第十四章 光的本性

1、第十四章 光的本性物理光學(xué)光的本性學(xué)說發(fā)展史光的波粒二象性粒子性光電效應(yīng)微粒說（牛頓）波動(dòng)說（惠更斯）電磁說（麥克斯韋）光子說（愛因斯坦）光的波粒二象說光的干涉波動(dòng)性光的衍射一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)： 光的偏振二、基本知識(shí)：（一）、光的干涉和衍射：現(xiàn)象條 件獲得辦法舉 例實(shí) 例干涉兩列頻率相同的光（相干光）相遇疊加把一個(gè)點(diǎn)光源（或線光源）發(fā)出的光分為兩列光楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)利用薄膜前后表面的反射光陽光照射下的油膜面增透膜檢查部件表面衍射障礙物或孔的尺寸與光的波長相仿或比光的波長要小光通過小縫、小孔、或射向小障礙物單縫衍射圓孔衍射圓盤衍射透過樹葉縫隙看太陽光（二）、電磁波譜：電磁波產(chǎn)生機(jī)理特 性應(yīng) 用無線電波

2、LC電路中的周期性振蕩波動(dòng)性強(qiáng)無線技術(shù)紅外線原子的最外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的熱作用顯著，衍射性強(qiáng)加熱、高空攝影、紅外遙感可見光引起視覺產(chǎn)生色彩效應(yīng)照明、攝影、光合作用紫外線化學(xué)、生理作用顯著、能產(chǎn)生熒光效應(yīng)日光燈、醫(yī)療上殺菌消毒、治療皮膚病、軟骨病等倫琴射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)很大醫(yī)療透視、工業(yè)探傷射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)探傷；電離作用；對生物組織的物理、化學(xué)作用；醫(yī)療上殺菌消毒；（三）、光電效應(yīng)：1、光電效應(yīng)：在光（包括不可見光）的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象，叫光電效應(yīng)。2、光效應(yīng)中發(fā)射出來的電子叫光電子。3、光電效應(yīng)的基本規(guī)律：EK= h-W（1）每一種金屬，對應(yīng)一

3、極限頻率，入射光必須大于該極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。（2）光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入光的頻率增大而增大。（3）入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過109。（）當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入光的強(qiáng)度成正比。（四）、光的波粒二象性和物質(zhì)波（德布羅意波）大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，頻率小的電磁波容易觀察到波動(dòng)性；個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，頻率大的電磁波粒子性顯著。物質(zhì)波=h/p。鞏固練習(xí)：（1）屬于光的干涉現(xiàn)象的是： 。（2）屬于光的衍射現(xiàn)象的是： 。（3）屬于光的色散現(xiàn)象的是： 。A、雨后空中出現(xiàn)的彩虹 B、隔著手指縫隙看太陽光，出

4、現(xiàn)的彩色條紋C、肥皂泡上的彩色條紋 D、水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色圖樣E、隔著棱鏡看白色物體，看到物體的邊沿呈現(xiàn)各種彩色F、用手指把兩塊平玻璃板緊緊捏在一起，會(huì)從玻璃板面上看到許多彩色打紋、有關(guān)光現(xiàn)象的應(yīng)用技術(shù)，下列陳述中不正確的是（ ）A、無影燈是應(yīng)用光的衍射現(xiàn)象 B、增透膜是應(yīng)用光的干涉現(xiàn)象C、分光鏡是應(yīng)用光的色散現(xiàn)象 D、光導(dǎo)纖維是應(yīng)用光的全反射現(xiàn)象3、 電磁波有：可見光 、紅外線、紫外線、無線電波、射線、倫琴射線（）按頻率由小到大的順序排列是： 。（）隨著頻率的升高，波動(dòng)性越來越 ，而粒子性越來越 。（）可對物體進(jìn)行加熱的是 ，激發(fā)物質(zhì)發(fā)光的是 ，可用來檢查人體病變或骨折的是 ，能使種子發(fā)

5、生變異培育新品種的是 。4、用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電流，現(xiàn)欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大，下列哪種措施是正確的（ ）A、改用紅光照射 B、增大綠光的強(qiáng)度 C、增加光照時(shí)間 D、改用紫光照射4、增透膜的作用是利用了光的 現(xiàn)象，減少光的反射損失，有增透膜的光學(xué)鏡頭呈 色，其材料一般是 。5、在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其它生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮重要作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的，假設(shè)老鼠的體溫約37，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為m根據(jù)熱輻射理論，m與輻射源的絕對溫度的關(guān)系近似為Tm.9×10·（）老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的

6、熱輻射的波長為（ ）A、7.8×105 m B、9.4×106m C、1.16×104m 、9.7×108m（）老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射屬于（ ）、可見光波段 、紫外線波段 、紅外線波段 、射線波段例1. 用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為x。下列說法中正確的有 A.如果增大單縫到雙縫間的距離，x 將增大 B.如果增大雙縫之間的距離，x 將增大C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，x將增大D.如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，x將增大例2. 登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更

7、不能長時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz，那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少？例3. 平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說法中正確的有 A.在衍射圖樣的中心都是亮斑 B.泊松亮斑中心亮點(diǎn)周圍的暗環(huán)較寬C.小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑D.小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的 例4.為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場的實(shí)況，在發(fā)射場建立了發(fā)射臺(tái)

8、，用于發(fā)射廣播電臺(tái)和電視臺(tái)兩種信號(hào)。其中廣播電臺(tái)用的電磁波波長為550m，電視臺(tái)用的電磁波波長為0.566m。為了不讓發(fā)射場附近的小山擋住信號(hào)，需要在小山頂上建了一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)站，用來轉(zhuǎn)發(fā)_信號(hào)，這是因?yàn)樵撔盘?hào)的波長太_，不易發(fā)生明顯衍射。EK AP Q例5. 右圖是倫琴射線管的結(jié)構(gòu)示意圖。電源E給燈絲K加熱，從而發(fā)射出熱電子，熱電子在K、A間的強(qiáng)電場作用下高速向?qū)﹃帢OA飛去。電子流打到A極表面，激發(fā)出高頻電磁波，這就是X射線。下列說法中正確的有 A.P、Q間應(yīng)接高壓直流電，且Q接正極 B.P、Q間應(yīng)接高壓交流電 C.K、A間是高速電子流即陰極射線，從A發(fā)出的是X射線即一種高頻電磁波 D.從A發(fā)出的

9、X射線的頻率和P、Q間的交流電的頻率相同 例6. 有關(guān)偏振和偏振光的下列說法中正確的有 A.只有電磁波才能發(fā)生偏振，機(jī)械波不能發(fā)生偏振 B.只橫波能發(fā)生偏振，縱波不能C.自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠窆釪.除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光都是偏振光 例7. 對愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK= h-W，下面的理解正確的有 A.用同種頻率的光照射一種金屬，則從金屬中逸出的所有光電子都會(huì)具有同樣的初動(dòng)能EKB.式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C.逸出功W和極限頻率0之間應(yīng)滿足關(guān)系式W= h0D.光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比例8. 已知由激光器發(fā)出的一細(xì)束功率為P=0.15kW的激光束，豎直向上照射在一個(gè)固態(tài)鋁球的下部，使其恰好能在空中懸浮。已知鋁的密度為=2.7×103kg/m3，設(shè)激光束的光子全部被鋁球吸收，求鋁球的直徑是多大？（計(jì)算中可取=3，g=10m/s2）例9. 試估算一個(gè)中學(xué)生在跑百米時(shí)的德布羅意波的波長。例10. 為了觀察到納米級的微小結(jié)構(gòu)，需要用到分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡。下列說法中正確的