高考物理光的本性

1、3eud教育網(wǎng) 百萬教學(xué)資源，完全免費(fèi)，無須注冊，天天更新！光的本性復(fù)習(xí)要點(diǎn)1了解光的“微粒說”與“波動(dòng)說”。2了解光的干涉現(xiàn)象，熟悉相干條件；掌握雙縫干涉的特征及規(guī)律，熟悉雙縫干涉的條紋分布情況及明、暗紋位置特征；了解薄膜干涉現(xiàn)象，熟悉薄膜干涉的特征及其應(yīng)用。3了解光的衍射現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，熟悉單縫衍射條紋的人發(fā)布特征4了解光的電磁說，熟悉電磁波譜，了解各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理、基本特征及應(yīng)用類型。5了解光電效應(yīng)現(xiàn)象，熟悉光電效應(yīng)現(xiàn)象所遵循的基本規(guī)律，掌握光子說理論。6了解光的波粒二象性。二、難點(diǎn)剖析1關(guān)于“微粒說”和“波動(dòng)說”。 “微粒說”和“波動(dòng)說”都是對光的本性的認(rèn)識過程中

2、所提出的某種假說，都是建立在一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的。以牛頓為代表的“微粒說”認(rèn)為光是從光源發(fā)出的物質(zhì)微粒，這種假說很容易解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象，光的反射現(xiàn)象，光的折射現(xiàn)象，但在解釋一束光射到兩種介質(zhì)界面處會(huì)同時(shí)發(fā)生反射與折射現(xiàn)象時(shí)，發(fā)生了很大的困難。以惠更斯為代表的“波動(dòng)說”認(rèn)為光是某種振動(dòng)以波的形式向周圍傳播，這種假說很容易解釋反射與折射同時(shí)存在的現(xiàn)象，但由于波應(yīng)能繞過障礙物，所以在解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象時(shí)遇到了困難。 2楊氏雙縫干涉的定量分析 如圖2422所示，縫屏間距L遠(yuǎn)大于雙縫間距d，O點(diǎn)與雙縫S1和S2等間距，則當(dāng)雙縫中發(fā)出光同時(shí)射到O點(diǎn)附近的P點(diǎn)時(shí)，兩束光波的路程差為 =r2r1.由幾何關(guān)系得

3、r12=L2+(x)2， r22=L2+(x+)2.考慮到 圖2422 Ld 和 Lx， 可得 =.若光波長為，則當(dāng) =k（k=0，1，2，）時(shí)，兩束光疊加干涉加強(qiáng)；當(dāng) =(2k1) (k=1，2，3，)時(shí)，兩束光疊加干涉減弱，據(jù)此不難推算出（1）明紋坐標(biāo) x=k （k=0，1，2，）（2）暗紋坐標(biāo) x=(2k1) （k=1，2，）（3）條紋間距 x=.上述條紋間距表達(dá)式提供了一種測量光波長的方法。3光的電磁說與電磁波譜光的干涉與衍射充分地表明光是一種波，光的偏振現(xiàn)象又進(jìn)一步表明光是橫波。麥克斯韋對電磁理論的研究預(yù)言了電磁波的存在，并得到電磁波傳播速度的理論值3.11108m/s，這和當(dāng)時(shí)測出

4、的光速3.15108m/s非常接近，在此基礎(chǔ)上麥克斯韋提出了光在本質(zhì)上是一種電磁波，這就是所謂的光的電磁說。赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測出其波長與頻率，進(jìn)而得到電磁波的傳播速度，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的電磁說。光作為電磁波的一種，與其他的電磁波共同構(gòu)成電磁波譜。對于電磁波譜，應(yīng)了解非排布情況、產(chǎn)生機(jī)理及實(shí)際用途。電磁波種類無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線射線頻率（Hz）1043101210123.910143.910147.510147.5101451016310163102031019以上真空中波長（m）3101410431047.71077.710741074107610910810121

5、011以下觀察方法無線電技術(shù)利用熱效應(yīng) 激發(fā)熒光 利用貫穿本領(lǐng)照相底片感光（化學(xué)效應(yīng)）核技術(shù)產(chǎn)生方式LC電路中自由電子的的振蕩原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)用途通訊，廣播，導(dǎo)航加熱烘干、遙測遙感，醫(yī)療，導(dǎo)向等照明，照相，加熱日光燈，黑光燈手術(shù)室殺菌消毒，治療皮膚病等檢查探測，透視，治療等探測，治療等4光電效應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律。（1）光電效應(yīng)現(xiàn)象。光照使物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)現(xiàn)象；所發(fā)射的電子叫光電子；光電子定向移動(dòng)所形成的電流叫光電流。（2）光電效應(yīng)現(xiàn)象所遵循的基本規(guī)律。物體在光照的條件下發(fā)射電子而發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)遵循如下規(guī)律：（1）對于任何一種金屬，入射光的頻

6、率必須大于某一極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)極限頻率，無論強(qiáng)度如何，無論照射時(shí)間多長，也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)；（2）在單位時(shí)間里從金屬極板中發(fā)射出的光電子數(shù)跟入射光的強(qiáng)度成正比；（3）發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大；（4）只要入射光的頻率高于金屬極板的極限頻率，無論其強(qiáng)度如何，光電子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的，不超過109s.5光子說光子說的主要內(nèi)容為：沿空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子；光子的能量E與光的頻率成正比，比例系數(shù)即為普朗克常量 E=h6光的波粒二象性光的干涉，衍射等現(xiàn)象充分表明光是波，而光電效應(yīng)現(xiàn)象又表明光是

7、粒子。事實(shí)上，光具有波動(dòng)和粒子二重特性。俗稱光的波粒二象性。光在傳播時(shí)更多地表現(xiàn)為波動(dòng)特性，在與物質(zhì)微粒發(fā)生作用時(shí)更多地表現(xiàn)為粒子特征；波長越長的光波動(dòng)性越顯著，頻率越高的光粒子性越顯著；大量光子的整體行為表現(xiàn)為波動(dòng)性，少量光子的個(gè)別行為表現(xiàn)為粒子性。三、典型例題例1能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩束光是（ ）A頻率相同、振幅相同的兩束光B頻率相同、相位差恒定的兩束光C兩只完全相同的燈光發(fā)出的光D同一光源的兩個(gè)發(fā)光部分發(fā)出的光分析：比例考察的是對“相干條件”的了解解答：只有頻率相同、相差恒定、振動(dòng)方向相同的光波，在它們相遇的空間里能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，觀察到穩(wěn)定的干涉圖樣，但是，光波并不是一列連續(xù)波，它是由一

8、段段不連續(xù)的具有有限長度的所謂“波列”組合而成的，并且波動(dòng)間的間歇也是不規(guī)則的。兩個(gè)獨(dú)立光源發(fā)出的光，即使是“頻率相同的單色光（實(shí)際上嚴(yán)格的單色光并不存在），也不能保持有恒定的相差。因此，為了得到相干光波，通常是把同一光源發(fā)出的一束光分成兩束。楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，所以在光源和雙縫間設(shè)置一個(gè)狹縫，就是讓點(diǎn)光源發(fā)出的一束光，先經(jīng)第一個(gè)縫產(chǎn)生衍射，使得由雙縫得到的兩束光成為相干光波。光源發(fā)光是以原子為發(fā)光單位的，由前面分析可知，我們無法使兩只完全相同的燈泡、同一光源的兩個(gè)發(fā)光部分發(fā)出頻率相同、相差恒定的光。這樣的光源不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，無法觀察到干涉圖樣。所以應(yīng)選B。例2在真空中頻率為41014

9、Hz的是紅光，頻率為61014Hz的是綠光，現(xiàn)在有一束單色光，它在n=1.5的玻璃中，波長為5000，它在這種玻璃中的頻率是多少？是什么顏色？在真空中的頻率是多少？又是什么顏色？分析：光的頻率決定于光的顏色，光從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時(shí)，由于頻率不變，故顏色不變，因此，本題關(guān)鍵是求頻率。由n=得，光在玻璃中的速度為 =m/s=2m/s它在玻璃中的頻率為=Hz=41014H z由此可知，該單色光在真空中的頻率也為41014Hz，故為紅光。在真空中與玻璃中均為紅顏色。例3如圖242所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，屏上O點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離相等。當(dāng)用波長為0.75m的單色光照射時(shí)，P是位于O上方的第二條

10、亮紋位置，若換用波長為0.6m的單色光做實(shí)驗(yàn)，P處是亮紋還是暗紋？在OP之間共有幾 圖242條暗紋？分析：P點(diǎn)是暗紋還是暗紋，關(guān)鍵取決于P到S1和S2的路程差r=r2r1；P是第幾級明（暗）紋，關(guān)鍵取決于r是光波長（半波長）的多少倍。解答：當(dāng)用波長為1=0.75m單色光時(shí)P為O上方第二條亮紋，所以P到雙縫S1、S2的距離差r=21=20.75m=1.5m.改用2=0.6m.的單色光時(shí)，路程差r=2，所以P和為暗紋，從O到P路程差由零逐漸增大，必有路程差為和2的兩點(diǎn)，即OP之間還有兩條暗紋。例4關(guān)于光電效應(yīng)，有如下幾種陳述，其中正確的是（ ）A金屬電子的逸出功與入射光的頻率成正比B光電流的強(qiáng)度與

11、入射光的強(qiáng)度無關(guān)C用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能要大D對于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長”，入射光的波長必須小于這個(gè)波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)分析：此例的解答要求熟悉光電效應(yīng)現(xiàn)象的特征及其規(guī)律。解答：金屬的逸出功由該金屬?zèng)Q定，與入射光源頻率無關(guān)，光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。不可見光包括能量大的紫外線、X射線、射線，也包括能量比可見光小的紅外線、無線電波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。所以應(yīng)選D。例5已知金屬銫的逸出功為1.9eV，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，要使銫表面發(fā)出的光電子的最大功能為1.0eV，入射光的波長應(yīng)為_m.分析：要求了解光電效應(yīng)的規(guī)律及光子說理論。解答

12、：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得：=W+m=1.9+1.0=2.9eV=2.91.61019J=4.3107 m例6太陽光垂直射到地面上時(shí)，地面上1m2接受的太陽光的功率為1.4kW,其中可見部分約占45%（1）假如認(rèn)為可見光的波長約為0.55m，日地間距離R=1.51011m.普朗克恒量h=6.61034Js，估算太陽每秒輻射出的可見光子數(shù)為多少？（2）若已知地球的半徑為6.4106m，估算地球接受的太陽光的總功率。 分析：了解光子說理論，建立起適當(dāng)?shù)哪Ｐ停纯傻贸稣_解答。解答：（1）設(shè)地面上垂直陽光的1m2面積上每秒鐘接收的可見光光子數(shù)為n.則有P45%=nh.解得：n= =1.751021m2設(shè)想一個(gè)以太陽為球心，以日、地距離為半徑的大球面積包圍著太陽，大球面接受的光子數(shù)即等于太陽輻射的全部光子數(shù)。則所求可見光光子數(shù)