3．无线电波是自由电子振荡产生的，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，x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．

电磁波种类　　 无线电波　　　 红外线　　 可见光　　 紫外线　　 伦琴射线　　　 γ射线

频率(Hz)　 104-

3×1012　 1012-

2．电磁波按波长由大到小的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射级、γ射线，除可见光外，相邻波段都有重叠。

1、光的干涉与衍射充分地表明光是一种波，光的偏振现象又进一步表明光是横波。麦克斯韦对电磁理论的研究预言了电磁波的存在，并得到电磁波传播速度的理论值3.11×108m/s，这和当时测出的光速3.15×108m/s非常接近，在此基础上麦克斯韦提出了光在本质上是一种电磁波，这就是所谓的光的电磁说。赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出其波长与频率，进而得到电磁波的传播速度，用实验证实了光的电磁说。

(1)自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。

(2)偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。

(3)只有横波才有偏振现象。光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。

(4)光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。

[例7]如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明：

A.光是电磁波　　 B.光是一种横波

C.光是一种纵波　 D.光是概率波

[分析]太阳光或白炽灯发出的光是自然光，它包含有垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，且沿着各个振动方向的光强相同。当这种光经过偏振片后，就变成了偏振光，即只有振动方向与偏振片透振方向平行的光通过了偏振片P，形成偏振光，这种偏振光传到偏振片Q时，当偏振片P和Q透振方向平行时，会完全穿过，垂直时不会穿过，透射程度与二偏振片的透振方向间的夹角有关，因此才出现题中所述的现象，该现象说明：光是一种横波。[答案]B

[例8]有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有　　　　 　

A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振

B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振

C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光

D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光

解：机械能中的横波能发生偏振。自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光。本题应选BD。

4．产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长小．

小结：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别：

单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布，但衍射条纹中间亮纹最宽，两侧条纹逐渐变窄变暗，干涉条纹则是等间距，明暗亮度相同。 白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。

[例5]某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是

A.若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行

B.若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直

C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关

D.衍射条纹的间距与光的波长有关　　　 [答案] ACD

[例6]平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有　　　　

A.在衍射图样的中心都是亮斑　　　　

B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽

C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑

D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的　　　

解：从课本上的图片可以看出：A、B选项是正确的，C、D选项是错误的。

3．　 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

2．泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。

1．　 光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象．

2.全反射应用与棱镜

[例14] 如图所示，AB为一块透明的光学材料左侧的端面。建立直角坐标系如图，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小。现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气

射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是下图中的哪一个

A.　　　　　　 B.　　　　　　 C.　　　　　　 D.　　　　　　　　

解：如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层。光线射到相邻两层的界面时，如果入射角小于临界角，则射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线。到达更上层的界面时入射角逐渐增大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去直到从该材料中射出。

[例15]如图所示是三种不同煤质叠放在一起，且界面互相平行．媒质l的折射率n₁＝l，媒质2的折射率n₂=1．5，媒质3的折射率n₃=1．3，现有一束单色光射到界面I上，则下列判断正确的是(　　　 )

A．该光束可能在界面I上发生全反射　　

B．该光束可能在界面Ⅱ上发生全反射　　

C．该光束可能在界面Ⅲ上发生全反射　　

D．该光束在三个界面上均不能发生全反射

　　 解析：光束是由媒质I而进入其它媒质的，由题意可知媒质I的折射率最小，入射角θ₁＜90．三个界面互相平行，那么在同一煤质中的折射角一定等于入射角．由折射的知识可得：n₁sinθ₁= n₂sinθ₂= n₃sinθ₃，而n₂＞n₃＞n₁，所以，θ₂＜θ₃＜θ₁＜90⁰，也就是说在三个界面上均不会发生全反射．

[例17] 如图所示，一束平行单色光a垂直射向横截面为等边三角形的棱镜的左侧面，棱镜材料的折射率是。试画出该入射光射向棱镜后所有可能的射出光线。

解：由折射率为得全反射临界角是45°。光线从左侧面射入后方向不发生改变，射到右侧面和底面的光线的入射角都是60°，大于临界角，因此发生全反射。反射光线分别垂直射向底面和右侧面。在底面和右侧面同时还有反射光线。由光路可逆知，它们最终又从左侧面射出。所有可能射出的光线如图所示。

[例18]平行光束垂直射在等腰玻璃棱镜的底面上，如图所示．如果在离棱镜距离L＝100cm处放一个屏M。在屏幕中央形成宽为2 d=1cm的暗斑．求棱镜的折射角α。玻璃的拆射率n=1．57，底面大小为2a＝5 cm。

　 解析：作出这束平行光经过玻璃棱镜后的光路图如图所示．从图中的光路图可知，棱镜的上半部的折射光线与入射光线的夹角为θ，入射角为α，折射角为β(图中没有画出)，由于α很小，由折射定律可得m=sinβ/sinα＝β／α，

θ-β＝(n－l)而　 tgθ＝(a+d)／L=3×10^－2　

θ=3×10^－2rad　　

α＝θ／(n－l)＝3×10^－2／(1．57－1)rad＝5．26×10^－2rad=3⁰

1.边作图边计算

有关光的折射和全反射，在解题时首先要判断是否发生全反射，在确定未发生全反射的条件下，再根据折射定律确定入射角或折射角．要把计算和作图有机地结合起来，根据数据计算反射角、折射角，算一步画一步，画一步在根据需要算一步。作图要依据计算结果，力求准确。

[例11]如图所示，一圆柱形容器的底部有一凹面镜，其主轴与圆柱形容器的轴线重合，一点光源S射向凹面镜的光线，经凹面镜反射平行于主轴，当往容器中注入水后，水面在点光源与凹面镜之间，要使点光源S射向凹面镜的光线，以凹镜反射后互相平行，则点光源就沿主轴．

　　 A．适当提高； B．适当降低； C．不动 ；D．无法确定移动方向；

解析：点光源射向水面的光线要发生一次折射，再射到凹面镜上发生反射，反射的光线互相平行．由光路可逆，设光线平行于主轴射向凹面镜，在凹面镜反射后射向水面，在水面上发生折射，由图可知，S^/在S的下方，说明了点光源S应适当降低．

[例12] 直角三棱镜的顶角α=15°, 棱镜材料的折射率n=1.5，一细束单色光如图所示垂直于左侧面射入，试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光线。

解：由n=1.5知临界角大于30°小于45°，边画边算可知该光线在射到A、B、C、D各点时的入射角依次是75°、60°、45°、30°，因此在A、B、C均发生全反射，到D点入射角才第一次小于临界角，所以才第一次有光线从棱镜射出。