高考物理專題復(fù)習(xí)-光學(xué)(師)

1、光學(xué)專題復(fù)習(xí)總體感知知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 第一部分 光的折射 全反射知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一折射定律 知識(shí)梳理1光的折射 光射到兩種介質(zhì)的界面處，一部分進(jìn)入到另一種介質(zhì)中，并且改變?cè)瓉?lái)的傳播方向的現(xiàn)象叫做光的折射。2折射定律 折射光線跟入射光線和法線在同一平面上，并且分別位于法線兩側(cè)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比，即常數(shù)。3折射率 光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率，即。 它還等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比，即。 特別提醒： （1）任何介質(zhì)的折射率均大于1。 （2）相比較而言，折射率大的物質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率小的物質(zhì)叫光疏介質(zhì)，

2、因此光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)是相對(duì)的。 （3）介質(zhì)的折射率表明了介質(zhì)的折光能力，是由介質(zhì)的屬性決定的，不同的介質(zhì)有不同的折射率，所以光在不同的介質(zhì)中的速度不同。 （4）光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。 疑難導(dǎo)析1怎樣認(rèn)識(shí)折射定律 折射定律給出了入射光線、法線、折射光線三線的空間分布，即三線在同一個(gè)垂直于界面的平面內(nèi)，分別位于兩種介質(zhì)中，且位于法線兩側(cè)；給出了兩角的數(shù)量關(guān)系，即兩角正弦值之比是一個(gè)常數(shù)，不是兩角之比是一個(gè)常數(shù)。入射角和折射角分別是入射線和法線、折射線和法線的夾角，而不是跟界面的夾角。2如何理解折射率 （1）當(dāng)光從真空射入某一介質(zhì)中時(shí)，入射角、折射角都可以發(fā)生變化，但它們的正弦值之比卻是不

3、變的，是一個(gè)常數(shù)，例如，當(dāng)介質(zhì)是水時(shí)，這個(gè)常數(shù)是1.33。 （2）對(duì)于不同介質(zhì)，這個(gè)常數(shù)不同。例如光從真空射入玻璃時(shí)這個(gè)常數(shù)是1.5。介質(zhì)不同n不同，說(shuō)明n反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，這個(gè)常數(shù)叫介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。 光在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的折射率n有關(guān)，即，對(duì)此公式要求能熟練運(yùn)用，但不要求知道公式是怎么來(lái)的。 由知道介質(zhì)的折射率n1，即，就是說(shuō)光由真空射入介質(zhì)時(shí)，都是入射角大于折射角，折射光線向法線偏折；反之當(dāng)光由介質(zhì)射入真空時(shí)，入射角小于折射角，折射光線遠(yuǎn)離法線偏折。 折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小只能由介質(zhì)本身的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無(wú)關(guān)，“折

4、射率n與入射角的正弦成正比，與折射角的正弦成反比”的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。例如：入射角正弦值變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，折射角的正弦亦變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，但n不變。：空中有一只小鳥(niǎo)，距水面3m，其正下方距水面4m深處的水中有一條魚(yú)。已知水的折射率為4/3。 （1）鳥(niǎo)從空中看到水中的魚(yú)離它的距離是多少？ （2）魚(yú)在水中看空中的鳥(niǎo)離它的距離是多少？ 解析：（1）首先作出鳥(niǎo)看魚(yú)的光路圖，如圖所示：由于是在豎直方向上看，所以入射角很小，即圖中的i和r均很小，故有。由圖可得， m3m，則鳥(niǎo)看水中的魚(yú)離它m=6m （2）同理可得魚(yú)看鳥(niǎo)時(shí)：m=4m，則m=8m。知識(shí)點(diǎn)二全反射 知識(shí)梳理1全反射 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，在界面處

5、，一部分光被反射，另一部分光被折射到另一種介質(zhì)中，隨著入射角的增大，折射角增大，且折射光線能量減弱，反射光線能量增強(qiáng)，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，使折射角等于，折射光線消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。2臨界角 在全反射中，當(dāng)折射角等于時(shí)的入射角叫臨界角。 臨界角C的計(jì)算：當(dāng)光線由某種折射率為n的介質(zhì)射入真空（或空氣）時(shí)，。3發(fā)生全反射的條件 光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角。4全反射現(xiàn)象的應(yīng)用 在理解并掌握了全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件后，可以舉出一些現(xiàn)象，運(yùn)用全反射的知識(shí)進(jìn)行分析解釋。 例如： （1）草葉上的露珠在陽(yáng)光照射下晶瑩透亮，空試管放在盛水的燒杯中，會(huì)看到試管壁很

6、明亮，等等。 （2）光導(dǎo)纖維是全反射的實(shí)際應(yīng)用，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展關(guān)系密切。 光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱光纖，如圖所示。光導(dǎo)纖維是利用全反射的原理來(lái)傳播光信號(hào)的，通常光纖是由內(nèi)芯和外套兩層組成的，內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，利用光纖可實(shí)現(xiàn)光纖通信，而光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾。 疑難導(dǎo)析對(duì)全反射現(xiàn)象的理解 全反射現(xiàn)象在生活中常會(huì)遇到，在學(xué)習(xí)中要認(rèn)識(shí)并掌握全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：一是光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，二是入射角大于（或等于）臨界角。首先要正確理解“光密”和“光疏”的概念，不但要了解“密”與“疏”是相對(duì)而言的，還不能把光密與光疏跟介質(zhì)密度的大小混同起來(lái)

7、，例如酒精對(duì)水來(lái)說(shuō)是光密介質(zhì)，它的密度卻比水小。其次，要正確理解臨界角的概念。為此，要清楚地認(rèn)識(shí)到在全反射現(xiàn)象中折射角隨入射角的增大而增大，入射角增大到某一角度時(shí)，折射角達(dá)到最大值（），再增大入射角，光疏介質(zhì)中就沒(méi)有折射光了，還要注意，隨著入射角和折射角的增大，反射光不斷增強(qiáng)，折射光不斷減弱，當(dāng)折射角接近時(shí)，折射光急劇減弱（直到為零），反射光急劇增強(qiáng)（直到跟入射光強(qiáng)度相等）。：光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是（ ） A內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 B內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反

8、射 C內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射 D內(nèi)芯的折射率與外套相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用 答案：A解析：發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角。光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套組成，內(nèi)芯的折射率比外套大，光從一端進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面多次全反射從另一端射出，從而使載有聲音、圖像以及各種數(shù)字信號(hào)的激光在光纖中隨全反射遠(yuǎn)距離傳播，實(shí)現(xiàn)光纖通信。所以選項(xiàng)A正確。知識(shí)點(diǎn)三棱鏡、光的色散 知識(shí)梳理1棱鏡 棱柱形的透明體為棱鏡，而橫截面為三角形的棱鏡即為三棱鏡。折射率大于周?chē)橘|(zhì)的棱鏡具有使光線向底面偏

9、折的作用，一個(gè)物體通過(guò)它所成的虛像則向頂角偏移。而折射率小于周?chē)橘|(zhì)的棱鏡對(duì)光線的作用則正好相反。需注意的是光在通過(guò)三棱鏡時(shí)，光線要經(jīng)過(guò)兩次折射。2一束白光經(jīng)棱鏡折射后會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。 復(fù)色光在介質(zhì)中由于折射率不同而分解成單色光的現(xiàn)象，叫做光的色散。 一束白光通過(guò)三棱鏡后產(chǎn)生色散，在屏上形成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫彩色光譜，說(shuō)明白光是復(fù)色光。3不同色光在介質(zhì)中的速度是不同的 紅光在玻璃中的光速最大，故紅光在玻璃中的折射率最小，偏向角也最小，而紫光在玻璃中的光速最小，故紫光在玻璃中的折射率最大，偏向角也最大，因此白光由于各色光通過(guò)棱鏡后偏向角不同而產(chǎn)生色散現(xiàn)象（如圖）。 特別提醒： （1）白光

10、為復(fù)色光。 （2）同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大。 （3）不同色光在同一介質(zhì)中傳播速度不同。 疑難導(dǎo)析正確理解光的頻率、折射率、光速等物理量的關(guān)系 白光通過(guò)三棱鏡后會(huì)發(fā)生色散，光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率是不變的。但同一介質(zhì)對(duì)不同頻率的入射光，折射率n不同，入射光頻率越高，介質(zhì)的折射率就越大。 紅光到紫光的特點(diǎn)如下表所示：物理量紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 紫原理頻率波動(dòng)理論折射率實(shí)驗(yàn)測(cè)定同種介質(zhì)中光速同種介質(zhì)中波長(zhǎng)同種介質(zhì)中折射率 ：紅光和紫光相比（ ） A紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大 B紅光光子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較

11、大 C紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小 D紅光光子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小 答案：B解析：在電磁波譜中，紫光的頻率比紅光高，由愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)可知，紫光的能量較大；由于紫光的頻率高，故紫光在同介質(zhì)中的折射率較大，由可知，在同一介質(zhì)中，紫光傳播速度較小，而紅光傳播速度較大；由以上分析得，正確選項(xiàng)為B。典型例題透析題型一光的折射的理解和計(jì)算 分析解決有關(guān)光的折射問(wèn)題的一般思路： （1）根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖 （2）利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。 （3）利用折射定律、折射率公式（、）求解。 （4）注意在折射現(xiàn)象中

12、，光路是可逆的。 特別提醒： 準(zhǔn)確、規(guī)范地畫(huà)出光路圖是解決幾何光學(xué)問(wèn)題的前提和關(guān)鍵。 從光路圖上找準(zhǔn)入射角和折射角，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)求出它們的正弦值。必要時(shí)可利用光路可逆原理輔助解題。 1、如圖所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢查池角處出液口的安全情況。已知池寬為，照明燈到池底的距離為。若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某種液體，當(dāng)液面高為時(shí)，池底的光斑距離出液口。 （1）試求當(dāng)液面高為時(shí)，池底的光斑到出液口的距離x。 （2）控制出液口緩慢地排出液體，使液面以的速率勻速下降，試求池底的光斑移動(dòng)的速率。 思路點(diǎn)撥：因折射率不變，若保持照明光束方向不變，即入射角不變，則折射角也不變，根據(jù)幾何關(guān)系

13、可求解。 解析：（1）設(shè)光斑距離出液口的距離為x，液面高為h，光斑距入射點(diǎn)的水平距離為l，如圖： 由幾何關(guān)系知，即 ，將代入解得 液面高度變化，折射角不變，所以，由得，即 所以，將代入解得。 （2）由可得，液面速率勻速下降，光斑也做勻速運(yùn)動(dòng)。 總結(jié)升華：池中沒(méi)有液體時(shí)，光沿直線傳播，池中注入液體時(shí)會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，正確地畫(huà)出折射光路圖是計(jì)算折射率的關(guān)鍵。舉一反三 【變式】如圖所示，游泳池寬度L=15m，水面離岸邊的高度為0.5m，在左岸邊一標(biāo)桿上裝有一A燈，A燈距地面高0.5m，在右岸邊站立著一個(gè)人，E點(diǎn)為人眼的位置，人眼距地面離1.5m，若此人發(fā)現(xiàn)A燈經(jīng)水反射所成的像與左岸水面下某處的B燈經(jīng)折

14、射后所成的像重合，已知水的折射率為1.3，則B燈在水面下多深處？（B燈在圖中未畫(huà)出） 解析：如圖所示，設(shè)水面為CF，A到水面點(diǎn)C的距離為，B燈與水面點(diǎn)C之間的距離為， 人眼到水面上點(diǎn)F之間的距離為，點(diǎn)C、D之間的距離為 由A燈光的反射得，得=5m 對(duì)B燈光的折射過(guò)程，有 ，解得：=4.35m 即燈在水面下4.35m深處。題型二對(duì)全反射的理解和計(jì)算 分析光的全反射、臨界角問(wèn)題的一般思路： （1）畫(huà)出恰好發(fā)生全反射的光路。 （2）利用幾何知識(shí)分析線、角關(guān)系，找出臨界角。 （3）以剛好發(fā)生全反射的光線為比較對(duì)象來(lái)判斷光路是否發(fā)生全反射，從而畫(huà)出其他光線的光路圖。 2、如圖，置于空氣中的一不透明容器中

15、盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0cm長(zhǎng)的線光源?？拷€光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)觀察線光源。開(kāi)始時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可能看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動(dòng)8.0cm，剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率n。 思路點(diǎn)撥：當(dāng)折射角等于時(shí)的入射角等于臨界角，畫(huà)出光路圖，根據(jù)函數(shù)關(guān)系和幾何關(guān)系即可求出折射率。 解析：當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時(shí)， 射到遮光邊緣的那條光線的入射角最小。 若線光源底端在點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可以看到

16、此光源底端， 設(shè)過(guò)O點(diǎn)液面的法線為，則 其中為此液體到空氣的全反射臨界角。由折射定律有 同理，若線光源頂端在點(diǎn)時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源頂端，則。 設(shè)此時(shí)線光源底端位于點(diǎn)。由圖中幾何關(guān)系可得 聯(lián)立式得 由題給條件可知，代入式得n=1.25。 總結(jié)升華：該題考查全反射的問(wèn)題，在分析時(shí)，要畫(huà)出光路圖，然后利用幾何關(guān)系求解。舉一反三 【變式】如圖所示，一立方體玻璃磚，放在空氣中，平行光束從立方體的頂面斜射入玻璃磚，然后投射到它的一個(gè)側(cè)面上。若全反射臨界角為，問(wèn)： （1）這光線能否從側(cè)面射出？ （2）若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率應(yīng)滿足什么條件？ 解析：（1）因?yàn)椴ＡУ呐R界角為C，所以不論入射

17、角i為多少，折射角r總小于C=，折射光在側(cè)面的入射角總大于，因而光線在側(cè)面要發(fā)生全反射而不能射出。 （2）因r總小于臨界角，要在側(cè)面能射出，也應(yīng)小于臨界角，即，所以，這就要求玻璃的折射率n滿足：，所以。題型三光的色散 應(yīng)著重理解兩點(diǎn)內(nèi)容：其一，光的頻率（顏色）由光源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)；其二，同一介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大。再應(yīng)用等知識(shí)，就能準(zhǔn)確而迅速地判斷有關(guān)色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長(zhǎng)、折射光線偏折程度等問(wèn)題。 3、一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別為和，a、b在玻璃中的傳播速度分別為和，則（ ） A B C D 思路點(diǎn)

18、撥：解決本題的關(guān)鍵在于知道，知道。 解析：由折射率公式可知，當(dāng)入射角i相同時(shí)，折射角r越大，n越小，可知，即A對(duì)B錯(cuò)；由公式可知，即C錯(cuò)D對(duì)。 答案：AD舉一反三 【變式】?jī)煞N單色光由水中射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角分別為、，已知。用、分別表示水對(duì)兩單色光的折射率，、分別表示兩單色光在水中的傳播速度（ ） A、 B、 C、 D、 答案：B析：由臨界角定義可知，臨界角越小，折射率越大，因?yàn)?，所以，故選項(xiàng)C、D是錯(cuò)誤的。由知，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。第二部分 光的波動(dòng)性知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一光的干涉 知識(shí)梳理11801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，證明了光的確是一種波

19、。2光的干涉現(xiàn)象 在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間，即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象。3干涉條件 光的干涉的條件是有兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，即相干波源。（相干波源的頻率必須相同）。 形成相干波源的方法有兩種：利用激光（因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光）。設(shè)法將同一束光分為兩束（這樣兩束光都來(lái)源于同一個(gè)光源，因此頻率必然相等）。 下面四個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖。 4干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋 亮紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即 暗紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍

20、，即 相鄰亮紋（暗紋）間的距離。用此公式可以測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。 用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于白光內(nèi)各種色光的波長(zhǎng)不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋。5薄膜干涉 當(dāng)光照射到薄膜上時(shí)，可以看到在薄膜上出現(xiàn)明暗相間的條紋。當(dāng)入射光是白光時(shí)，得到彩色條紋，當(dāng)入射光是單色光時(shí)，得到單色條紋。 參與薄膜干涉的兩列光是分別從薄膜的前表面和后表面反射出來(lái)的兩列光。用薄膜干涉可以檢查工件表面是否平整，在透鏡表面涂上增透膜以增大透射光。 特別提醒：薄膜干涉中的色散： （1）成因：由膜的前后表面反射回來(lái)的光疊加的結(jié)果，所以觀察時(shí)只能在光源的同側(cè)才能看到。 （2）形狀：明暗相間的條紋。紋

21、的亮暗與膜的厚度有關(guān)。 疑難導(dǎo)析增透膜能“增透”嗎？ 利用薄膜干涉現(xiàn)象可以制作增透膜，例如在透鏡表面涂一層厚度均勻的介質(zhì)薄膜，要求介質(zhì)的折射率小于制作透鏡的玻璃，厚度等于黃綠色光在介質(zhì)中傳播時(shí)的波長(zhǎng)的，這樣從介質(zhì)膜后表面反射的光與從介質(zhì)膜前表面反射的光恰好相差半個(gè)波長(zhǎng)，干涉的結(jié)果相互抵消，即反射光的強(qiáng)度大大降低，有人對(duì)以上分析都能接受，但他們認(rèn)為這只能叫“消反”，卻不能“增透”。這是由于人們?nèi)匀涣?xí)慣于用宏觀的思維方式來(lái)思考問(wèn)題，認(rèn)為反射回來(lái)的光互相抵消，并沒(méi)有增加透射光。其實(shí)光的干涉現(xiàn)象將引起整個(gè)光場(chǎng)分布的改變，總的能量是守恒的，反射光的能量被消弱，透射光的能量就必然得到增強(qiáng)，增透膜由于消反而

22、確實(shí)在“增透”，在光學(xué)儀器上，包括人配戴的眼鏡鏡片，都已廣泛使用了增透膜。 ：用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知使用的雙縫間距離d=0.1mm，雙縫到屏的距離L=6.0m，測(cè)得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3.8cm，氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是多少？假如把整個(gè)裝置放入折射率是4/3的水中，這時(shí)屏上的條紋間距是多少？ 解析：由條紋間距、雙縫間距d、雙縫到屏的距離L及波長(zhǎng)的關(guān)系，可測(cè)光波的波長(zhǎng)， 同理知道水的折射率，可知該波在水中的波長(zhǎng)，然后由的關(guān)系，可計(jì)算條紋間距。 由可以得出，紅光的波長(zhǎng) 激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是。如果整個(gè)裝置放人水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長(zhǎng)為，這時(shí)屏上條紋的間距是。知識(shí)點(diǎn)

23、二光的衍射 知識(shí)梳理1光離開(kāi)直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射。2產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 障礙物（或孔）的尺寸可以跟波長(zhǎng)相比，甚至比波長(zhǎng)還小。 特別提醒：關(guān)于衍射的表述一定要準(zhǔn)確（區(qū)分能否發(fā)生衍射和能否發(fā)生明顯衍射）。各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。 3泊松亮斑 當(dāng)光照到不透光的小圓板上時(shí)，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑（在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)）。 疑難導(dǎo)析1衍射與干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊

24、加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋2干涉與衍射的本質(zhì) 光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理。在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過(guò)兩列或多列頻率相同的光波，它們?cè)谄辽席B加形成單縫衍射條紋。 雙縫干涉：是等間距、等亮度的。 單縫衍射：除中央明條紋最寬最亮外，兩側(cè)條紋亮度、寬度逐漸減小。白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央的色光是紫光，最遠(yuǎn)離中央的色光是紅光。 圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)。 泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板上后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一。 特別提醒：干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射現(xiàn)

25、象證明了光具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)越大，干涉和衍射現(xiàn)象就越明顯，也越容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象。 ：一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明、暗相間的干涉條紋?，F(xiàn)在將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過(guò)一條窄縫，則在光屏上可以看到（ ） A與原來(lái)相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來(lái)暗些 B與原來(lái)不同的明暗的條紋，而中央明條紋變寬些 C只有一條與縫寬相對(duì)應(yīng)的明條紋 D無(wú)條紋，只存在一片紅光 答案：B解析：本題要考查學(xué)生對(duì)發(fā)生明顯衍射條件的理解，及單縫衍射圖樣特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，能夠比較雙縫干涉圖樣和單縫衍射圖樣的異同點(diǎn)。本題中這束紅光通過(guò)雙縫時(shí)，產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象，說(shuō)明每一條縫寬都很窄，滿足這束紅

26、光發(fā)生明顯衍射的條件，這束紅光通過(guò)雙縫在光屏上形成的干涉圖樣的特點(diǎn)是：中央出現(xiàn)明條紋，兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)等間隔的明暗相間條紋。而這束紅光通過(guò)單縫時(shí)形成的衍射圖樣的特點(diǎn)是：中央出現(xiàn)較寬的明條紋，兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)不等間隔的明暗相間條紋，且距中央明條紋遠(yuǎn)的明條紋亮度迅速減小，所以衍射圖樣看上去明暗相間的條紋數(shù)量較少，本題正確選項(xiàng)是B項(xiàng)。知識(shí)點(diǎn)三光的偏振 知識(shí)梳理1光的偏振 自然光是指在垂直于光的傳播方向上，各個(gè)方向強(qiáng)度相同。偏振光是指在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)。 光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波。2偏振光的產(chǎn)生方式 偏振光的產(chǎn)生方式是通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是獲得偏

27、振光，叫起偏器，第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器 特別提醒：光的偏振理解： （1）光波的感光作用和生理作用主要是由電場(chǎng)強(qiáng)度E引起的，因此將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)。 （2）自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。 （3）偏振光：自然光通過(guò)偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，叫偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通常看到的絕大多數(shù)光都是偏振光（如圖）。

28、 疑難導(dǎo)析1偏振光是怎樣產(chǎn)生的 （1）偏振光的產(chǎn)生方式 自然光通過(guò)起偏器，通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變?yōu)槠窆?，叫起偏器，第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器。 其實(shí)，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特性，即存在一個(gè)偏振方向，只讓平行于該方向振動(dòng)的光通過(guò)，其他振動(dòng)方向的光被吸收了。 自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。 （2）偏振光的理論意義和應(yīng)用 理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波，光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波。

29、 應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車(chē)燈眩光、液晶顯示等等。2光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，現(xiàn)象很相似，但光學(xué)本質(zhì)不同，分析問(wèn)題要首先弄清其原理和本質(zhì)。 ：光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波，下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是（ ） A一束自然光相繼通過(guò)兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化 B一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光與折射光線之間的夾角恰好是時(shí)，反射光是偏振光 C日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰 D通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋 答案：D 解析：自然光經(jīng)過(guò)偏振片或經(jīng)過(guò)界面反射和折射后（反射光線與折

30、射光線夾角為）會(huì)形成偏振光。經(jīng)指縫觀察日光燈看到的彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，D不正確。典型例題透析題型一光的干涉和衍射 （1）雙縫干涉和單縫衍射都是疊加的結(jié)果，只是干涉條紋是有限的幾束光的疊加，而衍射條紋是極多且復(fù)雜的相干光的疊加。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光在通過(guò)其中的三個(gè)狹縫時(shí)，都發(fā)生了衍射而形成三個(gè)線光源。所以，一般現(xiàn)象中既有干涉又有衍射。 （2）單縫衍射時(shí)，照射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中央亮紋越寬，所以衍射和干涉都能使白光發(fā)生色散現(xiàn)象，且中央白光的邊緣均呈紅色。 （3）干涉和衍射的圖樣有相似之處，都是明暗相間的條紋。只是干涉條紋中條紋寬度和亮紋亮度基本相同，衍射條紋中條紋寬度和亮紋亮度均不等，中央亮紋最寬

31、最亮。 1、如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，和為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與和距離之差為m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？ （1）已知A光在折射率為n=1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為m。 （2）已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為。 （sin=0. 6，cos=0.8） （3）若讓A光照射，B光照射，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象。 思路點(diǎn)撥：已知P點(diǎn)與和的距離之差，由出現(xiàn)明暗條紋的條件可判斷是亮條紋或暗條紋。 解析：（1）設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為， 由，得 根據(jù)光程差m，所以。 由此可知，從和到P點(diǎn)的光程差是波長(zhǎng)的3.

32、5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋。 （2）根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系得 由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)為 由光程差和波長(zhǎng)的關(guān)系，可見(jiàn)，用B光作光源，P點(diǎn)為亮條紋。 （3）若讓A光和B光分別照射和，這時(shí)既不能發(fā)生干涉，也不發(fā)生衍射， 此時(shí)在光屏上只能觀察到亮光。 總結(jié)升華： （1）同一種光在不同介質(zhì)中的頻率都相同，但波速和波長(zhǎng)不同，由此可得出折射率與波長(zhǎng)的關(guān)系。 （2）頻率不同的光不符合形成干涉的條件，故無(wú)法得到干涉圖樣。舉一反三 【變式】光通過(guò)各種不同的障礙物后會(huì)產(chǎn)生各種不同的衍射條紋，衍射條紋的圖樣與障礙物的形狀相對(duì)應(yīng)，這一現(xiàn)象說(shuō)明 （ ） A光是電磁波 B光具有波動(dòng)性 c光可以攜帶信息 D光具有波粒二象性

33、。 答案：BC解析：干涉和衍射是波的特性，由此可知B正確。由題設(shè)條件可知圖樣形狀與障礙物形狀相似，可以推斷C正確。題型二薄膜干涉的應(yīng)用 薄膜干涉的應(yīng)用應(yīng)注意：（1）劈形空氣薄膜頂角越小，光程差變化越緩和，條紋間距越寬。（2）增透膜的厚度為某種色光在膜中波長(zhǎng)的時(shí)，增透膜起到對(duì)該種色光增透的作用。 2、利用薄膜干涉的原理可以用干涉法檢查平面和制造增透膜，回答以下兩個(gè)問(wèn)題： （1）用如圖所示的裝置檢查平面時(shí)，是利用了哪兩個(gè)表面反射光形成的薄膜干涉圖樣？ （2）為了減少光在透鏡表面由于反射帶來(lái)的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般用折射率為1.38的氟化鎂，為了使波長(zhǎng)為m的綠光在垂直表面入射時(shí)使反射

34、光干涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度？ 思路點(diǎn)撥： （1）薄膜干涉是利用了光在空氣膜前后表面的反射光疊加形成的。 （2）增透膜的厚度為某種色光在膜中波長(zhǎng)的時(shí)，增透膜起到對(duì)該種色光增透的作用。 解析： （1）干涉圖樣是利用了標(biāo)準(zhǔn)樣板和被檢查平面間空氣膜即b、c表面反射光疊加形成的. （2）若綠光在真空中波長(zhǎng)為，在增透膜中的波長(zhǎng)為，由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長(zhǎng)及頻率的關(guān)系得： 即，那么增透膜厚度。 總結(jié)升華：本題易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是由于不理解薄膜干涉形成原因?qū)е洛e(cuò)誤判斷或不能將真空中光的波長(zhǎng)換算為增透膜中的波長(zhǎng)。舉一反三 【變式】如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻

35、的空氣膜，讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)。以下說(shuō)法正確的是（ ） A干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 B干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 C干涉條紋不等是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓?D干涉條紋不等是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓?答案：AC解析：薄膜干涉中的“薄膜”指的是兩個(gè)玻璃面之間所夾的空氣膜，故選項(xiàng)A是正確的，B是錯(cuò)誤的。兩列波的光程差滿足一定的條件：如兩列波的光程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，形成明條紋；如兩列波的光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，形成暗條紋，明暗條紋間的距離由

36、薄膜的厚度決定，膜厚度不均勻，則干涉條紋不等距，故選項(xiàng)C是正確的，D不正確。題型三光的偏振 光的偏振充分說(shuō)明光是橫波，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。 除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常見(jiàn)到的大部分光都是偏振光。 例如自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，調(diào)整入射角的大小，使反射光與折射光的夾角是，這時(shí)反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向互相垂直。 偏振光的產(chǎn)生方式：自然光通過(guò)起偏器，通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變?yōu)槠窆猓衅鹌?，第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器。 3、一段時(shí)間一來(lái)，“假奶粉事件”鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，奶粉的碳水化合物（糖）含量是一種重要指標(biāo)，可以用“

37、旋光法”來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而測(cè)定含糖量，偏振光通過(guò)糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,這一角度稱為“旋光度”, 的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能測(cè)量被測(cè)樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱 B到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱 C將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于 D將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于 思路點(diǎn)撥：由題知，轉(zhuǎn)動(dòng)B使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，則A

38、、B的偏振方向必相同，若在A、B間放入待檢糖溶液，因糖溶液對(duì)偏振光有旋光效應(yīng)，使來(lái)自A的偏振光經(jīng)過(guò)樣品后，偏振方向發(fā)生改變，則到達(dá)O處的光強(qiáng)度會(huì)明顯減弱，若適當(dāng)把A或B旋轉(zhuǎn)角度，還可以使偏振光恰好通過(guò)A、B后，使O處的光強(qiáng)度最大，故選ACD。答案：ACD 總結(jié)升華：自然光通過(guò)起偏器，通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變?yōu)槠窆?，叫起偏器，第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器。舉一反三 【變式】如圖，P是一偏振片，P的透振方向（用帶箭頭的實(shí)線表示）為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光（ ） A太陽(yáng)光 B沿豎直方向振動(dòng)的光 C

39、沿水平方向振動(dòng)的光 D沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光 答案：ABD解析：當(dāng)光的振動(dòng)方向與偏振光的方向平行時(shí)，透光最強(qiáng)；垂直時(shí)，無(wú)光透過(guò)；若為某一角度時(shí)，有部分光透過(guò)。而太陽(yáng)光是自然光，沿各個(gè)方向的振動(dòng)都存在，因此A、B、D選項(xiàng)正確。 第三部分 光的粒子性 物質(zhì)波知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一黑體輻射理論 知識(shí)梳理1熱輻射 一切物體都在輻射電磁波，輻射與物體的溫度有關(guān)。2黑體 能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射。3能量子 普朗克認(rèn)為振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍。當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收。這個(gè)不可再分的最小能量值叫能量子。，h為

40、普朗克常量，是電磁波的頻率。 疑難導(dǎo)析黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 如圖所示，由圖可知：隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都會(huì)增加；輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。 ：關(guān)于黑體輻射，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A隨著溫度的升高，物體輻射的電磁波的各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都會(huì)增加 B隨著溫度的升高，物體輻射的電磁波的各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都會(huì)減小 C隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng) D隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng) 答案：AC 解析：由黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知：隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都會(huì)增加；輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。所以選項(xiàng)AC正確。知識(shí)點(diǎn)二光的

41、粒子性 知識(shí)梳理1、光電效應(yīng) 定義：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。逸出的電子叫光電子。 實(shí)驗(yàn)規(guī)律：存在飽和光電流、遏止電壓和截止頻率，光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。2、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 光子說(shuō)：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為的每個(gè)光子的能量為，這些能量子為光子。 逸出功（）：使電子脫離某金屬表面所做的功的最小值。 數(shù)學(xué)表達(dá)式：3、康普頓效應(yīng) 在散射光中，波長(zhǎng)變長(zhǎng)的現(xiàn)象。 特別提醒：光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性。 疑難導(dǎo)析1光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律 電路圖如圖所示： （1）存在飽和光電流 在光照不變時(shí)，所加電壓增大，光電流增大、當(dāng)電流增大到一定值時(shí)

42、，即使電壓再增大，電流也不再增大，達(dá)到一個(gè)飽和值。如圖所示。入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，說(shuō)明入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子數(shù)越多。 （2）存在著遏止電壓和截止頻率 使光電流減小到零的反向電壓稱為遏止電壓。，為光電子的最大初速度，同一頻率的光，遏止電壓相同，與光強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。入射光的頻率減小到某一值時(shí)，減小到零，即不施加反向電壓也沒(méi)有光電流，稱為截止頻率或極限頻率。 光電子的能量與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)，不同金屬的截止頻率不同。 （3）光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性 當(dāng)時(shí)，無(wú)論光多微弱，也會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電子的發(fā)射時(shí)間不超過(guò)s。2光電效應(yīng)解釋中的

43、疑難 經(jīng)典電磁理論只能解釋：光越強(qiáng)，光電流越大。 按照光的經(jīng)典電磁理論，還應(yīng)得出如下結(jié)論： 光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)； 不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出金屬表面，不應(yīng)存在截止頻率； 如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于s，所有這些結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾。此外，對(duì)于遏止電壓與光的頻率的關(guān)系，經(jīng)典電磁理論更是無(wú)法解釋。3光子說(shuō)很好地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律 （1）愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程表明，光電子的初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。只有當(dāng)時(shí)，才有光電子逸出，就是光

44、電效應(yīng)的截止頻率。 （2）電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電流幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。 （3）光強(qiáng)較大時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，因而飽和電流越大。4經(jīng)典電磁理論對(duì)解釋康普頓效應(yīng)中遇到的困難 光是電磁振動(dòng)的傳播，入射光將引起物質(zhì)內(nèi)部帶電微粒的受迫振動(dòng)，振動(dòng)著的帶電微粒從入射光中吸收能量，并向四周輻射，這就是散射光。散射光的頻率應(yīng)等于帶電粒子受迫振動(dòng)的頻率，即入射光的頻率。所以散射光的波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)應(yīng)相同，不應(yīng)出現(xiàn)的散射光。5用光子說(shuō)十分成功地解釋了康普頓效應(yīng) X射線的光子不僅具有能量，也具有動(dòng)量，與晶體中的電子碰撞，要遵守能量和動(dòng)量守恒定律。當(dāng)入射的

45、光子與電子碰撞時(shí)，損失一部分動(dòng)量給電子，動(dòng)量變小，由，變大，所以散射光中有些光子波長(zhǎng)變大。如圖所示。 ：用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)?，F(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱，則（ ） A光電子的最大初動(dòng)能不變 B光電子的最大初動(dòng)能減小 C單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少 D可能不發(fā)生光電效應(yīng) 答案：AC 解析：根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律可以判知光電子的最大初動(dòng)能決定于照射光的頻率，A正確，B錯(cuò)誤。單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)決定于光強(qiáng)，C正確。知識(shí)點(diǎn)三光的波粒二象性和物質(zhì)波 知識(shí)梳理1光的波粒二象性 光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。2物質(zhì)波 實(shí)物粒子（如電子、質(zhì)子等）也具有波動(dòng)性。頻率，波長(zhǎng)。3概率波 光波是一種

46、概率波。光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小。個(gè)別光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性。4不確定性 ，h為普朗克常量，表示粒子位置的不確定量，表示粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定量。 疑難導(dǎo)析光的本性學(xué)說(shuō)發(fā)展史上的五個(gè)學(xué)說(shuō) （1）牛頓的微粒說(shuō)：認(rèn)為光是高速粒子流。它能解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象、光的反射現(xiàn)象。 （2）惠更斯的波動(dòng)說(shuō)：認(rèn)為光是某種振動(dòng)，以波的形式向周?chē)鷤鞑?。它能解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象。 （3）麥克斯韋的電磁說(shuō)：認(rèn)為光是電磁波。實(shí)驗(yàn)依據(jù)是赫茲實(shí)驗(yàn)證明了光與電磁波在真空中傳播速度相等且均為橫波。 （4）愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)：認(rèn)為光的傳播是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子，其能量與它的頻率成正比，即

47、。光子說(shuō)能成功地解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。 （5）德布羅意的波粒二象性學(xué)說(shuō)：認(rèn)為光是既有粒子性，又有波動(dòng)性。個(gè)別光子表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性；頻率大的光子粒子性明顯，而頻率小的光子波動(dòng)性明顯。 ：對(duì)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，下列說(shuō)法正確的是（ ） A一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B光子與電子是同一種粒子，光波與機(jī)械波是同一種波 C光的波動(dòng)性是由光子間的相互作用形成的 D光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，光子能量，仍表示的是波的特性 答案：D解析：光的波粒二象性是光的本質(zhì)屬性。典型例題透析題型一光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解 分析光電效應(yīng)問(wèn)題： （1）深刻理解極限頻率和逸

48、出功的概念，從能量轉(zhuǎn)化角度理解最大初動(dòng)能。 （2）必須掌握光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律，即：產(chǎn)生條件：每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率的增大而增大；光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)s。當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比。 1、對(duì)于光電效應(yīng)的解釋，下列選項(xiàng)正確的是（ ） A金屬內(nèi)每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能從金屬表面逸出 B如果入射光子的能量小于金屬表面電子克服原子核的引力逸出時(shí)需做的最

49、小功，光電效應(yīng)便不能發(fā)生 C發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光子的最大初動(dòng)能也就越大 D由于不同金屬的逸出功不同，因此，使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率也不相同 解析：同一個(gè)電子是不可實(shí)現(xiàn)雙光子吸收的，電子吸收光子的能量是不能累加的，則A錯(cuò)。 不同的金屬，逸出功不同，則其產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率（即極限頻率）不同，所以D對(duì)。 入射光的強(qiáng)度增大，但其頻率不改變時(shí)，光子的能量也不會(huì)改變，這時(shí)第一個(gè)電子吸收光子的能量也不會(huì)增加，逸出光電子的最大初動(dòng)能也就不會(huì)改變，故C錯(cuò)。 答案：BD總結(jié)升華：光強(qiáng)是在垂直于光的傳播方向上單位時(shí)間內(nèi)單位面積上光的能量，在光的頻率一定的情況下，決定于

50、光子的數(shù)量。如果光的頻率低于某金屬的極限頻率，即使光子數(shù)目再多，光強(qiáng)再大，也不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。舉一反三 【變式】關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大 B當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)越多 C同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功越大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大 D對(duì)某種金屬，入射光波長(zhǎng)必須小于某一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 答案：ABD解析：本題主要考查了光電效應(yīng)規(guī)律。由光電效應(yīng)方程知，對(duì)于某種金屬，其逸出功

51、是一個(gè)定值。當(dāng)入射光頻率一定時(shí)，光子的能量是一定的，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也是一定的，若提高入射光的頻率，則產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能也將增大，因此A選項(xiàng)正確。 要想使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，必須使入射光的頻率大于其極限頻率。因剛好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的初動(dòng)能為零，有，所以，又。若入射光頻率，即時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，因而選項(xiàng)D正確。 同一頻率的光照射到不同的金屬上時(shí)，因不同金屬的逸出功不同一，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也不相同，逸出功越小，即電子越容易擺脫金屬的束縛，電示脫離金屬表面時(shí)獲得的動(dòng)能越大，因而C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 若入射光的頻率不變，對(duì)于特定的金屬，增加光強(qiáng)，不會(huì)增加光電子的最大初動(dòng)能。但由于

52、光強(qiáng)的增加，單位時(shí)間內(nèi)照射金屬的光子數(shù)目增多，因而產(chǎn)生的光電子數(shù)目也隨之增多，光電流增大，因而B(niǎo)選項(xiàng)正確。題型二光電效應(yīng)方程及其有關(guān)計(jì)算 （1）求解光電子的最大初動(dòng)能 依據(jù)愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)”，金屬中每一個(gè)電子只能吸收照射光的一個(gè)光子的能量，且無(wú)積累過(guò)程。電子能否成為光電子，就看電子所吸收的光子的能量大小了。若電子吸收光子能量后足以克服金屬離子對(duì)電子的吸引力而逸出，則電子就能成為光電子，多余的能量轉(zhuǎn)化為光電子的動(dòng)能，若上式中的“”是金屬表面的電子脫離金屬所需做的功，即逸出功，則上式中的“”為光電子的最大初動(dòng)能，即：，這就是愛(ài)因斯坦的“光電效應(yīng)方程”。 （2）求解極限頻率 光照射金屬，金屬表面的

53、電子吸收光子的能量，然后利用此能量來(lái)克服金屬離子對(duì)電子的引力，此功為逸出功“”。據(jù)公式可知，當(dāng)照射光的光子能量恰好等于該金屬的逸出功，即恰好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為零。有，即。 2、密立根實(shí)驗(yàn)的目的是：測(cè)量金屬的遏止電壓與入射光頻率，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是，兩種方法得出的普朗克常量h在0.5%的誤差范圍內(nèi)是一致的。 下表是某次實(shí)驗(yàn)中得到的某金屬的和的幾組對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。 試作出圖象，并通過(guò)圖象求出： （1）這種金屬的截止頻率； （2）普朗克常量。 思路點(diǎn)撥：由光電子最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系，及愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，得，對(duì)于一定的金屬，確定，是常量。所以與是一次函數(shù)關(guān)系，即線性關(guān)系，圖象為一條斜率等于的直線。 與有關(guān)，越大，越