第十六章光的本性

1、【光的本性光的本性】（十六）（十六）高高 考考 复复 习习( (牛牛 顿顿) )微粒说微粒说( (惠更斯惠更斯) )波动说波动说德布罗意的波粒德布罗意的波粒二象性学说二象性学说一、光的发展史一、光的发展史: :麦克斯韦电磁说麦克斯韦电磁说爱因斯坦光子说爱因斯坦光子说二、光的波动性：二、光的波动性：1、 光的干涉光的干涉频率相同，振动情况相同的两列波。频率相同，振动情况相同的两列波。干涉条件：干涉条件：双缝干涉：双缝干涉：获得方法：把一个光源发出的光分成两列光获得方法：把一个光源发出的光分成两列光单色光源在屏上出现明暗相间的单色光源在屏上出现明暗相间的等距等距干干涉条纹。涉条纹。r相邻两亮（或暗

2、）相邻两亮（或暗）条纹间距：条纹间距： dlx ）亮条纹）亮条纹、（若若.210 nnr ）暗条纹）暗条纹、（若若.2102 nnr 复色光干涉，彩色条纹，中间是本色。复色光干涉，彩色条纹，中间是本色。白色光干涉，彩色条纹，中间是白色。白色光干涉，彩色条纹，中间是白色。例题例题1：(97全国全国)在双缝干涉实验中，以白光为光源，在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹若在双缝中的一在屏幕上观察到了彩色干涉条纹若在双缝中的一缝前放一红色滤光片缝前放一红色滤光片(只能透过红光只能透过红光)，另一缝前放一，另一缝前放一绿色滤光片绿色滤光片(只能透过绿光只能透过绿光)，这时，这时（

3、 ） A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它颜色只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其它颜色的红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在双缝干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮有光亮 D.屏上无任何光亮屏上无任何光亮c薄膜干涉：薄膜干涉：原理：原理： 薄膜的前后表面反射回的两薄膜的前后表面反射回的两列波发生干涉。列波发生干涉。薄膜厚度不同，不同位置两列波光程薄膜厚度不同，不同位置两列波光程差不同，形成明暗条纹。差不同，形成明暗条纹。

4、白光白光彩色条纹彩色条纹应用：应用：a、空气薄膜；、空气薄膜；b、在空气膜上下表面反射的波发生干涉、在空气膜上下表面反射的波发生干涉c、条纹平行则表面平整；、条纹平行则表面平整； 不平行则表面不平。不平行则表面不平。（2 2）增透膜：）增透膜：a、增强透射光，减弱反射光、增强透射光，减弱反射光b b、要求增透膜的厚度是入射光在薄膜、要求增透膜的厚度是入射光在薄膜 介质中波长的四分之一介质中波长的四分之一c c、涂有增透膜的光学镜头呈淡紫色、涂有增透膜的光学镜头呈淡紫色 例题例题2：如图中所示是用于干涉法检查某块厚玻如图中所示是用于干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通璃的

5、上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹，是由下列哪个表面反射的光线叠加而成的纹，是由下列哪个表面反射的光线叠加而成的( ) A. a的上表面和的上表面和b的下表面的下表面 B. a的上表面和的上表面和b的上表面的上表面 C. a的下表面和的下表面和b的下表面的下表面 D. a的下表面和的下表面和b的上表面的上表面D例题例题3：(03上海上海) 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图装置如图1所示。将一块平板玻璃放置在另一平板所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，

6、从而在两玻璃玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条所示。干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1装置装置中抽去一张纸片，则当光垂中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉后，从上往

7、下观察到的干涉条纹条纹 A.变疏变疏B.变密变密C.不变不变D.消失消失A图图1 1（俯视图）（俯视图）图图2 2光发生光发生明显衍射明显衍射的条件：的条件：障碍物或孔、缝的尺寸比光的波长小，障碍物或孔、缝的尺寸比光的波长小，或与波长差不多。或与波长差不多。单缝衍射：单缝衍射：明暗相间不等间距的条纹，明暗相间不等间距的条纹，中央亮纹宽而亮中央亮纹宽而亮缝越窄，波长越长，衍射越明显。缝越窄，波长越长，衍射越明显。白光衍射，彩色条纹，中央白色白光衍射，彩色条纹，中央白色2 2、光的衍射：、光的衍射：光能绕过障碍物传播的现象。光能绕过障碍物传播的现象。圆孔衍射：圆孔衍射：圆盘衍射：圆盘衍射：3、光的

8、偏振：、光的偏振：说明光是一种波，说明光是一种波，而且是一种横波。而且是一种横波。例题例题3B：( 07全国卷全国卷)如图，如图，P是偏振片，是偏振片，P的透振的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。下列四方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射种入射光束中，哪几种照射P时能在时能在P的另一侧观察到的另一侧观察到透射光？（透射光？（ ）A.太阳光太阳光 B.沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成沿与竖直方向成45角振动的光角振动的光P光束光束ABD偏振现象分析：偏振现象分析：例题例题4：(00上海上海

9、)如图所示为单色如图所示为单色光源发出的光经光源发出的光经一狭缝照射到光一狭缝照射到光屏上，可观察到屏上，可观察到的图像是（的图像是（ ）A例题例题5：（：（01上海）上海）图中图中 A、B两幅图是由单色光两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图像，其中图分别射到圆孔而形成的图像，其中图A是光的是光的_（填干涉或衍射）图像。由此可以判断出图（填干涉或衍射）图像。由此可以判断出图A所对所对应的圆孔的孔径应的圆孔的孔径_（填大（填大于或小于）图于或小于）图B所对应的圆孔所对应的圆孔的孔径。的孔径。 答案衍射，小于答案衍射，小于 无线电波无线电波 微波微波红外线红外线可见光可见光紫外线紫外线伦琴射线伦

10、琴射线 射线射线 f 产生产生机理机理特特性性 用用途途波长越长，越容易干涉和衍射。波长越长，越容易干涉和衍射。如：无线电波。如：无线电波。逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大LC回路中的回路中的电磁振荡电磁振荡原子外层电子受激发原子外层电子受激发原子内层电原子内层电子受激发子受激发原子核原子核受激发受激发波动性强波动性强热效应热效应引起引起视觉视觉化学作用化学作用荧光效应荧光效应杀菌杀菌贯穿作贯穿作用强用强贯穿本贯穿本领最强领最强广播通讯广播通讯无线电技无线电技术术微微波波炉炉加热加热探测温度探测温度遥控遥控遥感遥感照明照明摄影摄影感光技术感光技术帮助吸收帮助吸收钙质钙质消毒消毒透视透视探伤探伤

11、化疗化疗探伤探伤3、光的电磁说：、光的电磁说：不同色光不同色光(电磁波电磁波)在真空中的速度相同为在真空中的速度相同为C不同色光不同色光(电磁波电磁波)对同种介质的折射率不同；对同种介质的折射率不同；频率越高折射率越大；频率越高在介质中的速频率越高折射率越大；频率越高在介质中的速度越小；度越小；电磁波的传播规律：电磁波的传播规律：例题例题6：(99全国全国)一束单色光，在真空中波长为一束单色光，在真空中波长为6.0010-7m,射入折射率为射入折射率为1.50的玻璃中，它在的玻璃中，它在此玻璃中的波长为此玻璃中的波长为 m，频率是，频率是 Hz。(真空中的光速是真空中的光速是3.00108m/

12、s)4.0010-7m; 5.001014Hz例题例题8：(04江苏江苏)下列关于紫外线的几种说法中，下列关于紫外线的几种说法中，正确的是（正确的是（ ）A.紫外线是一种紫色的可见光紫外线是一种紫色的可见光B.紫外线的频率比红外线的频率低紫外线的频率比红外线的频率低C.紫外线可使钞票上的荧光物质发光紫外线可使钞票上的荧光物质发光D.利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控C例题例题7：下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A、真空中红光的波长比紫光的小；、真空中红光的波长比紫光的小；B、玻璃对红光的折射率比对紫光的大；、玻璃对红光的折射率比对紫光的大；C、在

13、玻璃中红光的传播速度比紫光的大；、在玻璃中红光的传播速度比紫光的大；D、在真空中红光的速度比紫光的速度大；、在真空中红光的速度比紫光的速度大；C例题例题9：(00全国全国) 图图5所示为所示为X射线管的结构示意射线管的结构示意图，图，E为灯丝电源，要使射线管发出为灯丝电源，要使射线管发出X射线，须在射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压。下列说法两电极间加上几万伏的直流高压。下列说法中正确的是中正确的是( ) A.高压高源正极应接在高压高源正极应接在P点，点，X射线从射线从K极发出极发出B.高压高源正极应接在高压高源正极应接在P点，点，X射线从射线从A极发出极发出C.高压高源正极应接在高

14、压高源正极应接在Q点，点，X射线从射线从K极发出极发出D.高压高源正极应接在高压高源正极应接在Q点，点，X射线从射线从A极发出极发出DX射线的产生方法：射线的产生方法：高速电子撞击固体高速电子撞击固体表面；表面；1、在光的照射下物体发射电子的现象，、在光的照射下物体发射电子的现象， 叫做光电效应。叫做光电效应。 2、发射出来的电子叫做光电子，、发射出来的电子叫做光电子， 光电子形成的电流叫光电流。光电子形成的电流叫光电流。验电器验电器弧光灯弧光灯锌板锌板三、光的粒子性：三、光的粒子性： 光电效应：光电效应：3、光电效应的规律：、光电效应的规律：各种金属都存在极限频率，只有当入射光的各种金属都存

15、在极限频率，只有当入射光的频率大于极限频率时，才能产生光电效应。频率大于极限频率时，才能产生光电效应。光电子的最大初动能与入射光强度无关，光电子的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。只随入射光频率增大而增大。光电效应的发生几光电效应的发生几乎是瞬时的。乎是瞬时的。当入射光的频率大于当入射光的频率大于极限频率时，光电流的极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成强度与入射光的强度成正比。正比。例题例题10：（：（97上海）上海）如图所示，一静电计与锌板如图所示，一静电计与锌板相连，在相连，在A处用一弧光灯照锌板，关灯后指针保持处用一弧光灯照锌板，关灯后指针保持一定偏角。一定偏角。

16、(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将计指针偏角将_。（增。（增“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”）(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针指针_（填（填“有有”或或“无无”）偏转。）偏转。 答案答案 (1)减小，减小，(2)无无 例题例题11：用绿光照射一光电管，能产生光电流，用绿光照射一光电管，能产

17、生光电流，现欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，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下列哪种措施是正确的 （ ） A、改用红光照射、改用红光照射 B、增大绿光的强度、增大绿光的强度 C、增加光照时间、增加光照时间 D、改用紫光照射、改用紫光照射D例题例题12：(06上海上海)利用光电管产生光电流的电路利用光电管产生光电流的电路如图所示，电源的正极应接在如图所示，电源的正极应接在 端端(填填“a”或或“b”)；若电流；若电流表读数为表读数为8A，则每秒从光电，则每秒从光电管阴极发射的管阴极发射的光电子至少是光电子至少是 个个(已知电子的电荷量为已知电子的电荷量为1.

18、610-19C)a，51013 4、光子说、光子说：（：（爱因斯坦）爱因斯坦）一个光子的能量一个光子的能量E跟光的频率成正比。跟光的频率成正比。 在空间传播的光是不连续的，而是一份在空间传播的光是不连续的，而是一份 一份的，每一份叫做一个光子；一份的，每一份叫做一个光子； hE h=6.6310-34Jsh是普朗克常量是普朗克常量说明：说明：（1）每个光子的能量）每个光子的能量E只决定于光的频率；只决定于光的频率；（2）(在频率不变的情况下在频率不变的情况下)光强弱的不同，光强弱的不同， 是由于单位时间内发射光子数的多少不同。是由于单位时间内发射光子数的多少不同。逸出功逸出功若光子的能量恰好等

19、于逸出功：若光子的能量恰好等于逸出功：hW0 极限频率极限频率只与金属有关只与金属有关发生光电效应的条件：发生光电效应的条件：入射光的频率大于极限频率。入射光的频率大于极限频率。(用波长表述？用波长表述？)Wh0 5、光电效应方程：、光电效应方程：WhEk 光电子的最光电子的最大初动能大初动能与金属有关与金属有关光子能量光子能量使电子脱离某种金属使电子脱离某种金属所做功的最小值。所做功的最小值。补充例题：补充例题：某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为逸出功为2.21eV，用波长为，用波长为2.510-7m的紫外线照的紫外线照射阴极，已知真空中光速为射

20、阴极，已知真空中光速为3.0108m/s，元电荷为，元电荷为1.610-19C，普朗克常量为，普朗克常量为6.6310-34J s，求得，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是应分别是：（：（ ）A 5.31014HZ， 2.2J B 5.31014HZ， 4.410-19JC 3.31033HZ， 2.2J D 3.31033HZ， 4.410-19JB康普顿效应康普顿效应总结：总结：波动性波动性粒子性粒子性光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光电效应光电效应其余现象为波和粒子其余现象为波和粒子所共有所共有偏振现象偏振现象四、光的

21、波粒二象性四、光的波粒二象性光是一种波，也是一种粒子，光是一种波，也是一种粒子，具有波粒二象性。具有波粒二象性。光波是概率波光波是概率波大量光子显示波动性，大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性。个别光子显示粒子性。低频光子易显波动性，低频光子易显波动性，高频光子易显粒子性。高频光子易显粒子性。物质波：物质波：(波粒二象性的另一体现波粒二象性的另一体现)任何一个运动着的物体任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，都有一种波与它对应，波长是：波长是：ph 这种波叫物质波也这种波叫物质波也叫德布罗意波叫德布罗意波.例题例题13：（05年天津）现用电子显微镜观测线度为年天津）现用电子显微镜观测线度为

22、d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中，其中n1。已知普朗克常量。已知普朗克常量h、电子质量、电子质量m和电子电荷量和电子电荷量e，电子的初速度不计，则电子显微镜工作时电子的加电子的初速度不计，则电子显微镜工作时电子的加速电压应为（速电压应为（ ） D 313222enhmdB 222medhnA222men2hdC222med2hnD五、激光的特性及应用五、激光的特性及应用: 相干性好：通讯；干涉光源相干性好：通讯；干涉光源 平行度好：长距离精确测量平行度好：长距离精确测量 亮度高：加工坚硬材料亮度高：加工坚硬材料(2007广东广东)关于光的性质，下列说法正确的关于光的性质，下列说法正确的是是( )A光在介质中的速度大于光在真空中的速度光在介质中的速度大于光在真空中的速度B双缝干涉说明光具有波动性双缝干涉说明光具有波动性C光在同种介质中沿直线传播光在同种介质中沿直线传播D光的偏振现象说明光是纵波光的偏振现象说明光是纵波B高考题赏析高考题赏析(