第十六章光的本性

【光的本性】（十六）高考復(fù)習(xí)(牛頓)微粒說(惠更斯)波動(dòng)說德布羅意的波粒二象性學(xué)說一、光的發(fā)展史:麥克斯韋電磁說愛因斯坦光子說二、光的波動(dòng)性：1、光的干涉頻率相同，振動(dòng)情況相同的兩列波。干涉條件：①雙縫干涉：獲得方法：把一個(gè)光源發(fā)出的光分成兩列光單色光源在屏上出現(xiàn)明暗相間的等距干涉條紋。中央為亮條紋⊿r相鄰兩亮（或暗）條紋間距：復(fù)色光干涉，彩色條紋，中間是本色。白色光干涉，彩色條紋，中間是白色。例題1：(97全國)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋．若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時(shí)（）

A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失

B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無任何光亮c②薄膜干涉：原理：薄膜的前后表面反射回的兩列波發(fā)生干涉。薄膜厚度不同，不同位置兩列波光程差不同，形成明暗條紋。白光——彩色條紋應(yīng)用：（1）檢查工件表面平整度a、空氣薄膜；b、在空氣膜上下表面反射的波發(fā)生干涉c、條紋平行則表面平整；不平行則表面不平。凹凸（2）增透膜：a、增強(qiáng)透射光，減弱反射光

b、要求增透膜的厚度是入射光在薄膜介質(zhì)中波長的四分之一c、涂有增透膜的光學(xué)鏡頭呈淡紫色

例題2：如圖中所示是用于干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是否平的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋，是由下列哪個(gè)表面反射的光線疊加而成的()A.a的上表面和b的下表面

B.a的上表面和b的上表面

C.a的下表面和b的下表面

D.a的下表面和b的上表面D例題3：(03上海)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示。干涉條紋有如下特點(diǎn)：⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)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(dāng)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A.變疏B.變密C.不變D.消失

A圖1（俯視圖）圖2光發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或孔、縫的尺寸比光的波長小，或與波長差不多。①單縫衍射：明暗相間不等間距的條紋，中央亮紋寬而亮．縫越窄，波長越長，衍射越明顯。白光衍射，彩色條紋，中央白色2、光的衍射：光能繞過障礙物傳播的現(xiàn)象。②圓孔衍射：明暗相間、同心圓環(huán)、中間亮斑（最亮最大）③圓盤衍射：明暗相間、同心圓環(huán)、泊松亮斑3、光的偏振：說明光是一種波，而且是一種橫波。例題3B：(

07全國卷Ⅱ)如圖，P是偏振片，P的透振方向（用帶有箭頭的實(shí)線表示）為豎直方向。下列四種入射光束中，哪幾種照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光？（）

A.太陽光

B.沿豎直方向振動(dòng)的光

C.沿水平方向振動(dòng)的光

D.沿與豎直方向成45°角振動(dòng)的光P光束ABD偏振現(xiàn)象分析：例題4：(00上海)如圖所示為單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫照射到光屏上，可觀察到的圖像是（）A例題5：（01上海）圖中A、B兩幅圖是由單色光分別射到圓孔而形成的圖像，其中圖A是光的____（填干涉或衍射）圖像。由此可以判斷出圖A所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑____（填大于或小于）圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。答案衍射，小于無線電波微波紅外線可見光紫外線倫琴射線γ射線λ

f

產(chǎn)生機(jī)理特性

用途波長越長，越容易干涉和衍射。如：無線電波。逐漸減小逐漸增大LC回路中的電磁振蕩原子外層電子受激發(fā)原子內(nèi)層電子受激發(fā)原子核受激發(fā)波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)引起視覺化學(xué)作用熒光效應(yīng)殺菌貫穿作用強(qiáng)貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)廣播通訊無線電技術(shù)微波爐加熱探測(cè)溫度遙控遙感照明攝影感光技術(shù)幫助吸收鈣質(zhì)消毒透視探傷化療探傷3、光的電磁說：①不同色光(電磁波)在真空中的速度相同為C②不同色光(電磁波)對(duì)同種介質(zhì)的折射率不同；頻率越高折射率越大；頻率越高在介質(zhì)中的速度越??；電磁波的傳播規(guī)律：例題6：(99全國)一束單色光，在真空中波長為6.00×10-7m,射入折射率為1.50的玻璃中，它在此玻璃中的波長為

m，頻率是

Hz。(真空中的光速是3.00×108m/s)4.00×10-7m;5.00×1014Hz例題8：(04江蘇)下列關(guān)于紫外線的幾種說法中，正確的是（）

A.紫外線是一種紫色的可見光

B.紫外線的頻率比紅外線的頻率低

C.紫外線可使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光

D.利用紫外線可以進(jìn)行電視機(jī)等電器的遙控C例題7：下列說法中正確的是()A、真空中紅光的波長比紫光的?。籅、玻璃對(duì)紅光的折射率比對(duì)紫光的大；C、在玻璃中紅光的傳播速度比紫光的大；D、在真空中紅光的速度比紫光的速度大；C例題9：(00全國)圖5所示為X射線管的結(jié)構(gòu)示意圖，E為燈絲電源，要使射線管發(fā)出X射線，須在K、A兩電極間加上幾萬伏的直流高壓。下列說法中正確的是()A.高壓高源正極應(yīng)接在P點(diǎn)，X射線從K極發(fā)出

B.高壓高源正極應(yīng)接在P點(diǎn)，X射線從A極發(fā)出

C.高壓高源正極應(yīng)接在Q點(diǎn)，X射線從K極發(fā)出

D.高壓高源正極應(yīng)接在Q點(diǎn)，X射線從A極發(fā)出DX射線的產(chǎn)生方法：高速電子撞擊固體表面；1、在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)。2、發(fā)射出來的電子叫做光電子，光電子形成的電流叫光電流。驗(yàn)電器弧光燈鋅板三、光的粒子性：

光電效應(yīng)：3、光電效應(yīng)的規(guī)律：①各種金屬都存在極限頻率，只有當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。②光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大。③光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的。④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。例題10：（97上海）如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一弧光燈照鋅板，關(guān)燈后指針保持一定偏角。(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將____。（增“增大”“減小”或“不變”）(2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針____（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn)。

答案(1)減小，(2)無例題11：用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電流，現(xiàn)欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大，下列哪種措施是正確的（）

A、改用紅光照射B、增大綠光的強(qiáng)度

C、增加光照時(shí)間D、改用紫光照射D例題12：(06上海)利用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖所示，電源的正極應(yīng)接在

端(填“a”或“b”)；若電流表讀數(shù)為8μA，則每秒從光電管陰極發(fā)射的光電子至少是

個(gè)(已知電子的電荷量為1.6×10-19C)a，5×1013

4、光子說：（愛因斯坦）②一個(gè)光子的能量E跟光的頻率成正比。①在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子；h=6.63×10-34J?sh是普朗克常量說明：（1）每個(gè)光子的能量E只決定于光的頻率；（2）(在頻率不變的情況下)光強(qiáng)弱的不同，是由于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光子數(shù)的多少不同。逸出功若光子的能量恰好等于逸出功：極限頻率只與金屬有關(guān)發(fā)生光電效應(yīng)的條件：入射光的頻率大于極限頻率。(用波長表述？)5、光電效應(yīng)方程：光電子的最大初動(dòng)能與金屬有關(guān)光子能量使電子脫離某種金屬所做功的最小值。

[i]B補(bǔ)充例題：某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長為2.5×10-7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0×108m/s，元電荷為1.6×10-19C，普朗克常量為6.63×10-34Js，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能應(yīng)分別是：（）A5.3×1014HZ，2.2JB5.3×1014HZ，4.4×10-19JC3.3×1033HZ，2.2JD3.3×1033HZ，4.4×10-19JB康普頓效應(yīng)總結(jié)：波動(dòng)性粒子性光的干涉光的衍射光電效應(yīng)其余現(xiàn)象為波和粒子所共有．偏振現(xiàn)象四、光的波粒二象性光是一種波，也是一種粒子，具有波粒二象性。光波是概率波大量光子顯示波動(dòng)性，個(gè)別光子顯示粒子性。低頻光子易顯波動(dòng)性，高頻光子易顯粒子性。物質(zhì)波：(波粒二象性的另一體現(xiàn))任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長是：這種波叫物質(zhì)波也叫德布羅意波.例題13：（05年天津）現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測(cè)量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長設(shè)定為d/n，其中n＞1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則電子顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為（）D五、激光的特性及應(yīng)用:相干性好：通訊；干涉光源平行度好：長距離精確測(cè)量亮度高：加工堅(jiān)硬材料(2007廣東)關(guān)于光的性質(zhì)，下列說法正確的是()A．光在介質(zhì)中的速度大于光在真空中的速度B．雙縫干涉說明光具有波動(dòng)性C．光在同種介質(zhì)中沿直線傳播D．光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波B高考題賞析(2005北京)在下列各組的兩個(gè)現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動(dòng)性的是()A．光的折射現(xiàn)象．色散現(xiàn)象;B．光的反射現(xiàn)象．干涉現(xiàn)象;C．光的衍射現(xiàn)象．偏振現(xiàn)象;D．光的直線傳播現(xiàn)象．光電效應(yīng)現(xiàn)象;C(2007四川)兩種單色光a和b，a光照射某金屬時(shí)有光電子逸出，b光照射該金屬時(shí)沒有光電子逸出，則()A．在真空中，a光的傳播速度較大

B．在水中，a光的波長較小

C．在真空中，b光光子能量較大

D．在水中，b光的折射率較小