光學(xué)的應(yīng)用光學(xué)(物理光學(xué))
1.物理光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
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)中是沿直線傳播的 大氣層是不均勻的，當(dāng)光從大氣層外射到地面時(shí)，光線發(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、光直線傳播的應(yīng)用 可解釋許多光學(xué)現(xiàn)象：激光準(zhǔn)直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光線 光線：表示光傳播方向的直線，即沿光的傳播路線畫一直線，并在直線上畫上箭頭表示光的傳播方向（光線是假想的，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)，一部分光返回原來介質(zhì)中，使光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象稱為光的反射 7、光的反射定律 反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角等于入射角 可歸納為：“三線一面，兩線分居，兩角相等” 理解： （1） 由入射光線決定反射光線，敘述時(shí)要“反”字當(dāng)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(jié)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(dāng)入射角為零時(shí)，反射角也變?yōu)榱愣?8、兩種反射現(xiàn)象 （1） 鏡面反射：平行光線經(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 （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 注意：無論是鏡面反射，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(duì)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(duì)稱圖形 12、實(shí)像與虛像的區(qū)別 實(shí)像是實(shí)際光線會(huì)聚而成的，可以用屏接到，當(dāng)然也能用眼看到。
虛像不是由實(shí)際光線會(huì)聚成的，而是實(shí)際光線反向延長(zhǎng)線相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面鏡的應(yīng)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(xiàn)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(guī)律 光從空氣斜射入水或其他介抽中時(shí)，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不變，在折射中光路可逆。 理解：折射規(guī)律分三點(diǎn)：（1）三線一面 （2）兩線分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線垂直界面入射時(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 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(yuǎn)比其球面半徑小的多。
分類：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：通過兩個(gè)球心的直線 光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過它的光線傳播方向不變。（透鏡中心可認(rèn)為是光心） 焦點(diǎn)：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會(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經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線相交在主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)不是實(shí)際光線的會(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(duì)光的作用 凸透鏡：對(duì)光起會(huì)聚作用（如圖） 凹透鏡：對(duì)光起發(fā)散作用（如圖） 7、凸透鏡成像規(guī)律 物 距 （u） 成像 大小 像的 虛實(shí) 像物位置 像 距 （ v ） 應(yīng) 用 u > 2f 縮小 實(shí)像 透鏡兩側(cè) f < v <2f 照相機(jī) u = 2f 等大 實(shí)像 透鏡兩側(cè) v = 2f f < u 2f 幻燈機(jī) u = f 不 成 像 u u 放大鏡 凸透鏡成像規(guī)律口決記憶法 口決一： “一焦分虛實(shí)，二焦分大?。惶撓裢瑐?cè)正；實(shí)像異側(cè)倒，物運(yùn)像變小” 口決二： 三物距、三界限，成像隨著物距變； 物遠(yuǎn)實(shí)像小而近，物近實(shí)像大而遠(yuǎn)。 如果物放焦點(diǎn)內(nèi)，正立放大虛像現(xiàn)； 幻燈放像像好大，物處一焦二焦間； 相機(jī)縮你小不點(diǎn)，物處二倍焦距遠(yuǎn)。
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(nèi)倒實(shí)大； 若是物放焦點(diǎn)內(nèi)，像物同側(cè)虛像大； 一條規(guī)律記在心，物近像遠(yuǎn)像變大。 8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。
9、照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，暗箱中的膠片相當(dāng)于光屏，我們調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)，并非調(diào)焦距，而是調(diào)鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠(yuǎn)，膠片就應(yīng)靠近鏡頭。
2.請(qǐng)問,光學(xué)的作用是什么
您的這個(gè)問題，問的真好！要想回答它，應(yīng)該是光學(xué)方面的專家才可能。
但是對(duì)于初中學(xué)生來說，您說的對(duì)極了，信號(hào)燈，激光，電燈都要應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)。
同時(shí)，初中學(xué)生還應(yīng)該知道平面鏡的應(yīng)用；知道凸面鏡的應(yīng)用最常見的就是觀后鏡；凹面鏡最常見的應(yīng)用如探照燈、車的頭燈的燈碗兒 及太陽(yáng)灶等。這些“面鏡”應(yīng)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(yīng)用——光纖。
而照像機(jī)、投影儀和放大鏡等，這些“透鏡”應(yīng)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(xiàn)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。通過光譜，可以判斷燃燒物的成份。也可以說，光譜是鑒定物質(zhì)種類的又一種方法。
等等。
3.光學(xué)包括哪些知識(shí)
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(tǒng)的光學(xué)只研究5261可見光，現(xiàn)代光學(xué)已擴(kuò)展到對(duì)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(dá)。
了解激光器的知識(shí)可以專看看經(jīng)典教材：《激光原理》 - 周炳琨；
如果你是入門者，可以先從幾何光學(xué)入手：看看北理工安毓英編寫的《屬應(yīng)用光學(xué)》
4.光學(xué)的基本內(nèi)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(tǒng)的光學(xué)只研究可見光，現(xiàn)代光學(xué)已擴(kuò)展到對(duì)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(dá)。
光學(xué)的起源在西方很早就有光學(xué)知識(shí)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）寫過一部<；光學(xué)全書>；，討論了許多光學(xué)的現(xiàn)象。
光學(xué)真正形成一門科學(xué)，應(yīng)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(chǔ)。17世紀(jì)，望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的應(yīng)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。微粒說把光看成是由微粒組成，認(rèn)為這些微粒按力學(xué)規(guī)律沿直線飛行，因此光具有直線傳播的性質(zhì)。19世紀(jì)以前，微粒說比較盛行。但是，隨著光學(xué)研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)了許多不能用直進(jìn)性解釋的現(xiàn)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)說又占了上風(fēng)。兩種學(xué)說的爭(zhēng)論構(gòu)成了光學(xué)發(fā)展史上的一根紅線
5.物理光學(xué)的知識(shí)
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(xiàn)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(guī)律
光從空氣斜射入水或其他介抽中時(shí)，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大時(shí)，折射角也隨著增大；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不變，在折射中光路可逆。
理解：折射規(guī)律分三點(diǎn)：（1）三線一面 （2）兩線分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線垂直界面入射時(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
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(yuǎn)比其球面半徑小的多。
分類：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：通過兩個(gè)球心的直線
光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過它的光線傳播方向不變。（透鏡中心可認(rèn)為是光心）
焦點(diǎn)：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會(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經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線相交在主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)不是實(shí)際光線的會(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(duì)光的作用
凸透鏡：對(duì)光起會(huì)聚作用（如圖）
凹透鏡：對(duì)光起發(fā)散作用（如圖）
7、凸透鏡成像規(guī)律
物 距
(u) 成像
大小 像的
虛實(shí) 像物位置 像 距
( v ) 應(yīng) 用
u > 2f 縮小 實(shí)像 透鏡兩側(cè) f < v <2f 照相機(jī)
u = 2f 等大 實(shí)像 透鏡兩側(cè) v = 2f
f < u <2f 放大 實(shí)像 透鏡兩側(cè) v > 2f 幻燈機(jī)
u = f 不 成 像
u < f 放大 虛像 透鏡同側(cè) v > u 放大鏡
凸透鏡成像規(guī)律口決記憶法
口決一：
“一焦分虛實(shí)，二焦分大小；虛像同側(cè)正；實(shí)像異側(cè)倒，物運(yùn)像變小”
口決二：
三物距、三界限，成像隨著物距變；
物遠(yuǎn)實(shí)像小而近，物近實(shí)像大而遠(yuǎn)。
如果物放焦點(diǎn)內(nèi)，正立放大虛像現(xiàn)；
幻燈放像像好大，物處一焦二焦間；
相機(jī)縮你小不點(diǎn)，物處二倍焦距遠(yuǎn)。
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(nèi)倒實(shí)大；
若是物放焦點(diǎn)內(nèi)，像物同側(cè)虛像大；
一條規(guī)律記在心，物近像遠(yuǎn)像變大。
8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。
9、照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，暗箱中的膠片相當(dāng)于光屏，我們調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)，并非調(diào)焦距，而是調(diào)鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠(yuǎn)，膠片就應(yīng)靠近鏡頭。
