光学光学光学竞赛内容提要光学竞赛内容提要1、几何光学、几何光学 光的直进、反射、折射。全反射。光的直进、反射、折射。全反射。 光的色散。折射率与光速的关系。光的色散。折射率与光速的关系。 平面镜成像。球面镜成像公式及作图法。平面镜成像。球面镜成像公式及作图法。 薄透镜成像公式及作图法。薄透镜成像公式及作图法。 眼睛。放大镜。显微镜。望远镜。眼睛。放大镜。显微镜。望远镜。2、波动光学、波动光学 光的干涉和衍射（定性）光的干涉和衍射（定性） 光谱和光谱分析。电磁波谱。光谱和光谱分析。电磁波谱。3、光的本性、光的本性 光的学说的历史发展。光的学说的历史发展。 光电效应。爱因斯坦方程。光电效应。爱因斯坦方程。 波粒二象性。波粒二象性。光学光学话题话题1 光程光程光学光学光学光学光学光学光学光学话题话题2 分波阵面干涉分波阵面干涉光学光学光学光学 紧靠镜端处总是产生暗纹，说明在镜端处反射光与入射光的相位差为 ，相当于光程差 ，称为 半波损失。光学光学光学光学光学光学光学光学话题话题3 非平行膜的等厚干涉（分振幅干涉）非平行膜的等厚干涉（分振幅干涉）光学光学光学光学光学光学光学光学光学光学光学光学1.055(rad)1.43 已知已知n2=1,l=3.00mm,求（求（1）斜劈夹角）斜劈夹角多大？（多大？（2）假）假如在劈中冲入某种折射流程为如在劈中冲入某种折射流程为n2油后，条纹间距变为油后，条纹间距变为l=2.1mm.求求n2。光学光学 牛顿环牛顿环光学光学在牛顿环实验中589 nm4.00 mm6.00 mm暗环6.79 m光学光学话题话题4 费马原理费马原理光学的三个基本定律可以用费马原理来概括。光学的三个基本定律可以用费马原理来概括。费马原理可以描述光在均匀介质和不均匀介质中的费马原理可以描述光在均匀介质和不均匀介质中的传播情况。传播情况。费马原理：费马原理：光线从一点传播到另一点，光沿所需时间为光线从一点传播到另一点，光沿所需时间为极值的路径传播。极值的路径传播。费马原理另种表述：费马原理另种表述：光线从空间一点传播到空间另光线从空间一点传播到空间另一点是沿着光程为极值的路径传播的。一点是沿着光程为极值的路径传播的。费马原理的两种表述等价。费马原理的两种表述等价。光学光学例题例题 由费马原理导出反射定律由费马原理导出反射定律. . 解析解析:如图所示，找出如图所示，找出P点相对于平面点相对于平面MM的对称点的对称点P，从，从P点经平面点经平面MM上任一点上任一点R到达到达Q点的路径点的路径PRQ的长度与的长度与PRQ的长度相等的长度相等.显然显然,在所有可能的路径中在所有可能的路径中,以直线路径以直线路径PRQ的长度为最短。的长度为最短。 而而PRQ180，即，即i+i+(90-i)+(90-i)=180， 即即 i=i, 所以，反射角等于入射角所以，反射角等于入射角.光学光学例题例题 由费马原理导出折射定律由费马原理导出折射定律. . 证明：设光从媒质证明：设光从媒质1中中P点经两种媒质的交点经两种媒质的交界面界面MM到达媒质到达媒质2中的中的Q点，如图所示。点，如图所示。 设光从设光从P点到点到Q点的某条路径为点的某条路径为PDQ，只要使，只要使 PDQ的光程为极值，根据费马原理，的光程为极值，根据费马原理，PDQ即为即为实际路径。因此实际路径。因此D点必在入射面内。为使点必在入射面内。为使PDQ的的光程为极值，只要使其十分邻近的路径光程为极值，只要使其十分邻近的路径PDQ的的光程与光程与PDQ的光程几乎相等即可的光程几乎相等即可(这是极值点的这是极值点的特点特点)。由。由D点向点向DQ作垂线作垂线DD2，由，由D点向点向PD作垂线作垂线DD1，PD的光程比的光程比PD的光程减小了的光程减小了 ,而而DQ的光程比的光程比DQ的光程增加了的光程增加了 ,其中其中n1和和n2分别为媒质分别为媒质1和和2的折射率。而的折射率。而 ， ，其中，其中i和和r分别为分别为PD和和DQ与法线与法线NN的夹角的夹角. 令令光学光学 例题：如图所示例题：如图所示,某人在沙滩上的某人在沙滩上的A点发现一名游泳者在水中的点发现一名游泳者在水中的B点发出呼救点发出呼救,他若要在最短时间内到达他若要在最短时间内到达B点点,则他应取什么样的运则他应取什么样的运动路径动路径?请你写出人在沙滩上奔跑的速度方向与岸的夹角请你写出人在沙滩上奔跑的速度方向与岸的夹角所满足的所满足的关系式关系式. 已知人在沙滩上的速度为已知人在沙滩上的速度为v1=5m/s,在水中的速度为在水中的速度为v2=1m/s,A到到岸边的最短距离为岸边的最短距离为hA=40m, B点到岸边的最短距离为点到岸边的最短距离为hB=30m. A、B两点沿岸方向的距离两点沿岸方向的距离L=60m.AB光学光学精品课件精品课件！光学光学精品课件精品课件！光学光学 根据根据费马费马原理原理,若要人由若要人由A到到B的的时间时间最短最短,则则所走路径所走路径应应类类似于光似于光线线所走路径所走路径. ABNNir 这时的沙滩和水相当于介质这时的沙滩和水相当于介质,设折射率设折射率分别为分别为n1、n2.设最短时间为如图所示路设最短时间为如图所示路径，则等效光线由岸到水中，满足径，则等效光线由岸到水中，满足:设人在沙滩上奔跑的速度设人在沙滩上奔跑的速度方向与岸的夹角方向与岸的夹角，则，则