第1个回答 2009-01-10
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．它是温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=3×108m/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线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。
（2）光的独立传播规律 光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。
（3）光的反射定律 反射线、人射线、法线共面；反射线与人射线分布于法线两侧；反射角等于入射角。
（4）光的折射定律 折射线、人射线、法织共面，折射线和入射线分居法线两侧；对确定的两种介质，入射
角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一个常数． 介质的折射串 n=sini/sinr=c/v。全反射条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角A，sinA=1/n。
（5）光路可逆原理 光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射．
3．常用光学器件及其光学特性
（1）平面镜 点光源发出的同心发散光束，经平面镜反射后，得到的也是同心发散光束．能在镜后形成等大的、正立的虚出，像与物对镜面对称。
（2）球面镜 凹面镜有会聚光的作用，凸面镜有发散光的作用．
（3）棱镜 光密煤质的棱镜放在光疏煤质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向项角偏移。棱镜的色散作用 复色光通过三棱镜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。u（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靠近焦点处，经物镜成实像于目镜焦点内很靠近焦点处。再经物镜在同侧形成一放大虚像（通常位于明视距离处）。
（5）望远镜 由长焦距的凸透镜作物镜，辕焦距的〕透镜作目镜所组成。极远处至物镜的光可看成平行光，经物镜成中间像（倒立、缩小、实像）于物镜焦点外很靠近焦点处，恰位于目镜焦点内，再经目镜成虚像于极远处（或明视距离处）。
（6）眼睛 等效于一变焦距照相机，正常人明视距约25厘米。明视距离小子25厘米的近视眼患者需配戴凹透镜做镜片的眼镜；明视距离大于25厘米的远视25者需配戴凸透镜做镜片的眼镜。
（二）物理光学——人类对光本性的认识发展过程
（1）微粒说（牛顿） 基本观点 认为光像一群弹性小球的微粒。实验基础 光的直线传播、光的反射现象。困难问题 无法解释两种媒质界面同时发生的反射、折射现象以及光的独立传播规律等。
（2）波动说（惠更斯） 基本观点 认为光是某种振动激起的波（机械波）。实验基础 光的干涉和衍射现象。
①个的干涉现象——杨氏双缝干涉实验
条件 两束光频率相同、相差恒定。装置 （略）。 现象 出现中央明条，两边等距分布的明暗相间条纹。解释 屏上某处到双孔（双缝）的路程差是波长的整数倍（半个波长的偶数倍）时，两波同相叠加，振动加强，产生明条；两波反相叠加，振动相消，产生暗条。应用 检查平面、测量厚度、增强光学镜头透射光强度（增透膜）．
②光的衍射现象——单缝衍射（或圆孔衍射）
条件 缝宽（或孔径）可与波长相比拟。装置 （略）。现象 出现中央最亮最宽的明条，两边不等距发表的明暗条纹（或明暗乡间的圆环）。困难问题 难以解释光的直进、寻找不到传播介质。
（3）电磁说（麦克斯韦） 基本观点 认为光是一种电磁波。 实验基础 赫兹实验（证明电磁波具有跟光同样的性质和波速）。各种电磁波的产生机理 无线电波 自由电子的运动；红外线、可见光、紫外线 原子外层电子受激发；x射线 原子内层电子受激发；γ射线 原子核受激发。可见光的光谱 发射光谱——连续光谱、明线光谱；吸收光谱（特征光谱。 困难问题 无法解释光电效应现象。
（4）光子说（爱因斯坦） 基本观点 认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量E=hν。实验基础 光电效应现象。装置 （略）。现象 ①入射光照到光电子发射几乎是瞬时的；②入射光频率必须大于光阴极金属的极限频率ν。；
③当ν＞v。时，光电流强度与入射光强度成正比；④光电子的最大初动能与入射光强无关，只随着人射光灯中的增大而增大。解释 ①光子能量可以被电子全部吸收．不需能量积累过程；②表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功（逸出功）hν。；③入射光强。单位时间内入射光子多，产生光电子多；④入射光子能量只与其频率有关，入射至金属表，除用于逸出功外。其余转化为光电子初动能。 困难问题 无法解释光的波动性。
（5）光的波粒二象性 基本观点 认为光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性。又有粒子性。大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性。实验基础 微弱光线的干涉，X射线衍射．
二、重要研究方法
1．作图锋几何光学离不开光路图。利用作图法可以直观地反映光线的传播，方便地确定像的位置、大小、倒正、虚实以及成像区域或观察范围等．把它与公式法结合起来，可以互相补充、互相验证。
2．光路追踪法 用作图法研究光的传播和成像问题时，抓住物点上发出的某条光线为研究对象。不断追踪下去的方法．尤其适合于研究组合光具成多重保的情况。
3．光路可逆法 在几何光学中，一所有的光路都是可逆的，利用光路可逆原理在作图和计算上往在都会带来方便。
物质的密度知识要点汇总
知识点 1 密度的概念
1、物质的特性：同种物质的不同物体，质量与体积的比值是相同的；不同物质的物体，质量与体积的比值一般是不同的。
2、定义：单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。
3、密度是表示物质本身特性（不同物质单位体积的质量不同）的物理量。
4、表达式：ρ＝m/V
5、单位：国际单位kg/m3；常用单位g/cm3.1g/cm3＝1×103 kg/m3探究 如何测量一种物质的密度？
点拨 根据密度的表达式 ，我们可以测出物体的质量和体积，然后利用表达式即可求出被测物体的密度。
例1 对一块金属进行鉴别，用天平称得其质量为50.0g，将它投入盛有盐水为125.0 cm3的量筒中，水面长高到128.0 cm3的地方，通过以上实验验证该金属块是否属纯金？
思路解析 密度是物质的特性，根据测量所得到的数据可计算出金属的密度，并与密度表中各种物质的密度值进行对比，可确定它的成分。
正确解答对照密度表可知纯金的密度是19.3g/cm3，所以，这块金属不是纯金的。
误点警示 密度知识在生活和生产中有广泛的应用。例如，可以用来鉴别物质，因为各种物质的密度是一定的，不同物质的密度一般不同。
知识点2 密度的测量1、原理：2、量筒的使用用量筒可以直接测出液体的体积。测量固体的体积时，则需先倒入适量的水（放入物体后要能没过物体，又要不超最大测量范围），读出水面到达的刻度V1，再将物体放入并使其浸没，读出此时的读数V2，则该物体的体积为V＝V2－V1，此种方法称为排水法。
例2 张刚同学有一枚金光闪烁的第十一届亚运会纪念币，制作这枚纪念币的材料是什么物质？是纯金吗？
设计实验 根据 ，测出纪念币的质量和体积，求出纪念币的密度与金的密度比较，判断是否为纯金。
实验器材 天平、量筒、水测量记录 m＝16.1g，V＝1.8 cm3.分析论证 .得出结论 纪念币不是纯金的，查密度表可判断可能是铜或其他合金。
知识点3 密度的应用1、鉴别物质或选择不同的材料。
2、计算不易直接测量的庞大物体的质量。
3、计算不便直接测量的固体或液体的体积。
例3 体积为30 cm3，质量为178g的空心铜球，如果在其空心部分铸满铝，问铝的质量为多少？
思路解析 要求出空心部分铸满的铝的质量，可利用公式m＝ρV求得，但这里的关键是求出铝的体积。根据题意可知，铝的体积等于铜球空心部分的体积，而空心部分的体积等于球的体积减去铜的体积。
正确解答空心部分的体积为△V＝V球－V铜＝30×10－6 m3－2×10－5 m3＝1×10－5 m3＝V铝m铝＝ρ铝V铝＝2.7×103 kg/m3×1×10－5 m3＝27g专题点评 本题的关键是先用铝的体积与空心部分的体积相等，再借助于密度的变形公式求出。
例4 一个空瓶的质量是200g，装满水后总质量为700g.若先在瓶内装一些金属颗粒，使瓶和金属颗粒的总质量为878g，然后在瓶内再装水至满瓶，称出瓶的总质量为1318g，求金属颗粒的密度。
思路解析 根据公式 ，要求出金属颗粒的密度，要找到它的质量m和体积V.质量在本题中是容易求出的，而体积有一定的难度，其关键是能想到金属颗粒的体积和前后两次所装水的体积差是相等的。
正确解答 该瓶装满水后，水的质量为700g－200g＝500g则该瓶的容积金属颗粒的质量m金＝878g－200g＝678g瓶内再装满水，水的质量m′水＝1318g－878g＝440g再次装满水，水的体积所以金属颗粒的体积V金＝500 cm3－440 cm3＝60 cm3金属颗粒的密度专题点评 本题很巧妙地利用了金属颗粒的体积和两次水的体积差的等值，是一道很好的应用题型，完全可以改为一道好的实验设计题。
例5 有一铜球，体积是20 cm3，质量是89g，问此球是空心还是实习的？若是空心的，在其空心部分注满水银，球的总质量是多少？（ρ铜＝8.9×103 kg/m3，ρ水银＝13.6×103 kg/m3，）
思路解析 判断物体是空心还是实心的，可用三种方法：（1） 比较密度，根据公式 ，求出ρ物与该物质的ρ比较，若ρ物＜ρ，则为空心，若ρ物＝ρ，则为实心。
（2） 比较质量：把物体作为实习的，利用公式m＝ρV，求出体积为V的实习物体的质量与球的实际质量相比较，若m＞m物，则该物体是空心的，若m＝m物，则该物体为实心的。
（3） 比较体积：把物体作为实心的，利用公式 ，求出V，再与V物比较，若V＜V物，则该物体为空心的，若V＝V物，则该物体为实习的。
正确解答 利用方法（3）来解：因为 ，所以 ，则此铜球是空心的，空心部分体积为V空＝V球－V＝20 cm3－10 cm3＝10 cm3，由于空心部分注满水银，所以V水银＝V空＝10 cm3，则球的总质量为m′球＝m球＋ρ水银V水银＝89g＋13.6×10g＝225g.专题点评 本题采用比较体积的方法，主要是为了方便计算总质量。在解题时还应注意统一单位，在练习中更要注意通过一题多解来提高自己分析和解决问题的能力。
课堂小结定义：单位体积某种物质的质量单位：kg/m3，g/cm3 1g/cm3＝1.0×103 kg/m3物质的密度测量：测出质量m，体积V，利用 求出其密度
（1） 鉴别物质种类（2） 求质量m＝ρV（3） 求体积
「同步练习」
一、填空题1、一只瓶子装满水，水的体积为0.8×103 dm3，如果改用它来装酒精，最多能装 kg.若原瓶中的水倒出后全部结成冰，冰的体积比原来增大了 m3.（ρ酒精＝0.8×103 kg/m3，ρ冰＝0.9×103 kg/m3）
2、一空烧杯的质量为100g，倒进50 cm3的煤油后总质量为140g，则煤油的密度是___kg/cm3；若用掉 煤油，则剩下的煤油的质量是 g，密度是 g/cm3
二、选择题1、在天平的两个托盘中分别放两个体积相同的实心物体甲和乙，结果天平不平衡，说明（ ）
A、甲和乙质量不相等，密度相等B、甲和乙质量不相等，密度不相等C、甲和乙质量相等，密度相等D、甲和乙质量相等，密度不相等2、由同种材料制成的两个物体，体积之比为2：1，则它们的密度之比为（ ）
A、无法判断 B、2：1 C、1：1 D、1：2 3、近年来科学家发现宇宙中的中子星密度可达1×1014 t/m3，一个体积为33.5 cm3（大小似一个乒乓球）的中子星的质量是（ ）
A、3.35×1012 kg B、3.35×106 kg C、3.35×109 kg D、3.35×103 kg
三、计算题1、一个瓶子的质量是0.2 kg，装满水时总质量为0.7 kg.当装满另一种液体时，总质量为0.8 kg，则：（1） 求此液体的密度；（2） 若用这个瓶子装密度为0.8 g/cm3的煤油，求最多可装多少千克的煤油。
2、一个质量为232g的铜铝合金球，其中含铝54g，铜的密度为ρ铜＝8.9 g/cm3，铝的密度为ρ铝＝2.7×103 kg/m3，求合金球的密度为多少？
参考答案一、1、640 0.089 （提示：水的体积知道，相当于瓶子的容积知道，在装入酒精的时候，酒精的密度知道，其体积等于瓶子的容积，由密度的公式可以求出酒精的质量；还可以求出水的质量，水结成冰后，质量没有变化，由于密度发生了变化，所以体积也会变化，由质量除以体积就可以得到冰的体积。）
全解：V水＝V酒精＝0.8×103 dm3，m水＝m冰＝ρV＝0.8×103 kg，由ρ＝m/V可以得到，m酒精＝ρ酒精V酒精＝0.8×103 kg/m3×0.8m3＝0.64×103 kg＝640 kg.
△V＝0.889m3－0.8m3＝0.089m 2、0.8×103 30 0.8
二、1、B 2、C 3、A （提示：由密度体积求质量，在本题中要注意单位的换算。密度的单位为1×1014 t/m3＝1×1017 kg/m3；33.5 cm3＝3.35×10－5 m3）
三、1、（1） 1.2×103 kg/m3 （2） 0.4kg 2、5.8×103 kg/m3
第二章 物态变化
2.1 物质的三态 温度的测量
2.2 汽化和液化
2.3 熔化和凝固
2.4 升华和凝华
2.5 水循环热现象
1、温度：物体的冷热程度叫温度2、摄氏温度（符号：t 单位：摄氏度<℃>）
瑞典的摄尔修斯规定：①把纯净的冰水混合物的温度规定为0℃②把1标准大气压下纯水沸腾时的温度规定为100℃③把0到100℃之间分成100等份，每一等份就是一℃3、温度计原理：液体的热胀冷缩的性质制成的构造：玻璃壳、毛细管、玻璃泡、刻度及液体使用：使用温度计以前，要注意观察量程和认清分度值使用温度计测量液体的温度时做到以下三点：①温度计的玻璃泡要全部浸入被测物体中；②待示数稳定后再读数；③读数时，不要从液体中取出温度计，视线要与液面上表面相平，4、体温计，实验温度计，寒暑表的主要区别
构 造 量程 分度值 用 法体温计 玻璃泡上方有缩口 35-42℃ 0.1℃ 离开人体读数，用前需甩实验温度计 无 -20-100℃ 1℃ 不能离开被测物读数，也不能甩寒暑表 无 -30 -50℃ 1℃ 同上5、熔化和凝固物质从固态变成液态叫熔化，熔化要吸热物质从液态变成固态叫凝固，凝固要放热6、熔点和凝固点固体分晶体和非晶体两类熔点：晶体都有一定的熔化温度，叫熔点；非晶体没有熔点凝固点：晶体者有一定的凝固温度，叫凝固点；非晶体没有凝固点同一种物质的凝固点跟它的熔点相同晶体熔化的条件：①达到熔点温度 ②继续从外界吸热液体凝固成晶体的条件：①达到凝固点温度 ②继续向外界放热「记忆」常见的一些晶体与非晶体7、汽化与液化物质从液态变为气态叫汽化，汽化有两种不同的方式：蒸发和沸腾，这两种方式都要吸热。
物质从气态变为液态叫液化，液化有两种不同的方式：降低温度和压缩体积，这两种方式都要放热。
8、蒸发现象定义：蒸发是液体在任何温度下都能发生的，并且只在液体表面发生的汽化现象影响蒸发快慢的因素：液体温度高低，液体表面积大小，液体表面空气流动的快慢9、沸腾现象定义：沸腾是在一定温度下，发生在液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象液体沸腾的条件：①温度达到沸点②继续吸收热量10、升化和凝化物质从固态直接变成气态叫升华，从气态直接变成固态叫凝华日常生活中的升华和凝华现象（冰冻的湿衣服变干，冬天看到霜）
升华吸热，凝华放热「记忆法」
蒸 发 沸 腾不同点发生部位 剧烈程度 温度条件 温度变化 影响因素相 同 点