甘肃省2011届高三物理一轮全程复习 第十四单元 光的本性教学案

用心 爱心 专心 甘肃省甘肃省 20112011 届高三物理一轮全程复习届高三物理一轮全程复习 第十四单元第十四单元 光的本性教学案光的本性教学案 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 利用激光 因为激光发出的是单色性极好的光 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 n 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 12 2 n n 0 1 2 相邻亮纹 暗纹 间的距离 d l x 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 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 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 4 1 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 其他现象 阳光下肥皂泡所呈现的颜色 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 x 下列说法中正确的有 A 如果增大单缝到双缝间的距离 x 将增大 B 如果增大双缝之间的距离 x 将增大 S S1 S2 O P 用心 爱心 专心 C 如果增大双缝到光屏之间的距离 x将增大 D 如果减小双缝的每条缝的宽度 而不改变双缝间的距离 x将增大 解 公式 d l x 中l表示双缝到屏的距离 d表示双缝之间的距离 因此 x与单缝到双 缝间的距离无关 于缝本身的宽度也无关 本题选 C 例 2 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射 尤其是眼睛更不能长时间被紫 外线照射 否则将会严重地损坏视力 有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外 线对眼睛的伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率为n 1 5 所要消除的紫外线的频率为 8 1 1014Hz 那么它设计的这种 增反膜 的厚度至少是多少 解 为了减少进入眼睛的紫外线 应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠 加后加强 因此光程差应该是波长的整数倍 因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的 1 2 紫外线在真空中的波长是 c 3 7 10 7m 在膜中的波长是 n 2 47 10 7m 因此膜的厚度至少是 1 2 10 7m 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 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射 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 例 3 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较 下列说法中正确的有 A 在衍射图样的中心都是亮斑 B 泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽 C 小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑 泊松亮斑图样的中心是亮斑 D 小孔衍射的衍射图样中亮 暗条纹间的间距是均匀的 泊松亮斑图样中亮 暗条纹间 的间距是不均匀的 解 从课本上的图片可以看出 A B 选项是正确的 C D 选项是错误的 3 光谱 用心 爱心 专心 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 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 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 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 的内层电子受到激发后产生的 射线是原子核受到激发后产生的 射线是原子核受到激发后产生的 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 例 4 为了转播火箭发射现场的实况 在发射场建立了发射台 用于发射广播电台和电视台两 种信号 其中广播电台用的电磁波波长为 550m 电视台用的电磁波波长为 0 566m 为了不 让发射场附近的小山挡住信号 需要在小山顶上建了一个转发站 用来转发 信号 这 是因为该信号的波长太 不易发生明显衍射 解 电磁波的波长越长越容易发生明显衍射 波长越短衍射越不明显 表现出直线传播性 这时就需要在山顶建转发站 因此本题的转发站一定是转发电视信号的 因为其波长太短 例 5 右图是伦琴射线管的结构示意图 电源E给灯丝K加 热 从而发射出热电子 热电子在K A间的强电场作用下 高速向对阴极A飞去 电子流打到A极表面 激发出高频电 磁波 这就是 X 射线 下列说法中正确的有 A P Q间应接高压直流电 且Q接正极 B P Q间应接高压交流电 C K A间是高速电子流即阴极射线 从A发出的是 X 射线即一种高频电磁波 D 从A发出的 X 射线的频率和P Q间的交流电的频率相同 解 K A间的电场方向应该始终是向左的 所以P Q间应接高压直流电 且Q接正极 从 A发出的是 X 射线 其频率由光子能量大小决定 若P Q间电压为U 则 X 射线的频率最高 可达Ue h 本题选 AC 二 光的粒子性 1 光电效应 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应 右图装 右图装 置中 用弧光灯照射锌版 有电子从锌版表面飞出 使置中 用弧光灯照射锌版 有电子从锌版表面飞出 使 用心 爱心 专心 原来不带电的验电器带正电 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 E h 3 光电效应的规律 各种金属都存在极限频率 0 只有 0才能发生光电效应 瞬时性 光电子的产生不超过 10 9s 光子的最大初动能与入射光的强度无关 只随着入射光的的频率的增大而增大 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 爱因斯坦光电效应方程 Ek h W 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 例 6 对爱因斯坦光电效应方程EK h W 下面的理解正确的有 A 只要是用同种频率的光照射同一种金属 那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同 样的初动能EK B 式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C 逸出功W和极限频率 0之间应满足关系式W h 0 D 光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 解 爱因斯坦光电效应方程EK h W中的W表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中 正电荷引力做的功 因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值 对应的光电子的初 动能是所有光电子中最大的 其它光电子的初动能都小于这个值 若入射光的频率恰好是极 限频率 即刚 好能有光电子逸出 可理解为逸出的光电子的最大初动能是 0 因此有W h 0 由EK h W可知EK和 之间是一次函数关系 但不是成正比关系 本题应选 C 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 的粒子 是指其不连续性 是一份能量 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