光学基础知识框架
几何光学
核心定律与公式：
- 光的直线传播定律：光在均匀介质中沿直线传播。
- 反射定律：入射角等于反射角（( \theta_i = \theta_r )）。
- 折射定律（斯涅尔定律）：( n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 )，( n ) 为折射率。
- 全反射条件：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角 ( \theta_c = \arcsin \left( \frac{n_2}{n_1} \right) )。
典型题型：
- 平面镜成像（虚像、对称性）
- 透镜成像公式（薄透镜公式 ( \frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v} )）
- 光路作图题（如凸透镜、凹透镜的光线追踪）
物理光学
波动光学核心内容：
- 光的干涉：杨氏双缝实验、薄膜干涉（等厚干涉、等倾干涉）。
- 光的衍射：单缝衍射、圆孔衍射（艾里斑）。
- 偏振光：马吕斯定律 ( I = I_0 \cos^2 \theta )。
量子光学要点：
- 光电效应（爱因斯坦方程 ( h\nu = W + \frac{1}{2}mv^2 )）
- 康普顿散射（波长变化 ( \Delta \lambda = \lambda_c (1 - \cos \theta) )）
高频考点与解题技巧
几何光学必考题型
-
透镜成像计算：注意符号规则（实像为正，虚像为负）。
例题：一凸透镜焦距 ( f = 10 \, \text{cm} )，物体距透镜 ( u = 15 \, \text{cm} )，求像距 ( v )。
解：代入公式 ( \frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v} )，得 ( v = 30 \, \text{cm} )（实像）。 -
全反射应用：光纤通信、棱镜设计。
波动光学难点突破
- 干涉条纹计算：双缝干涉条纹间距 ( \Delta x = \frac{\lambda D}{d} )。
- 衍射极限：光学仪器分辨率 ( \theta = 1.22 \frac{\lambda}{D} )。
备考策略与资源推荐
高效复习方法
- 分模块突破：先掌握几何光学，再攻克波动光学。
- 错题整理：重点分析干涉、衍射易错点。
- 模拟题训练：推荐历年高考、竞赛真题。
推荐参考资料
- 《大学物理学（光学篇）》——张三慧
- 《高中物理竞赛教程》——程稼夫
- 中国大学MOOC《光学基础》（北京大学）
常见问题解答（FAQ）
Q1：如何区分实像和虚像？
- 实像由实际光线汇聚形成,可投影；虚像由光线反向延长线形成，无法投影。
Q2：干涉和衍射的区别？
- 干涉是多束光叠加的结果（如双缝），衍射是光绕过障碍物的现象（如单缝）。
引用说明：
- 部分公式参考《大学物理学》（张三慧著）。
- 实验数据基于杨氏双缝干涉经典研究。
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