光學(xué)同步精練

1、第十章 光學(xué)光學(xué)同步精練精練一(光的干預(yù)和衍射)1在雙縫干預(yù)實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干預(yù)條紋。假設(shè)在雙縫中的一 縫前放一紅色濾光片 (只能透過紅光) ，另一縫前放一綠色濾光片 (只能透過綠光) ，這時( ) (A )只有紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋，其他顏色的雙縫干預(yù)條紋消失(B)紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋消失，其他顏色的雙縫干預(yù)條紋依然存在( C )任何顏色的雙縫干預(yù)條紋都不存在，但屏上仍有光亮( D )屏上無任何光亮2聲波、光波都是波動，但聲波能繞過一般障礙物(如因為( )( A )聲波是縱波而光是橫波( B )光只能直線傳播( C )聲波波長較長，而光波的波長很短(D)聲波的

2、波速小，光波的波速大隔墻有耳 )，而光波卻不能，這是3在紫外線、紅外線、( A ) X 射線( C )紅外線X 射線和無線電波中，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象最明顯的是(B)紫外線(D )無線電波4在雙縫干預(yù)實驗中，用紅光照射雙縫，在屏上產(chǎn)生明暗相間的干預(yù)條紋，那么(A )(B)( C )(D)只有在波峰與波谷疊加的地方出現(xiàn)暗條紋只有在波峰與波峰疊加的地方出現(xiàn)亮條紋 將黃光代替紅光照射雙縫，在屏上明暗條紋的寬度增大 將黃光代替紅光照射雙縫，在屏上明暗條紋的寬度不變精練二(光電效應(yīng)光的波粒二象性)1當(dāng)用綠光照射某金屬時，可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用強(qiáng)度比綠光弱的紫光照射該金屬，那么 ()(A )光電子的最大初動能減小

3、，光電流減弱( B )光電子的最大初動能增大，光電流減弱(C) 光電子的最大初動能減小，光電流增大(D) 不能發(fā)生光電效應(yīng)2關(guān)于光的波粒二象性，以下說法中正確的有A光的波粒二象性是對牛頓微粒說及惠更斯波動說的歸納總結(jié)B光既具有波動性，又具有粒子性C光的波動性是大量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象，光的粒子性是少量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象D 光在傳播過程中主要表現(xiàn)為波動性；光與微觀粒子作用時主要表現(xiàn)為粒子性3 .某金屬的逸出功 是W = 3.32 X 10 J，使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時照射光的最大波長4金屬鎢的逸出功是 4.52eV，那么金屬鎢的極限頻率是 ，如果用可見光頻率是3.9X 10147.5X 1014缶照

4、射鎢，貝U _ 填“能或“不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光學(xué)綜合導(dǎo)學(xué)知識要點1. 光的干預(yù)兩個振動情況完全相同的光源發(fā)出的光在空間互相疊加，空間某些點振動始終加強(qiáng)因而產(chǎn)生亮點，空間某些點振動始終減弱因而產(chǎn)生暗點，且亮點和暗點相互間隔的現(xiàn)象，叫作光的干預(yù)。2. 光的衍射光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射要觀察到明顯的光的衍射現(xiàn)象，必須使障礙物或小孔的尺寸能跟光波的波長相比較或者比光的波長要小。由光的衍射現(xiàn)象可知，光的直線傳播規(guī)律是一種近似規(guī)律。干預(yù)和衍射是波動所特有的現(xiàn)象，光能產(chǎn)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性。3. 光是一種電磁波各種無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及y射線組成了電

5、磁波的 大家族，按頻率波長排列成電磁波譜。麥克斯韋提出光是一種電磁波，這就是光的電磁說。赫茲用實驗證實了電磁波的存在， 麥克斯韋提出的光的電磁理論的正確性。4. 光電效應(yīng)在光的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫光電子。實驗說明： 各種金屬都有一個極限頻率V,入射光的頻率低于這個頻率的光，無論強(qiáng)度如何，照射時間多長，也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)； 光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大； 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流與入射光強(qiáng)度成正比； 光電子的產(chǎn)生幾乎是瞬時的。光電效應(yīng)說明光具有粒子性。由于光不僅具有波動性而且還有粒子性，光具有的這種性質(zhì)稱為光

6、的波粒二象性。學(xué)習(xí)指導(dǎo)1光的干預(yù)，使干預(yù)圖像更加明亮。楊氏是從按照波的理論。兩列相同的波在相遇時會發(fā)生 干預(yù)現(xiàn)象。教室里常將兩支相同的日光燈平行放置， 它們同時發(fā)光，但我們誰也見到過在課桌上因光的 干預(yù)而出現(xiàn)明暗相間的 “斑馬條。為什么兩支相同 的日光燈發(fā)出的光不能發(fā)生光的干預(yù)現(xiàn)象？日光燈由許許多多個發(fā)光點組成，各點的發(fā)光 情況不相同，它們發(fā)出的光無論頻率方向都不相同， 且不斷隨時間而變化，不能成為相干波源。英國物理學(xué)家托馬斯楊最初的實驗是在擋板 上鉆兩個靠得很近的小孔，用一束光照射它們，在 擋板的光屏上得到干預(yù)圖像。以后又改為兩條狹縫圖一小束光中取出兩份組成兩個波源，實現(xiàn)了兩個波源完全同步的

7、條件，成為相干波源。在這 以后，又有科學(xué)家用光照射豎直放置的肥皂膜， 光在肥皂膜的前后兩個外表分別反射， 同樣 是從一小束光中取出兩份組成兩個波源， 滿足相干波源的條件而見到干預(yù)圖像， 這就是薄膜干預(yù)。由于肥皂膜是豎直放置，受重力作用使其截面呈梯形，上薄下厚，它的圖像是橫條紋。如果光源發(fā)出的光是單色光， 那么干預(yù)圖樣是明暗間隔的條紋 如光源發(fā)出的光是白光， 那么干預(yù)圖樣是彩色條紋雙縫干預(yù)的圖樣特征是相鄰兩條明條紋或暗條紋平行和它們之間的距離總是相等的。 在狹縫間的距離和狹縫與屏之間的距離都不變的條件下，用不同顏色的光做實驗，條紋問的間隔是不同的，紅光最寬，紫光最狹定量研究指出，相鄰兩明條紋間的

8、間距跟光波的波長成正比。2. 光的衍射由于可見光的波長在 gm以下，當(dāng)通常情況下，障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長，因此 不能見到顯著的衍射現(xiàn)象。光照射在物體上，我們在物體后面的光屏上見到的是物體的影子。 但是當(dāng)光射向一個針孔、 一條狹縫、一根細(xì)絲時就可以清楚地看到光的衍射。光偏離了原來直線傳播的方向，當(dāng)狹縫或細(xì)絲越細(xì)，光偏離就 越嚴(yán)重，衍射現(xiàn)象越顯著我們說光沿直線傳播， 是有條件的，在沒有障礙物的均勻媒質(zhì)中，光沿 直線傳播在障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長時，衍 射不明顯，也可認(rèn)為光沿直線傳播。當(dāng)障礙物的 尺寸接近光的波長甚至小于光的波長時，衍射十 清楚顯，就不可說光沿直線傳播了。干預(yù)圖像與衍射圖像有明

9、顯區(qū)別，干預(yù)圖像 是間隔相等的條紋，衍射圖像那么為中間特別明亮 而寬的間隔不相等的條紋圖。干預(yù)條紋的間距 跟光波的波長成正比。3. 各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理和特點各種電磁波按頻率由低到高的順序排列構(gòu)成了電磁波譜，即：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線。不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理是不同的：無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的。紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的。X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；丫射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。上述電磁波本質(zhì)相同， 服從共同規(guī)律，但由于頻率不同又表現(xiàn)出不同的特性，例如紅外線最顯著的是熱作用，紫外線最顯著的是化學(xué)作用，x射線和y

10、射線有很強(qiáng)的穿透能力。4. 光子說及其對光電效應(yīng)的解釋德國物理學(xué)家普朗克發(fā)現(xiàn)，電磁波的輻射和吸收是不連續(xù)的，是一份一份進(jìn)行的， 每一份的能量E和頻率v成正比，即E= h v,式中h是一個普適常量，叫做普朗克常量。為了解 釋光電效應(yīng)的規(guī)律，愛因斯坦提出在空間傳播的光也是一份一份的，每一份是一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比，即E= hv,這就是光子說。能量為E = hv的光子照射到金屬上時，被金屬中的某個電子吸收： 由于每種金屬都有一定的逸出功W，當(dāng)外表電子吸收光子的能量大于或等于逸出功時，才能成為光電子而產(chǎn)生光電效應(yīng)，這就是各種金屬都有一個極限頻率的原因。 當(dāng)電子吸收光子的能量后，一局部用于

11、克服逸出功， 余下的局部就轉(zhuǎn)化為逸出的電子1 2的最大初動能：一mv =2 -W .所以入射光的頻率越大，光子的能量就越大，逸出電子2的初動能也越大。 光的強(qiáng)度越大，單位時間內(nèi)入射光子的數(shù)目越多，但是因為一個電子吸收一個光子， 所以光電子的初動能跟光的強(qiáng)度無關(guān)。 光電子的數(shù)量跟光的強(qiáng)度成正比。 光電流的大小與單位時間內(nèi)入射的光子數(shù)的多少有 關(guān)，所以光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。5光電管及其應(yīng)用光電管是將光信號轉(zhuǎn)變成電信號的裝置，這種裝置的原理就是光電效應(yīng)。將光電管接入電路圖，在真空玻璃管里，A是普通金屬 做的陽極，K為活潑金屬銫做的陰極 可見光照射下就能產(chǎn)生光 電效應(yīng)，當(dāng)光照射到陰極 K，電路里

12、就產(chǎn)生電流因電流的強(qiáng)度 取決于照射光的強(qiáng)度，這樣電路中將出現(xiàn)隨光信號的強(qiáng)弱的變化 而變化的電信號，應(yīng)用時再將電信號放大。光電管用在各種自動化裝置、無線電 等技術(shù)裝置里。6光的學(xué)說的開展歷史微粒說認(rèn)為光是沿直線傳播的高速粒子流，微粒具有彈性，這種學(xué)說得到著名物理學(xué)家牛頓的支持光的微粒說能成功地解釋光的直進(jìn)、反射等物理現(xiàn)象，然而在解釋光的折射、 光的交叉相遇后會彼此毫無阻礙地繼續(xù)向前傳播等現(xiàn)象時，卻發(fā)生了很大的困難。荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出了光的波動說，波動說能成功地解釋光的干預(yù)、衍射、折射、光相遇時互不相干擾地向前傳播等物理現(xiàn)象，但在解釋光的直進(jìn)、光介質(zhì)等問題上遇到了很大的困難。英國物理學(xué)家麥克斯

13、韋提出了光的電磁說，認(rèn)為光是一種頻率很高的電磁波電磁說進(jìn)一步揭示了光的物質(zhì)性，成功地解釋了惠更斯波動說所不能解釋的光介質(zhì)的問題，但在解釋光電效應(yīng)等物理現(xiàn)象時，遇到了極大的困難。愛因斯坦在普朗克量子論的根底上提出了光子說，光子說能很好地解釋光電效應(yīng)等物理現(xiàn)象。7 如何正確理解光既具有波動性，又具有粒子性？I光的干預(yù)、衍射等現(xiàn)象，證實了光是一種波。在麥克斯韋揭示了光的電磁本質(zhì)以后，光是一種頻率很高的電磁波已成為不容置疑的事實但是愛因斯坦的光子說圓滿地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象后，光又是粒子的事實也已7777777777777.懺光膠片被證實。那么，光到底是什么？現(xiàn)代物理學(xué)的答復(fù)是光是一種波，同時也 是一種粒子，光具有波粒二象性。下面所述實驗可對此作一個說明。用右時間得到下列圖所示的3張照片。照片a中的曝光時間很短，照片b其次，照片c圖所示裝置進(jìn)行光做雙縫干預(yù)實驗，所用的光很微弱，感光膠片放在光屏位置，用不同曝光 的曝光時間較長，照片上的 白點是光子打在感光膠片 上的痕跡，這些照片顯示了 光的粒子性。比較3張照片, 可以看到照片a中有假設(shè)干個較散亂的白點，因光很微弱作用時間很短，粒子性較顯著 照片c中白點已經(jīng)構(gòu)成明暗相間的條紋，因