高中物理几何光学知识点
一、光的反射和折射
1.光的直线传播
（1）光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直线传播的例证.
（2）影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源发出的光，在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影，非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关，发光面越大，本影区越小.
（3）日食和月食:
人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域（即“伪本影”）能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时，人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时，看到的是月偏食.
2.光的反射现象—:光线入射到两种介质的界面上时，其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象.
（1）光的反射定律:
①反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居于法线两侧. ②反射角等于入射角.
（2）反射定律表明，对于每一条入射光线，反射光线是唯一的，在反射现象中光路是可逆的.
3. 平面镜成像
（1）像的特点———平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。
（2）光路图作法———–根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。
（3）.充分利用光路可逆——-在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。）
4.光的折射
（1）光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射.
（2）光的折射定律
①折射光线，入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧.
②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，即sini/sinr=常数.
（3）在折射现象中，光路是可逆的.
5.折射率—光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率，折射率用n表示，即n=sini/sinr.
某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即n=c/v，因c>v，所以任何介质的折射率n都大于1.两种介质相比较，n较大的介质称为光密介质，n较小的介质称为光疏介质.
6.全反射和临界角
（1）全反射:光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射.
（2）全反射的条件
①光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）.
②入射角大于或等于临界角
（3）临界角:折射角等于90°时的入射角叫临界角，用C表示sinC=1/n
7.光的色散:白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的光束，这种现象叫做光的色散.
（1）同一种介质对红光折射率小，对紫光折射率大.
（2）在同一种介质中，红光的速度最大，紫光的速度最小.
（3）由同一种介质射向空气时，红光发生全反射的临界角大，紫光发生全反射的临界角小.
8.全反射棱镜——-横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90°或180°
要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。
9.玻璃砖—–所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：
（1）射出光线和入射光线平行；
（2）各种色光在第一次入射后就发生色散；
（3）射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；
（4）可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。
二、光的波动性和微粒性
1.光本性学说的发展简史
（1）牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流.它能解释光的直进现象，光的反射现象.
（2）惠更斯的波动说:认为光是某种振动，以波的形式向周围传播.它能解释光的干涉和衍射现象.
2、光的干涉
光的干涉的条件是：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。形成相干波源的方法有两种：
（1）利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。
（2）设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
3.干涉区域内产生的亮、暗纹
（1）亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，）
（2）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即
δ= λ/2（2n-1）（n=0，1，2，） 相邻亮纹（暗纹）间的距离△x=（1/δ）λ用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
4.衍射
光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。
（1）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
（2）发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。（当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，有明显衍射现象。）
（3）在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。
5.光的偏振现象：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。光的偏振说明光是横波。
6.光的电磁说
（1）光是电磁波（麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。）
（2）电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。
各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。
（3）红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。
7.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。（下图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）
（2）光电效应的规律。①各种金属都存在极限频率ν0，只有ν≥ν0才能发生光电效应；②瞬时性（光电子的产生不超过s）。
（3）爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率ν成正比：E=hν
（4）爱因斯坦光电效应方程：Ek= hν –W（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）
8.光的波粒二象性
（1）光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。
（2）正确理解波粒二象性—–波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。
①个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。
②ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。
③光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。
④由光子的能量E=hν，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c。