大学物理几何光学
引言
几何光学是光学研究的基础，它是通过几何方法来描述光在介质中的传播和成像过程的。在大学物理课程中，几何光学是光学部分的重要内容之一。本文旨在探讨大学物理中几何光学的相关概念和原理，为读者提供深入了解几何光学的途径。
背景介绍
几何光学的发展可以追溯到古希腊时期，当时的研究者就开始研究光的传播和成像规律。到了文艺复兴时期，欧洲的科学家们开始使用透镜和反射镜等光学元件来研究光的传播和成像，这为现代光学的发展奠定了基础。在现代大学物理课程中，几何光学通常是在光学部分首先学习的内容，它是学习更深入的光学知识的基础。
研究方法
几何光学采用几何方法来描述光在介质中的传播和成像过程。它基于光线传播的基本原理，即光在均匀介质中沿直线传播。通过使用光线和法线的概念，我们可以推导出光的反射和折射定律。在此基础上，我们可以研究复杂的光学系统，如透镜、反射镜、光栅等。
结果和讨论
在大学物理课程中，几何光学主要研究光的直线传播、反射、折射、全反射、光的干涉和衍射等现象。其中，光的反射和折射是几何光学中的基本概念。在研究光的反射时，我们通常使用反射定律和入射角等于反射角的原理来描述光线在界面上的传播。在研究光的折射时，我们使用折射定律和斯涅尔公式来描述光线在介质之间的传播。此外，全反射也是几何光学中的一个重要概念，它是指光在某些介质中的传播速度比在其他介质中的速度更慢，导致光线被完全反射回原介质中。结论
几何光学是光学研究的基础，它为更深入的光学研究提供了基础。在大学物理课程中，几何光学是光学部分的重要内容之一，它主要研究光的直线传播、反射、折射、全反射、光的干涉和衍射等现象。通过深入学习几何光学的基本概念和原理，我们可以更好地理解光的行为和规律，为进一步学习更深入的光学知识打下坚实的基础。
集美大学大学物理下
集美大学大学物理下：探索微观与宏观世界的奥秘
在集美大学的课程设置中，大学物理是一门重要的基础学科，分为上下两个学期。大学物理下将在上一学期的基础上，进一步探索微观与宏观世界的奥秘，揭示自然界的基本规律。本文将阐述大学物理下的核心内容，揭示其对于学生综合素质的提升作用，并对教学方法进行简要评价。
关键词：集美大学；大学物理下；微观世界；宏观世界；综合素质；教学方法
一、引言
作为自然科学的基石，物理学研究物质、能量、空间和时间等基本概念，以及它们之间的相互关系。在集美大学的课程设置中，大学物理上学期主要介绍了经典力学、热力学、电动力学和波动等基础知识，而大学物理下学期将进一步探索微观与宏观世界的奥秘。通过学习大学物理下，学生将更加深入地理解自然界的基本规律，提升自身的综合素质。
二、核心内容
大学物理下的核心内容包括量子力学、相对论、原子与分子物理学、光学等。其中，量子力学是研究微观世界的基本理论，它将学生从经典的思维方式中解放出来，帮助他们理解原子、分子、凝聚态等物理学中的基本现象。相对论则颠覆了人们对时间和空间的传统认识，揭示了高速运动和强引力场中的物理学规律。原子与分子物理学从微观角度出发，帮助学生了解物质的结构和性质。光学则研究光的传播、干涉、衍射等基本现象，以及光与物质相互作用的规律。
三、提升综合素质
学习大学物理下有助于提升学生的综合素质。首先，通过学习量子力
学、相对论等理论知识，学生可以锻炼抽象思维和逻辑推理能力。其次，大学物理下注重实验操作和数据分析，能够培养学生的实践操作能力和科学素养。此外，物理学涉及的知识面广泛，有助于拓宽学生的知识视野，增强他们的文化素养。
四、教学方法评价
在大学物理下的教学过程中，教师采用多种教学方法，如课堂讲解、小组讨论、实验操作等，以激发学生的学习兴趣和积极性。在课堂上，教师通过生动的案例和形象的比喻，帮助学生理解抽象的概念和公式。在小组讨论中，学生可以自主探究问题，开展讨论和合作，培养他们的团队协作和沟通能力。在实验操作中，学生可以亲身感受物理规律的实际应用，提高他们的实践操作能力和解决问题的能力。
然而，教学方法仍存在改进的空间。例如，可以增加更多的互动环节，让学生更多地参与到课堂中来，提高他们的学习参与度和兴趣。同时，可以引入更多的现代技术手段，如虚拟实验、在线课程等，为学生提供更加丰富的学习资源和多元化的学习方式。
五、总结
集美大学大学物理下旨在探索微观与宏观世界的奥秘，帮助学生理解自然界的基本规律。通过学习量子力学、相对论、原子与分子物理学、光学等核心内容，学生可以锻炼抽象思维、逻辑推理和实践操作能力，提升自身的综合素质。教师采用多种教学方法，以激发学生的学习兴
趣和积极性，为他们的全面发展提供支持。未来，教学方法仍需不断改进，以更好地满足学生的学习需求和全面发展。
大学物理量子物理
大学物理中的量子物理：理论、实验与实际应用
量子物理是现代物理学中一门非常重要的学科，它揭示了微观世界中基本粒子和它们的相互作用规律。在大学物理课程中，量子物理也是必不可少的一部分。本文将简要介绍量子物理的基本概念、实验和实际应用，以帮助读者更好地理解这一神秘的领域。
1、量子物理的基本概念
量子物理与经典物理的最根本区别在于对光和物质的看法。在经典物理中，光被视为连续的波动，而物质则是连续的粒子。然而，量子物理认为光是由离散的“光子”组成的，而物质也是由离散的“粒子”组成的。这意味着在微观尺度上，物质的性质不再是连续的，而是表现为不连续的量子状态。
2、量子物理的重要实验
双缝实验是量子物理中最著名的实验之一。在这个实验中，光通过两个相距很近的小缝，打在屏幕上也只会产生两条明亮的条带。然而，当只有一个缝时，屏幕上会出现一条明亮的条带，而当有两个缝时，屏幕上却会产生多条明亮的条带。这个实验结果与经典物理的预测相
矛盾，因为它表明光可以表现出波动和粒子的双重性质。
3、量子物理的实际应用
量子物理在许多实际应用中发挥着重要作用。例如，激光技术就是基于量子物理的原理。激光器通过激发原子或分子的量子态，产生高度集中、方向性极强的光束，从而实现了精密的加工和测量。此外，量子物理还在计算机科学、化学、材料科学等领域中发挥着重要作用。
4、总结与展望
量子物理作为现代物理学的基础，揭示了微观世界的基本规律。尽管它的理论较为抽象，但它在实验和实际应用中却有着广泛的应用。随着科学技术的发展，我们对量子物理的理解和应用也将越来越深入。未来，量子物理将在精密测量、信息处理、能源利用等众多领域发挥重要作用。
尽管量子物理的研究已经取得了许多令人瞩目的成果，但仍有许多问题需要解决。例如，如何完整地描述量子系统的行为？量子信息如何在不同系统之间传输？这些问题不仅需要理论上的突破，也需要实验技术和仪器设备的改进。因此，我们需要不断探索和创新，以推动量子物理研究的进一步发展。
总之，大学物理中的量子物理是一门充满挑战和机遇的学科。通过深入理解量子物理的基本概念、实验和实际应用，我们可以打开通往微
观世界的大门，探索未知的领域，为人类的进步和发展做出贡献。
高中物理与大学物理
高中物理与大学物理：两者之间的联系与差异
物理是一门广泛涉及自然现象、技术应用和宇宙奥秘的学科。从高中到大学，物理学科经历了从基础到深入的过程，两者在内容、方法和难度上存在一定的联系和差异。本文将探讨高中物理与大学物理之间的联系和差异，并分析如何顺利实现从高中到大学的过渡。
首先，高中物理和大学物理在内容上存在显著差异。高中物理主要涉及经典力学、电学、热学、光学和原子物理等方面的基础知识，注重实验和理想化模型的建立。而大学物理在内容上更加广泛和深入，涵盖了量子力学、相对论、热力学、统计物理学等领域，探讨更加复杂和抽象的物理现象。
其次，两者的教学方法也不同。高中物理教学注重基础知识和解题技巧的掌握，通过大量的练习和考试来强化学生的理解和记忆。而大学物理教学则更注重批判性思维和创新能力的培养，鼓励学生通过独立思考和问题解决来掌握物理知识。
此外，高中物理和大学物理在难度上也存在差异。大学物理涉及的数学和哲学知识更加深入，需要更高的数学能力和逻辑推理能力。同时，大学物理实验也更加复杂和精密，需要更高的实验技能和分析能力。
在实现从高中到大学的过渡时，学生需要适应新的学习环境和挑战。首先，学生需要提高自己的数学和哲学素养，以便更好地理解和解决复杂的物理问题。其次，学生需要培养独立思考和问题解决的能力，通过参与科研项目、课外活动和讨论小组等方式提高自己的批判性思维和创新能力。
总之，高中物理和大学物理之间存在联系和差异。学生需要充分了解两者之间的异同，通过不断努力和提高自己的能力来顺利实现从高中到大学的过渡。教师和教育机构也应该提供更好的教学资源和支持，帮助学生更好地掌握物理知识，为未来的科学研究和学术发展打下坚实的基础。
大学物理基本知识大学物理入门
大学物理是自然科学中一门非常重要的学科，它涵盖了物理学的各个方面，包括力学、热学、电学、光学、原子物理等。对于想要进入科学领域或工程领域的学生来说，掌握大学物理的基本知识和技能是必不可少的。
首先，我们需要了解大学物理的基本概念和术语。例如，物理量、单位、矢量和标量等。这些概念是物理学的基础，需要仔细理解和掌握。其次，我们需要学习物理学中的各种定律和定理。例如，牛顿运动定律、动量定理、能量守恒定律、角动量定理等。这些定律和定理是解决各种物理问题的工具，需要深入理解和熟练运用。
除此之外，我们还需要学习各种物理现象和实验。例如，自由落体、抛体运动、单摆和机械能守恒等。这些现象和实验是物理学的重要组成部分，需要仔细观察、分析和解释。
最后，我们需要通过大量的练习和实验来加深对大学物理的理解和掌握。通过解决各种物理问题和进行各种物理实验，我们可以更好地理解物理学的本质和应用，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。总之，大学物理是一门充满挑战和机遇的学科。通过学习和实践，我们可以掌握物理学的各种基本知识和技能，为未来的科学研究和工程应用做好准备。
大学物理大学物理思维导图
大学物理是自然科学的一门基础学科，它研究的是自然界中各种物质的基本性质、运动规律和相互作用。在大学物理课程中，学生需要掌握力学、热学、电学、光学和量子力学等领域的基本知识和方法。为了更好地理解和掌握大学物理的知识，我们可以通过绘制思维导图来梳理和组织思维。
首先，我们可以将大学物理的各个知识点分别列出，例如力学中的牛顿运动定律、动量定理、动能定理等，热学中的热力学第一定律、热力学第二定律等，电学中的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律等，光学中的光的干涉、光的衍射、光的偏振等，以及量子力学中的波粒二象性、测不准原理等。
然后，我们将这些知识点按照其内在的逻辑关系连接起来，形成一个初步的思维导图。例如，在力学中，牛顿运动定律可以推导出动量定理和动能定理，动量定理和动能定理又可以用牛顿运动定律来解释。在热学中，热力学第一定律可以推导出热力学第二定律，而热力学第二定律又可以用热力学第一定律来解释。在电学中，库仑定律可以推导出欧姆定律，欧姆定律又可以用库仑定律来解释。在光学中，光的干涉可以推导出光的衍射和光的偏振，而光的衍射和光的偏振又可以用光的干涉来解释。在量子力学中，波粒二象性可以推导出测不准原理，而测不准原理又可以用波粒二象性来解释。
接下来，我们可以在每个知识点下面标注出其相关的公式、概念、实验等内容，以便更好地理解该知识点。例如，在力学中，我们可以将牛顿运动定律的公式F=ma标注在相应的位置上，并在下方简要解释该公式的含义。在热学中，我们可以将热力学第一定律的公式ΔU=Q+W 标注在相应的位置上，并在下方简要解释该公式的含义。在电学中，我们可以将库仑定律的公式F=kq1q2/r^2标注在相应的位置上，并在下方简要解释该公式的含义。在光学中，我们可以将光的干涉的公式I=I0cos^2(δ/2)标注在相应的位置上，并在下方简要解释该公式的含义。在量子力学中，我们可以将波粒二象性的公式E=hν标注在相应的位置上，并在下方简要解释该公式的含义。
最后，我们可以根据需要进一步扩展和细化思维导图，例如添加更多的公式、概念、实验等内容，或者将各个知识点之间的关系用箭头、
颜色等标记出来，以便更好地理解和记忆大学物理的知识。
总之，通过绘制思维导图，我们可以更好地理解和掌握大学物理的知识。这不仅有助于我们更好地通过考试，还可以帮助我们更好地认识和探索自然界的基本规律和相互作用。
同济大学大学物理
同济大学大学物理：传承卓越，探索未知
作为一所历史悠久、声誉卓著的综合性大学，同济大学始终致力于培养具有创新精神和实践能力的优秀人才。在众多学科中，大学物理作为一门基础学科，具有举足轻重的地位。它不仅是自然科学的重要基础，也是人类探索未知世界的重要工具。在同济大学，大学物理的教学和研究水平一直走在国内外的前列，为我国科技事业的发展做出了卓越贡献。
同济大学大学物理专业有着悠久的历史和深厚的学术积淀。自创立以来，该专业始终致力于培养具有扎实物理基础、宽广知识面的高素质人才。在课程设置上，除了涵盖经典物理、近代物理、理论物理、实验物理等基础课程外，还开设了诸如固体物理、原子物理、量子力学、热力学等进阶课程，以及各种物理实验和科研训练，为学生的全面发展和深入研究提供了坚实的基础。
在教学方法上，同济大学大学物理专业注重培养学生的创新思维和实
践能力。除了传统的讲授方式外，还采用了问题导向式教学、实验探究、课堂讨论等多种形式，让学生在主动学习中提高综合素质。同时，专业教师团队也积极探索现代化教育手段，如网络教学、虚拟实验等，为学生提供更加丰富、便捷的学习资源。
在科研方面，同济大学大学物理专业具有雄厚的实力和丰富的成果。拥有一批优秀的科研团队，涵盖了物理学各个领域，如凝聚态物理、原子分子物理、光学、高能物理等。科研团队在国内外享有很高的声誉，取得了一系列重要成果，如在国内率先开展了超导研究、纳米材料制备和物性研究等。此外，物理专业的教师还积极承担各类国家级和省部级科研项目，为我国的科技事业做出了重要贡献。
为了让学生更好地融入学术氛围，同济大学大学物理专业还积极组织各种学术活动，如学术讲座、研讨会、课外科研等。这些活动不仅为学生提供了了解前沿学术动态的机会，也为学生与教师之间的交流与合作搭建了平台。同时，专业还鼓励学生参加国内外各种学术会议和竞赛，展示自己的研究成果，拓宽学术视野。
在同济大学大学物理专业的学习过程中，学生不仅掌握了丰富的物理知识，还具备了解决实际问题的能力。这种实践能力不仅体现在解决物理问题的能力上，还表现在学生的团队合作能力、创新能力和语言表达能力等方面。毕业后，学生可以在科学研究、工程技术、教育教学等领域发挥自己的专业优势，为国家和社会的发展做出贡献。
总之，同济大学大学物理专业作为自然科学的基础学科，始终保持着卓越的教学和科研水平。在未来的发展中，该专业将继续致力于培养具有创新精神和实践能力的优秀人才，为我国科技事业的发展做出更大的贡献。
大学物理_物理光学
大学物理_物理光学
物理光学是大学物理中的一门重要课程，它涉及到光的本性、传播、干涉、衍射、偏振等方面的知识。本文将从物理光学的历史背景、基本概念、基本原理以及应用实例等方面进行介绍。
一、物理光学的历史背景
光学是一门古老的学科，早在古希腊时期，人们就开始研究光的本性和传播规律。然而，真正的物理光学始于17世纪。当时，牛顿通过实验发现了光的色散现象，进而提出了光的微粒说。随后，波动光学得到了发展，其中托马斯·杨在19世纪初提出了光的波动学说。随着时间的推移，人们逐渐发现光不仅具有波动性质，还具有粒子性质，因此，现代物理光学理论建立在波动理论和量子理论的基础上。
二、物理光学的基本概念
物理光学涉及到许多基本概念，其中最重要的是光。光是一种电磁波，具有波长和频率两个基本属性。光在真空中传播速度最快，速度为
c=3.0×10*8m/s。此外，物理光学中还涉及到光的干涉、衍射、偏振等基本现象。
三、物理光学的基本原理
1、光的干涉光的干涉是指两列或两列以上的光波在空间中叠加时，由于不同波的相位不同，导致在某些区域光波增强，在另一些区域光波减弱，从而出现干涉现象。光的干涉原理在光学仪器制造和检测等领域有广泛应用。
2、光的衍射光的衍射是指光波在遇到障碍物或孔洞时，会绕过障碍物或孔洞边缘继续传播的现象。光的衍射原理在光学仪器制造和检测等领域也有广泛应用。
3、光的偏振光是一种电磁波，电场和磁场在垂直于传播方向的空间中振动。当光波的电场振动方向只沿一个方向时，这种光被称为偏振光。光的偏振原理在光学仪器制造和检测等领域也有广泛应用。
四、物理光学的应用实例
1、光学仪器制造光学仪器制造是物理光学的一个重要应用领域。光学镜头、显微镜、望远镜等光学仪器都需要利用物理光学的原理进行设计和制造。
2、光学成像技术光学成像技术是物理光学的另一个重要应用领域。光学相机、激光雷达、红外成像等都需要利用物理光学的原理进行设
计和制造。
3、光电子学光电子学是物理光学的另一个重要应用领域。光电子学主要研究光和电子之间的相互作用和转换。光电探测器、太阳能电池等都需要利用物理光学的原理进行设计和制造。
总之，物理光学是一门非常重要的学科，它涉及到光的本性、传播、干涉、衍射、偏振等方面的知识。物理光学不仅在科学技术领域有广泛应用，而且在艺术领域也有广泛应用。学习和掌握物理光学的基本原理和应用，对于我们认识世界、改造世界具有重要意义。
大学物理_薛定谔方程
引言
在大学物理中，薛定谔方程是描述量子力学中粒子的基本方程之一，也是研究原子、分子、凝聚态等微观系统的基础。该方程在物理学、化学、生物学等多个领域都有着广泛的应用，是现代科学的重要组成部分。本文将详细介绍薛定谔方程的推导过程以及在大学物理中的应用。
薛定谔方程的推导
薛定谔方程是由德国物理学家薛定谔于1925年提出的，它是基于量子力学的基本原理，采用波函数的数学描述方法，描述了粒子的运动和演化。薛定谔方程是波动方程的形式，其基本形式为：
i\hbar \frac{\partial}{\partial t} \psi = - \frac{\hbar^2}{2m} \nabla^2 \psi + V \psi
其中，\psi 是波函数，m 是粒子的质量，V 是势能函数，i 是虚数单位，\hbar 是约化普朗克常数。
为了推导出薛定谔方程，我们首先考虑自由粒子的运动。根据经典力学的观点，自由粒子的运动没有势能，因此其运动方程可以表示为：\frac{d^2x}{dt^2} = \frac{p}{m}
其中，p 是粒子的动量。将该式进行傅里叶变换，得到粒子的波动形式：
\frac{\partial^2\psi}{\partial t^2} = c^2 \nabla^2 \psi
其中，c 是光速，\nabla^2 是拉普拉斯算子。
接下来，引入量子力学中的基本假设——测量假设，即测量时只能得到粒子的位置和动量的概率分布，而不能精确确定其值。根据测量假设，我们可以得到波函数的性质：
|\psi(x,t)|^2 dX = |\psi(X,t_0)|^2 dX
其中，dX 表示测量空间间隔。这个性质被称为“量子态不变性”，它是量子力学的重要基础。
将波函数的性质带入波动方程中，并进行一些数学变换，最终可以得到薛定谔方程：
i\hbar \frac{\partial}{\partial t} \psi = - \frac{\hbar^2}{2m} \nabla^2 \psi + V \psi
薛定谔方程的应用
薛定谔方程是量子力学的基础方程之一，它可以描述微观粒子的运动和演化。在大学物理中，薛定谔方程被广泛应用于各个领域，如量子力学、统计物理学、固态物理等。下面我们将介绍几个具体的例子。
1、无限深势阱问题
考虑一个粒子在一个无限深势阱中的运动。势阱的宽度为 a，势能函数为 V(x) = 0 当 |x| < a/2 时，V(x) = +∞当 |x| > a/2 时。根据薛定谔方程，可以求解出粒子的波函数和能量。这个例子展示了薛定谔方程的基本应用，有助于理解量子力学的概念和计算方法。2、一维谐振子
考虑一个一维谐振子的运动。该谐振子的势能函数为 V(x) =
m\omega^2x^2/2，其中 m 是质量，\omega 是角频率。根据薛定谔方程，可以求解出粒子的波函数和能量。这个例子展示了薛定谔方程在处理复杂问题时的能力，有助于理解量子力学中的振动和光谱学。
3、氢原子模型
考虑一个氢原子中的电子绕原子核的运动。根据薛定谔方程和库仑定律，可以求解出电子的波函数和能量。这个例子展示了薛定谔方程在处理较复杂问题时的能力，有助于理解量子力学中的原子结构和光谱学。
总结
本文介绍了薛定谔方程的推导和在大学物理中的应用。薛定谔方程是描述微观粒子运动和演化的基本方程之一，它在量子力学、统计物理学、固态物理等多个领域都有着广泛的应用。通过了解薛定谔方程的推导过程和应用实例，我们可以更好地理解量子力学的基本概念和方法，为进一步学习大学物理和其他相关领域打下坚实的基础。
大学物理下复习资料
标题：大学物理下复习资料
一、引言
大学物理是自然科学的一门基础课程，它在各学科中具有非常重要的地位。在物理学的知识体系中，大学物理涵盖了经典力学、电磁学、热学、光学和近代物理等多个领域，内容广泛，理论深奥。为了帮助同学们更好地掌握大学物理的知识，本文提供了一份详细的复习资料。
二、正文
1、经典力学
(1) 基本概念：位置、速度、加速度、角速度、角加速度等。 (2) 运动学：直线运动、曲线运动、相对运动等。 (3) 动力学：牛顿三定律、万有引力定律、动量定理、动能定理等。 (4) 刚体运动：刚体的平动、转动、定轴转动等。 (5) 振动与波动：简谐振动、机械波、波的传播等。
2、电磁学
(1) 基本概念：电荷、电流、磁场、电场等。 (2) 电磁感应：法拉第电磁感应定律、楞次定律等。 (3) 交流电：正弦交流电、三相交流电等。 (4) 电介质：电介质的极化、电位移等。 (5) 磁场：磁感应强度、磁场强度等。
3、热学
(1) 热力学第一定律：能量守恒定律、热力学第一定律等。 (2) 热力学第二定律：克劳修斯热力学第二定律、开尔文热力学第二定律等。
(3) 气体动理论：理想气体状态方程、分子动理论等。 (4) 热力学第三定律：绝对零度不可达原理等。
4、光学
(1) 基本概念：光线、折射率、反射定律等。 (2) 波动光学：光的干涉、光的衍射、光的偏振等。 (3) 几何光学：光学成像、光线的折射与反射等。 (4) 光量子理论：光的粒子性、光子能量等。
5、近代物理
(1) 相对论：时间膨胀、长度收缩等。 (2) 量子力学：波粒二象性、薛定谔方程等。 (3) 量子场论：量子场的粒子性质、量子场的演化等。 (4) 原子核物理：原子核的结构、核衰变等。 (5) 基本粒子物理：粒子的分类、粒子的相互作用等。
三、结论
通过以上梳理的大学物理下复习资料，我们可以发现物理学各个领域之间的联系与差异。在复习过程中，我们要注重把握各部分内容的重点和难点，结合实际，融会贯通，从而更好地理解和应用物理学的知识。希望这份复习资料能够对大家有所帮助，祝愿大家在考试中取得好成绩。
几何光学综合实验实验报告 学院自动化班级自175 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 理解透镜的成像规律，掌握测量薄透镜焦距的几种方法。 仪器：JGX-1型几何光学实验装置。 二、实验原理 1.自准法测凸透镜：物体发出的光经透镜折射，平面镜反射，再由透镜汇聚形成一个倒立 等大的实像，这时像的中心与透镜光心的距离就是焦距f。 2.贝塞尔法测凸透镜：物屏和像屏的距离为l（l > 4f），凸透镜在O1、O2两个位置分别在 像屏上成放大和缩小的像，成放大的像时，有，成缩小的像时，有， 又由于u+v=l，可得f= 。 3.物距-像距法测凹透镜：如图，物距u=O’B’，像距v=O’’B’’,带入成像公式，可 计算出凹透镜焦距f2。
三、实验步骤 1.自准法测薄凸透镜焦距： （1）按照原理图布置好各元件； （2）调节凸透镜L和平面镜M的位置，使物屏上的倒立实像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）； （3）记下物屏P和凸透镜L的位置； （4）重复实验三次。 2.贝塞尔法测薄凸透镜的焦距： （1）按照原理图布置好各装置，使物与像屏距离l>4f； （2）移动凸透镜L，使像屏H上形成清晰的放大像，记下L的位置a1； （3）再移动L，直至在H上形成一清晰的缩小像，记下L的位置a2； （4）重复实验。 3.物距像距法测凹透镜焦距： （1）按照原理图布置好实验装置； （2）先移动凸透镜L1，使物P1在像屏P2上形成清晰的像，记下L1和P2的位置读数； （3）在凸透镜和像屏之间加入待测薄凹透镜L2，向远处移动像屏，直至屏上又出现清晰的像，记下L2和像屏P2`的位置读数。 （4）对于凹透镜L2来说，物距u=|L2P2|，像距v=|L2P2`|； 四、数据处理
福建农林大学 物理实验要求及原始数据表格 1 实验 薄透镜焦距的测量 专业___________________ 学号___________________ 姓名___________________ 一、预习要点 1. 复习有关薄透镜的一些概念，掌握其成像规律； 2. 通过教材和视频中的讲解，掌握测量薄透镜焦距的原理和光路图，写出预习报告的原理部分； 3. 认真观看视频讲解中的操作示范，在预习报告的实验内容部分记录相关要点； 4. 在课前写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。 二、实验内容 1. 光学系统的等高共轴调节； 2. 用自准法、物像法、贝塞尔法分别测量凸透镜的焦距； 3. 用自准法、物像法分别测量凹透镜的焦距； 4. 计算表格中其余各物理量。 三、实验注意事项 1. 实验开始前，未经教师许可，不得触碰仪器，否则扣分； 2. 不得用手触摸透镜及平面镜的光学面；光学器件易碎，要轻拿轻放； 3. 实验过程中，已调好等高共轴的光学元件不得和光具座分离；实验结束后将凸透镜、凹透镜、 平面镜和白屏从光具座上取下，放回光具架上；白光源、“品”字屏和其余四个光具座保持不变； 4. 可在凸透镜焦距测量完毕之后再进行凹透镜的等高共轴调节； 5. 由于人眼对成像清晰度的分辨能力有限，因此在实验中观察到的像可能在一定范围内都清晰， 为了减小误差，必须采用左右逼近法记录数据，之后计算左边值与右边值的平均值； 6. 光学导轨的最小分度值为1mm ，读数时以毫米为单位，估读到0.1mm 。 四、数据处理要求（参考公式及数据处理注意事项见实验讲义） 1. 求出表2中v 和f 凸的标准表达式； 2. 求出表3中D =500mm 时，d 和f 凸的标准表达式； 3. 对物像法和贝塞尔法测量凸透镜焦距的结果进行比较和误差分析。 五、思考题与实验总结 1. 一个物体到凸透镜光心的距离是30cm 时，在像屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜 的主光轴移动到距凸透镜的光心65cm 时，将成 正立/倒立、放大/缩小的实/虚 像。（在你认为正确的答案上打“√”） 2. 列出以下光学系统中物距和焦距之间的关系：放大镜_____________，探照灯_____________， 投影仪_____________，人眼_____________。 3. 凸透镜成实像和虚像的分界点在__________，成放大的像和缩小的像的分界点在__________。 4. 实物经凸透镜成实像时，物距增大，像距__________；物距缩小，像距__________。（填“增大” 或“缩小”，第5题同第4题） 5. 虚物经凹透镜成实像时，物距增大，像距__________；物距缩小，像距__________。 6. 贝塞尔法测量凸透镜焦距时，两次成像各有何特点？物像间的距离为何要大于四倍焦距？此法 有何优点？（本题答案写在报告纸上第4页“思考题解答”处，不抄题目） 7. 实验总结（本题答案写在报告纸上第4页“实验总结”处）
高考物理光学知识点之几何光学知识点(1) 一、选择题 1．如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是() A．在真空中，a光光速大于b光光速 B．在真空中，a光波长大于b光波长 C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间 D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角 2．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于 A．sin50 sin55 ? ? B．sin55 sin50 ? ? C．sin40 sin35 ? ? D．sin35 sin40 ? ? 3．半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n3 经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为（）
A ． 3 R B ． 2 R C ． 2R D ．R 4．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是 A ．只有频率发生变化 B ．只有波长发生变化 C ．只有波速发生变化 D ．波速和波长都变化 5．如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M 与N 平行，一束光射到表面M 上，(光束不与M 平行) ①如果入射角大于临界角，光在表面M 即发生反射。 ②无论入射角多大，光在表面M 也不会发生全反射。 ③可能在表面N 发生全反射。 ④ 由于M 与N 平行，光只要通过M ，则不可能在表面N 发生全反射。 则上述说法正确的是( ) A ．①③ B ．②③ C ．③ D ．②④ 6．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A ．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B ．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C ．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D ．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 7．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( ) A ．单色光1的波长小于单色光2的波长 B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间 D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 8．两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（a> ）。下列结论中正确的是 （ ）
物理课件网（https://www.doczj.com/doc/f519244473.html, ）欢迎您！ 第一讲 几 何 光 学 §1.1 几何光学基础 1、光的独立传播：几束光在交错时互不妨碍，仍按原来各自的方向传播。 2、光的直线传播：光在同一均匀介质中沿直线传播。 3、光的折射定律： ①折射光线在入射光线和法线所决定平面内； ②折射光线和入射光线分居法线两侧； ③入射角1i 与折射角2i 满足2211sin sin i n i n =； ④当光由光密介质向光疏介质中传播，且入射角大于临界角C 时，将发生全面反射现象（折射率为1n 的光密介质对折射率为2n 的光疏介质的临界角 12 sin n n C = ）。 4、光的反射定律： ①反射光线在入射光线和法线所决定平面内； ②反射光线和入射光线分居法线两侧； ③反射角等于入射角。 §1.2 光的反射 1.2.1、组合平面镜成像： 1.组合平面镜 由两个以上的平面镜组成的光学系统叫做组合平面镜，射向组合平面镜的光线往往要在平面镜之间发生多次反射，因而会出现生成复像的现象。先看一种较简单的现象，两面互相垂直的平面镜（交于O 点）镜间放一点光源S （图1-2-1），S 发出的光线经过两个平面镜反射 后形成了1S 、2S 、3S 三个虚像。用几何的方法不难证明： 这三个虚像都位于以O 为圆心、OS 为半径的圆上，而且S 和1S 、S 和2S 、1S 和3S 、2S 和3S 之间都以平面镜（或它们的延长线）保持着 对称关系。用这个方法我们可以容易地确定较复杂的情况中复像的个数和位置。 两面平面镜AO 和BO 成60o角放置（图1-2-2），用上述规律，很容易确定像的位置：①以O 为圆心、OS 为半径作圆；②过S 做AO 和BO 的垂线与圆交于1S 和2S ；③过1S 和2S 作BO 和AO 的垂线与圆交于 3S 和4S ；④过3S 和4S 作AO 和BO 的垂线与圆交于5S ， 3 图1-2-2 S S 2 图1-2-1
大学物理几何光学 引言 几何光学是光学研究的基础，它是通过几何方法来描述光在介质中的传播和成像过程的。在大学物理课程中，几何光学是光学部分的重要内容之一。本文旨在探讨大学物理中几何光学的相关概念和原理，为读者提供深入了解几何光学的途径。 背景介绍 几何光学的发展可以追溯到古希腊时期，当时的研究者就开始研究光的传播和成像规律。到了文艺复兴时期，欧洲的科学家们开始使用透镜和反射镜等光学元件来研究光的传播和成像，这为现代光学的发展奠定了基础。在现代大学物理课程中，几何光学通常是在光学部分首先学习的内容，它是学习更深入的光学知识的基础。 研究方法 几何光学采用几何方法来描述光在介质中的传播和成像过程。它基于光线传播的基本原理，即光在均匀介质中沿直线传播。通过使用光线和法线的概念，我们可以推导出光的反射和折射定律。在此基础上，我们可以研究复杂的光学系统，如透镜、反射镜、光栅等。 结果和讨论
在大学物理课程中，几何光学主要研究光的直线传播、反射、折射、全反射、光的干涉和衍射等现象。其中，光的反射和折射是几何光学中的基本概念。在研究光的反射时，我们通常使用反射定律和入射角等于反射角的原理来描述光线在界面上的传播。在研究光的折射时，我们使用折射定律和斯涅尔公式来描述光线在介质之间的传播。此外，全反射也是几何光学中的一个重要概念，它是指光在某些介质中的传播速度比在其他介质中的速度更慢，导致光线被完全反射回原介质中。结论 几何光学是光学研究的基础，它为更深入的光学研究提供了基础。在大学物理课程中，几何光学是光学部分的重要内容之一，它主要研究光的直线传播、反射、折射、全反射、光的干涉和衍射等现象。通过深入学习几何光学的基本概念和原理，我们可以更好地理解光的行为和规律，为进一步学习更深入的光学知识打下坚实的基础。 集美大学大学物理下 集美大学大学物理下：探索微观与宏观世界的奥秘 在集美大学的课程设置中，大学物理是一门重要的基础学科，分为上下两个学期。大学物理下将在上一学期的基础上，进一步探索微观与宏观世界的奥秘，揭示自然界的基本规律。本文将阐述大学物理下的核心内容，揭示其对于学生综合素质的提升作用，并对教学方法进行简要评价。
第二章几何光学知识和眼睛光学知识 29．光的本质是什么? 答：光是电磁波。具有波粒二象性，光的干涉和衍射现象的存在证明光具有波动性，光的偏振现象进一步说明光是横波；光具有质量，光照射在光电池上立刻有电子逸出和光波长大于某一数值后无电子逸出等现象，证明光具有粒子性。 在光学上能引起视觉反应的那部分电磁波叫做可见光。波长在380～760nm之间的光，用肉眼可以看见，所以叫可见光；波长在100～380nm的电磁波，称为紫外线；波长在760～1000000nm的电磁波叫红外线。紫外线和红外线不能引起视觉反应，所以看不见。白光实际上是复合光，它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光复合而成，当白光通过三棱镜时就可以将阳光分解成七种单色光。 光线照射透明有色物体时，某些颜色的光被吸收和被反射，其余部分为透过光。透过光的颜色和吸收光的颜色互为补色。透明有色物体呈现的颜色就是透过光的颜色，若光线全部被吸收，则物体呈现黑色；若光线全部被反射，则反射光的颜色就是入射光的颜色。 30．光速及光的传播如何? 答：光在真空中的传播速度为30万km／s，即相当于每秒钟绕地球7．5圈。光在均匀介质中是沿直线传播的，但光通过两种密度不同的透明介质表面时，其传播方向会产生偏折，这种现象在光学上被称为折射。 在光学上将相互有一定关系的光线的集合称为光束。光束可以分成三种：
1．同心光束：发自同一点或会聚于同一点的光束被称为同心光束。同心光束可细分为：发自同一点的发散同心光束和会聚于同一点的会聚同心光束。2．平行光束：彼此平行的光线构成的光束称为平行光束。平行光束是一种特殊的同心光束，即当会聚点或发光点在无限远时，同心光束就变成了平行光束。在验光中，一般把5m(中国)外视力表上发出的光线近似地视为平行光束。 3．像散光束：当光线在空间既不平行又不相交于一点而聚焦成两条相互垂直的分离焦线时，这种光束被称为像散光束。 31．何谓光学? 答：光学是物理学的一部分。它是研究光的本质，光的发射、传播和接收的规律，光和其他物质的相互作用(如光的吸收、散射、光的机械作用和光的热、电、化学、生理效应等)及其应用。通常将光学分为“几何光学”和“物理光学”(包括波动光学和量子光学)两部分。 32．什么是几何光学? 答：在光学中以光的直线传播性质及光的反射和折射规律为基础的学科叫几何光学。研究一般光学仪器(如透镜、棱镜、显微镜、望远镜、照像机)的成像与消除“像差”的问题以及特种光学仪器的设计原理。 33．什么是物理光学? 答：在光学中研究光的本质及光在介质中传播时各种性质的学科。
【大学物理上册课后答案】第6章几何光学6-4的容器底放一平面镜，人在水面上看自己的像，设人眼高出水面h=5cm，镜在水面1下深h=-8cm。问人眼与像之距离为多少, 2 n,4/3解:人眼经三次成像，水的折射率。 第一次成像，水面折射，像距为; p,h,5cmp',nh1111 第二次成像，平面反射，; p,p'，hp,p'21222 第三次成像，又是水面折射，。 p,p'，hp',p/n32233 17cm代入已知数据，得，最后像在水面下方，与眼睛距离。 22cmp',17cm3 6-5 光导纤维是利用全反射传导光信号的装置。纤维内芯材料的折射率 n=1.3，外层材1料的折射率n=1.2。试求入射角在什么范围内的光线才可在纤维内传递。 i2 解:用表示光导纤维内芯和外层材料之间的临界角，则有 , n2 sin,,n1nn22 ,,要把光线限制在光导纤维内传播，图示的应满nn,11rriio足。如图，由几何关系可知。,,,r，,,90 根据折射定律 sini习题6-5 解图 ,n 1sinr oi,30将已知代入，求得: 6-6 凹面镜的曲率半径为150cm，要想获得放大三倍的像，物体应放在什么位置,如果是凸面镜则又如何, 解:对凹面镜来说，两种情况下可以成放大三倍的像 112，,(1)p',3p，由，得 p,100cm，实物成放大实像。 p3p150 112
，,(2)p',,3pp,50cm，由，得，实物成放大虚像。 p,3p150 对凸面镜来说，两种情况下可以成放大三倍的像 2 112(1)，由，得，虚物成放大虚像。，,,p',3pp,,100cmp3p150 112(2)，由，得，虚物成放大实像。 p',,3pp,,50cm，,,p,3p150 6-7 在水平放置的凹面镜中盛少许水(水的折射率，深度不计)，一物点置于凹P43 54cm36cm面镜正上方，在与镜相距和处可分别得到实像。求凹面镜曲率半径及物点与镜的距离。 解:两个实像分别是经有水部分成的像和经没水部分成 的像。由于凹面镜中只有少许水，可以认为本题属于近轴光 r/2成像问题。设凹面镜曲率半径为，凹面镜的焦距为。r 下面计算有水部分的焦距。 让平行光线沿主光轴入射凹面镜，光线经水面折射、凹 题6-7 解图面镜反向和第二次水面折射后，最后成像位置就是有水部分 的焦点。第一次水面折射时，;凹面镜反p,,p',,11 向时，由凹面镜成像公式，可求得 ;第二次水面折射时，由 p,r/2p,,p',r/2322 3r/8平面折射公式，可得。得出有水部分的焦距为。 p',3r/83 p设物点与凹面镜的距离为，由题意可列出两个成像式子 118112 ，,，, p54rp363r r,72cm联立以上二式，求得，。 p,108cm
几何光学中实正虚负法则的扩展应用 一、实正虚负的符号法则 在几何光学中，球面和透镜成像的符号法则是人为规定、约定俗成的，以合理和方便为准则。现有的教材中，常用的符号法则有三种，分别是“左右法”“顺逆法”和“虚实法”，三种法则规定并不统一，各有优劣。 左右法规定：在原点右方的线段为正，左方的为负；顺逆法规定：顺入射光线的线段为正，逆入射光线者为负；虚实法规定：实物点和实像点的距离为正，虚物点和虚像点的距离为负。虚实法是根据物、像的物理性质来规定物理量的符号，与左右法和顺逆法相比，虚实法的物理意义更加清晰，直观性强，而且与中学的相关知识更为连贯。只要掌握了物（或像）的虚实，物距、像距的符号也就确定了；反之，掌握了物距、像距的符号，也就确定了物（或像）的虚实。因而，现今的大学物理教材普遍采用虚实法来判断符号。 在实际应用中，虚实法主要是用来判断物距和像距的正负，物和像的虚实物理意义清晰，容易判断。对于“物”来讲，本不应存在虚实的问题，只要是物都是实的，应取正值，但物像关系公式中规定，会聚光线入射时，将其视为虚物，取负值。而“像”的虚实是根据该像是由实际光线会聚还是由实际光线的反向延长线会聚而成来判断，实际光线会聚的结果取正值，反之取负值。 然而物像公式中除了有物距、像距符号的判断外，还要涉及球面和薄透镜焦距或者曲率半径符号的判定。部分教材在曲率半径符号的判断上是根据球面的种类来规定其符号，缺少明确的物理意义，与物像符号的虚实判断法并不统一。例如，在“球面反射成像”中规定：凹面镜的曲率半径R取正；凸面镜的曲率半径R 取负（简称为凹正凸负）。而在“球面折射成像”中则规定：当物体
几何光学公式 新笛卡尔符号法则： 1、在光心左侧为负，右侧为正；主光轴上侧为正，下侧为负。 2、从主轴（球面法线）算起，顺时针为正，逆时针为负。 3、图中量为几何量。 一、球面反射 1、物像公式(1) 111 '' u v l l r l l ⎛⎫ +=+ ⎪ ⎝⎭(2)近轴 1112 ' u v f r +== 2、放大率 '' ' y v f x y u x f β===-=- 二、球面折射 1、物像公式(1) '1' '' n n nu n v l l r l l ⎛⎫ +=+ ⎪ ⎝⎭(2)近轴 '' n n n n u v r - -= 2、光焦度 'n n Φ r -= 3、焦距(1)物方· ' n f r n n = -(2)像方 ' · ' n f'r n n = - 4、焦距关系 '' f n f n =- 5、高斯公式(1) '' ' n n n n u v f f -==-(2) ' 1 f f u v +=
6、牛顿公式 ''xx ff = 7、放大率 '·' y v n y u n β== 三、薄透镜 1、物像公式 121212 n n n n n n u v r r ---=- 2、焦距 (1)物方 11212lim v n f u n n n n r r →∞==--- (2)像方 22121lim u n f'v n n n n r r →∞==--- (3)在空气中 121111(1)'n f f r r ⎛⎫=-=-- ⎪⎝⎭ 3、高斯公式 (1) '1f f u v += (2)在空气中 1111'u v f f -==- 4、牛顿公式 ''xx ff = 5、放大率 ''' y v f x y u x f β===-=-
物理几何光学大题真题及答案解析 近年来，物理几何光学作为高中物理的重要章节，一直备受学生 和教师的关注。掌握物理几何光学的原理和应用，不仅有助于提高学 生的物理素养，还能够帮助他们解决实际生活中的光学问题。为了帮 助学生深入了解该章节的知识，下面将介绍一道经典的物理几何光学 大题，并进行详细的解析。 问题描述： 在一个实验室里，有一台干涉测微计。它的工作原理是利用光的 干涉现象来测量物体的各种参数。下面是一个特定的实验。首先，将 一根直径为1.0mm的细针插入到水中。通过干涉测微计观察到，针的 顶部和水面的间距为5.0mm，下部分和水底的间距为7.0mm。求出此时 针与水平面夹角的大小。 解题思路： 根据物理光学中的干涉理论，两条光线干涉后能够产生明暗相间 的条纹。而该题的描述中提到，观察到针的顶部和水面的间距为5.0mm，下部分和水底的间距为7.0mm。由此可知，针头部分引入的光线程交干涉，而针尾部分引入的光线没有干涉，因此形成了明暗相间的条纹。 解题步骤： 1. 假设针与水平面的夹角为θ，根据几何关系，可以得到针顶 部分引入的光线走过的路径差为d1 = 2 * 5.0mm * sin(θ/2)。 2. 同理，针尾部分引入的光线走过的路径差为d2 = 2 * 7.0mm
* sin(θ/2)。 3. 因为明暗相间的条纹间的路径差为光的波长λ的整数倍，所以有d1 = λ * m，d2 = λ * (m + 0.5)，其中m为正整数。 4. 将d1和d2代入上述关系式，得到2 * 5.0mm * sin(θ/2) = λ * m，2 * 7.0mm * sin(θ/2) = λ * (m + 0.5)。 5. 两式相除，得到5/7 = (m + 0.5)/m。 6. 整理得到2m + 1 = 5.6，解得m = 2。 7. 将m带入到5/7 = (m + 0.5)/m，得到5/7 = 2.5/2，解得θ ≈ 0.1763弧度。 答案解析： 根据以上解题步骤，得到针与水平面夹角的大小约为0.1763弧度。 结论： 通过此道大题的解析，我们深入了解了物理几何光学中干涉现象的应用。干涉测微计利用光的干涉理论，可以测量物体的各种参数。 学习和掌握物理几何光学的相关知识，对于理解光的传播和干涉现象 具有重要意义。同时，这也是大家在解决实际问题时，运用物理知识 的实例之一。 总结： 物理几何光学作为高中物理的一部分，是一门非常重要的学科。
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：几何光学综合实验
图1 位移法测量凸透镜焦距的光路图 由1 f =1 u +1 v 可知： 1 u1 +1 v1 =1 u1 +1 D−u1 =1 f (2) 1 u2 +1 v2 =1 u1+d +1 D−u1−d =1 f (3) 联立（2）（3）得1 u1+1 D−u1 =1 u1+d +1 D−u1−d (4) 又因为u1=1 2 (D−d) 代入式（4）得f=D 2−d2 4D (5) 4.用物距像距法测量凹透镜的焦距： 实物经凹透镜不能在屏上生成实像，可借助凸透镜给凹透镜生成一个虚物，最后再由凹透镜生成一个实像。 图2 物距像距法测量凹透镜的焦距的光路图 如图,在没有凹透镜时,物体AB经凸透镜L1后生成缩小倒立的实像A′B′。当L1和A′B′间插入凹透镜L2后,则A′B′便成为凹透镜L2的虚物；对L2而言，物距u=−O2A′。该虚物经凹透镜再成实像A′′B′′，像距v= O2A′′。则有f=uv u+v (6)
图1 GSZF-8型几何光学综合实验仪器结构图 四、实验内容与步骤 1.光学系统的共轴调节: 调节光学系统共轴,是减小误差.确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源.物.透镜)的主光轴重合。分两步进行：将放置在光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观察,调节它们的中心在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。 2.位移法测凸透镜焦距： a)物AB与像屏的间距D>4f (f=100) 时； b)透镜在间移动时可在像屏上成两次像,一次成放大的像u1,一次成缩小的像u2，d=u2−u1,f=D2−d2 4D c)改变像屏位置，重复测量6次，求平均值和平均误差。 图1 位移法测凹透镜焦距光路图 3.自组望远镜并测量凹透镜焦距： (1) 物屏与透镜L3（f=100）组平行光，即L3距物屏100mm。 (2) 透镜L1（f=150）与目镜组成望远镜，通过望远镜观察物屏像（物屏logo），调节L1与目镜距离，直到所观察的物屏像最清晰。 (3) 在L1左边放入像屏，用L3成一缩小实像，记下实像位置a，如图放上凹透镜L2，调节L2位置，直至通过望远镜能观察到最清晰的物屏像。记下此时L2位置b，则L2焦距数值为a-b
一、实验名称 三棱镜折射率的测量 二、实验目的 （1） 观察三棱镜的色散现象。 （2） 掌握用分光计测量三棱镜最小偏向角的基本方法。 （3） 学习利用最小偏向角测定三棱镜对各色光的折射率的基本思路。 三、实验原理 (基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用 自己的语言概括与总结，不可照抄教材) 1. 分光计简单介绍： 分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪，在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察、测量光谱线的波长等。分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，分光计的调节是很重要的，分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度， 因此应达到以下三个要求：平行光管发出平行光；望远镜能接受平行光；望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。 2. 用最小偏向角法测三棱镜材料的折射率 一束单色光以角入射到AB 面上，经棱镜两次折射后，从AC 面射出来，出射角为i 1 2。入射光和出射光之间的夹角δ称为偏向角。当棱镜顶角A 一定时，偏向角δ的大小随入射角的变化而变化。而当12'i i =时，δ为最小。这时的偏向角称为最小偏向角，记为min δ。 由图可以看出，这时 1'2 A i = min 111='22 A i i i δ-=- min 1() 2 A i δ+=
设棱镜材料折射率为n ，则 11sin sin 'sin 2 A i n i n == 故 min 1 () sin sin 2A i n A A δ+= = 由此可知，要求得棱镜材料的折射率n ，必须测出其顶角A 和最小偏向角。 四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材） 1) 调节分光计：目测粗调(望远镜、准直管等高共轴)；用自准法调整望远镜；调整准直管。 2) 使三棱镜光学侧面垂直于望远镜光轴：1，调载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到载物 台上，使棱镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直；2，接通目镜光源，遮住从平行光管来的光。转动载物台，在望远镜中观察从侧面AC 和AB 反射回来的十字像，只调节台下三螺钉，使其反射像都落到上十字线处，调节时，切莫动螺钉；每个螺钉的调节要轻微，要同时观察它对各侧面反射像的影响。调整好后的棱镜，其位置不能再动。 3) 测三棱镜顶角A ：固定望远镜和刻度盘。转动游标盘，使镜面AC 正对望远镜。记下游标1 的读数1'θ和游标2的读数2θ。再转动游标盘，使AB 面正对望远镜，记下游标1的读数1'θ和游标2的读数2'θ。同一游标两次读数之差11'θθ-或22'θθ-，既是载物台转过的角度，而是A 角的补角。 4) 测三棱镜最小偏向角：(1)平行光管狭缝对准前方水银灯的光源。(2)旋松望远镜制动螺丝和 游标盘制动螺丝，把载物台及望远镜转至如图11中所示的位置(1)处，再左右微微转动望远镜，找出棱镜出射的各颜色的水银灯光谱线(各种波长的狭缝像)。(3)轻轻转动载物台(改变入射角)，在望远镜中将看到谱线跟着动。改变，应使谱线往减小的方向移动(向顶角A 方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动，直到棱镜继续转动，而谱线开始要反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反方向移动的转折位置，就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台，再使望远镜微动，使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱线(或其它要测量的谱线)。(4)测量记下此时两游标处的读数。取下三棱镜，转动望远镜对准平行光管，即图中(2)的位置，以确定入射光的方向，再记下两游标处的读数。此时绿谱线的最小偏向角(7)将值和测得的棱镜A 角平均值代入式计算n 。
第一篇 教学同步指导 第一章 几何光学基础 一、基本知识点 点光源：不考虑大小和形状的发光点。条件：光源本身的几何线度比它所传播的距离小得多。 光线：表示光的传播方向的一条具有方向性的几何线。 光学系统：能够反射光和透射光的物体统称。 像：从光源发出的光经过一定的光学系统后，由出射的实际光线或实际光线的反向延长线会聚成的图形。 实像：同心光束的会聚点。 虚像：发散光束的反向延长线会聚成的像。 实像可由人眼或接收器所接收；虚像不可以被接收器所接收，但是却可以被人眼所观察。 完善像：物空间与像空间点与点对应而成的像。 完善像与物相比只有大小的变化没有形状的改变。能严格地保持光束的同心性的光学系统，叫做理想光学系统。 光路可逆性原理：光线沿着和原来相反的方向传播时，其路径不变。 真空中的光速：8 2.9979245810/c m s =⨯。 介质的折射率：在真空中光速c 与光在介质中传播速度的比值，即 c n v =
光密介质：折射率相对较大的介质。 光疏介质：折射率相对较小的介质。 相对折射率：介质2对介质1 212112 n v n n v == 光程:在同样的时间内，光在不同的介质中走过的几何路程是不同的。我们把某一介质的折射率n 与光在该介质中走过的几何路程r 的乘积称为光程，用L 表示,即 L nr = 光程的意义:光程表示光在真空中t 时间内所能传播的路程。换句话说，光程就是光在介质中通过的几何路程，按相同时间折合到真空中的路程，满足： r L v c = 物像之间的等光程性：理想光学系统在成像时，有一个重要性质，即从物点S 到像点S ’的各个光线的光程相等。这称为物像之间的等光程性。因此，能完善成像的光学系统是等光程的。 光的直线传播定律：在同一种各向同性的均匀介质中，光在两点之间总是沿着连接这两点的直线传播。光的直线传播，是几何光学的基本规律之一，称为光的直线传播定律。 光的独立传播定律：实验上发现，在光的强度不太大且非相干的条件下，来自不同方向或不同物体的光线同时通过空间某点时，传播方向和强度都保持原来的传播方向和强度，对每一光线的独立传播互不影响。这称为光的独立传播定律。 光的反射定律：反射光线与入射光线和法线在同一平面内，并且入射光线和反射光线分别位于法线的两侧，反射角总是等于入射角。 光的折射定律:折射光线与入射光线和法线在同一平面内，折射角与入射角的正弦之比等于入射光线所在介质的折射率与折射光线通过的介质的折射率之比，即 sin sin i n i n '=' 光的全反射:若光线由光密介质射向光疏介质，当入射角i 大于某一值c i 时，光线将被全部反射回原介质，这种现象称为光的全反射。c i 遵从：
光的几何性与物理性
光的几何性与物理性 光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学。几何光学（又称光线光学）是以光的直线传播性质为基础，研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科；物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科。 一、重要概念和规律 （一）、几何光学基本概念和规律 1、基本规律 光源：发光的物体．分两大类：点光源和扩展光源．点光源是一种理想模型，扩展光源可看成无数点光源的集合．光线——表示光传播方向的几何线．光束通过一定面积的一束光线．它是通过一定截面光线的集合．光速——光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=3×108 m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。实像——光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的．虚像——光源发出的光线经光学器件后，由发实际光线的延长线形成的。本影——光直线传播时，物体后完全照射不到光的暗区．半影——光直线传播时，物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域． 2．基本规律 （1）光的直线传播规律：先在同一种均匀介质中沿直
被分解成单色光的现象。 （4）透镜：在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时，凸透镜：对光线有会聚作用，凹透镜：对光线有发散作用．透镜成像作图：利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率m=像长/物长=|v|/u。说明①成像公式的符号法则——凸透镜焦距f取正，凹透镜焦距f取负；实像像距v取正，虚像像距v取负。②线放大率与焦距和物距有关． （5）平行透明板：光线经平行透明板时发生平行移动（侧移）．侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。 4．简单光学仪器的成像原理和眼睛 （1）放大镜：是凸透镜成像在。uf时的应用。通过放大饼在物方同地看到正立虚像。 （2）照相机：是凸透镜成像在u＞2f时的应用．得到的是倒立缩小施实像。 （3）幻灯机：是凸透镜成像在 f＜u＜2f时的应用。得到的是倒立放大的实像． （4）显微镜：由短焦距的凸透镜作物镜，长焦距的透镜作目镜所组成。物体位于物镜焦点外很*近焦点处，经物镜成实像于目镜焦点内很*近焦点处。再经物镜在同侧形成一放大虚像（通常位于明视距离处）。
十七、几何光学 在同一均匀介质中沿直线传播（影的形成、小孔成像等） 光的反射定律 光的反射分类（镜面反射、漫反射） 光平面镜成像特点（等大、对称） 光的折射定律（ r i n sin sin ） 光从一种介质光的折射棱镜（出射光线向底面偏折） 进入另一种介质色散（白光色散后七种单色光） 定义及条件（由光密介质进入光疏介质、 入射角大于临界角） 全反射临界角（C＝arcsin n 1 ） 全反射棱镜（光线可以改变900、1800） 1、光的直线传播 ⑴光源：能够自行发光的物体叫光源。光源发光过程是其他形式能(如电能、化学能、原子核能等)转化为光能的过程。 ⑵光线：研究光的传播时，用来表示光的行进方向的直线称光线。实际上光线并不存在，而是对实际存在的一束很窄光束的几何抽象。 光束：是一束光，具有能量。有三种光束，即会聚光束，平行光束和发散光束。 ⑶光的直线传播定律：光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。 ⑷光的传播速度：光在真空中的传播速度c=3×108m／s，光在介质中的速度小于光在真空中的速度。 一、知识网络 二、画龙点睛 概念
⑸影：光线被不透明的物体挡住，在不透明物体后面所形成的暗区称为影。影可分为本影和半影，在本影区内完全看不到光源发出的光，在半影区内只能看到部分光源发出的光。如果光源是点光源，则只能在不透明物体后面形成本影；若不是点光源，则在不透明物体后面同时形成本影和半影。 影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。 如图A 所示，在光屏AB 上，BC 部分所有光线都照射不到叫做本影，在AB 、CD 区域部分光线照射不到叫做半影。 A B 如图B 所示，地球表面上月球的本影区域可以看到日全食，在地球上月球的半影区域，可以看到日偏食。如图C 所示，如地球与月亮距离足够远，在A 区可看到日环食. C 例题：如图所示，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，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是 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 =2 1gt 2 ，根据相似形知识可以由比例求得t t v gl x ∝=2，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 例题： 古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A 城阳光与铅直方向成7.50 角下射．而在 A 城正南方,与A 城地面距离为L 的B 城 ，阳光恰好沿铅直方向下射．射到地球的太阳光可视为平行光，如图所示．据此他估算出了地球的半径．试写出估算地球半径的表达式R = . 解析：太阳光平行射向地球，在B 城阳光恰好沿铅直方向下射，所以，由题意可知过AB 两地的地球半径间的夹角是 7.50 ，即AB 圆弧所对应的圆心角就是7.50 。如图所示，A 、B 两地
几何光学习题课1 基本知识 在经典物理的范畴内，光是电磁播，其传播规律由麦克斯韦方程组来描述，但由于光的波长很短，在研究的问题中涉及到的尺度远大于光波波长时，光的波动性可以忽略，用光线来取代波线，由此建立起来的光传播理论就是所谓的几何光学。几何光学在方法上是几何的，在物理上不涉及光的本质。 1. 折射率 几何光学的三个定律 全反射 折射率的定义：v c n = ， c 是光在真空中的速度，v 是光在该种媒质中的传播速度； 相对折射率的定义： 1 212n n n = 。 光的直线传播定律：在均匀媒质中光沿直线传播。 光的反射和折射定律：（1）反射线和折射线都在入射面内，并分居在法线的两侧；（2）反射角等于入射角；（3）折射角与入射角的正弦比与入射角无关，是一个与媒质和光的波长有关的常数（相对折射率）。（斯涅耳定律） 全反射：当光线从光密媒质（2n ）射向光疏媒质（21n n <）时，当入射角等于或大于某一角度时（临 界角121 /sin n n i C -=），折射光线消失，光线全部反射的现象。 2.棱镜与色散 偏向角： '11i i +=δ，1i ：入射角，'1i ：出射角； 最小偏向角产生的充要条件：'11 i i =或'22i i = 作用：用来测透明介质的折射率： ) 2 sin( /)2 sin( min α δα+=n 。 色散产生的原因：介质的折射率 n 是光束波长的函数， ) (λn n = 棱镜可以用做光谱仪，进行光谱分离。 3.光程 费马原理 光程：⎰ = P Q ndl QP )(，光程可以理解为在相同的时间内光线在真空中传播的距离。注意，光程是 一个非常重要的一个概念，在后面的课程中研究光的干涉、衍射、位相延迟时要经常用到。 费马原理：QP 两点间光线的实际路径是光程)(QP 为平稳的路径。
高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习含解析 一、选择题 1．下列说法中正确的是 A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象 B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象 D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉 2．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于 A．sin50 sin55 ︒ ︒ B．sin55 sin50 ︒ ︒ C．sin40 sin35 ︒ ︒ D．sin35 sin40 ︒ ︒ 3．如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知() A．当它们在真空中传播时，a光的速度最大 B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大 C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大 4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B．
C． D． 5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。则下列关系正确的是 A．λ1<λ2 B．v1
十一、几何光学 34 几何光学 一、选择题(共1题) 选择题：一束平行于光轴的光线，入射到抛物面镜上，反射后会聚于焦点F ，如图所示．可以断定这些光线的光程之间有如下关系：（） A 、 ][][][02211F OP F P A F P A >>． B 、 ][][][02211F OP F P A F P A ==． C 、 ][][][02211F OP F P A F P A <<． D 、 ][0F OP 最小，但不能确定][11F P A 和][22F P A 哪个较小． 题目图片： A 1A 2P 1 P 2P 0 O F 答案：B 难度：易 二、填空题(共23题) 填空题：两平面镜，镜面垂直相交．在和上述两镜面都垂直的平面内，一条光线以任一入射角，投射到两镜之一的镜面上，经两镜反射后，反射出来的光线，它的传播方向将在________________________________的方向上． 答案：与入射光线反向平行 3分 难度： 易 填空题：调整读数显微镜看清楚一平面上的某点后，在平面上覆盖一厚玻璃片，要再看清楚此点，必须将显微镜镜头提高1 mm ．已知玻璃片的折射率为1.5 ，则玻 璃片的厚度必定是__________mm ． 答案：3 3分 难度：中 填空题：一竖立的10 cm 厚的玻璃板，折射率为1.5 ，观察者的眼睛离玻璃板10 cm
远，沿板法线方向观察板后10 cm处的一个小物体，则看到它离眼睛的距离是 ____________cm． 答案：26.7 3分 难度：中 填空题：费马原理可用下面的说法来表述：光线由空间的一点进行到另一点时，实际传播路径的总光程同附近的路径比起来，不是_________________________，便是__________________，或者______________． 答案：最小1分；最大1分；相同1分（答出以上三点就得3分，与次序无关） 难度：易 填空题：平面镜成像的关系可以看作是球面镜成像关系的一种特殊情形，条件是只要球面镜的焦距______________即可． 答案：等于无穷大3分 难度：易 填空题：有一凹球面镜，曲率半径为20 cm，如果把小物体放在离镜面顶点6 cm 处，则像在镜__________________cm处，是______像．（正或倒） 答案：后15（或-15）2分；正1分 难度：易 填空题：有一凸球面镜，曲率半径为20 cm．如果将一点光源放在离镜面顶点14 cm 远处，则像点在镜______________cm处，是________像．（实或虚） 答案：后5.8(或-5.8) 2分；虚1分 难度：易 填空题：设凸球形界面的曲率半径为10 cm，物点在凸面顶点前20 cm处，凸面前的介质折射率n1 = 1.0 ，凸面后的介质折射率n1 = 2.0 ．则像的位置在凸面顶点 ______________处，是__________像．（实或虚） 答案：后40 cm 2分；实1分 难度：易 填空题：设凹球形界面的曲率半径是10 cm，物点在凹面顶点前15 cm处，凹面前的介质折射率n1 = 2.0 ，凹面后的介质折射率n2 = 1.0 ．则像的位置在凹面顶点