高三物理第三輪專題復習《光學部分總復習課件》[全套]-人教版

1、光光源源直線傳播規(guī)律直線傳播規(guī)律（幾何方法）（幾何方法）光的傳播速度光的傳播速度（物理實質）（物理實質）基基本本規(guī)規(guī)律律反射定律反射定律色散色散基基本本光光學學器器件件成成像像規(guī)規(guī)律律全反射全反射折射定律折射定律面鏡面鏡透鏡透鏡棱鏡棱鏡幾何光學部分幾何光學部分一、光的直線傳播：一、光的直線傳播：1. 光的直線傳播光的直線傳播- 光在同一種均勻介質中沿直線傳播。光在同一種均勻介質中沿直線傳播。本影和半影，日食和月食本影和半影，日食和月食2 2、光的直線傳播的現(xiàn)象、光的直線傳播的現(xiàn)象（1 1）小孔成像）小孔成像. .（2 2）影）影定義：在物體的后面光線照不到的區(qū)域.二二. 光的反射定律光的反射定

2、律 反射光線跟入射光線和法線在同一平面反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居于法線兩側，內(nèi)，反射光線和入射光線分居于法線兩側，反射角等于入射角。反射角等于入射角。注意：注意：a. a. 在光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的，在光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的，b.不論鏡面反射還是漫反射都遵循反射定律不論鏡面反射還是漫反射都遵循反射定律 三平面鏡對光線的控制作用三平面鏡對光線的控制作用只改變光束的傳播方向，不改變光束的散聚性質只改變光束的傳播方向，不改變光束的散聚性質一個平面鏡對光線的控制作用一個平面鏡對光線的控制作用（1）平面鏡對光線有反射作用，反射光與入射）平面鏡對光線有反射作用

3、，反射光與入射光遵循反射定律光遵循反射定律（2）一束平行光的情況：入射光方向不變，平面鏡）一束平行光的情況：入射光方向不變，平面鏡轉動轉動角，反射光轉動角，反射光轉動2角角（3）一束發(fā)散光的情況：經(jīng)平面鏡反射后，仍是）一束發(fā)散光的情況：經(jīng)平面鏡反射后，仍是發(fā)散光，且發(fā)散程度不變發(fā)散光，且發(fā)散程度不變平面鏡的成像特點平面鏡的成像特點平面鏡成像的作圖法：平面鏡成像的作圖法：平面鏡成等大、正立的虛像，像與物關于平面鏡成等大、正立的虛像，像與物關于鏡面對稱鏡面對稱 1光的折射定律：光的折射定律：（1）折射光線在入射光線和法線所在的平面上，）折射光線在入射光線和法線所在的平面上， 折射光線和入射光線分居

4、在法線的兩側，折射光線和入射光線分居在法線的兩側，（2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)）入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)nisinsin2. 折射率：（折射率：（1）光從真空射入某種介質時，入射角的正）光從真空射入某種介質時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比弦跟折射角的正弦之比nisinsin在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。一一. 光的折射光的折射（2 2）折射率等于光在真空中的速度）折射率等于光在真空中的速度c c 跟光在這種介質中的跟光在這種介質中的速度速度v v之比，之比，n= c/vn= c/v98年高考年高考如圖所示，一儲油圓桶，底面直

5、徑與桶高均為如圖所示，一儲油圓桶，底面直徑與桶高均為d當桶內(nèi)無油時，從某點當桶內(nèi)無油時，從某點A恰能看到桶底邊緣上的某點恰能看到桶底邊緣上的某點B當桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時，在當桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時，在A點沿點沿AB方向看方向看去，看到桶底上的去，看到桶底上的C點，點，C、B相距相距d/4。由此可得油的折射。由此可得油的折射率率n ；光在油中傳播的速度；光在油中傳播的速度v= （結果可用根式表示）（結果可用根式表示）irABCO解：由幾何關系得：解：由幾何關系得：BO= CO=d22d45n=sini / sinr = 2102255Sini = Sinr =smncv/109 . 1

6、101061021038784. 光線通過光線通過平行玻璃磚平行玻璃磚后的出射光線和入射光后的出射光線和入射光線平行且有側向位移。側向位移的大小跟平行線平行且有側向位移。側向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關。玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關。ird1 2 如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細的單色光束從空氣射向柱體的細的單色光束從空氣射向柱體的O點（半圓的圓心），產(chǎn)生點（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束反射光束1和透射光束和透射光束2，已知玻璃折射率為，已知玻璃折射率為 ，入射角，入射角為為45（相應的折射角為（相應的折射角為24），現(xiàn)保持入射光不變

7、，將），現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過半圓柱繞通過O點垂直于圖面的軸線順時針轉過點垂直于圖面的軸線順時針轉過15，如圖，如圖中虛線所示，則（中虛線所示，則（ ）A光束光束1轉過轉過15 B光束光束1轉過轉過30C光束光束2轉過的角度小于轉過的角度小于15D光束光束2轉過的角度大于轉過的角度大于153B C03年江蘇高考年江蘇高考845入射光入射光15O12二全反射問題二全反射問題當入射角增大到某一角度，使折射角達到當入射角增大到某一角度，使折射角達到90時，折射光時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象.（1）光從光密介質射向光疏介質）光從光密介質射向光疏介

8、質,當折射當折射 角變?yōu)榻亲優(yōu)?0時時的入射角叫臨界角；的入射角叫臨界角；（2）光從折射率為）光從折射率為n的介質射向真空時的介質射向真空時 臨界角的計算公式臨界角的計算公式:nC1sin產(chǎn)生全反射的條件：產(chǎn)生全反射的條件：（1）光必須從光密介質射向光疏介質；）光必須從光密介質射向光疏介質；（2）入射角必須等于或大于臨界角）入射角必須等于或大于臨界角全反射臨界角：全反射臨界角： 光線在玻璃和空氣的分界面上發(fā)生全反射光線在玻璃和空氣的分界面上發(fā)生全反射的條件是（的條件是（ ）(A)光從玻璃射到分界面上光從玻璃射到分界面上,入射角足夠小入射角足夠小(B)光從玻璃射到分界面上光從玻璃射到分界面上,入

9、射角足夠大入射角足夠大(C)光從空氣射到分界面上光從空氣射到分界面上,入射角足夠小入射角足夠小(D)光從空氣射到分界面上光從空氣射到分界面上,入射角足夠大入射角足夠大 B 91年高考年高考.一束光從空氣射向折射率一束光從空氣射向折射率n= 的某種玻的某種玻璃的表面璃的表面,如圖所示如圖所示. i 代表入射角代表入射角,則（則（ ）(A)當當i 45時會發(fā)生全反射現(xiàn)象時會發(fā)生全反射現(xiàn)象(B)無論入射角無論入射角i 是多大是多大,折射角折射角r 都不會超過都不會超過45(C)欲使折射角欲使折射角r=30,應以應以i =45的角度入射的角度入射(D)當入射角當入射角 時，反射光線跟折射時，反射光線跟

10、折射光線恰好互相垂直光線恰好互相垂直2B C Di空氣空氣玻璃玻璃n=2NO2arctgi 偏折角度偏折角度跟棱鏡材料的折射率有關，折射率越大，跟棱鏡材料的折射率有關，折射率越大，偏折角度越大偏折角度越大.偏折角度偏折角度還跟入射角的大小有關系還跟入射角的大小有關系.三三.通過棱鏡的光線通過棱鏡的光線 （2）白光通過三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，）白光通過三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，（3）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。（1）光線通過三棱鏡兩次向底面偏折，通過三棱鏡）光線通過三棱鏡兩次向底面偏折，通過三棱鏡所成的像向頂角偏移，所成的像向頂角偏移，四四

11、. 光的色散光的色散 一束白光經(jīng)過棱鏡后會發(fā)生色散，在光屏上形成一條一束白光經(jīng)過棱鏡后會發(fā)生色散，在光屏上形成一條彩色的光帶，這條彩色的光帶叫做光譜彩色的光帶，這條彩色的光帶叫做光譜.光譜中紅光在最光譜中紅光在最上端，紫光在最下端，中間是橙、黃、綠、藍、靛等色光上端，紫光在最下端，中間是橙、黃、綠、藍、靛等色光.這表明各種色光通過棱鏡后的偏折角度不同這表明各種色光通過棱鏡后的偏折角度不同.紅光的偏折紅光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大角度最小，紫光的偏折角度最大. 不同色光通過棱鏡后的偏折角度不同，表明棱鏡材不同色光通過棱鏡后的偏折角度不同，表明棱鏡材料對不同色光的折射率不同料對不同色光的折

12、射率不同.紅光的偏折角度小，表明棱紅光的偏折角度小，表明棱鏡材料對紅光的折射率小；紫光的偏折角度大，表明棱鏡鏡材料對紅光的折射率?。蛔瞎獾钠劢嵌却?，表明棱鏡材料對紫光的折射率大材料對紫光的折射率大. 白光通過三棱鏡，要發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫白光通過三棱鏡，要發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大光偏折角最大偏折角從小到大的順序是：紅、橙、黃、綠、藍、紫偏折角從小到大的順序是：紅、橙、黃、綠、藍、紫結論結論 從紅到紫的方向有：從紅到紫的方向有：（1）同一介質對不同色光的折射率逐漸增大）同一介質對不同色光的折射率逐漸增大（2）在同一介質中不同色光的傳播速度逐漸減小）在同一介質中不同色光的

13、傳播速度逐漸減?。?）光的頻率逐漸增大）光的頻率逐漸增大（4）在真空中的波長逐漸減小）在真空中的波長逐漸減?。?）光子的能量逐漸增大）光子的能量逐漸增大如圖示：紅光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的如圖示：紅光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的球心，經(jīng)折射后從球面射出，若紅光在玻璃中傳球心，經(jīng)折射后從球面射出，若紅光在玻璃中傳播時間為播時間為t紅紅，紫光在玻璃中傳播時間為，紫光在玻璃中傳播時間為t紫紫，則，則a是是 光，光， t紅紅 t紫紫（填、或（填、或 =）ba解解：白光通過三棱鏡，發(fā)生色散，紅光偏折角：白光通過三棱鏡，發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大所以最小，紫光偏折角最大所以a是紅光。

14、是紅光。 t=r/v=rn/c 紅光的折射率小，紅光的折射率小，t小。小。紅紅光的本性部分光的本性部分波動性波動性粒子性粒子性光的干涉光的干涉雙縫干涉雙縫干涉薄膜干涉薄膜干涉光的衍射光的衍射光的電磁說光的電磁說光電效應光電效應光子說光子說光的波粒二象性光的波粒二象性第一部分第一部分 光的光的波動性波動性光的波動說光的波動說惠更斯惠更斯一、光的干涉一、光的干涉 兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(qū)與減加強，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象. 產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件之一產(chǎn)生

15、干涉現(xiàn)象的條件之一: 是兩列光必須是頻率相同的相干光源是兩列光必須是頻率相同的相干光源.雙縫干涉1、雙縫干涉雙縫干涉： 由同一光源發(fā)出的光經(jīng)過兩個細縫后形由同一光源發(fā)出的光經(jīng)過兩個細縫后形成兩列光波疊加時會產(chǎn)生干涉。成兩列光波疊加時會產(chǎn)生干涉。 當這兩列光波到達某點的路程差等于光的波長的整當這兩列光波到達某點的路程差等于光的波長的整 數(shù)倍時，該處的光相加強，出現(xiàn)亮條紋；數(shù)倍時，該處的光相加強，出現(xiàn)亮條紋；當這兩列光波到達某點的路程差等于光的半波長的當這兩列光波到達某點的路程差等于光的半波長的奇數(shù)倍時，該處的光相減弱，出現(xiàn)暗條紋；奇數(shù)倍時，該處的光相減弱，出現(xiàn)暗條紋；相鄰兩條干涉條紋的間距相鄰兩

16、條干涉條紋的間距dlx 即條紋間距與波長成正比即條紋間距與波長成正比2、薄膜干涉薄膜干涉：由薄膜前后表面反射的的兩列光由薄膜前后表面反射的的兩列光 波疊加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈現(xiàn)波疊加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋。的彩色花紋。 劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間條紋。劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間條紋。 增透膜的厚度應該是光在薄膜中波長的增透膜的厚度應該是光在薄膜中波長的1/4。返回返回薄薄膜膜干干涉涉 光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障礙物后面的現(xiàn)象。礙物后面的現(xiàn)象。 產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸能

17、和波長寸能和波長相比相比或或比波長小比波長小。雙縫干涉圖樣與單縫衍射圖樣的區(qū)別：雙縫干涉圖樣與單縫衍射圖樣的區(qū)別： 干涉條紋是等間距排列的條紋，衍射干涉條紋是等間距排列的條紋，衍射圖樣是不等間距、中間亮紋最亮，而兩邊條圖樣是不等間距、中間亮紋最亮，而兩邊條紋逐漸變窄變暗的不均勻條紋紋逐漸變窄變暗的不均勻條紋. .光的干涉和光的衍射說明光是一種波。光的干涉和光的衍射說明光是一種波。二、光的衍射二、光的衍射光的干涉條紋和衍射條紋的比光的干涉條紋和衍射條紋的比較較a.光的電磁說光的電磁說光在本質上是一種電磁波光在本質上是一種電磁波. .b.電磁波譜電磁波譜電磁波按波長由大到小的排列為電磁波按波長由大

18、到小的排列為 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線、射線射線c.電磁波的產(chǎn)生機理電磁波的產(chǎn)生機理無線電波由振蕩電路產(chǎn)生無線電波由振蕩電路產(chǎn)生紅外線、可見光、紫外線由原子的紅外線、可見光、紫外線由原子的外外層電子受激后層電子受激后產(chǎn)生產(chǎn)生 X射線由原子的射線由原子的內(nèi)內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生射線由原子射線由原子核核受到激發(fā)后產(chǎn)生。受到激發(fā)后產(chǎn)生。三、光的電磁說和電磁波譜三、光的電磁說和電磁波譜 雙縫干涉現(xiàn)象中雙縫干涉現(xiàn)象中( (用單色光照射用單色光照射),),下列說法中下列說法中正確的是正確的是（ ）A.波峰與波峰疊加或波谷與波谷疊加

19、波峰與波峰疊加或波谷與波谷疊加, ,都產(chǎn)生亮條紋都產(chǎn)生亮條紋; ;B.B.波峰與波峰疊加出現(xiàn)亮條紋波峰與波峰疊加出現(xiàn)亮條紋, ,波谷與波谷疊加出現(xiàn)波谷與波谷疊加出現(xiàn)暗條紋暗條紋; ;C.C.在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長偶數(shù)倍時在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長偶數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋出現(xiàn)暗條紋; ;D.D.在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長奇數(shù)倍時在屏上某處離兩相干光源路程差是半波長奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋出現(xiàn)暗條紋AD1、2、用單色光照射肥皂薄膜用單色光照射肥皂薄膜（ ）A.看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋;B.從光源發(fā)出的光與肥皂膜表面反射的光發(fā)從光源發(fā)出的光與

20、肥皂膜表面反射的光發(fā) 生干涉生干涉,形成干涉圖樣。形成干涉圖樣。C.一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別反射出來反射出來,形成兩列波形成兩列波,這兩列波頻率相同這兩列波頻率相同,所以所以可以產(chǎn)生干涉可以產(chǎn)生干涉;D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。若改用白光照射則看不到干涉條紋。A、C3 3、下列現(xiàn)象屬于光的干涉的有、下列現(xiàn)象屬于光的干涉的有: :（ ）A.在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋; B.雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹C.通過卡尺狹縫看遠處的日光燈呈現(xiàn)的彩色花紋通過卡尺狹縫看遠處的日光燈呈現(xiàn)的彩色花紋 D.肥皂泡上呈

21、現(xiàn)的彩色環(huán)紋。肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋。A、D4、下列對增透膜的敘述中正確的是下列對增透膜的敘述中正確的是（ ）A.攝影機鏡頭涂一層增透膜后攝影機鏡頭涂一層增透膜后, ,可減少玻璃對光可減少玻璃對光 的吸收的吸收B.增透膜是為了增加光的透射增透膜是為了增加光的透射, ,減少光的反射減少光的反射C.增透膜的厚度應為入射光在薄膜中波長的增透膜的厚度應為入射光在薄膜中波長的1/41/4D.增透膜的厚度應為入射光在真空中長波的增透膜的厚度應為入射光在真空中長波的1/41/4B、C5 5、對光的技術所依賴的光學原理、對光的技術所依賴的光學原理, ,下列敘述中正下列敘述中正確是確是（ ）A.光導纖維應用的是

22、光的全反射現(xiàn)象光導纖維應用的是光的全反射現(xiàn)象; ; B.鏡頭表面的增透膜應用的是光的衍射現(xiàn)象鏡頭表面的增透膜應用的是光的衍射現(xiàn)象; ;C.用空氣劈檢查平面的質量應用光的干涉現(xiàn)象用空氣劈檢查平面的質量應用光的干涉現(xiàn)象; ;D.分光鏡利用了光的色散現(xiàn)象。分光鏡利用了光的色散現(xiàn)象。A、C、D6、用單色光做雙縫干涉實驗，下述說法中正確的是、用單色光做雙縫干涉實驗，下述說法中正確的是 ( )A相鄰干涉條紋之間的距離相等相鄰干涉條紋之間的距離相等B中央明條紋寬度是兩邊明條紋寬度的中央明條紋寬度是兩邊明條紋寬度的2倍倍C屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增大大

23、D在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距藍光的條紋間距96年上海高考題年上海高考題AA.變疏變疏 B.變密變密 C.不變不變 D.消失消失兩張紙片兩張紙片圖1（俯視圖）圖27.劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示。將一所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖膜。當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如

24、圖2所示。干涉條紋有如下特點：所示。干涉條紋有如下特點：任意一條明條紋或任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋 ( )0303年上海高考年上海高考8 8 A例例8、 把一個具有球面的平凸透鏡平放在平行透明把一個具有球面的平凸透鏡平放在平行透明玻璃板上玻璃板上(如圖如圖)?，F(xiàn)用單色光垂

25、直于平面照射。現(xiàn)用單色光垂直于平面照射,在裝置在裝置的上方向下觀察的上方向下觀察,可以看到干涉條紋可以看到干涉條紋,那么關于兩束干涉那么關于兩束干涉光及干涉條紋的說法正確的是光及干涉條紋的說法正確的是 ( ) A.兩束干涉光是兩束干涉光是 a、b面反射形成的面反射形成的B.干涉條紋是中央疏邊緣密的同心圓干涉條紋是中央疏邊緣密的同心圓C.兩束干涉光是兩束干涉光是 b、c面反射形成的面反射形成的D.干涉條紋中是中央密邊緣疏的同心圓干涉條紋中是中央密邊緣疏的同心圓bacdB C 第二部分第二部分 光的粒子性光的粒子性一、光電效應一、光電效應1.光電效應：物體在光的照射下釋放出電子的現(xiàn)光電效應：物體在

26、光的照射下釋放出電子的現(xiàn)象叫光電效應象叫光電效應.在光電效應中物體釋放出的電子在光電效應中物體釋放出的電子叫光電子叫光電子.光電子定向移動形成的電流叫光電流光電子定向移動形成的電流叫光電流.2.光電效應的規(guī)律光電效應的規(guī)律.光電效應規(guī)律光電效應規(guī)律1. 1. 每種金屬都有發(fā)生光電效應的極限頻率每種金屬都有發(fā)生光電效應的極限頻率2.2.光電效應的產(chǎn)生幾乎是瞬時的光電效應的產(chǎn)生幾乎是瞬時的3.3.光電子的最大初動能光電子的最大初動能E Ekmkm和入射光強度無關和入射光強度無關, , 只隨入射光頻率只隨入射光頻率的增大而增大的增大而增大4.4.單位時間打出的光電子與入射光強度成正比單位時間打出的光

27、電子與入射光強度成正比1.1.光子說：空間傳播的光不是連續(xù)的，是光子說：空間傳播的光不是連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫一個光子，每個光一份一份的，每一份叫一個光子，每個光子的能量子的能量E=h E=h 0 0( (其中其中h=6.63h=6.631010-34-34JsJs，稱做普朗克常量稱做普朗克常量).). 愛因斯坦就是因為提出了光子說及對愛因斯坦就是因為提出了光子說及對光電效應的研究而獲得諾貝爾物理學獎的光電效應的研究而獲得諾貝爾物理學獎的. .二、光子二、光子說說四四. . 愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程WhEWhmvKm或221愛因斯坦光電效應方程的愛因斯坦光電效應方程的圖

28、象圖象Ek0-W0愛因斯坦光電效應方程是能量守恒定律在光電效愛因斯坦光電效應方程是能量守恒定律在光電效應現(xiàn)象中的表現(xiàn)形式應現(xiàn)象中的表現(xiàn)形式逸出功和極限頻率的關系逸出功和極限頻率的關系0hW 極限波長和極限頻率的關系極限波長和極限頻率的關系由由 v= f 得得 00c五、光的波粒二象性五、光的波粒二象性光的干涉和衍射表明光確實是一種波，光電光的干涉和衍射表明光確實是一種波，光電 效應和康普頓效應無可辯駁地證明了光是效應和康普頓效應無可辯駁地證明了光是 一一種粒子，因此說：光是一種波，同時光也是種粒子，因此說：光是一種波，同時光也是一種粒子，光具有波粒二象性一種粒子，光具有波粒二象性 單個光子表現(xiàn)

29、為粒子性單個光子表現(xiàn)為粒子性 大量光子的運動表現(xiàn)為波動性大量光子的運動表現(xiàn)為波動性 波長較長、頻率較低的光，波動性較顯著波長較長、頻率較低的光，波動性較顯著 波長較短、頻率較高的光，粒子性較顯著波長較短、頻率較高的光，粒子性較顯著 光是一種概率波光是一種概率波一切微觀粒子都有波粒二象性一切微觀粒子都有波粒二象性 例例在研究光電效應的實驗中，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪在研究光電效應的實驗中，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出光電子最大初動能出光電子最大初動能Ek跟照射光頻率跟照射光頻率的關系圖象如的關系圖象如圖所示圖所示.圖線的斜率圖線的斜率tg ，橫軸上的截距表示，橫軸上的截距表示該金屬發(fā)生光電效應的該金屬發(fā)生光電效應

30、的 ，縱軸上的截距，縱軸上的截距的絕對值表示該金屬的的絕對值表示該金屬的 的大小的大小.若換用其他若換用其他金屬做同樣的實驗，測繪得到的圖線與此圖的圖線金屬做同樣的實驗，測繪得到的圖線與此圖的圖線相比較相比較 相同，相同， 不同不同. h極限頻率極限頻率逸出功逸出功斜率斜率縱橫截距縱橫截距Ek09、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連用弧光燈照射鋅板時，驗電器板與靈敏驗電器相連用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，這時的指針就張開一個角度，這時 ( )A鋅板帶正電，指針帶負電鋅板帶正電，指針帶負電B鋅板帶正電，指針帶

31、正電鋅板帶正電，指針帶正電C鋅板帶負電，指針帶正電鋅板帶負電，指針帶正電D鋅板帶負電，指針帶負電鋅板帶負電，指針帶負電B95年全國高考年全國高考96年上海高考年上海高考 1.當某種單色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電當某種單色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電子逸出如果光的強度減弱，頻率不變，則子逸出如果光的強度減弱，頻率不變，則 ( )A光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子逸出逸出B單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少C逸出光電子的最大初動能減小逸出光電子的最大初動能減小D單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)和光電子的最大初動單位時間

32、內(nèi)逸出的光電子數(shù)和光電子的最大初動能都要減小能都要減小B2.紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是是 ( )A紅光紅光 B橙光橙光 C黃光黃光 D綠光綠光A9696年全國高考題年全國高考題98年全國高考題年全國高考題10、一細束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解、一細束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三束光，分別照射到相同的金為互相分離的三束光，分別照射到相同的金屬板屬板a，b，c上，如圖所示已知金屬板上，如圖所示已知金屬板b有有光電子放出，則可知光電子放出，則可知 ( )A板板a一定不放出光電子一定不放出光電子B板板a一定放出光電子一定放出光

33、電子C板板c一定不放出光電子一定不放出光電子D板板c一定放出光電子一定放出光電子acbD2用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應，現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則（應，現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則（ ）A光電子的最大初動能不變光電子的最大初動能不變B光電子的最大初動能減少光電子的最大初動能減少C單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少D可能不發(fā)生光電效應可能不發(fā)生光電效應 A C03年江蘇高考年江蘇高考22004年廣東高考年廣東高考6 分別用波長為分別用波長為和和 的單色光照射同一的單色光照射同一金屬板金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動能之比為發(fā)

34、出的光電子的最大初動能之比為1:2,以以h表示普朗克常量表示普朗克常量,c表示真空中的光速表示真空中的光速,則此則此金屬板的逸出功為金屬板的逸出功為（ ） A B C D3412hc23hc45hchc43B6圖為圖為X射線管的結構示意圖，射線管的結構示意圖，E為燈絲電源，要為燈絲電源，要使射管發(fā)出使射管發(fā)出X射線，須在射線，須在K、A兩電極間加上幾萬伏的兩電極間加上幾萬伏的直流高壓，直流高壓， ( ) （A）高壓高源正極應接在）高壓高源正極應接在P點，點，X射線從射線從K極發(fā)出極發(fā)出（B）高壓電源正極應接在）高壓電源正極應接在P點，點，X射線從射線從A極發(fā)出極發(fā)出（C）高壓電源正極應接在）高

35、壓電源正極應接在Q點，點，X射線從射線從K極發(fā)出極發(fā)出（D）高壓電源正極應接在）高壓電源正極應接在Q點，點，X射線從射線從A極發(fā)出極發(fā)出D2000年高考試題年高考試題例例 光電效應的規(guī)律是：光電效應的規(guī)律是： (1) 任何一種金屬都有一任何一種金屬都有一個個_頻率頻率, 入射光的頻率必須入射光的頻率必須_這個這個頻率頻率, 才能產(chǎn)生光電效應才能產(chǎn)生光電效應; (2) 光電子的最大初動能光電子的最大初動能與與 無關無關, 只隨著只隨著 的的增大而增大增大而增大; (3) 入射光照射到金屬上時入射光照射到金屬上時, 光電子的光電子的發(fā)射幾乎是發(fā)射幾乎是_, 一般不超過一般不超過_; (4) 產(chǎn)產(chǎn)生

36、光電效應時生光電效應時, 光電流的強度與光電流的強度與 成成正比正比. 極限極限大于大于入射光的強度入射光的強度入射光頻率入射光頻率瞬時的瞬時的10-9秒秒入射光的強度入射光的強度 P137/例例3、從太陽到達地球的光流強度，在垂直于、從太陽到達地球的光流強度，在垂直于光的傳播方向上是光的傳播方向上是1.4103 W/m2 ，如果把太陽光看，如果把太陽光看成是平均頻率為成是平均頻率為5 1014 Hz的單色光，在垂直于太陽的單色光，在垂直于太陽光的地球表面的光的地球表面的 1c m2 的面積上，每秒接收到的光子的面積上，每秒接收到的光子數(shù)有多少個？數(shù)有多少個？解解：每秒鐘太陽光照到地球上：每秒

37、鐘太陽光照到地球上1 cm2的能量為的能量為E= 1.4103 110-4= 0.14 J 每個光子的能量為每個光子的能量為E 1=h=6.63 10-34 5 1014 =3.3 10 -19 J n=E/ E 1 = 0.14 / 3.3 10 -19 =4.2 10 17個個 例例4、 有一小燈泡的規(guī)格為有一小燈泡的規(guī)格為“6V、0.3A”，正常工作時大約有，正常工作時大約有6%的電能轉變?yōu)榭梢姽獾碾娔苻D變?yōu)榭梢姽?，試估算每一秒鐘釋放出來的可見光的光子?shù)，試估算每一秒鐘釋放出來的可見光的光子數(shù)。解：解：一秒鐘消耗電能一秒鐘消耗電能 W=Pt=UIt=1.8J一秒鐘轉變成的可見光能一秒鐘轉

38、變成的可見光能E =0.06 1.8= 0.108J每個光子的能量為每個光子的能量為 E1=hE = n h可見光的頻率粗略取可見光的頻率粗略取 =510 14Hzn=E/h =0.108/(6.6310 34 510 14) = 310 17 例例6、某金屬用頻率為、某金屬用頻率為v2 的光照射時產(chǎn)生的光電的光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能是用頻率為子的最大初動能是用頻率為v1的光照射產(chǎn)生的光的光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動能的電子的最大初動能的2倍，則這種金屬的逸出功倍，則這種金屬的逸出功W_ WhEK11WhEK22)(212WhWh)2(12 hW)2(12h 例例8、 用光子能量為用光

39、子能量為4.5eV的光照射某金屬的光照射某金屬, 從該金從該金屬表面逸出的電子最大初動能為屬表面逸出的電子最大初動能為2.0eV. 這種金屬的這種金屬的電子逸出功為電子逸出功為_, 能使這種金屬產(chǎn)生光電效應能使這種金屬產(chǎn)生光電效應的光的極限頻率為的光的極限頻率為 _ . 如果以光子能如果以光子能量量8.0eV的光照射該金屬的光照射該金屬, 則逸出的電子的最大初動則逸出的電子的最大初動能是能是_.解：解：W=h- EK= 4.5 - 2.0 =2.5 eV0=W/h=2.5 1.6 10-19 / 6.6310-34= 61014HzEK1= h1- W = 8 - 2.5 = 5.5 eV2.

40、5eV61014Hz5.5eV 例例9、已知每秒鐘從太陽已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為方米截面上的輻射能為1.410 3 J，其中可見光約占，其中可見光約占45%。設可見光的波長均為。設可見光的波長均為0.55m，太陽向各個方向的輻射，太陽向各個方向的輻射是均勻的，太陽與地球間距離為是均勻的，太陽與地球間距離為1.510 11 m，則太陽每秒，則太陽每秒輻射出的可見光的光子數(shù)大約為輻射出的可見光的光子數(shù)大約為 。（只要求二位有效數(shù)字）（只要求二位有效數(shù)字）解解：太陽每秒輻射出來的能量太陽每秒輻射出來的能量 E=4R2 1.410 3

41、 J = 4 3.14 (1.5 1011) 2 1.4 103 = 410 26 J 根據(jù)題意有，根據(jù)題意有，E 45%=n hc/ n= E 45% /hc =410 26 0.45 0.55 10 - 6 6.6 10-34 3 108 = 4.910 44 4.910 44 20人眼對綠光最為敏感。正常人的眼睛接收到波人眼對綠光最為敏感。正常人的眼睛接收到波長為長為530nm的綠光時，只要每秒有的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為 光光速為速為 ，則人眼能察覺到綠光時所接收到的，則人眼能察覺到綠光時所接收

42、到的最小功率是最小功率是（ ）A W B WC WD WsJ 341063. 6sm/100 . 3818103 . 219108 . 348100 . 748102 . 104年天津年天津A04年北京年北京18 已知一束可見光已知一束可見光a是由是由m、n、p三種單色光組成的三種單色光組成的,檢測發(fā)現(xiàn)三種單色光中，檢測發(fā)現(xiàn)三種單色光中，n、p兩種色光的頻率都兩種色光的頻率都大于大于m色光；色光；n色光能使某金屬發(fā)生光電效應，而色光能使某金屬發(fā)生光電效應，而p色光不能使該金屬發(fā)生光電效應。那么，光束色光不能使該金屬發(fā)生光電效應。那么，光束a通通過三棱鏡的情況是（過三棱鏡的情況是（ ）Aanmp

43、ampnapmnamnpA.B.C.D.19下表給出了一些金屬材料的逸出功。下表給出了一些金屬材料的逸出功。 現(xiàn)用波長為現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應的材料最多有幾種？（電效應的材料最多有幾種？（ ）(普朗克常量普朗克常量h = 6.610-34Js，光速，光速c = 3.00108m/s)A2種種 B3種種 C4種種 D5種種04年浙江年浙江19B第三部分 能 級1.玻爾理論的主要內(nèi)容2.氫原子的能級3.典型例題解析1.玻爾理論的主要內(nèi)容1.玻爾理論的主要內(nèi)容 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核

44、運動，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。定態(tài)假設1.玻爾理論的主要內(nèi)容 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。定態(tài)假設 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態(tài)的能量差決定，即h=E初E終。躍遷假設疑難辨析1.玻爾理論的主要內(nèi)容 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。定態(tài)假設 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態(tài)的能量差決定，即h=E初E終。

45、躍遷假設 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。軌道能級化假設疑難辨析疑難辨析：h=E初E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離和實物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。疑難辨析：h=E初E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離和實物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。這是因為，原子一旦電離，原子結構即被破壞，因而不再遵守有關原子結構的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6

46、eV的光子都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。疑難辨析：h=E初E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離和實物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。這是因為，原子一旦電離，原子結構即被破壞，因而不再遵守有關原子結構的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。至于實物粒子和原子碰撞的情況，由于實物粒子的動能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子

47、的動能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可使原子受激發(fā)而向較高能級躍遷。疑難辨析：2.氫原子的能級2.氫原子的能級原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級。對于氫原子，其能級公式為：21nEEn2.氫原子的能級原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級。對于氫原子，其能級公式為：對應的軌道半徑關系為：r n = n2 r121nEEn2.氫原子的能級原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級。對于氫原子，其能級公式為：對應的軌道半徑關系為：r n = n2 r1其中，n稱為量子數(shù)，只能取正整數(shù)E1=13.6eV，r1=0.531010m21nEEn補充說明一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22)

48、 1(nCnnN一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氫原

49、子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為22) 1(nCnnN-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234 例1 氫原子輻射一個光子后，則 （A）電子繞核旋轉半徑增大 （B）電子的動能增大 （C）氫原子電勢能增大 （D）原子的能級值增大解析 例1 氫原子輻射一個光子后，則 （A）電

50、子繞核旋轉半徑增大 （B）電子的動能增大 （C）氫原子電勢能增大 （D）原子的能級值增大例2欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列 措施可行的是（A）用10.2eV的光子照射（B）用11eV的光子照射（C）用14eV的光子照射（D）用11eV的電子碰撞解析解析解析：該題主要考查：玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能解析：該題主要考查：玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應從離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道。解析：該題主要考查：玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應從離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道。在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應減小。解析：該題主要考查：玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應從離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道。在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應減小。另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運動的向心力即為氫核對電子的庫侖力： 可見，電子運動半徑越小，其動能越大。rkemvErvmrekk221 22