高二物理光的本性

1、高二物理光的本性【教学结构】 一.光的波动性 1.光的干涉：是波动的主要特征之一，证明光是波。 干涉条件：相干波源产生的光，才能产生光的干涉现象。频率相同，相差恒定的波源叫相干波源。干涉现象：单色光产生干涉时出现明暗相间的条纹，白光干涉时出现彩色条纹。 双缝干涉原理：如图1所示，双缝S1、S2射出单色光波到O点距离相等，在O点互相加强是明纹。光屏上任意一点P，两列光波传播距离分别为r1、r2，光传播路程之差=r2r1，若为波长的整数倍，P点为明纹，若为半个波长的奇数倍，P点为暗纹，表示为=。屏上出现明暗相间的条纹。 双缝干涉用白光，屏上则出现彩色条纹，中间为白色，两侧由紫到红。 2.光是波。光

2、的颜色由光的频率决定，红光频率最小，在真空波长最长，紫光频率最大，在真空中波长最短。由红到紫频率逐渐增大，在真空中波长逐渐减小。由红到紫七色光统称可见光，频率在1014数量级，波长为几千埃。1(埃)=1010m，(1nm=109m)。可见光在真空光速C=3.00×108m/s。在不同介质中传播速度不同，应为v，频率保持不变，波长变化。在同种介质中不同频率的光折射率不同，介质对频率高的折射率大。对红光折射率最小，对紫光折射率最大，红光传播速度最大，紫光传播速度最小。 波长、频率和波速的关系是：。在介质中。 3.薄膜干涉：产生原因是当肥皂膜竖直放置，由于重力作用，膜上薄下厚。光照射到肥皂

3、膜上，经前后膜两次反射，又叠加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射多2倍膜厚。若膜厚度2倍等于波长整数倍，两列光波加强，呈现明纹。若某种膜厚度2倍等于半个波长奇数倍，此处两处两列波互相减弱，出现暗纹。膜厚度变化是连续的，就了现明暗相间条纹。 干涉现象应用检查精密零件的表面质量。方法是透明标准平面与被侧面之间形成一个劈形空气薄层，用薄膜干涉原理检测，精度可达106cm。增透膜：原料：氟化镁，厚度绿光的波长。涂有增透膜的镜头呈淡紫色。 4.光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影部分去的现象。单缝和小孔都能产生衍射。 产生明显衍射的条件：单缝的宽度，小孔的直径大小与光的波长差不多少。 衍射现象：单缝衍

4、射图样是明暗相间条纹或彩色条纹，小孔衍射图样是光环。 光的衍射现象也是波的主要特征之一，同样可证明光具有波动性。 5.电磁波谱：光是电磁波，光和电磁波都具有反射、折射、干涉、衍射等性质。电磁波的传播速度等于光速。频率由小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线这些都是电磁波，只是产生的机理不同。 无线电波：振荡电路中自由电子周期性运动产生的，在电磁波谱中频率最小，波长最长。 红外线：红光外侧，频率比红光低，显著作用是热作用，容易穿透云雾。用于烘干，夜视，遥威技术。 紫外线：紫光外侧，频率比紫光大。主要作用是化学作用，消毒、荧光效应，诱杀害虫。 x射线：原子内层电子受到激

5、发后产生的。穿透能力很强，用于人体透视，检查金属部件。 射线：原子核受到激发后产生的。很强的穿透能力，用于检查金属部件。 6.光谱和光谱分析 (1)发射光谱：物体发光直接产生的光谱，两种类型：连续光谱、线状谱。 连续光谱：连续分布由红光到紫光各种色光的光谱，产生条件：炽热固体，液体和高压气体发射光谱。 线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱。产生条件：稀薄气体或金属蒸气的发射光谱。线状谱是游离状态的原子发射的又叫原子光谱，每种元素的原子具有特性波长的谱线。 (2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光波物质吸收后产生的光谱。产生条件：白光通过某种气体，一些波长的光波吸收，而在连续光谱上出现几条暗线。太

6、阳光谱是吸收光谱。 (3)光谱分析：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，线状谱和吸收光谱都可用来进行光谱分析的。同种元素的线状谱线和吸收谱线是相同都是原子特征谱线。 二.光电效应：在光的照射下从物体发射出电子的现象。发射出来的电子叫光电子。 光电效应的规律：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极限频率才能发生光电效应，低于极限频率不能发生光电效应。(2)光电子最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率增大而增大。(3)入射光照到金属上时，光电子发射几乎是瞬时的，一般不超过109s。(4)单位时间里金属表面发射出电光子个数跟入射光强度成正比。 光子：在空间传播的光不是连续的而

7、是一份一份的，每一份叫一个光子。光子的能量，E=hv，普朗克恒量J·S，v表示的频率。 要求会直接用光电效应规律和光子概念解决问题，不需要加深。【解题要点】 例一.下面关于光现象的叙述，正确的是( ) A.透明薄膜上呈现的彩色图样是光的干涉现象 B.隔着棱镜观察物体看到边缘处的彩色是色散现象 C.白光通过狭缝时，在后面屏上出现彩色的条纹，是光的衍射现象 D.马路积水上的油膜的彩色是光的反射现象 解析：透明薄膜在光照射下由于前后膜反射光的叠加，产生彩色图样是光的干涉现象，选项A正确。棱镜的色散现象，只有在光屏距棱镜足够远处才能有彩色图样，在离棱镜比较近的地方，各种色光折射后偏角较小仍然

8、重叠在一起，还呈白光，只有边缘都呈彩色，选项B正确，白光通足够狭的单缝时，会出现衍射现象，选项C正确，选项D错误。马路积水上的油薄在重力作用下各处厚度不同光照结果出现薄膜干涉，彩色是干涉造成的。 例二.某单色光由水中射入空气时，正确的结论是( ) A.颜色不变，频率变高，光速度大B.颜色不变，波长不变，光速变大 C.频率变低，波长变长，光速变大D.频率不变，波长变长，光速变大 解析：光无论在什么介质中传播其颜色不变，而光的颜色又是由频率决定的，所以频率也是不变的。光在介质中传播的速度。水的折射率大于空气的折射率，光速度大是正确的，频率不变，光速度大，波长变长。选项D正确。 例三.一束频率为5&

9、#215;1014Hz的黄光，以60°角入射，从真空中射入玻璃，其折射角为30°，求此黄光在玻璃的颜色、频率、波长、波速。 解析：黄光从真空射入玻璃，其颜色和频率均不发生变化，此黄光的颜色仍为黄，其颜色仍为5×1014Hz。玻璃对黄光的折射率，黄光在玻璃中传播速度v，波长：。 例四.由光电效应的规律，判断下面说法正确的是( ) A.只有入射光的波长小于该金属的极限波长，才能发生光电效应 B.光电子最大初动能跟入射光的频率成正比 C.光电子最大初动能跟入射光的强度成正比 D.在单位时间内，从金属中逸出光电子数跟入射光的强度成正比 解：金属的极限波长与金属的极限频率相

10、对应，入射光波长小于该金属的极限波长则表示入射光的频率大于极限频率，可以发生光电效应，选项A正确。光电子的最大初动能与入射光的频率有关，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大，但不成正比，选项B不正确光电子最大初动能与入射光强度无关，选项C不正确。入射光强度越强表示单位时间射入金属表面光子个数越多。选项D正确。 例五.A、B两束光波，在单位时间传输能量相等，已知A束光波长为6×108m，A、B两束光每秒钟通过垂直于光传播方向面上的光子数分别为4×1010个和3×1010个，求B光的波长？ 解析：光子能量。根据题意 (m)【课余思考】 1.光的干涉、衍射条件是什么？

11、干涉和衍射图样是什么？光干涉和衍射说明什么？ 2.光电效应规律是什么？什么叫光子？如何解释光的强度。【同步练习】 1.光的 和 等现象表明光具有波动性，而 现象表明具有微粒性。按光的波动说，光的能量是由 决定，按照光子说光子的能量跟 成正比。 2.彼此平行的单色光线红、黄、绿、兰、紫，以相同的入射角斜射入平行的透明玻璃砖时，( ) A.传播速度最大的是紫光B.侧移的距离都相等，它仍穿过玻璃后仍然平行 C.射入玻璃砖时，红光折射角最大D.只有折射光线没有反射光线 3.当光照到金属表面时，有光电子逸出，下列说法正确的是( ) A.若光的频率不变，光的强度减弱，光电子数减少 B.若光的频率变大，光电

12、子最大初动能变大 C.若光的频率不变，光的强度增大，光电子速度只与金属的种类有关 D.若红光照射到某金属表面时，未逸出光子，紫光照射时一定会逸出光电子 4.如图2所示，一竖直的肥皂薄膜的横截面，当光照到薄膜上时产生了光的干涉现象，下列陈述中正确的是( ) A.干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两个表面反射形成两列光波的叠加 B.用绿光照射薄膜产生条纹间距比黄光照时小。 C.干涉条纹中的暗条纹是两列反射波的波谷与波谷叠加而成。 D.薄膜上的条纹是竖直方向分布的 5.关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( ) A.太阳光谱和白炽灯光谱都是明线光谱 B.霓虹灯和在煤气火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱 C.作光谱分析时，可以用线光谱，也可以用吸收光谱 D.我们观察月亮的光谱，可以确定月亮的化学成分 6.对于光电效应的研究，得到如下结果：(1)任何一种金属都有一个 ，入射光的