高三物理光的本性人教版知识精讲.docVIP

高三物理光的本性人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 光的本性 （一）光的波动性 1. 光的干涉： 两列光波在空中相遇时发生叠加，在某些区域总加强，某些区域减弱，相间的条纹或者彩色条纹的现象。 （1）光的干涉的条件：是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。 （2）形成相干波源的方法有两种： ① 利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。 ② 设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。 （3）杨氏双缝实验： 亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……） 暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=（n=0，1，2，……） 相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。 （4）薄膜干涉： 应用： ① 使被检测平面和标准样板间形成空气薄层,用单色光照射,入射光在空气薄层上下表面反射出两列光波,在空间叠加。干涉条纹均匀：表面光滑；不均匀：被检测平面不光滑。 ② 增透膜：镜片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的，在薄膜的两个表面上反射的光，其光程差恰好等于半个波长，相互抵消，达到减少反射光增大透射光强度的作用。 ③ 其他现象：阳光下肥皂泡所呈现的颜色。 2. 光的衍射： 注意关于衍射的表述一定要准确。（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射） （1）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 （2）发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。 （3）衍射现象：明暗相间的条纹或彩色条纹。 （与干涉条纹相比，中央亮条纹宽两边窄，是不均匀的。若为白光，存在一条白色中央亮条纹） 3. 光谱： 光谱分析可用原子光谱，也可用吸收光谱。太阳光谱是吸收光谱，由太阳光谱的暗线可查知太阳大气的组成元素。 4. 光的电磁说： （1）麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。 （2）电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。 各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。 （3）红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。 种 类 产 生 主要性质 应用举例 红外线 一切物体都能发出 热效应 遥感、遥控、加热 紫外线 一切高温物体能发出 化学效应 荧光、杀菌 X射线 阴极射线射到固体表面 穿透能力强 人体透视、金属探伤 （二）光的粒子性 1. 光电效应 （1）在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（下图装置中，用弧光灯照射锌板，有电子从锌板表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。） （2）爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率成正比： （3）光电效应的规律: 各种金属都存在极限频率，只有≥才能发生光电效应； 瞬时性（光电子的产生不超过10－9s）； ③ 光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随着入射光的频率的增大而增大； ④ 当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比。 （4）爱因斯坦光电效应方程：Ek=（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。） （三）光的波粒二象性 1. 光的波粒二象性 干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。 2. 正确理解波粒二象性 波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。 （1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。 （2）高的光子容易表现出粒子性；低的光子容易表现出波动性。 （3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 （4）由光子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率和波长。 【典型例题】 [例1] 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下