光学、原子物理知识总结光学一、光的折射：1、折射定律：折射光线与入射光线、发现处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。

入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

表达式：rin sin sin =2、折射现象中，光路可逆。

3、折射率：物理意义：反应介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时，偏折大。

（1）r in sin sin =为比值定义。

由介质本身的光学性质和光的频率决定。

（2）v cn =，任何介质的折射率总大于1。

（3）rin sin sin =中i 总是真空中光线与法线的夹角。

4、几个典型的折射光路 （1）平行玻璃砖的光路两面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移。

（2）球形玻璃砖的光路（3）平行玻璃砖的光的侧移距离如图所示，由题意可知，O 2A 为偏移距离Δx ，有：Δx ＝dcos r·sin(i －r )n ＝sin i sin r 若为同一单色光，即n 值相同．当i 增大时，r 也增大，但i 比r 增大得快，sin(i －r )＞0且增大，dcos r＞0且增大。

若入射角相同，则：Δx ＝d sin i (1－cos in 2－sin 2i )即当n 增大，Δx 也增大结论：（1）同种单色光的侧移距离随入射角的增大而增大 （2）不同种单色光的折射率大的侧移距离大二、全反射1、条件：① 光从光密介质射入光疏介质。

② 入射角大于等于临界角。

2、临界角：nC 1sin =，C 为折射角为900时的入射角。

B A i 30° 120° r ′ OA EBCDO ′60° M4、典型情景三、光的色散 1、光的色散：色散：白光通过三棱镜会形成由红到紫各色光组成的彩色光谱。

规律：入射角相同时，紫光的偏向角大。

2、三棱镜的光路通过玻璃棱镜光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折．．．．，虚像向顶角偏移。

3、光学中的一个现象一串结论 一个现象：色散现象四、光的干涉现象： 1、条件：① 频率相同，振动方向一致 ② 相差恒定（步调差恒定） 2、产生明暗条纹的条件：明条纹：2122L r r x n d λδ=-==，（n =0、1、2、3…）时，出现亮条纹； 暗条纹：21(21)2L r r x n d λδ=-==+，（n=0，1，2，3…）时，出现暗条纹。

相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的中央间距为Lx dλ∆=。

3、熟悉条纹特点中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。

4． 用双缝干涉测量光的波长n v λ(波动性) 衍射 C 临 干涉 间距 γ (粒子性) E 光子 光电效应 红 黄紫小 大 大 小 大 (明显)小 (不明显)容易 难小 大大 小小 (不明显)大 (明显)小 大难 易全反射棱镜 C O P P ′ 点光源照亮的圆形区域半径：tan r h C =h r（1）原理：两个相邻的亮纹或暗条纹的中心间距是Lxdλ∆=测波长为：dxLλ=∆（2）观察双缝干涉图样：白光：中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹。

单色光：形成明暗相间的条纹。

（3）测定单色光的波长：双缝间距是已知的，测屏到双缝的距离L，测相邻两条亮纹间的距离x∆，测出n个亮纹间的距离a则两个相邻亮条纹间距：1axn∆=-。

（4）若通过双缝则在光屏上出现双缝干涉条纹．．．．图样若将其中一条缝遮住则出现单缝衍射条纹．．．．图样5．薄膜干涉6．应用（1）照相机、望远镜的镜头表面的增透膜——膜的厚度是光在膜这种介质中的波长的．．．．．．．．．．．．1/4．．．。

肥皂膜干涉相干光的来源：液膜前后两个反射面的光等倾干涉相干光的来源：样板和被检查平面间的空气膜上牛顿环1150 5 102530白炽灯滤光片单缝双缝遮光筒屏（2）检查工件表面是否平整。

五、光的衍射现象光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象。

产生明显衍射的条件：障碍物或孔（缝）的尺寸与波长可比（相差不多）或更小。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．单色光单缝衍射图象特点：中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹。

应用：用衍射光栅测定光波波长。

单缝衍射双缝干涉图样产生条件障碍物的尺寸比波长小或和波长差不多①频率相同，振动方向一致②相差恒定（步调差恒定）不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉衍射都是波特有的现象，属于波的叠加，都有明暗条纹实例小孔衍射单缝衍射圆屏衍射（泊松亮斑）下过雨后路上积水上的油膜肥皂膜干涉眼镜上的增透膜照相机镜头上镀膜等倾干涉（检查工件平整度）牛顿环七、光的偏振（1）偏振光与自然光偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。

自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。

自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们光振动垂直纸面（2）机械波和光的偏振（3）偏振光的应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等（4）光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．八、激光的特点及应用：①频率单一②相干性好③平行度好（方向性好）④亮度高（能在很小空间、很短时间内集中很大的能量）光的波粒二象性一、知识结构二、光电效应1、在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。

发射出来的电子叫光电子。

（装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌板表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。

）2、光电效应的规律。

（1）任何一种金属都有一个极限频率0ν入射光的频率必须大于这个极限频率0v v >，才能产生光电效应；若入射光的频率低于这个频率，不论入射光多么强，也不论光照射时间有多么长，都不能发生光电效应。

（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。

（3）瞬时性：入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过910-秒。

（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

3、理解疑难点（1）有关光电效应的问题主要是两个方面：一个是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单的计算。

解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，即有：强度——决定着每秒光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量E hv =紫外线灯每秒逸出的光电子数——决定着光电流的强度波粒二象性能量量子化黑体与黑体辐射普朗克假设：能量子 康普顿效应：石墨晶体对伦琴射线的散射，说明光具有动量光电效应现象：光照使金属发射电子本质规律最大初动能由入射光的频率决定任何金属都存在极限频率 光电子数目正比于光强 瞬时性光电效应方程：0W h E k-=ν光子说：光子能量νεh =物质波：ph =λ概率波：粒子落在明纹处概率大，暗纹处概率小x △p ≥π4h（2）光电效应产生的条件两种表述（1）入射光频率大于极限频率；（2）入射光的能量大于逸出功（3）逸出功:电子逸出金属表面克服阻力做功的最小值。

逸出功的大小由金属种类决定，与入射光无关。

4、光电管（光电效应管）和X 射线管三、康普顿效应石墨晶体对伦琴射线的散射，说明光具有动量。

证明了光．具有粒子性．．．．．四、物质波物质波也称为“实物波”或“德布罗意波”，德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应。

德布罗意波: 频率：hεν= 波长：ph =λ 五、不确定关系微观粒子的位置和动量不想宏观粒子那样是完全确定的，而是有一定的范围，但动量不确定范围和位置不确定范围之间有一个确定关系，这就是不确定关系：π4h p x ≥∆∆。

六、光子和实物粒子的区别碰撞前近代物理一、历史人物及相关成就1、汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 ——说明原子可再分．．．．．2、卢瑟福：α粒子散射实验——说明原子的核式结构模型发现质子 3、查德威克：发现中子4、约里奥.居里夫妇：发现正电子5、贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分．．．．．．6、爱因斯坦：质能方程2mc E =，2mc E ∆=∆7、玻尔：提出玻尔原子模型（三个假设），解释氢原子线状光谱 8、密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量 9、伦琴：发现X 射线，也称为伦琴射线 10、德布罗意：提出物质波的假设 二、原子的结构1、原子的核式结构模型（1）α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来。

（2）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

（3）原子核的尺度：原子核直径的数量级为10-15m ，原子直径的数量级约为10-10m 。

（4）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。

2、玻尔原子模型（1）原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的稳定状态叫定态。

原子处于最低能级的状态叫基态，其他的状态叫激发态。

（2）原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。

（3）跃迁频率条件：高能m 态到低能n 态：辐射光子 λch E E hv n m =-=汤姆生发现电子 （阴极射线）枣糕模型 （汤姆生） 核式结构 （卢瑟福） 能级理论 （玻尔） 氢原子电子云示意图 α粒子散射实验 氢原子线性光谱 解释3、原子跃迁（1）使原子跃迁的两种粒子——光子和实物粒子a 、原子吸收光子的能量跃迁．．．．．．．．．：光子的能量必须等于两能级差。

即n m E E hv -=。

b 、原子吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量跃迁．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。

由于实物粒子的动能可能全部或部分被原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于或等于两能级的能量差，就可以发生能级跃迁。

即m n hv E E ≥-。

（2）跃迁和电离的区别：跃迁条件：n m E E hv -=；电离条件：m hv E >（例如处于基态的原子电离条件：13.61hv ev >） （3）原子跃迁发出的光谱线条数2)1(2-==n n C N n ，是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径。

4、氢原子的能量 （1）轨道模型核外电子绕核作圆周运动类似量子化的卫星模型。

库仑力提供向心力：222=e v k m r r电子的速度：2ke v mr=电子的周期：3222r mr T v ke ππ== 电子的动能：22122k ke E mv r==电子的电势能：2(0)P p ke E E r∞=-= 氢原子的总能量：22k p ke E E E r=+=-总类型可控性 核反应方程典例衰变α衰变自发 e H Th U 422349023892+→ β衰变自发e Pa 012349123490Th -+→γ衰变 伴随α、β衰变进行的人工转变 人工控制H o He N 1117842147+→+卢瑟福发现质子n C He Be 101264294+→+查德威克发现中子n P He l 103015422713A +→+ 约里奥.居里夫妇注意：这些公式不需要背，只需要理解方提醒：1、核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接。