屆高三第一輪復(fù)習-光的波動性和微粒性

光的波動性和微粒性莊碧霞一、對光的本性的認識人類對光的本性的認識經(jīng)歷了微粒說、波動說、電磁說、光子說幾個過程。光子說認為：光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。二、光的干涉和衍射光的干涉和光的衍射是光具有波動性的有力證據(jù)。1．光的干涉

現(xiàn)象：兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域始終減弱，形成穩(wěn)定的明暗相間條紋的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件：兩列波頻率必須相同雙縫干涉：用單色光做波源射到雙縫上，比如用紅光，光屏上出現(xiàn)明暗相間的紅色條紋，明紋是振動的加強點，此點到兩狹縫的路程差是波長的整數(shù)倍；暗紋是振動的減弱點，此點到兩狹縫的路程差是半波長的奇數(shù)倍。相鄰的明紋（或暗紋）間的距離式中d是雙縫的間距，L是雙縫至屏面的距離。如果用白光做光源，光屏上出現(xiàn)的干涉圖樣是彩色條紋薄膜干涉：

從透明薄膜前后面反射的兩列光波疊加在一起，由于薄膜厚度的差異，產(chǎn)生明暗相間條紋的現(xiàn)象。2．光的衍射

現(xiàn)象：光線繞過障礙物偏離直線傳播而進入幾何陰影，并在光屏上出現(xiàn)明暗相間條紋的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件：障礙物或孔的尺寸比光波的波長小或者相差不多。單縫衍射：單縫衍射圖樣是平行的、中間寬兩邊窄的明暗相間的條紋。圓孔衍射：圓孔衍射圖樣是明暗相間的同心圓環(huán)。三、光電效應(yīng)與光子說

1．光電效應(yīng)

現(xiàn)象：在光的照射下，使物體中的電子逸出的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。實驗規(guī)律：（1）任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。（2）光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率的增大而增大。（3）入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒。（4）當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比。2．光子說

在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子。光子的能量跟它的頻率ν成正比，即E=hν

，式中的h=6.63×10-34j·s，是普朗克常量。3．愛因斯坦光電方程根據(jù)能量守恒定律，光電子的最大初動能跟入射光子的能量hν和逸出功w之間有如下關(guān)系這個方程叫愛因斯坦光電方程。，

4．對光電效應(yīng)的解釋

根據(jù)愛因斯坦的理論，當光子照射到物體上時，它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量后，它的能量立刻增加，不需要積累的過程，如果hν足夠大，電子就可以在瞬間離開物體表面子吸收的能量hν，一部分用來克服原子引力脫離物體表面做逸出功，一部分轉(zhuǎn)化為光電子的最大初動能。對于一定的金屬來說，逸出功w是一定的，所以光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大。如果入射光子的能量等于金屬的逸出功，它的頻率就是極限頻率，小于這個頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)了，那么極限頻率

γ0=W/h如果入射光比較強，即單位時間內(nèi)入射光子的數(shù)目多，產(chǎn)生的光電子也多，所以光電流的強度與入射光的強度成正比。5．光既具有波動性，又具有粒子性，也就是說光具有波粒二象性。

但是接受光的波粒二象性，就要求我們既不可以把光當成宏觀觀念中的波，也不可以把光當成宏觀觀念中的粒子。一般說來，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，這種波動性可以看做是表明大量光子運動規(guī)律的一種幾率波。而個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，這種粒子性體現(xiàn)在有能量、有動量，卻沒有靜止質(zhì)量。

例、入射光照到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變。下列說法正確的是：

A．逸出的光電子的最大初動能減少；

B．單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少；

C．從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將增加；

D．不發(fā)生光電效應(yīng)。B【反饋練習】

1．下面幾種光學(xué)現(xiàn)象中，屬于光的衍射現(xiàn)象的是

A．浮在水平上的薄油層在太陽光的照射下，呈現(xiàn)各種不同顏色

B．將兩塊平玻璃片緊緊捏在一起，會從玻璃片面上看到許多彩色花紋

C．通過并在一起的兩根鉛筆間的狹縫，看遠處與縫平行的線狀白熾燈燈絲，會看到許多彩色條紋

D．太陽光通過玻璃三棱鏡后形成彩色光帶答案:C2．下列現(xiàn)象中，屬于光的干涉現(xiàn)象的是：A．天空出現(xiàn)的彩虹B．肥皂泡在陽光照射中呈現(xiàn)彩色花紋C．隔著棱鏡觀察物體，在物體邊緣看到彩色D．通過靠得很近的兩根平行鉛筆間的縫隙觀察遠處的日光燈時，見到的彩色光帶答案:B

3．如圖所示，是干涉法檢查某塊厚玻璃板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兩表面反射的光線疊加而成的

A．a(chǎn)的上表面和b的下表面

B．a(chǎn)的上表面和b的上表面

C．a(chǎn)的下表面和b的上表面

D．a(chǎn)的下表面和b的下表面答案:C

4．通過游標卡尺兩測腳間的狹縫觀看遠處與縫平行的白熾燈的直燈絲，可以看到衍射圖樣。現(xiàn)在將紅色和藍色濾光片分別放到卡尺與燈泡間，如果其它條件不變，那么衍射圖樣的中央亮紋寬度，紅光與藍光的相比較

A．紅色的較窄

B．藍色的較窄

C．兩種光的寬度相等

D．需經(jīng)計算才能確定答案:B5．如圖所示，用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在光屏上的P應(yīng)為答案