高三物理光的本性复习课件公开课一等奖课件省赛课获奖课件

第二十讲光本性淳安中学曾继第1页【知识重点】一、对光本性结识二、光干涉和衍射三、光电磁说四、光电效应与光子说第2页一、对光本性结识人类对光本性结识经历了微粒说:是高速运动粒子流波动说:某种振动在介质中传输(以为是与机械波类似)电磁说:光是一种电磁波光子说:光是一份一份,不连续.每一份光子就是一份能量.光波粒二象性:光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。几个过程。第3页二、光干涉和衍射光干涉和光衍射是光具有波动性有力证据。1．光干涉

现象:两列或几列光波在空间相遇时互相叠加,在某些区域始终加强,在另某些区域始终削弱,形成稳定明暗相间条纹现象。

产生条件:(1)两列波频率必须相同;(2)位相差保持不变。

第4页双缝干涉：A:用单色光做波源射到双缝上，光屏上出现明暗相间条纹，a:产生明纹条件是:此点到两狭缝路程差是波长整数倍；b:产生暗纹条件是:此点到两狭缝路程差是半波长奇数倍。c:相邻明纹（或暗纹）间距离式中d是双缝间距，L是双缝至屏面距离。假如用白光做光源，光屏上出现干涉图样是彩色条纹条纹特点:等间距第5页薄膜干涉：从透明薄膜前背面反射两列光波叠加在一起,由于薄膜厚度差异,产生明暗相间条纹现象。1.利用薄膜干涉法波长.第6页

用细金属丝绕一线框,将线框浸入肥皂水中,然后取出,这时线框里有一肥皂水薄膜.把这金属框竖直放置,光从肥皂液膜反射到我们眼睛,我们看到干涉条纹是A.条纹是水平方向,条纹宽度大体相同B.条纹是水平方向,条纹间隔上宽下密C.条纹是水平方向,条纹间隔上密下宽D.条纹是竖直方向,条纹宽度大体相等第7页分析：我们眼睛看到图像是由肥皂液膜前表面（接近人一侧）反射光和由肥皂液膜后表面反射光形成干涉图样。假如用白光做试验，观测到干涉图样是彩色条纹；假如用单色光做试验，观测到是单色明暗条纹。明条纹处是前表面反射光和由后表面反射光在达到前表面时振动步调相同，互相叠加而振动加强；暗条纹处则是前表面反射光和后表面反射光在达到前表面时振动步调相反而互相削弱成果。同一明纹处各点，前表面反射光和后表面反射光路程差（称为光程差）是相同，说明这些点处，薄膜厚度是相同。同理，同一暗纹处各点，膜厚度也是相同。相邻两条明条纹或相邻两条暗条纹之间，膜厚度差是相等。假如肥皂液膜两表面夹角恒定，那么形成明暗条纹是等间距。但本题中，肥皂液膜由于受重力作用，使其形成薄膜截面如图（甲）所示，膜两表面夹角自上而下是由小变大。这种情况形成明暗条纹间隔是上边宽、下边密。因此本题所展现薄膜干涉图样如图乙所示，条纹是水平方向，条纹间隔是上宽下密。说明：在薄膜干涉中，前表面反射光和后表面反射光光程差，是由膜厚度和膜对光折射率决定。假如膜前后表面反射两列光波光程差相同，则表白膜厚度相同，反之亦然。这样就很容易理解，同一明条纹处或同一暗条纹处，膜厚度是相同。解答：选项B正确。第8页2.可用薄膜干涉法检查平面3.增透膜d4.牛顿环.第9页2．光衍射现象:光线绕过障碍物偏离直线传输而进入几何阴影,并在光屏上出现明暗相间条纹现象。产生条件:障碍物或孔尺寸比光波波长小或者相差不多。单缝衍射条纹特点:单缝衍射图样是平行,中间宽两边窄明暗相间条纹。第10页圆孔衍射条纹特点：圆孔衍射图样是明暗相间同心圆环。第11页第12页1.光波在传输时，引发感光作用（和生理作用）主要是电矢量E.2.光是横波,但由于通过偏振片前后横波有一定差异,我们把前面叫自然光,背面叫偏振光.形成偏振光过程叫起偏或偏振.当其中一种方向上光振动E强于另一种方向上光振动,则称为部分偏振光;假如只存在了一种方向上振动分量,就称为完全偏振光.3.反射光中,垂直(“三线”平面)振动多于平行振动;折射光中,平行振动多于垂直振动.即:反射光和折射光均为部分偏振光.当入射角i=arctgn21(n21表达折射媒质对入射媒质相对折射率)时,反射光只存在垂直振动,为完全偏振光.而折射光仍存在平行振动(较多)和垂直振动(较少),为部分偏振光.光偏振-------横波特有现象.第13页三、光电磁说

1.电磁波谱:电磁波按波长以大到小次序是:无线电波(包括微波)、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。产生机理?2.光谱及光谱分析:由色散形成，按频率次序排列而成彩色光带叫做光谱。3.光谱分类：麦克斯韦预言,赫兹试验验证元素特征谱线产生???第14页第15页(1)连续光谱

连续分布包括有从红光到紫光各种色光光谱叫做连续光谱。炽热固体、液体和高压气体发射光谱是连续光谱。例如电灯丝发出光、炽热钢水发出光都形成连续光谱。(2)明线光谱

只含有一些不连续亮线光谱叫做明线光谱.明线光谱中亮线叫谱线,各条谱线对应不一样波长光.稀薄气体或金属蒸气发射光谱是明线光谱.明线光谱是由游离状态原子发射,因此也叫原子光谱.实践证明:原子不一样,发射明线光谱也不一样,每种原子只能发出具有本身特性某些波长光,因此明线光谱谱线叫原子特性谱线。第16页(3)吸取光谱

高温物体发出白光（其中包括连续分布一切波长光）通过温度较低物质时，某些波长光被物质吸取后产生光谱，叫做吸取光谱。多种原子吸取光谱中每一条暗线都跟该种原子原子发射光谱中一条明线相对应。这表白，低温气体原子吸取光，正好就是这种原子在高温时发出光。因此吸取光谱中暗谱线，也是原子特性谱线。太阳光谱是吸取光谱。第17页(4)光谱分析

由于每种原子都有自己特性谱线,因此能够根据光谱来鉴别物质和确定化学组成.这种办法叫做光谱分析。原子光谱不连续性反应出原子构造不连续性,因此光谱分析也能够用于摸索原子构造。明线谱吸取谱第18页四、光电效应与光子说

1.光电效应现象:在光照射下,使物体中电子逸出现象叫做光电效应。试验规律：(1)任何一种金属都有一种极限频率,入射光频率必须大于这个极限频率,才能产生光电效应;低于这个频率光不能产生光电效应。(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,一般不超出10-9秒。(4)当入射光频率大于极限频率时,光电流强度与入射光强度成正比。第19页光电子:每秒钟逸出光电子数------决定光电流I=Q/t=Ne/t光电子逸出最大初动能Ek=hv-hv0入射光:频率----决定每个光子能量.强度----决定每秒钟光源发射光电子数光电子:光子:第20页2．光子说在空间传输光不是连续，而是一份一份,每一份叫做一种光子.光子能量跟它频率ν成正比,即:E=hν,式中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,光电子最大初动能跟入射光子能量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。，

第21页4．对光电效应解释根据爱因斯坦理论,当光子照射到物体上时,它能量能够被物体中某个电子所有吸取,电子吸取光子能量后,它能量立即增加，不需要积累过程，假如hν足够大,电子就能够在瞬间离开物体表面逃逸出来,因此光电子发射一般不超出10-9秒.在这个过程中电子吸取能量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最大初动能.对于一定金属来说,逸出功w是一定,因此光电子最大初动能伴随入射光频率增大而增大.假如入射光子能量等于金属逸出功，它频率就是极限频率,不大于这个频率就不能产生光电效应了,那么极限频率

γ0=W/h

假如入射光比较强,即单位时间内入射光子数目多,产生光电子也多,因此光电流强度与入射光强度成正比。第22页

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。

不过接收光波粒二象性,就要求我们既不能够把光当成宏观观念中波,也不能够把光当成宏观观念中粒子.一般说来,大量光子产生效果往往显示出波动性,这种波动性能够看做是表白大量光子运动规律一种几率波.而个别光子产生效果往往显示出粒子性,这种粒子性体目前有能量、有动量,却没有静止质量.6.物质波:实物粒子同步具有波动性,这种波称为物质波,也叫德布罗意波。德布罗意波长：λ=h/p第23页【典型例题】如图所示双缝干涉装置,作为线光源小缝S位于双缝第24页

太阳光谱中具有许多暗线，这些暗线是由于什么原因形成？

分析：首先要结识到太阳光谱是在连续光谱背景上有许多暗线，这表白太阳光谱是吸取光谱，而不是连续光谱。太阳光谱这些暗线对应着某些元素特性谱线，它表白太阳大气层中存在着这些元素。太阳光在通过温度较低太阳大气层时，某些频率光被太阳大气中这些元素原子所吸取而形成了连续光谱中这些暗线。解答：这些暗线是由于太阳光线通过温度较低太阳大气层时，某些特性谱线光被吸取而形成。第25页

入射光照到某金属表面上发生光电效应,若入射光强度削弱,而频率保持不变.下列说法正确是：A:逸出光电子最大初动能减少；B:单位时间内从金属表面逸出光电子数目减少；C:从光照至金属表面到发射出光电子之间时间间隔将增加；D:不发生光电效应。答案:B第26页

例5、能量为6eV光子射入某金属表面后，逸出光电子最大初动能为2.5eV，求这种金属发生光电效应极限频率。

分析：已知光子能量，光电子最大初动能，根据爱因斯坦光电效应方程，可计算出金属逸出功。再根据金属极限频率与逸出功关系，计算出金属极限频率。金属逸出功为第27页【反馈练习】1．下面几个光学现象中，属于光衍射现象是A．浮在水平上薄油层在太阳光照射下，展现多种不一样颜色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．通过并在一起两根铅笔间狭缝，看远处与缝平行线状白炽灯灯丝，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:C第28页2．下列现象中，属于光干涉现象是：A．天空出现彩虹B．肥皂泡在阳光照射中展现彩色花纹C．隔着棱镜观测物体，在物体边缘看到彩色D．通过靠得很近两根平行铅笔间缝隙观测远处日光灯时，见到彩色光带答案:B第29页3．如图所示，是干涉法检查某块厚玻璃板上表面是否平装置，所用单色光是用一般光源加滤光片产生，检查中所观测到干涉条纹是由下列哪两表面反射光线叠加而成A．a上表面和b下表面B．a上表面和b上表面C．a下表面和b上表面D．a下表面和b下表面答案:C第30页4．通过游标卡尺两测脚间狭缝观看远处与缝平行白炽灯直灯丝，能够看到衍射图样。目前将红色和蓝色滤光片分别放到卡尺与灯泡间，假如其他条件不变，那么衍射图样中央亮纹宽度，红光与蓝光相比较A．红色较窄B．蓝色较窄C．两种光宽度相等D．需经计算才能确定答案:B第31页5．如图所示，用频率为f单色光垂直照射双缝，在光屏上P应为答案:D第32页6．有关光谱，下面说法中正确是A．炽热液体发射连续光谱B．太阳光谱中暗线说明太阳上缺乏与这些暗线对应元素C．明线光谱和暗线光谱都可用于对物质成份进行分析D．发射光谱一定是连续光谱答案:AC第33页7．有关电磁波，下列说法中哪些是正确？A．电磁波中最容易体现出干涉、衍射现象是无线电波B．红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发后产生。C．γ射线是原子内层电子受激发后产生D．红外线波长比红光波长长，它显著作用是热作用答案:ABD第34页8．某种无色透明玻璃对于在真空中波长为0.60μm单色光折射率是1.50。则C．这种光在该玻璃中波长是0.9μmD．对于真空中波长为0.40μm单色光，该玻璃折射率略不大于1.50答案:AB第35页9．某激光器能发射波长为λ激光，发射功率为P，c表达光速，h表达普朗克常量，则激光器每秒发射光子数为答案:A第36页10．用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，应A．改用红光照射；B．增大绿光强度C．增大光电管上加速电压D．改用紫光照射答案:D第37页【课后练习】1．有关光干涉和衍射，下列说法正确是A．在波峰跟波峰叠加地方，光就加强，出现亮条纹B．在波谷跟波谷叠加地方，光就削弱，出现暗条纹C．在双缝干涉试验条件不变情况下，红光条纹间距比紫光大D．双缝干涉明条纹或暗条纹之间距离总是相等；单缝衍射明条纹或暗条纹间距也是相等答案:AC第38页2、用频率为ν光照射某种金属表面产生光电子。当光电子垂直进入强度为B匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，以W表达逸出功，m、e、h分别表达电子质量、电量和普朗克常量。下列表达电子最大初动能式子中哪些是正确答案:CD第39页3、在演示光电效应试验中，本来不带电一块锌板与敏捷验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器指针就张开一种角度：如图所示，这时A、锌板带正电，指针带负电B、锌板带正电，指针带正电C、锌板带负电，指针带正电D、锌板带负电，指针带负电答案:B第40页4、一盏电灯发光功率为100W，假设它发出光向四周均匀辐射，答案:C第41页5．用红光做双缝干涉试验，在屏上观测到干涉条纹。在其他条件不变情况下，改用紫光做试验，则干涉条纹间距将变______。假如改用白