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课件网) 物 理 第6章 光现象及应用 6.1 光的折射与反射 6.2 激光的特性与应用 6.1 光的折射与反射 1．光源 能够自行发光的物体叫做光源，例如，太阳、电灯和点燃的蜡烛等． 在研究光学问题时，如果光源本身的大小与其到观察点的距离相比小得多，可以忽略不计，并且均匀地向周围发光，这时的光源可以看作是一个发光的点，叫做点光源． 2．光的直线传播 光能够在其中传播的物质叫做光介质，简称介质．光在真空或同一均匀介质中，是沿直线传播的． 6.1.1 光的直线传播 3．光的传播速度 光的传播速度非常快，光在真空中的传播速度约为30万千米/秒，用 c 表示，即 1．光的折射现象 光从一种介质进入另一种介质时，会发生方向上的变化，光的这种方向变化叫做光的折射． 2．折射率 当光从真空射入其他不同的介质时，会发生不同程度的偏折，这种现象显示了介质对光的一种性质．为了描述介质的这种性质，人们把光在真空中的速度 c 和在介质中的速度 v 之比叫做折射率，用 n 来表示，即 6.1.2 光的折射 3．折射定律 当光在两种不同介质中发生折射时，其光路图如图所示．光线 AO 称为入射光线，光线 OB 称为折射光线，垂直于截面的直线 MN 叫做法线，入射光线与法线的夹角 I 叫做入射角，折射光线与法线间的夹角 r 叫做折射角． 折射角和入射角之间的定量关系，即 这个规律称为光的折射定律，也叫做斯涅耳定律． 我们把光从真空射入某种介质时，入射角i的正弦与折射角 r 的正弦之比，叫做这种介质的折射率，即 在折射现象中，光路是可逆的，即如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射，光传播的路径不变． 1．光的反射 6.1.3 光的反射 光从一种介质射入另一种介质的表面时，有部分光返回原介质的传播现象叫做光的反射．如图所示．其中光线 OB 称为反射光线，i 为反射角． 在光的反射中，反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角，在光的反射现象中，光路也是可逆的． 2．全反射现象 当光从光密介质射向光疏介质，并且入射角大于某一角度时，折射光线完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射现象． 在全反射现象中，我们把折射角等于90°，即刚好发生全反射时的入射角叫做临界角，用 C 表示．不同的介质，由于折射率不同，其临界角也不同，根据折射定律，可得 3．光导纤维原理及应用 光纤是用纯度极高的石英拉制成的极细的丝，直径在几 μm 到100 μm 之间，由内芯和外套组成．由于内芯材料的折射率比外套的折射率大，光线在内芯和外套的界面上发生全反射，使得光在光纤中沿着纤芯传播，如图所示．光在内芯中的传播，几乎不发生散逸，因此光能损耗非常小． 6.2 激光的特性与应用 1．激光产生的原理 原子是由原子核和绕核高速运动的电子组成，原子核外的电子可能处于不同的轨道上，导致原子处于若干不连续的状态，因此，每个状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级． 原子在不受外界辐射场影响下，自发由高能级跃迁至低能级，同时放出一个光子的自发过程叫做自发辐射． 当处在高能级上的原子受到某一光子的激发，会从高能级跃迁到低能级上，并且会发出一个与激发光子一样的光子，这种现象叫做受激辐射． 6.2.1 激光的特性 原子发生受激辐射时，发出的光子与引起受激辐射的光子完全一样，若这些光子在介质传播时再引起其他原子发生受激辐射，就会产生越来越多相同的光子，使光得到加强，这就是激光． 2．激光的特性 激光主要具有以下4个方面显著的特性． （1）方向性好 （2）亮度高、能量大 （3）单色性好 （4）相干性好 激光的应用主要表现在以下几个方面： ... ...
