届高三第一轮复习——光的波动性和微粒性.ppt

光的波动性和微粒性庄碧霞一、对光的本性的认识人类对光的本性的认识经历了微粒说、波动说、电磁说、光子说几个过程。光子说认为：光既具有波动性，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动性的有力证据。1．光的干涉现象：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的明暗相间条纹的现象。产生条件：两列波频率必须相同双缝干涉：用单色光做波源射到双缝上，比如用红光，光屏上出现明暗相间的红色条纹，明纹是振动的加强点，此点到两狭缝的路程差是波长的整数倍；暗纹是振动的减弱点，此点到两狭缝的路程差是半波长的奇数倍。相邻的明纹（或暗纹）间的距离式中d是双缝的间距，L是双缝至屏面的距离。如果用白光做光源，光屏上出现的干涉图样是彩色条纹薄膜干涉：从透明薄膜前后面反射的两列光波叠加在一起，由于薄膜厚度的差异，产生明暗相间条纹的现象。2．光的衍射现象：光线绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在光屏上出现明暗相间条纹的现象。产生条件：障碍物或孔的尺寸比光波的波长小或者相差不多。单缝衍射：单缝衍射图样是平行的、中间宽两边窄的明暗相间的条纹。圆孔衍射：圆孔衍射图样是明暗相间的同心圆环。三、光电效应与光子说1．光电效应现象：在光的照射下，使物体中的电子逸出的现象叫做光电效应。实验规律：（1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。（3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒。（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。2．光子说在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。光子的能量跟它的频率ν成正比，即E=hν，式中的h=6.63×10-34j·s，是普朗克常量。3．爱因斯坦光电方程根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量hν和逸出功w之间有如下关系这个方程叫爱因斯坦光电方程。，4．对光电效应的解释根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，它的能量立刻增加，不需要积累的过程，如果hν足够大，电子就可以在瞬间离开物体表面子吸收的能量hν，一部分用来克服原子引力脱离物体表面做逸出功，一部分转化为光电子的最大初动能。对于一定的金属来说，逸出功w是一定的，所以光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大。如果入射光子的能量等于金属的逸出功，它的频率就是极限频率，小于这个频率就不能产生光电效应了，那么极限频率γ0=W/h如果入射光比较强，即单位时间内入射光子的数目多，产生的光电子也多，所以光电流的强度与入射光的强度成正比。5．光既具有波动性，又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性。但是接受光的波粒二象性，就要求我们既不可以把光当成宏观观念中的波，也不可以把光当成宏观观念中的粒子。一般说来，大量光子产生的效果往往显示出波动性，这种波动性可以看做是表明大量光子运动规律的一种几率波。而个别光子产生的效果往往显示出粒子性，这种粒子性体现在有能量、有动量，却没有静止质量。例、入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变。下列说法正确的是：A．逸出的光电子的最大初动能减少；B．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少；C．从光照至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将增加；D．不发生光电效应。B【反馈练习】1．下面几种光学现象中，属于光的衍射现象的是A．浮在水平上的薄油层在太阳光的照射下，呈现各种不同颜色B．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹C．通过并在一起的两根铅笔间的狭缝，看远处与缝平行的线状白炽灯灯丝，会看到许多彩色条纹D．太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带答案:C2．下列现象中，属于光的干涉现象的是：A．天空出现的彩虹B．肥皂泡在阳光照射中呈现彩色花纹C．隔着棱镜