第十五章、几何光学
一、光源：能够自行发光的像、虚像等不是光源，但可可以当成“光源”来处理。 二、光的直线性：光在同种1、小孔成像：倒立、实像。
物体。被照亮的物体、实
以引起人的视觉，解题时均匀介质中沿直线传播。
2、影子：光被不透明的物体挡住后形成的暗区。 点光源形成本影，非点光源形成本影和半影。在
本影区完全看不到光源的光；在半影区只能看到光源的某部分发出的光。
3、光在真空中（近似在空气中）的速度：c=3×108m/s 4、光路是可逆的。 三、反射定律：
1、内容：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线与入射光线在法线两侧，反射角等于入射角。
围绕入射点将平面镜偏转a角度，法线也偏转a角度，反射光线偏转2a角度。 镜面反射与漫反射都遵守光的反射定律。
2、平面镜成像规律：物体在平面镜中成虚像，像与物体大小相等，像与
物体到镜面的距离相等，
像和物体的连线与镜面垂直。（对称）
人要在平面镜中看到自己全身像，镜高至少是自己身高的一半。
3、观察范围：人眼（位置可动）通过光学仪器观察物体的像时，人眼所处的空间区域。先作物体像，再作像到光学仪器两条边界，之间为范围。
视场：人眼（位置固定）通过光学仪器观察物体的像，像所处的空间区域范围。先作眼睛的像，再作像到光学仪器两条边界，之间为范围。 四、折射定律：
1、内容：折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线、入射光线在法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。
斯涅耳定律： sini?nsinr
2、折射率（n）：光从真空射入介质中时，入射角正弦值与折射角的正弦值之比。 sini?n?csinrv 光在真空中的速度与光在介质中速度之比。
3、任何介质的折射率都大于1。（空气近似等于1）
折射率表明了介质的折光本领，也表示对光传播的阻碍本领。
五、全反射：
1、光疏介质：折射率较小的介质。 光密介质：折射率较大的介质。 光疏介质与光密介质是相对的。
2、定义：光由光密介质射向光疏介质时，折射光线全部消失，只剩反射光线的现象。全反射光线不是折射光线。 3、条件：光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角C。sinC=1/n 4、光导纤维：一光线射向光导纤维，当入射角为a时，刚好从另一端射出时：如右图。 六、棱镜：横截面是三角形或梯形。 1、三棱镜能使射向侧
面的光线向底面偏折，相
同条件下，n越大，光线偏折越多。
并将白色光分解为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。 棱镜对红光的折射率小，介质中的红光光速大； 棱镜对蓝光的折射率大，介质中的蓝光光速小。
2、全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形（临界角C=42度）。如右图。 七、作用：
三棱镜：向底边偏折光线，色散。 平行玻璃砖：平移光线
全反射棱镜、平面镜，改变光路方向，不改变聚散性质。
第十六章、波动光学
一、干涉：频率相同的两列波叠加后，某些区域振动加强，某些区域振动减弱，加强区与减弱区相互隔开。 加强条件：路程差为半波长的偶数倍—— ?s?2k??2
减弱条件：路程差为半波长的奇数倍—— ?s?(2k?1)??2
衍射：波绕过障碍物继续向前传播。
条件：障碍物、缝或孔的尺寸与波长相近或比波长小。 L≤λ 二、光的干涉与衍射： 光的干涉 光的衍射 图形 公式 条件 条纹 原因 两列光波频率相等 缝或孔的尺寸与波长相近或比波长小 两列光波的空间叠加 缝上不同位置的光在空间的叠加 薄膜干涉：光照射薄膜上被前后两面反射形成相干光。薄膜不均匀时出现明暗条纹，薄膜劈（楔）形时形成明暗相间的线形等距条纹。 原理 图 牛顿环 空气劈 光照射到与空气接触的两个玻璃表面上，反射形成相干光 条纹 公式 光的直线性是光波动的一个近似。
三、光的电磁说：
１、光波是电磁波的某一部分。
２、光波在真空中的传播速度：c=3×108m/s，是横波。
３、公式：v=λ/T=λf = c/n （光进入另一介质时，频率、周期不变，波长、波速改变。）
可见光的波长范围：370nm—750nm
频率范围：8×1014Hz—4×1014Hz 波长范围 102m-------------------------------------------------------------------------------------10无线电波 LC回路中自由电子的周期运动 LC振荡电路 红外线 可见光 紫外线 伦琴射线 原子内层电子受到激发 高速电子轰击固体 —10m γ射线 原子核受到激发 产生原理 原子外层电子受到激发 产生方法 一切物质 遥控、遥感、加热、理疗 固液气体点燃、气体高压激发 照相、摄像、加热 高温物体 天然放射性物质 工业探伤、医用放疗 应用 无线电 感光、消毒、化疗 探测、透视
四、偏振：
1、横波：振动方向与波的传播方向相垂直的波。 纵波：振动方向与波的传播方向相平行的波。
2、偏振：只在某一方向上振动向前传播的波。只有横波才有偏振现象。 3、自然光：沿着各个方向振动且强度相同的光波。 偏振光：沿着单个方向振动向前传播的光波。
4、自然光经偏振片起偏后形成偏振光。光的偏振现象说明光波是一种横波。 5、自然光由空气射向透明物体后，当反射光线与折射光线垂直时，反射振动方向与入射面垂直（入射光线与法线所成平面）；折射光线为部分偏方向平行入射面。
此时的入射角为布儒斯特角：tg ip=n
光线为完全偏振光线，振光线，大多光线振动
第十七章、原子物理
一、光具有波粒二象性
1、光的粒子性：光电效应实验、康普顿效应实验证明。
A、光电效应：在光量子照射下，物体发射光电子的现象。说明光的粒子性。 条件：ν>ν极限，λ<λ极限
—
B、光量子的能量：E=hν=hc/λ 普朗克常量h=6.63×1034J ·s C、光的强度决定于每秒金属发出的光电子数，决定光电流强度。
光的频率决定每个光子的能量，决定电子射出后的最大初动能。 D、光电效应方程：Ek= hν—W E、光电管：
2、光的波动性：光的干涉、衍射、偏振实验证明。
3、光波是一种概率波：大量光子中的个体光子的运动服从一定概率，整体体现波动规律。 个别光子干涉实验：个别光点——粒子性 大量光子干涉实验：明暗相间条纹——波动性
4、波动性是光子本身的一种特性：
频率越低，波长越长，光的波动性越明显；频率越高，波长越短，光的粒子性越明显。
二、玻尔的三条假设：成功引入量子概念，过多保留经典理论。只能解释氢光谱。 1、轨道量子化：电子的轨道半径只能取某些独立值。
能量量子化：电子做变速运动时状态稳定，不对外辐射能量；
原子向外辐射（吸收）光子的能量与发生跃迁的两个轨道有关。 Em— En = hν (m>n) 对应光谱呈分立线状型。 光谱条数： Cn2?n(n?1)22、电子由高能级向低能级跃迁时，动能增加，势能减小，总能量减小。势能的绝对值是动能的2倍。
三、物质波：任何运动的物体都有一个波与之对应。即光子、实物粒
子运动具有不确定性，但在空间的分布几率受波动规律支配。又称为德布罗意波。 公式： ??h?hpmv 宏观物体波长小，显粒子性；微观粒子波长长，显波动性。用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的几率，即电子云。
牛顿力学只能解决宏观、低速运动的物理问题。
四、原子的结构模型：
1、汤姆生发现电子说明原子可分。
2、卢瑟福的a粒子散射实验说明了：很小的原子核集中了全部的正电荷和绝大多数的质量，电子在核外绕核作高速旋转。
3、原子核的质子数决定元素的化学性质。
同位素：有相同的质子数，不同中子数的元素。
231HH （氕） 1如： 1 （氘） 1H （氚）
五、核反应：原子核产生新原子核的过程。反应过程中质子数与质量数都守恒。
1、衰变：原子序数大于82的所有元素，部分小于83的元素有放射性。射线来自原子核的内部，不是核外电子。核衰变是产生天然放射性现象的根本原因。
组成 穿透力 电离能力
4 α 2 He 最弱 最强
0e β ? 1 较强 较强
γ 光子，电磁波 最强 最弱 2344 α衰变： 23892U?90Th?2He??(两个中子,两个质子同时从核射出)2340 β衰变： 234t90Th?91Pa??1e??(中子转化为质子和电子,从核中射出电子)m?m0?() 半衰期（τ）：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。 2 半衰期是元素的一个特性，与外界因素无关。是统计规律，对单个原子核没有意义。
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r??q??Bq ??新(mv)新r新q??
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2、人式核转化反应：原子核在a粒子等的轰击下产生新原子核的过程。
144171 卢瑟福发现质子： 7N?2He?8O?1H94121 查德威克发现中子： 4Be?2He?6C?0n
1? 所有元素中铁元素的核子平均质量最小。（如右图）
3、裂变反应：重核分裂成质量较小的核的过程。 如链式反应（雪崩反应）：
聚变反应：轻核结合成质量较大的核的过程。相同条件下，聚变比裂变释放更多能量。
2231 如： 1H ? 1 H ? 1 H ? 1 H ? 4 MeV 但反应温度高。
4、核反应中质量亏损能量>>化学反应能量： 爱因斯坦质能方程：E=mc2 ΔE=Δm×c2
—
原子（质）量单位：u 1u=1.66×1027kg 1u相当于931.5MeV的能量。
备注：
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