光的本性下學(xué)期

光的本性下學(xué)期第一頁，共十九頁，2022年，8月28日一、光的波動性1.光的干涉光的干涉的條件：有兩個(gè)振動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：⑴利用激光（因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光）。⑵設(shè)法將同一束光分為兩束（這樣兩束光都來源于同一個(gè)光源，因此頻率必然相等）。如下圖是利用雙縫形成相干光源的示意圖。第二頁，共十九頁，2022年，8月28日2.干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋⑴亮紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍，即δ=nλ（n=0，1，2，……）⑵暗紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍，即（n=0，1，2，……）雙縫S1S2屏幕P1

第一亮紋λ雙縫S1S2屏幕λ/2Q1第一暗紋第三頁，共十九頁，2022年，8月28日⑶相鄰亮紋（暗紋）間的距離：用此公式可以測定單色光的波長。雙縫屏幕S1S2Ld紅光的波長最長，紫光的波長最短。第四頁，共十九頁，2022年，8月28日⑷、干涉圖樣的特點(diǎn)：①形成明暗相間的條紋②亮紋間等距、暗紋間等距③兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋---中央亮紋P中央亮紋雙縫S1S2屏幕S1S2Pδ=0第五頁，共十九頁，2022年，8月28日⑸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。第六頁，共十九頁，2022年，8月28日例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Δx。下列說法中正確的有 A.如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx

將增大B.如果增大雙縫之間的距離，Δx

將增大C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx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，Δx將增大C第七頁，共十九頁，2022年，8月28日⑶單縫衍射條紋的特征①中央亮紋寬而亮．②兩側(cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗．3.衍射⑴各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。⑵發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物（或孔）的尺寸可以跟波長相比，甚至比波長還小。第八頁，共十九頁，2022年，8月28日例2、聞其聲，但不見其人，這是因?yàn)椋篈.光波是電磁波，聲波是機(jī)械波B.光波是橫波，聲波是縱波C.光的傳播速度大于聲速D.光波的波長太短，不容易發(fā)生衍射Ｄ第九頁，共十九頁，2022年，8月28日4.光的電磁說⑴麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質(zhì)上是一種電磁波——這就是光的電磁說，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說的正確性。⑵電磁波譜。波長從大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。第十頁，共十九頁，2022年，8月28日例3、關(guān)于電磁波和機(jī)械波的性質(zhì)比較，下列說法不正確的是：A.都可以在真空中傳播B.都可以產(chǎn)生衍射、干涉現(xiàn)象C.都是能量由近及遠(yuǎn)地向外傳播D.都能產(chǎn)生反射、折射現(xiàn)象Ａ第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日例5、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，用于發(fā)射廣播電臺和電視臺兩種信號。其中廣播電臺用的電磁波波長為550m，電視臺用的電磁波波長為0.566m。為了不讓發(fā)射場附近的小山擋住信號，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，這是因?yàn)樵撔盘柕牟ㄩL太______，不易發(fā)生明顯衍射。解析：電磁波的波長越長越容易發(fā)生明顯衍射，波長越短衍射越不明顯，表現(xiàn)出直線傳播性。這時(shí)就需要在山頂建轉(zhuǎn)發(fā)站。因此本題的轉(zhuǎn)發(fā)站一定是轉(zhuǎn)發(fā)電視信號的，因?yàn)槠洳ㄩL太短。電視短第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日二、光的粒子性1.光電效應(yīng)⑴在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。（下圖裝置中，用弧光燈照射鋅版，有電子從鋅版表面飛出，使原來不帶電的驗(yàn)電器帶正電。）⑵光電效應(yīng)的規(guī)律：①各種金屬都存在極限頻率ν0，只有ν≥ν0才能發(fā)生光電效應(yīng)；②瞬時(shí)性（光電子的產(chǎn)生不超過10-9s）。第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日⑶愛因斯坦的光子說：光是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量E跟光的頻率ν成正比：⑷愛因斯坦光電效應(yīng)方程：

（Ek是光電子的最大初動能；W是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。)第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日三、光的波粒二象性1.光的波粒二象性光的干涉和衍射以無可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；光電效應(yīng)又用無可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子；因此現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：光具有波粒二象性。第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日2.正確理解波粒二象性⑴個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。⑵ν高的光子容易表現(xiàn)出粒子性；ν低的光子容易表現(xiàn)出波動性。⑶光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性。⑷由光子的能量E=hν，光子的動量表示式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日四、物質(zhì)波（德布羅意波）由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運(yùn)動著的物體上去，得出物質(zhì)波（德布羅意波）的概念：任何一個(gè)運(yùn)動著的物體都有一種波與它對應(yīng)，該波的波長：第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日五、激光激光的特點(diǎn)：⑴是一種人工產(chǎn)生的相干波⑵平行度好⑶亮度高第十八頁，共十九頁，2022年，8月28日⑶紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其