第十四章 光的本性

1、第十四章 光的本性物理光学光的本性学说发展史光的波粒二象性粒子性光电效应微粒说（牛顿）波动说（惠更斯）电磁说（麦克斯韦）光子说（爱因斯坦）光的波粒二象说光的干涉波动性光的衍射一、知识网络： 光的偏振二、基本知识：（一）、光的干涉和衍射：现象条 件获得办法举 例实 例干涉两列频率相同的光（相干光）相遇叠加把一个点光源（或线光源）发出的光分为两列光杨氏双缝干涉实验利用薄膜前后表面的反射光阳光照射下的油膜面增透膜检查部件表面衍射障碍物或孔的尺寸与光的波长相仿或比光的波长要小光通过小缝、小孔、或射向小障碍物单缝衍射圆孔衍射圆盘衍射透过树叶缝隙看太阳光（二）、电磁波谱：电磁波产生机理特 性应 用无线电波

2、LC电路中的周期性振荡波动性强无线技术红外线原子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热、高空摄影、红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明、摄影、光合作用紫外线化学、生理作用显著、能产生荧光效应日光灯、医疗上杀菌消毒、治疗皮肤病、软骨病等伦琴射线原子的内层电子受激发后产生的穿透本领很大医疗透视、工业探伤射线原子核受激发后产生的穿透本领最强探伤；电离作用；对生物组织的物理、化学作用；医疗上杀菌消毒；（三）、光电效应：1、光电效应：在光（包括不可见光）的照射下物体发射电子的现象，叫光电效应。2、光效应中发射出来的电子叫光电子。3、光电效应的基本规律：EK= h-W（1）每一种金属，对应一

3、极限频率，入射光必须大于该极限频率，才能产生光电效应。（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大。（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109。（）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正比。（四）、光的波粒二象性和物质波（德布罗意波）大量光子产生的效果显示出波动性，频率小的电磁波容易观察到波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性，频率大的电磁波粒子性显著。物质波=h/p。巩固练习：（1）属于光的干涉现象的是： 。（2）属于光的衍射现象的是： 。（3）属于光的色散现象的是： 。A、雨后空中出现的彩虹 B、隔着手指缝隙看太阳光，出

4、现的彩色条纹C、肥皂泡上的彩色条纹 D、水面上的油膜呈现的彩色图样E、隔着棱镜看白色物体，看到物体的边沿呈现各种彩色F、用手指把两块平玻璃板紧紧捏在一起，会从玻璃板面上看到许多彩色打纹、有关光现象的应用技术，下列陈述中不正确的是（ ）A、无影灯是应用光的衍射现象 B、增透膜是应用光的干涉现象C、分光镜是应用光的色散现象 D、光导纤维是应用光的全反射现象3、 电磁波有：可见光 、红外线、紫外线、无线电波、射线、伦琴射线（）按频率由小到大的顺序排列是： 。（）随着频率的升高，波动性越来越 ，而粒子性越来越 。（）可对物体进行加热的是 ，激发物质发光的是 ，可用来检查人体病变或骨折的是 ，能使种子发

5、生变异培育新品种的是 。4、用绿光照射一光电管，能产生光电流，现欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，下列哪种措施是正确的（ ）A、改用红光照射 B、增大绿光的强度 C、增加光照时间 D、改用紫光照射4、增透膜的作用是利用了光的 现象，减少光的反射损失，有增透膜的光学镜头呈 色，其材料一般是 。5、在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其它生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的，假设老鼠的体温约37，它发出的最强的热辐射的波长为m根据热辐射理论，m与辐射源的绝对温度的关系近似为Tm.9×10·（）老鼠发出的最强的

6、热辐射的波长为（ ）A、7.8×105 m B、9.4×106m C、1.16×104m 、9.7×108m（）老鼠发出的最强的热辐射属于（ ）、可见光波段 、紫外线波段 、红外线波段 、射线波段例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

7、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？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 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

8、，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。EK AP Q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

9、X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同 例6. 有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有 A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振 B.只横波能发生偏振，纵波不能C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 例7. 对爱因斯坦光电效应方程EK= h-W，下面的理解正确的有 A.用同种频率的光照射一种金属，则从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EKB.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= h0D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比例8. 已知由激光器发出的一细束功率为P=0.15kW的激光束，竖直向上照射在一个固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为=2.7×103kg/m3，设激光束的光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？（计算中可取=3，g=10m/s2）例9. 试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。例10. 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的