光的性质及其应用，本文主要内容关键词为：及其应用论文,性质论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、光的直线传播
在同一均匀介质中，光是沿直线传播的。
例1 如图1所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，在碰到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是
图1
A.匀速直线运动
B.自由落体运动
C.变加速直线运动
D.匀减速直线运动
解析 小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt，竖直位移是h=（1/2）gt[2]，根据相似三角形的知识可以由比例求得x=（gl/2v）t∝t，因此影子在墙上的运动是匀速直线运动。选A。
二、光的折射定律
折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；光由光疏介质进入光密介质时，入射角θ[，1]的正弦跟折射角θ[，2]的正弦成正比，比值为折射率n，即n=（sinθ[，1]/sinθ[，2]）。
例2 如图2所示，M为一块平面镜，位于透明液体中，镜面水平向上放置，一束光线竖直向下射来，穿过液体射到平面镜上。现将平面镜绕水平轴转动15°角，光线经平面镜反射后在液面分成两束，这两束光线刚好垂直，求液体的折射率。
图2
解析 光线竖直向下进入液体时，传播方向不变。平面镜转过15°角，则反射光线转过30°角，光束由液体射向液面时入射角为30°，则反射角也为30°，求得折射角为60°，再由折射定律即可求解。
画出光路图（如图2所示）。i=α=2β=15°×2=30°。
由题意得i+r=90°，所以r=60°。根据折射定律，光由介质进入空气（sini/sinr）=（1/n），所以n=（sinr/sini）=（sin60°/sin30°）=
。
三、光的全反射
光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角。当入射角增大到一定程度时，折射角可达到90°。此时折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象就是全反射现象，这时的入射角叫做临界角。
例3 一玻璃砖，折射率为n，一束光从MN界面入射，从NQ侧面射出，如图3所示。为使光在NQ面发生全反射，入射角α的正弦sinα应满足什么条件？
图3
解析 应用折射率的定义式来求解。由图3可知，光由空气进入玻璃砖时有（sinα/sinr）=n，光在NQ侧面发生全反射的条件是sinβ≥（1/n），由几何知识得β+r=90°。联立以上三式可得sinα=nsinr=
四、光的色散
由于各种单色光在同一介质中的折射率不同，由几种单色光组成的复色光会因此而分解成单色光，即光的色散。
例4 下列有关光现象的应用技术，说法错误的是
A.无影灯是利用光的衍射现象
B.增透膜是利用光的干涉现象
C.分光镜是利用光的色散现象
D.光导纤维是利用光的全反射现象
解析 只有A选项错误，无影灯是利用光的直线传播原理。选A。
五、光的干涉
光既具有波动性，又具有粒子性，干涉现象就是波动性的体现。光发生干涉的条件：两列频率（或者波长）相同、相位差恒定的光波，在同一介质中相遇或叠加。光的干涉有双缝干涉、薄膜干涉等。
例5 下列说法正确的是
A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光
B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光
C.涂有增透膜的照相机镜头，增强了对紫光的透射程度
D.从肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果
解析 在光的干涉实验中，因△x=（L/d）λ，即条纹间距与光的波长成正比，而红光的波长最长，故偏离中央明条纹最远的是红光；增透膜应该增透的是人的视觉最敏感的光（绿光），从而使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后相干涉而形成的。选BD。
例6 利用单缝衍射得到的绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出明、暗相间的条纹，相邻两条明条纹间的距离为△x。下列说法中正确的有
A.如果增大单缝到双缝之间的距离，△x将增大
B.如果增大双缝之间的距离，△x将增大
C.如果增大双缝到光屏之间的距离，△x将增大
D.如果减小双缝每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，△x将增大
解析 公式△x=（L/d）λ中，L表示双缝到光屏的距离，d表示双缝之间的距离。因此△x与单缝到双缝间的距离无关，与缝本身的宽度也无关。选C。
六、光的衍射
由于光具有波动性，而波能够绕过障碍物产生衍射，因此光也有衍射现象。但由于光的波长很短，一般情况下很难看到光的衍射现象。
例7 为了转播火箭发射现场的实况，在发射场附近建立了发射台，用于发射广播和电视两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m，电视台用的电磁波波长为0.566m。为了不让发射场附近的小山挡住信号，需要在小山顶上建一个转发站，用来转发_____信号，这是因为该信号的波长太_____，不易发生明显衍射。
解析 电磁波的波长越长，越容易发生衍射；波长越短，衍射越不明显，表现出直线传播性，这时就需要在山顶建转发站。因此本题的转发站一定是转发电视信号的，因为其波长太短。
七、光的偏振
光是横波，其振动方向总是垂直于波的传播方向。通过偏振片的光波在垂直于传播方向的平面上，只沿某一个特定的方向振动，称为光的偏振现象。
例8 下列有关偏振和偏振光的说法中正确的有
A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振
B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振
C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光
D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光
解析 机械波中的横波能发生偏振，自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光。选BD。
八、光电效应
在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子称为光电子。
例9 对爱因斯坦光电效应方程E[，k]=hυ-W，下面的理解正确的有
A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能E[，k]
B.式中的W表示每个光电子从金属中飞出的过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C.逸出功W和极限频率υ[，0]之间应满足关系式W=hυ[，0]
D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
解析 爱因斯坦光电效应方程E[，k]=hυ-W中的W表示从金属表面上直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此它是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最小的，其他光电子的初动能都大于这个值。若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W=hυ[，0]。由E[，k]=hυ-W可知E[，k]和υ之间是一次函数关系，但不是正比关系。选C。