(fēng)。兩種學(xué)說(shuō)的爭論構成了光學(xué)發(fā)展史上的一根紅線(xiàn)
5.物理光學(xué)的知識
1、光的折射
光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì )發(fā)生變化，這種現象叫光的折射
理解：光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進(jìn)入到另一種介質(zhì)中，由于光在在兩種不同的物質(zhì)里傳播速度不同，故在兩種介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化，這就是光的折射。
注意：在兩種介質(zhì)的交界處，既發(fā)生折射，同時(shí)也發(fā)生反射
2、光的折射規律
光從空氣斜射入水或其他介抽中時(shí)，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面上，折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側；折射角小于入射角；入射角增大時(shí)，折射角也隨著(zhù)增大；當光線(xiàn)垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不變，在折射中光路可逆。
理解：折射規律分三點(diǎn)：（1）三線(xiàn)一面 （2）兩線(xiàn)分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線(xiàn)垂直界面入射時(shí)，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時(shí)，折射角小于入射角；③光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角
3、在光的折射中光路是可逆的
4、透鏡及分類(lèi)
透鏡：透明物質(zhì)制成（一般是玻璃），至少有一個(gè)表面是球面的一部分，且透鏡厚度遠比其球面半徑小的多。
分類(lèi)：凸透鏡：邊緣薄，中央厚
凹透鏡：邊緣厚，中央薄
5、主光軸，光心、焦點(diǎn)、焦距
主光軸：通過(guò)兩個(gè)球心的直線(xiàn)
光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過(guò)它的光線(xiàn)傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心）
焦點(diǎn)：凸透鏡能使跟主軸平行的光線(xiàn)會(huì )聚在主光軸上的一點(diǎn)，這點(diǎn)叫透鏡的焦點(diǎn)，用“F”表示
虛焦點(diǎn)：跟主光軸平行的光線(xiàn)經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線(xiàn)的反向延長(cháng)線(xiàn)相交在主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)不是實(shí)際光線(xiàn)的會(huì )聚點(diǎn)，所以叫虛焦點(diǎn)。
焦距：焦點(diǎn)到光心的距離叫焦距，用“f”表示。
每個(gè)透鏡都有兩個(gè)焦點(diǎn)、焦距和一個(gè)光心。如圖
6、透鏡對光的作用
凸透鏡：對光起會(huì )聚作用（如圖）
凹透鏡：對光起發(fā)散作用（如圖）
7、凸透鏡成像規律
物 距
(u) 成像
大小 像的
虛實(shí) 像物位置 像 距
( v ) 應 用
u > 2f 縮小 實(shí)像 透鏡兩側 f < v <2f 照相機
u = 2f 等大 實(shí)像 透鏡兩側 v = 2f
f < u <2f 放大 實(shí)像 透鏡兩側 v > 2f 幻燈機
u = f 不 成 像
u < f 放大 虛像 透鏡同側 v > u 放大鏡
凸透鏡成像規律口決記憶法
口決一：
“一焦分虛實(shí)，二焦分大小；虛像同側正；實(shí)像異側倒，物運像變小”
口決二：
三物距、三界限，成像隨著(zhù)物距變；
物遠實(shí)像小而近，物近實(shí)像大而遠。
如果物放焦點(diǎn)內，正立放大虛像現；
幻燈放像像好大，物處一焦二焦間；
相機縮你小不點(diǎn)，物處二倍焦距遠。
口決三：
凸透鏡，本領(lǐng)大，照相、幻燈和放大；
二倍焦外倒實(shí)小，二倍焦內倒實(shí)大；
若是物放焦點(diǎn)內，像物同側虛像大；
一條規律記在心，物近像遠像變大。
8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著(zhù)插。
9、照相機的鏡頭相當于一個(gè)凸透鏡，暗箱中的膠片相當于光屏，我們調節調焦環(huán)，并非調焦距，而是調鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠，膠片就應靠近鏡頭。
