具体描述
光影迷踪：探秘光的奇妙世界 （一本聚焦光学基础、实验探究与生活应用的高中物理读物） 书籍定位： 本书旨在为对自然现象怀有浓厚兴趣，尤其是对“光”这一基本物理实体充满好奇的高中生、自学者或对光学有入门需求的读者提供一套系统、深入且富有趣味性的学习资料。它不涉及初中阶段的力学或电磁学基础，而是将焦点完全集中于光的本质、传播规律及其在现代科技中的应用。 目标读者群： 高中物理选修或普通高中物理学习者；对基础光学感兴趣的大学生入门读者；物理爱好者；中学理科教师的教辅参考。 --- 第一部分：光的本质与基本属性的溯源 第一章：光——从猜想到量化 1.1 古代的思辨： 追溯亚里士多德到牛顿关于光是粒子还是波动形态的早期争论。本章将详细梳理历史上重要的光学实验，如针孔成像的观察，引入“光沿直线传播”的初步概念。 1.2 波粒二象性的萌芽： 介绍惠更斯（Huygens）的波动说，对比牛顿微粒说的优势与局限。重点分析托马斯·杨的双缝干涉实验（不深入量子力学层面，仅作为波动性的奠基），如何确立光的波动性。 1.3 光速的测量历程： 从伽利略的尝试到罗默（Rømer）利用木星卫星的周期性误差首次测得有限光速。着重介绍菲索（Fizeau）和傅科（Foucault）利用地球上仪器进行的精确测速实验的设计原理和历史意义。理解光速$c$作为宇宙基本常数的重要性。 第二章：电磁波谱的整体视图 2.1 麦克斯韦的统一： 简要回顾麦克斯韦方程组的革命性意义，如何将电与磁统一，并预言了电磁波的存在，且其传播速度恰好等于已知的光速。 2.2 完整的光谱结构： 系统性地介绍电磁波谱的各个波段，从最低频的无线电波到最高频的伽马射线。重点区分可见光范围（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）的波长和频率范围。 2.3 光的特性与波长： 探讨波长、频率、周期和能量密度之间的关系。讲解如何利用光谱分析技术来确定物质的组成和运动状态（如多普勒效应在天文学中的应用，但不深入其在声学中的类比）。 --- 第二部分：几何光学的精确描绘 第三章：光线与几何光学定律 3.1 光的直线传播定律的严格应用： 详细阐述光的反射定律（入射角等于反射角）和折射定律（斯涅耳定律）。本章将大量使用光线图进行几何分析。 3.2 介质中的光速变化与折射率： 深入定义相对折射率$n = c/v$，探讨光在不同介质中传播速度的变化，以及它如何决定折射现象的程度。 3.3 全反射现象及其阈值： 讲解临界角概念，并详细分析光纤通信的原理基础——全内反射。探讨光纤的结构和传输损耗（不涉及通信的电子或信号处理部分）。 第四章：成像的艺术：透镜与反射镜 4.1 平面镜与球面反射镜： 探讨平面镜成像的特点（等大、正立、虚像）。引入抛物面镜和球面镜的基本概念，推导其焦距与曲率半径的关系。 4.2 薄透镜成像原理： 详细推导高斯成像公式（共轭关系式）和横向放大率公式。通过作图法与代数法相结合，分析凸透镜（会聚透镜）和凹透镜（发散透镜）的成像规律，包括实像、虚像、放大、缩小等八种基本情况。 4.3 常见光学仪器的构造： 应用成像原理分析望远镜（开普勒式与伽利略式）、显微镜（复式显微镜的光路设计）的基本原理，重点关注它们如何通过组合透镜来提高放大倍率和清晰度。 --- 第三部分：物理光学的精微探究 第五章：光的波动性实验的再现 5.1 双缝干涉的定量分析： 深入讲解光波的叠加原理。详细推导杨氏双缝干涉中亮纹和暗纹的条件公式，以及条纹间距与波长、缝距、屏距的关系。探讨条纹的颜色变化与波长的依赖性。 5.2 薄膜干涉现象： 分析肥皂泡和机油层上出现的彩色现象，引入薄膜的等厚干涉和等倾干涉概念。讨论牛顿环的产生原理与应用（测量标准曲率半径）。 5.3 单缝衍射与分辨本领： 区分干涉与衍射，重点分析单缝衍射的中央亮纹特征和强度分布。引入衍射极限，解释为什么透镜（或望远镜）存在理论上的最小分辨角。 第六章：光的偏振现象 6.1 横波的证明： 阐述偏振光是检验光为横波的关键证据。介绍自然光和偏振光的区别。 6.2 产生偏振光的方法： 重点讲解通过反射和平行偏振片（起偏器和检偏器）获得偏振光的方法。详细分析马吕斯定律（Malus's Law）。 6.3 业务应用： 介绍起偏器在太阳眼镜、液晶显示器（LCD）和3D电影中的作用。简要提及圆偏振光和椭圆偏振光（不深入双折射晶体）。 --- 第四部分：光的现代应用与前沿展望 第七章：光谱、颜色与辐射 7.1 吸收光谱与发射光谱： 详细区分线状光谱和连续光谱。解释特定元素发出或吸收特定波长光线的物理机制（侧重于原子能级概念的引入，而非深入量子力学细节）。 7.2 黑体辐射与普朗克假设： 介绍热辐射的概念，回顾经典物理学在描述短波长辐射时的失败（紫外灾难）。引入普朗克的基本假设，理解能量的量子化是解决辐射问题的关键。 7.3 色觉与光度学基础： 探讨人眼对不同波长光的敏感度，介绍光通量、照度和人眼色彩感知的基础知识。 第八章：光与物质的相互作用（初步） 8.1 光的能量携带者： 介绍光子概念及其能量$E=h
u$。 8.2 光电效应的经典悖论与爱因斯坦的解释： 详细描述光电效应（光子打出电子）的三个关键实验事实，以及它们如何彻底推翻了经典波动理论的解释，确立了光的粒子性在能量传递中的决定性作用。 8.3 激光技术简介： 简要介绍受激辐射、粒子数反转和腔体谐振的基本概念，解释激光（Laser）与普通光源在相干性、单色性、方向性上的巨大差异，及其在医疗、工业和信息存储中的应用。 --- 附录： 1. 常用光学常数表（光速、普朗克常数、折射率参考值）。 2. 光学生物实验中的误差分析指南。 3. 几何光学作图辅助工具箱。 全书特色： 本书强调从经典到现代的逻辑递进，所有公式推导清晰，配有大量精心绘制的原理图和实验示意图。每章节后附有“深度思考题”和“生活中的光学应用”栏目，旨在激发读者将抽象的物理定律与日常所见现象建立联系的能力。本书内容严格控制在高中物理选修难度范围及入门级大学物理的“光学”模块，不涉及狭义相对论或复杂的量子力学计算。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有