浦東新王牌周末小班高二物理光的干涉

（光的波動性）光的干涉

知識學(xué)習(xí)

光到底是什么？這個問題早就引起了人們的注意。但是在很長的時期內(nèi)對■它

的結(jié)識卻進(jìn)展得很慢，直到17世紀(jì)才明確地形成了兩種學(xué)說：一種是牛頓主張

的微粒說，認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度

傳播；另一種是波動說，是跟牛頓同時代的荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出的，認(rèn)為光

是在空間傳播的某種波。

微粒說和波動說都能解釋一些光現(xiàn)象，但又不能解釋當(dāng)時觀測到的所有光現(xiàn)

象。由于初期的波動說不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格的表達(dá)和分析，再加上牛頓在物理學(xué)界

的威望，微粒說一直占上風(fēng)。

到了19世紀(jì)初，人們在實(shí)驗中觀測到了光的干涉和衍射現(xiàn)象，這是波動的

特性，不能用微粒說解釋，因而證明了波動說的對的性。19世紀(jì)60年代，麥克

斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并認(rèn)為光也是一種電磁波。此后，赫茲在實(shí)驗中證實(shí)

了這種假說，這樣，光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到相稱完美的地步，取得了

巨大的成功。

但是，19世紀(jì)末又發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象一光電效應(yīng)，這種現(xiàn)象用波動說無法

解釋。愛因斯坦于20世紀(jì)初提出了光子說，認(rèn)為光具有粒子性，從而解釋了光

電效應(yīng)。但是，這里所說的光子完全不同于牛頓所說的“微粒二

現(xiàn)在人們結(jié)識到，光既具有波動性，又具有粒子性。本節(jié)介紹

光的波動性。

1.光的雙縫干涉

干涉現(xiàn)象星波獨(dú)有的特性，假如光真的是一種波，就必然

會觀測到光的干涉現(xiàn)象。182023,英國物理學(xué)家吒馬斯?楊

（1773-1829）在實(shí)驗室里成功地觀測到了光的干涉。

如圖所示，讓一束平行的單色光（如紅色的激光束）投射到一個有兩條狹縫S.

和S2的擋板上，狹縫Si和S2相距很近。假如光是一種波，平行光的光波會同時

傳到狹縫Si和S2,它們就成了兩個振動情況總是激光束雙縫相同的波源，它們

發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加，會發(fā)生干涉現(xiàn)象：光在一些地方互相加強(qiáng),

在另一些地方互相削弱。假如在擋板后面放一個屏，就能在屏上看到明暗相間的

條紋。實(shí)驗果然得到了預(yù)期的結(jié)果，這就證明光的確是一種波。

如圖所示，現(xiàn)在我們在屏上取一點(diǎn)P，P點(diǎn)到Si和S2的

距離相同。Si和S2相稱于兩個振動情況總是相同的波源，由

Si和S2發(fā)出的兩列波到達(dá)P點(diǎn)的路程又相同，所以這兩列波

的波峰（或波谷）將同時到達(dá)P點(diǎn)。這時兩列波總是波峰跟

波峰疊加，波谷跟波谷疊加，P點(diǎn)的光波得到加強(qiáng)，這里就出現(xiàn)一個亮條紋。

在P點(diǎn)上方另取一點(diǎn)，例如Pi點(diǎn)，它距S2比距S.遠(yuǎn)一些，兩列波到達(dá)Pi點(diǎn)

的路程不相同，兩列波的波峰（或波谷）就不一定再同時到達(dá)Pi點(diǎn)。假如路程

差d正好是半個波長，那么當(dāng)一列波的波峰到達(dá)Pi點(diǎn)時，另一列波正好在這里

出現(xiàn)波谷。這時兩列波疊加的結(jié)果是互相削弱，于是在這里出現(xiàn)暗條紋。

對于更遠(yuǎn)?些的點(diǎn)，例如點(diǎn)P2,來自兩個狹縫的光波的路程差d更大。

假如路程差正好等于波長入，那么，兩列波的波峰（或波谷）將同時到達(dá)這點(diǎn)，

光波得到加強(qiáng)，這里也出現(xiàn)亮條紋。

距離屏幕的中心越遠(yuǎn)，路程差越大。每當(dāng)路程差等于入、2人、3人……（半

波長的偶數(shù)倍）時，兩列光波就得到加強(qiáng)，屏幕上出現(xiàn)亮條紋。每當(dāng)路程差等于

1/2As3/2X.5/2X……（半波長的奇數(shù)倍）時,兩列光波就互相削弱,屏上出

現(xiàn)暗條紋。

在雙縫干涉實(shí)驗中，狹縫Si和S2相稱于兩個振動情況總是相同的波源，稱

為相干波源。由相干彼源發(fā)出的光互相疊加，才干產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在屏上出現(xiàn)穩(wěn)

定的明暗相間的條紋。

在兩縫間的距離以及擋板和屏的距離一定的情況下，用不同顏色的單色光做

雙縫干涉實(shí)驗，干涉條紋間的距離不同。用紅光做實(shí)驗時的間距比用藍(lán)光時大，

這表白紅光的波長比藍(lán)光的波長長。計算表白相鄰兩條亮紋（或暗紋）間的距離

△x為

△x=l/d入

其中人為光的波長，d為兩條狹縫間的距離，1為擋板與屏間的距離，1》d

你可以試著自己推導(dǎo)一下。

各種光的不同顏色，事實(shí)上反映了它們不同的波長（或頻率）。假如用白光

做雙縫干涉實(shí)驗，由于白光內(nèi)各種單色光的干涉條紋間距不同，在屏上會出現(xiàn)彩

色條紋。

我們知道，波速等于波長和頻率的乘積。這個關(guān)系對一切波都是合用的。不

同的色光在真空中的傳播速度相同，所以波長不同的色光，它們的頻率也不同：

波長越長，頻率越低；波長越短，頻率越高。各色光在真空中的波長和頻率的范

圍見下表。

各色光在真空中的波長和頻率光的顏色波長（nm）頻率10I4HZ）

各色光在真空中的波長和頻率

波長頻率波長頻率

光的顏色光的顏色

(nm)(1011Ht)(nm)(10"Hz)

3.9-4.8I

紅770—620*綠580?4905.2?6.1

橙620?6004.8-5.0|藍(lán)一靛490?450?1-6.7

5.0-5.2I

黃600?580紫450?4006.7?7.5

【自己想】不同的色光，雖然在真空中的傳播速度相同，但在介質(zhì)中的傳播

速度一般卻是不同的。為什么？

從圖所示的實(shí)驗中可以看出，屏離開擋板越遠(yuǎn)，條紋間的距離越大。這是為

什么？

2.薄膜干涉

在酒精燈的燈芯上撒一些氯化鈉，燈焰就能發(fā)出明亮的

黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液

膜。用酒精燈的黃光照射液膜，液膜反射的光使我們看到燈

焰的像。像上有亮暗相間的條紋，這是光的干涉產(chǎn)生的。

燈焰的像是液膜前后兩個面反射的光形成的，這兩列光波

的頻率相同，可以發(fā)生干涉。豎直放置的肥皂薄膜受到重力的

作用，下面厚，上面薄。因此，在薄膜上不同的地方，來自前

后兩個面的反射光（如圖中的實(shí)線和虛線波形所示）所走的路

程差不同。在一些地方，這兩列波疊加后互相加強(qiáng)，于是出現(xiàn)

B.紅色和綠色的雙縫干步條紋消失，其他顏色的干涉條紋仍然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無任何光亮

例2：劈尖干涉是一種薄

膜干涉，其裝置如圖（甲）所示。

將一塊平板玻璃放置在另一平IIIIIIIIIII

板玻璃之上，在一端夾入兩張紙（甲）（側(cè)視圖）（乙）

片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下

看到的干涉條紋如圖（乙）所示。干涉條紋有如下特點(diǎn)：（1）任意一條明條紋或

暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相部明條紋或暗條紋所相應(yīng)的薄

膜厚度差恒定。現(xiàn)若在圖（甲）裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新狗劈

形空氣薄膜后，從上往下觀測到的干涉條紋（）o

A.變疏B.變密C.不變D.消失

例3：為了減少光在透鏡表面的反射損失，可在透鏡表面涂一層增透膜。增

透膜的材料一般選用疔射率為1.38的氟化鎂。為了使在空氣中波長為0.552內(nèi)n

的綠光在垂直透鏡入射時不發(fā)生反射，所涂薄膜的厚度最小應(yīng)為01。

課堂練習(xí)

L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；位相差恒定的兩束光

C兩只完全相同的燈泡發(fā)出的光

D.同一光源的兩個發(fā)光部分發(fā)出的光

2.圖是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝

1川川“單色光

置。所用單色光是用普通光源加濾色片產(chǎn)生的，檢查中所觀測到標(biāo)準(zhǔn)樣板

薄片

的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的（）。厚玻璃板

A、a的上表面和b的下表面

B、a的上表面和b的上表面

C、a的下表面和b的上表面

D、a的下表面和b的下表面

3.由兩個不同光源發(fā)出的兩束白光，落在同一點(diǎn)上時，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,

這是由于（）0

A.這兩個光源發(fā)出的光速度不同

B.這兩個光源發(fā)出的光，其光強(qiáng)不同

C.這兩個光源是彼此獨(dú)立的不相千光源

D.白光是由很多不同波長的光所組成的

4.下面是四種與光有關(guān)的事實(shí)：

①用光導(dǎo)纖維傳潘信號

②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度

③一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶

④水面上的油膜呈現(xiàn)彩色

屬于薄膜干涉的是（）0

A.①@B.②④C.①③D.②③

5.如圖甲所示，在一塊平板玻璃上人觸*

人射光

放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚一IIIIIII

力）

光垂直人射到該裝置上,結(jié)果在上方觀甲

測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)。以下說法中對

的的是（）0

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、干涉條紋不等間距是由于空氣膜厚度不是均勻變化的

D、干涉條紋不等間距是由于空氣膜厚度是均勻變化的

6、薄膜干涉裝置如圖，在一端夾兩張紙片用干涉法

檢查工件表面的質(zhì)量，產(chǎn)生的干涉條紋是一組平行的直

透明標(biāo)準(zhǔn)板

線。若劈尖角度增大，干涉條紋將;若劈尖

被測樣底

的上表面向上平移，如圖所示，則干涉條紋將（以

上可選填：變寬、變窄或不變）

基礎(chǔ)練習(xí)

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、位相差恒定的兩束光

C.兩只完全相同的燈泡發(fā)出的光

D.同一光源的兩個發(fā)光部分發(fā)出的光

2.取兩塊平行玻璃板，合在一起用手捏緊，從反射光中看到彩色條紋，且

用力不同，看到的彩色條紋會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象屬于（）

A.干涉B.色散C.反射D.以上均不對

3.用太陽光照射豎直放置的肥皂膜，從肥皂膜的反射光中觀測干涉條紋時,

將會看到彩色條紋。下列關(guān)于這些彩色條紋的說法中，對的的有（）

A.所看到的彩色條紋的每一條亮線都是水平線

B.所看到的彩色條紋的每一條亮線都是豎直線

C.每一組完整的彩色亮線中，都是紫光在最上方

D.每一組完整的彩色亮線中，都是紅光在最上方

4.用單色光做雙縫干涉實(shí)驗，下述說法中，對的的是（）

A.相鄰干涉條紋之間的距離相等

B.中央明條紋寬度是兩邊條紋寬度的2倍

C.在實(shí)驗裝置不變的情況下，紅光條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距

D.屏與雙縫之間的距離減小，則屏上條紋間的距離增大

5.照相機(jī)鏡頭上涂有一層增透膜，看上去呈淡紫色，這說明（）

A.增透膜明顯增強(qiáng)了紅光的透射能力

B.增透膜明顯增強(qiáng)了綠光的透射能力

C.增透膜的厚度是綠光，在直空中波長的"4

D.增透膜的厚度是綠光在增透膜中波長的1/4

6.如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板上表面是否平的裝置，

a為標(biāo)準(zhǔn)樣板，b為待測厚玻璃板，所用單色光是用普通光源加濾光片

產(chǎn)生的，檢查中所觀測到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊

加而成（）

A.a的上表面和b的下表面B.a的上、下表面

C.a的下表面和b的上表面D.b的上、下表面

7.如圖所示，劃有斜線部分為涂在鏡頭表面厚度為d的增透膜，

a是人射單色光，b和c分別是從增透膜前、后表面反射的光，以下說

法中，對的的是（）

A.產(chǎn)生干涉的光是a和b以及a和c

B.當(dāng)d等丁單色光在膜中波長的1/4時，在膜的表面會看到明喑喑相同的

干涉條紋

C.不管a是什么波長的光，b和c總是反相疊加互相削弱

D、當(dāng)b和c反相疊加時，從人射光方向看去膜的表面是一片暗區(qū)

8.如圖所示為一顯

示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗裝

置，P是附有肥皂膜的鐵

絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精

燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀測到的干涉圖像應(yīng)是圖中的

9.用白光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗時是（）

A.紅色明、暗相間的條紋

B.綠色明、暗相間的條紋

C.紅、綠相間的條紋

D.沒有干涉條紋

10.如圖所示，兩個直徑微小差別的彼此平行的滾珠之

間的距離，夾在兩塊平晶的中間，形成空氣劈尖，當(dāng)單色光垂

直人射時，產(chǎn)生等厚干涉條紋。假如兩滾珠之間的距離L變大,

則在L范圍內(nèi)干涉條紋的（)

A.數(shù)目增長，間距不變

B.數(shù)目減少，間距變大

C.數(shù)目增長，間距變小

D.數(shù)目不變，間距變大

11.如圖所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗，P處為第二亮紋,

改用頻率較大的單色光重做實(shí)驗（其他不變），則第二亮紋的位芝

置（）

A.在P處B.在P點(diǎn)上方

C.在P點(diǎn)下方D.要將屏向雙縫方向移近一些才干看到亮紋

12.關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗，下列說法中，對的的是（）

A.凡波峰與波谷相遇處必為喑條紋

B.凡由光源發(fā)出的兩束光線疊加后，都能形成干涉圖像

C.在雙縫干涉實(shí)驗中，把光屏與雙縫的距離移遠(yuǎn)，其他條件都不變，則

條紋將模糊，成像不清楚

D.明條紋是光子到達(dá)機(jī)會多的地方，暗條紋是光子到達(dá)機(jī)會少的地方

E.在雙縫干涉實(shí)驗中，把光屏與雙縫的距離移遠(yuǎn)，其他條件都不變，則

相鄰兩條亮條紋間的距離將變寬

13.把一個曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上，讓

單色光從上方射入如圖所示，這時可以看到亮、暗相間的同

心圓，這個同心圓叫做牛頓環(huán)，如圖所示，則（）

A.牛頓環(huán)是由透鏡的上、下表面的反射光發(fā)生干涉

而形成的圖12-15圖12-16

B.牛頓環(huán)是由透鏡下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光發(fā)生干涉

而形成的

C.透鏡表面彎曲越厲害，牛頓環(huán)的直徑就越大

D.透鏡表面彎曲越厲害，牛頓環(huán)的直徑就越小

14.激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理。用二

次曝光照相所獲得的“散斑對'，相稱于雙縫干涉實(shí)驗中的雙縫，待測物體的速

度V與二次曝光時間間隔的乘積等于雙縫間距。實(shí)驗中可側(cè)得二次曝光時間

間隔△[,雙縫到屏之距離1以及相鄰兩條亮紋間距Ax。若所用的激光波長為x,

則該實(shí)驗擬定物體運(yùn)動速度的表達(dá)式是（）

以

/Ar

/Arl\t

第七節(jié)光的衍射

知識學(xué)習(xí)

1.光的衍射

我們知道，波可以繞過障礙物產(chǎn)生衍射，并且只在一定條件下，才干明顯地

觀測到波的衍射現(xiàn)象。既然光也是一種波，為什么在平常生活中沒有觀測到光的

衍射現(xiàn)象呢？從光的干涉可以知道，光的波長很短，只有十分之幾微米，通常的

物體都比它大得多，因此很難看到光的衍射現(xiàn)象。但是當(dāng)光射向一個針孔、一條

狹縫、一根細(xì)絲時，可以清楚地看到光的衍射。

在不透光的擋板上安裝一個寬度可以調(diào)節(jié)的，

狹縫，縫后放-個光屏（圖）。用平行單色光照射z

狹縫，我們看到，當(dāng)縫比較寬時，光沿著直線方忑J

向通過狹縫，在屏上產(chǎn)生一條跟縫寬相稱的亮線。

但是，當(dāng)縫調(diào)到很窄時，盡管亮線的亮度有所減少，但是寬度反而增大了。這表

白，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊沿，傳播到了相稱寬的地方。這就是光

的衍射現(xiàn)象。

自己做

下面我們自制一個可調(diào)節(jié)寬度的狹縫，觀測線狀光源發(fā)出的光通過狹縫聲生

的衍射現(xiàn)象。

按如圖（a）所示的方法，用兩片刀.0可調(diào)節(jié)狹縫

片制成一個寬度口J調(diào)節(jié)的狹縫。閉上-

挾縫

只眼睛，用另一只眼睛透過狹縫看約2~3m外的燈泡的燈絲圖(b),調(diào)節(jié)狹縫的寬

度使其逐漸變窄，到一定的寬度后，便可以看到如圖(c)所示的圖樣。

實(shí)驗表白，狹縫越窄，衍射后產(chǎn)生的條紋越寬。

用點(diǎn)光源照射具有較大圓孔的擋

板AB,在后面的屏上就得到一個圓形

亮斑，它的直徑可以按照光的直線傳播

的規(guī)律作圖得到(圖甲、乙)。但是，

假如圓孔縮小到一定限度，可以在屏上看到，光所到達(dá)的范圍會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它沿直

線傳播所應(yīng)照明的區(qū)域(圖丙)。這就是光的衍射現(xiàn)象。

同學(xué)們也許已經(jīng)注意到，在單縫衍射和圓孔衍射的照片中，都有一些亮線和

暗線。這是由于來自單縫或圓孔上不同位置的光，在光屏處疊加后光波加強(qiáng)或者

削弱的結(jié)果，這個道理和兩列光丁涉時的道理相似。假如用白光做衍射實(shí)驗，得

到的亮線是彩色的，這也是由于不同波長的光在不同位置得到了加強(qiáng)。

對衍射現(xiàn)象的研究表白，我們前面說的“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。

光在沒有障礙物的均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，在障礙物的尺寸比光的波長大得

多的情況下，衍射現(xiàn)象不明顯，也可以認(rèn)為光是沿直線傳播的。但是，在障礙物

的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象十分明顯，

這時就不能說光沿直線傳播了。

【自己做】用激光作為光源照射到狹縫上，在光屏上將出現(xiàn)衍射圖樣。如圖所示。

用DIS實(shí)驗的光傳感器可以測量衍射圖樣中光強(qiáng)分布的規(guī)律。

你得到的實(shí)驗結(jié)論是什么？

【自己想】1.通常我們說光是沿直線傳播的，這和射現(xiàn)象有矛盾嗎？

2.光的衍射現(xiàn)象在什么條件下才干產(chǎn)孔成像與圓孔衍射相矛盾嗎？

3.舉一兩個平常生活中見到的光的衍射現(xiàn)象的實(shí)例。

2.泊松亮斑

用激光束照射一個不透明的小圓盤（圖1）,觀測圖2,會發(fā)現(xiàn)在不透明圓

盤的陰影中

心，有一個亮

斑。關(guān)于這個亮

斑在歷史上尚

有一段圖15-7-6有趣的

故事。

1818年，法國的巴黎科學(xué)院為了鼓勵對衍射問題的研究，懸賞征集這方面

的論文。一位年輕的物理學(xué)家菲涅耳按照波動說深人研究了光的衍射，在論文中

提出了嚴(yán)密的解決衍射問題的數(shù)學(xué)方法。當(dāng)時的另一位法國科學(xué)家泊松是光的波

動說的反對者，他按照菲涅耳的理論計算了光在圓盤后的影的問題，發(fā)現(xiàn)對于一

定的波長，在適當(dāng)?shù)木嚯x上，影的中心會出現(xiàn)一個亮斑！泊松認(rèn)為這是非?；奶?/p>

可笑的，并認(rèn)為這樣就駁倒了光的波動說。但是就在競賽的關(guān)鍵時刻，菲涅耳在

實(shí)驗中觀測到了這個亮斑，這樣，泊松的計算反而支持了光的波動說。后人為了

紀(jì)念這個故意義的事件，把這個亮斑稱為泊松亮斑。

思考1：有一個直徑可變化的小孔，光通過小孔，當(dāng)小孔直徑由大變小時,

由小孔射出到像屏上的光斑如何變化？

思考2：下列關(guān)于光的衍射的說法中，對的的是（）

A.只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸可以與光的波長相比或者比光的波長小1勺時

候才干發(fā)生衍射

B.各種障礙物都能使光發(fā)生衍射

C.隔著高墻和墻外的人說話時，“聽其聲不見其人”，是由于墻的高度和

聲波的波長相差不多，但卻比光的波長大得多

D.小孔成象的原理就是光的衍射現(xiàn)象

思考3：光波與聲波有什么區(qū)別？

例L對于光的衍射的定性分析，下列說法中對的的是（）。

A.只有障礙物或孔的尺寸跟光波波長相比相差不大時，才干明顯地產(chǎn)生光的

衍射現(xiàn)象

B.光的衍射現(xiàn)象是光波互相疊加的結(jié)果

C.光的衍射現(xiàn)象否認(rèn)了光的直線傳播的結(jié)論

D.光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性

例2：在交通信號燈的設(shè)立中，為什么通常把紅色的信號燈設(shè)立為嚴(yán)禁通行

的標(biāo)志？

例3：雙縫T涉現(xiàn)象與單縫衍射現(xiàn)象有什么相同和不同之處？

課堂練習(xí)

A.BM

1.圖是楊氏實(shí)驗裝置示意圖，圖中太陽光投射到單孔屏-—|

——，lS，

A上，此單孔S的作月是，后面是一雙孔屏，—.sI

------------凡

兩孔距離很,且與前一個小孔距離，其作用一".

N

是保證任何時刻從前一小孔發(fā)出的光都會同時傳到這兩個小

孔，這兩個小孔即為oMN為像屏，像屏在雙孔屏后任意位置，屏

上都呈現(xiàn)___________

2.下列現(xiàn)象中能證明光具有波動性的足（)

A.光的反射和折射現(xiàn)象

B.光的干涉和衍射現(xiàn)象

C.光的色散和全反射現(xiàn)象

D.小孔成像

3.用紅光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗時，假如用不透光的紙遮住其中的一條縫，則

屏上出現(xiàn)（）o

A.無條紋，只是一片紅光

B.既無條紋，也不是一片紅光，而是光源的像

C.原干涉條紋形狀不變，只是亮度減弱

D.仍然有明暗相間的條紋，但與本來的不同樣

4.聲波、光波都是波動，但聲波能繞過一般障礙物（如“隔墻有耳”），

而光波卻不能，這是由于（）o

A.聲波是縱波而光是橫波

B.光只能沿直線傳播

C.聲波波長較長，而光波的波長很短

D.聲波的波速小，光波的波速大

5.在用單色平行光照射單縫觀測衍射現(xiàn)象的實(shí)驗中，下列說法中對的的是

（）o

A、縫越窄，衍射現(xiàn)象越顯著

B、縫越寬，衍射現(xiàn)象越顯著

C、照射光的波長越長，衍射現(xiàn)象越顯著

D、照射光的波長越短，衍射現(xiàn)象越顯著

6.某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，運(yùn)用游標(biāo)尺兩腳間形成的狹縫觀測光的衍

射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)結(jié)論，你認(rèn)為對的的是（）

A.若狹縫與燈泡平行，則衍射條紋與狹縫平行

B.若狹縫與燈泡垂直，則衍射條紋與狹縫垂直

C.衍射條紋的疏密限度與狹縫的寬度有關(guān)

D.衍射條紋的間距與光的波長有關(guān)

同步精練

1.凡是波都具有衍射現(xiàn)象，而把光看做直進(jìn)的條件是,要

使光產(chǎn)生明顯的衍射條件是

2.下列現(xiàn)象中，能產(chǎn)生明顯衍射的是（）

A.光的波長比孔或障礙物的尺寸大得多

B.光的波長與孔或障礙物的尺寸可相比

C、光的波長等于孔或障礙物的大小

D、光的波長比孔或障礙物的尺寸小得多

3.用一只燈泡照亮一個帶有圓孔的遮光板，假如圓孔的直徑由幾厘米逐漸

減小到零，則在遮獷光板后，光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象依次是,接著出

現(xiàn)，再出現(xiàn),于最后是

4.肥皂泡在太陽光照射下呈現(xiàn)的彩色是現(xiàn)象；露水在太陽光照射

下呈現(xiàn)的彩色是現(xiàn)象；通過狹縫觀看太陽光時呈現(xiàn)的彩色是現(xiàn)

象。

5.在白熾燈的照射下，能從兩塊捏緊的玻璃板的表面看到彩色條紋，通過

游標(biāo)卡尺的狹縫觀測發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋。這兩種現(xiàn)象（）

A.都是光的衍射現(xiàn)象

B.前者是光的色散，后者是光的衍射

C.前者是光的干涉現(xiàn)象，后者是光的衍射現(xiàn)象

D.都是光的波動性的表現(xiàn)

6.下列對衍射現(xiàn)象的定性分析，不對的的是（）

A.光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物發(fā)生彎曲傳播的現(xiàn)象

B.衍射花紋圖樣是光波互相疊加的結(jié)果

C.光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)

D.光的衍射現(xiàn)象完全否認(rèn)了光的直線傳播結(jié)論

7.下列關(guān)于衍射的說法中，對的的是（）

A.衍射現(xiàn)象中衍射把戲的明暗條紋的出現(xiàn)是光干涉的結(jié)果

B.雙縫干涉中也存在著光衍射現(xiàn)象

C.影的存在是一個與衍射相矛盾的客觀事實(shí)

D.一切波都可以產(chǎn)生衍射

9.當(dāng)狹縫的寬度很小并保持一定期，用紅光和紫光照射狹縫，看到的衍射

條紋的重要區(qū)別是___________________

10.用單色平行光照射單縫,觀測單縫衍射現(xiàn)象，下列說法中，對的的是（）

A.縫越窄，衍射現(xiàn)象越顯著

B.縫越寬，衍射現(xiàn)象越顯著

C.照射光的波長越長，衍射現(xiàn)象越顯著

D.照射光的波長越短，衍射現(xiàn)象越顯著

11.下列關(guān)于單縫衍射圖樣的說法中，對的的是（）

A.它和雙縫干涉產(chǎn)生的圖樣相同，等寬、等亮、等間距

B.亮條紋的光強(qiáng)都相同，而寬度不同

C.亮條紋的寬度相同，而光強(qiáng)不同

D.中央亮條紋的光強(qiáng)和寬度最大

12.下列有關(guān)泊松亮斑的描述中，對的的說法是（）

A.泊松亮斑只能在實(shí)驗中看到，無法用波動理論解釋

B.泊松亮斑既可以在實(shí)驗中看到，又可以用波動理論證明

C.泊松亮斑只是一種理論假設(shè)，沒有被實(shí)驗證明

D.泊松亮斑是指用光照射不透明的圓盤時陰影的中心出現(xiàn)一個亮斑

13.下列關(guān)于光的干涉和衍射的論述，對的的是（）

A.光的干涉是遵循光波的疊加原理，衍射不遵循這一原理

B.光的干涉呈黑、白相間的條紋，而衍射呈彩色條紋

C.光的干涉說明光具有波動性，而光的衍射只說明光不是沿直線傳播的

D.光的干涉和衍射都可當(dāng)作是兩列波和多列波疊加的結(jié)果

14.下列關(guān)于光的干涉、衍射現(xiàn)象中，對的的是（）

A.在光的干涉、衍射現(xiàn)象中，都出現(xiàn)明暗相間的條紋（或彩色條紋），所

以干涉和衍射現(xiàn)象是相同的

B.增透膜的作用是為了增長透射光，減少反射光

C、水面上的油層在陽光照射下出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，泊松亮斑

是光的衍射現(xiàn)象

D.激光防偽商標(biāo)，看起來是彩色的，也是光的干涉現(xiàn)象

E、CD唱片表面有一透明保護(hù)層，在白光照射下，能看到薄膜表面呈現(xiàn)彩

色花紋，這是光的色散

課后作業(yè)

1.單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫照射到光屏上.則可觀測到的圖像是下圖所

示的（）

wirng]nnnnmfIIIIIHiiiiiiiiiiii

ABCD

2.工廠中可運(yùn)用圖示的裝置對抽絲過程實(shí)行自動控制.下列說法中對的的

是（）

A.這是運(yùn)用光的干涉原理

B、這是運(yùn)用光的衍射原理

C.假如上方的條紋變寬，表白此時抽出的絲粗了

D.假如上方的條紋變寬，表白此時抽出的絲細(xì)了

（第4稅圖）

3.如圖為一豎直的肥皂液膜的橫截面，用單色光照射薄膜，薄膜上就產(chǎn)生

明暗相間的條紋，下面說法對的的是（）

A.薄膜上干涉條紋的豎直的

B.用藍(lán)色光照射所產(chǎn)生的干涉條紋間距比用紅光照射時小

C.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄膜前后兩表面反射，形成兩列光波疊

加的結(jié)果

D.干涉條紋的暗線是由于上述兩列反射光的波峰與波谷疊加的結(jié)果

4.某同學(xué)自己動手運(yùn)用如圖所示的裝置觀測光的十涉現(xiàn)象，其中A為單

縫屏，B為雙縫屏，整個裝置位于一暗箱中，實(shí)驗過程如下：該同學(xué)用一束太陽

光照射A屏?xí)r，屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋；移去B后，在屏上出現(xiàn)不等間距條

紋；移去A后，遮住縫Si或縫S2中的任一個，C上均出現(xiàn)一窄亮斑：出現(xiàn)以上

實(shí)驗結(jié)果的重要因素是裝置中縫寬不符合規(guī)定，由以上信息可推斷（）

A.單縫S太窄

B.單縫S太寬

C.雙縫Si、S2寬度適中

D、雙縫Si、S2太寬

5.下列關(guān)于光的現(xiàn)象的說法中對的的是（）

A.用白光做雙縫干涉實(shí)驗時，屏上從中央亮紋向外，紫光的干涉明紋偏

離中央的距離最大

B.白光單縫衍射時，偏離中央明紋遠(yuǎn)的是紅光

C.白光照到CD唱片上會出現(xiàn)彩色花紋，這是薄膜干涉現(xiàn)象

D.涂有增透膜的照相機(jī)鏡頭看上去呈淡紫色，說明增透膜增強(qiáng)了對淡紫

色光的透射

6.在雙縫干涉實(shí)驗中，以白光為光源，在屏幕上觀測到了彩色干涉條紋.若

在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片，另一縫前放一綠色濾光片，這時（）

A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失

B,紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋仍然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無任何光亮

7.在雙縫干涉實(shí)驗中，用白光人射雙縫時，在光屏上可觀測到彩色條紋，

若把兩個縫分別用紅色濾光片（只能通過紅光）和藍(lán)色濾光片擋住，則在光屏上

可以觀測到（）

A.紅色和藍(lán)色兩套干涉條紋的疊加

B.紫色干涉條紋（紅色和藍(lán)色疊加為紫色）

C.屏上兩種色光疊加，但不會出現(xiàn)干涉條紋

D.屏上一部分為紅色光，另一部分為藍(lán)色光，不發(fā)生光的疊加

8.當(dāng)采用如圖（a）所示的干涉法檢查平面時，

得到如圖（b）的干涉條紋，則可判斷被檢查平面上的

凹凸情況是（）

（a）

A、P為凹處，Q為凸處（第8題圖）

B、P為凸處，Q為凹處

C、P、Q均為凹處

D、P、Q均為凸處

9、單縫衍射中當(dāng)縫寬變小時，光屏上衍射把戲亮條紋的光強(qiáng),條

紋的寬度將

10、（a）、（b）兩幅圖是由單色光分別射到圓孔而形

成的圖像，其中圖（a）是光的（填“干涉”或

“衍射”）圖像、由此可以判斷山圖（a）所相應(yīng)的圓孔的

(a).:(b)

孔徑（填“大于”或“小于"）圖（b）所相應(yīng)(第跖第)

的圓孔的孔徑.

（光的粒子性）光電效應(yīng)

我們前面學(xué)過了光的電磁說，麥克斯韋提出了電磁波理論，赫茲通過實(shí)驗驗

證了這一理論，從而揭示了光的電磁波本質(zhì)。它能很好地解釋光的干涉、衍射等

現(xiàn)象。但是，光的電磁說并不能成功地說明知識學(xué)習(xí)光.

驗電器鋅板弧光燈

的所有現(xiàn)象。早在1887年赫茲在做電磁實(shí)驗時，就偶.I

爾發(fā)現(xiàn)了一個后來被稱作光電效應(yīng)的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象使；|

光的電磁說碰到了無法克服的困難。：￡口wl

i.光電效應(yīng)實(shí)驗

把一塊擦得很亮的鋅板連接在驗電器上，用弧光燈照射鋅板（圖），驗電器

的指針就張開一個角度，表達(dá)鋅板帶了電。

當(dāng)用絲綢摩掠過的玻璃棒靠近與鋅板斷開的驗電器時，驗電器指針的張角增

大了，這現(xiàn)象可說明鋅板帶的是正電。正是在弧光燈的照射下，鋅板中有一部分

自由電子從表面飛出來，鋅板因此而帶了正電。,

在光（涉及不可見光）的照射鋅板下，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。

2.光電效應(yīng)實(shí)驗原理

可以用圖所示的電路來研究光電效應(yīng)實(shí)驗原理。圖中

S是抽成真空的光電管，它內(nèi)部有兩個金屬電極，較大的

K為陰極，通常在K上涂有一層艷或其他堿金屬；較小的

A為陽極，它由很細(xì)的金屬絲制成，只能阻擋少量的輻射。

抽去管中的空氣，可以保證金屬電極表面不被氧化，并使得放出的電子不受空氣

分子的撞擊。真空管通常是用石英玻璃制成的，紫外線能順利地通過它。在兩電

極間加有電壓，保證電子可以被吸引到陽極。兩個電表可分別測量光電管上的電

壓和電流，滑動變阻器R可調(diào)節(jié)加在光電管上的電壓，雙刀雙擲電鍵S2可以改

變加在光電管上電壓的極性。合上Si,將S2向下擲，使A的電勢比K高。當(dāng)

無光照射陰極時，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計G中無電流流過。當(dāng)用

一定強(qiáng)度的波長比較短的單色光照射到陰極K上時，檢流計G的指針發(fā)生了偏

轉(zhuǎn)，表白有電流產(chǎn)生。這個電流的形成是由于光電效應(yīng)引起了來自陰極的電子（即

光電子）的逃逸，光電子定向從陰極流向陽極形成的電流，叫做光電流.逐漸增

長極板A和K間的正向電壓（A板電勢比K板高），電路里的光電流也逐漸增

大。當(dāng)正向電壓增大到某一值時，光電流就達(dá)成最大值一飽和值。再增長電壓，

光電流也不再增大。這表白K板發(fā)射的光電子已所有被A板吸去。這時增長人

射光的強(qiáng)度，光電流值就繼續(xù)上升。人射光的強(qiáng)度增長一倍，光電流的飽和值也

增長一倍。這表白，在單位時間里從極板K發(fā)射出的光電子數(shù)跟入射光的強(qiáng)度

成正比，而與人射光的頻率無關(guān)。將R的滑動觸頭P移到最左端，使K、A之

間電壓為零，電路里仍有相稱強(qiáng)的光電流?？梢姽怆娮訌臉O板K飛出時具有一

定的初動能，即使沒有正向電場的作用，也有相稱數(shù)量的光電子到達(dá)極板A。要

完全阻止光電流，必須在K、A間加一定的反向電壓（將S2向上擲，使K的電

勢比A高），使那些具有最大初動能的光電子局限性以克服反向電場的阻力而到

達(dá)極板A,就沒有光電流了。即有一個遏止電壓U。存在，當(dāng)電壓達(dá)成這個值時,

光電流為零。這時，光電子的最大初動能加加2/2與反向電壓Uo之間有下面的關(guān)

系加.2/2=eUo,式中的e表達(dá)電子的電量。因此，從實(shí)驗

中測出使光電流減小到零時的反向電壓Uo的值，就可以求"7L"

出光電子的最大初動能。實(shí)驗表白，對于一定顏色（頻率）qj

~（7

的光，無論光的強(qiáng)度如何，遏止電壓都是一定的。光的頻率光電管的伏安特性曲線

V改變時，遏止電壓Uo也會改變。電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只

隨著入射光頻率的增大而增大。光電流隨加速電壓U變化的伏安特性曲線如圖

所示。

進(jìn)一步實(shí)驗發(fā)現(xiàn)并不是所有的人射光照射到陰極上時都能產(chǎn)生電流。只有當(dāng)入射

光頻率大于某個最小值時，電子才會從陰極射出，這一最低的頻率叫做截止頻率

（或極限頻率），用心表達(dá)。

換用不同材料的極板重做實(shí)驗，結(jié)果表白，光電子的最大初動能還跟極板K

的材料有關(guān)。對于任何一種金屬，人射光的頻率必須大于某一截止頻率才干產(chǎn)生

光電效應(yīng)；低于這個截止頻率的光，無論強(qiáng)度有多大，照射時間有多長，此金屬

就不會發(fā)

射電金屬艷鈉鋅銀鈉子,

Ao(mn)0.660.500.370.260.20

即不能聲

1J

Hz)4.545X1046.000X10“8.065X101*1.153X10”1.529X10”

生光電效

應(yīng)。但是，一旦人射光的頻率大于某一截止頻率，即使入射光的強(qiáng)度非常小，光

電效應(yīng)也會發(fā)生，并旦光子的產(chǎn)生幾乎都是瞬時的。下表是幾種金屬的截止頻率

v0和截止波長入Oo

根據(jù)實(shí)驗研究，我們可歸納得出光電效應(yīng)的基本規(guī)律:

（1）產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件

任何一種金屬，都存在截止頻率V。，只有當(dāng)人射光的頻率V>V0,才干發(fā)生

光電效應(yīng)。而每一種人射光都有一定的遏止電壓，當(dāng)電壓達(dá)成這個值時，光電流

為零。光的頻率V改變時，遏止電壓Uo也會改變。即存在截止頻率和遏止電壓。

(2)光電子的最大初動能

光電子的最大初動能E八與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨人射光頻率的增大而增大。

(3)光電效應(yīng)的產(chǎn)生時間更精確的研究推知，光電子發(fā)射所通過的時間至多

為10^s,即光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的。

(4)光電流強(qiáng)度當(dāng)人射光的頻率大于截止頻率時，有光電效應(yīng)發(fā)生。當(dāng)光照

強(qiáng)度一定期，存在飽和電流，增長人射光的強(qiáng)度，飽和光電流值就繼續(xù)上升。光

電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。在單位時間里從極板K發(fā)射出的光電子數(shù)跟

人射光的強(qiáng)度成正比，而與人射光的頻率無關(guān)。

思考：(1)某光恰能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，那么它還能使前面表格內(nèi)哪些金屬

發(fā)生光電效應(yīng)？

(2)前面表格中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)？

3.光的波動理論在解釋光電效應(yīng)時的疑難

之前人們已經(jīng)知道，光是一種波動。對于波動來說，波

的強(qiáng)度便代表了它的能量。電子是被某種能量束縛在金屬內(nèi)

部的，假如外部給予的能量不夠，便局限性以將電子打擊出

來。那么增長光波的強(qiáng)度，便是增長它的能量。按照光的

波動理論，光的能量是由光的強(qiáng)度決定的。而光的強(qiáng)度又是

由光波的振幅決定的，跟頻率無關(guān)。因此無論光的頻率如何，只要光的強(qiáng)度足夠

大或暗淡的光源照射時間足夠長，都能使電子獲得足夠的能量產(chǎn)生光電效應(yīng)(如

圖)。根據(jù)麥克斯韋理淪，一個電子被擊出，假如是建立在能量吸取上的話，它

應(yīng)當(dāng)是一個連續(xù)的過程，這能量可以累積。也就是說，假如用很弱的光線照射金

屬的話，電子必須花一定的時間來吸取，才干達(dá)成足夠的能量從而逸出表面。這

樣的話，在光照和電子飛出這兩者之間就應(yīng)當(dāng)存在著一個時間差。但是，實(shí)驗表

白，電子的逸出是瞬時的，光一照到金屬上，立即就會有電子飛出，哪怕再暗弱

的光線，也是同樣，區(qū)別只是在于飛出電子的數(shù)量多少而已。實(shí)驗結(jié)果與光的波

動理論分析是直接矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應(yīng)。

4.愛因斯坦的光子說及對光電效應(yīng)的解釋

1900年德國物理學(xué)家普朗克在研究“電磁場輻射的能量分布”時發(fā)現(xiàn)，電

磁波的發(fā)射和吸取不是連續(xù)的，而是一份一份地進(jìn)行，每一份的能量等于hv,

理論計算的結(jié)果跟實(shí)驗事實(shí)完全符合。其中h為普朗克常量，h

=6.63X10-34J-S,v為電磁波的頻率。普朗克石物理學(xué)帶進(jìn)

了量子世界。

1905年愛因斯坦（如圖）發(fā)展了當(dāng)時不被大家接受的普朗

克的量子論，提出了一個革命性的理論：光和其他形態(tài)的電磁

愛因斯坦

輻射都是由分立的量子化的能量包組成的，后人將這種量子化

的能量包稱為光量子，簡稱為光子。他指出，在空間傳播的光的輻射能不是像波

動理論認(rèn)為的那樣是連續(xù)分布的，而是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一

個光了，每個光了所具有的能量跟光的頻率成正比，即E-hvo式中，為光的

頻率，比例常數(shù)h就是上面講的普朗克常量。這個理論被稱為愛因斯坦的光子

說。愛因斯坦的光子說比普朗克的輻射理論又前進(jìn)了一大步。盡管當(dāng)時普朗克己

經(jīng)提出電磁波輻射的能量等于hv,但他并沒有建議將光及其他電磁輻射當(dāng)作粒

子來解決。所以說愛因斯坦的光子說是對普朗克的輻射理論進(jìn)行重新的診釋及進(jìn)

一步的擴(kuò)展°愛因斯坦當(dāng)時在實(shí)驗事實(shí)壞不是很充足的時候提出了光子說，是對

科學(xué)的重大奉獻(xiàn)。這也說明理論與新的實(shí)驗事實(shí)不符時，要根據(jù)事實(shí)建立新的理

論，由于實(shí)踐是檢查真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

光子說對光電效應(yīng)的規(guī)律在量子論的基礎(chǔ)上給出了合理的解釋：當(dāng)光子照射

到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子所有吸取，電子吸取的能量足哆大

時，能克服金屬內(nèi)部的引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為

光電子。電子吸取光子的能量后也許向各個方向運(yùn)動，通過的路,心.

程不同，途中損失的能量不同，因此從金屬表面逸出時的初動能/

也不同。只有直接從金屬表面逸出的電子具有最大初動能，這些0f—

電子克服金屬離子的引力所做的功，叫逸出功。

根據(jù)能量守恒定律，光電子的最大初動能Ekm跟人射光子的能量hv和逸出

功W之間有下面的關(guān)系:

Ekm=hV-Wo

即光電子的最大初動能等于光子的能量減去金屬的逸出功。這個方程叫做愛

因斯坦的光電效應(yīng)方程。圖為愛因斯坦光電效應(yīng)方程的圖象。愛因斯坦也由于發(fā)

現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年的諾貝爾物理獎。

愛因斯坦的光電效應(yīng)方程表白，對于一定的金屬來說，逸出功W的值是一

定的。則光電子的最大初動能與人射光的頻率v成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無關(guān)。所以,

人射光子的頻率v越大，光電子的最大初動能也越大。假如人射光子的頻率比較

低，它的能量小于金屬的逸出功，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，這就是存在截止頻率的

因素。截止頻率Vo可由w=hV。求出：

vo=W/h

不同金屬的逸出功不同，所以它們的截止頻率也不同。若人射

光比較強(qiáng)，即單位時間內(nèi)人射光了的數(shù)目多，單位時間內(nèi)發(fā)射出的光電了就多,

則飽和光電流也就大。所以飽和光電流與光的強(qiáng)度成正比。

5.光電效應(yīng)在技術(shù)中的應(yīng)用

光電效應(yīng)在平常生活中的各個方面都有應(yīng)用。圖為運(yùn)用光電效應(yīng)原理制成的

光電管，它經(jīng)常應(yīng)用在各種自動化裝置及有聲電影、無線電傳真、光纖通信等技

術(shù)裝備里°

圖描述了光電管的作用：光

電效應(yīng)能把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?/p>

（并且?guī)缀跬剑?，改變光的?qiáng)弱

就會從電流表中讀數(shù)變化得到電

流的強(qiáng)弱。

運(yùn)用光電管制成的光控制電圖16-1-9

器，可以用于自動控制，如自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。

光電效應(yīng)的應(yīng)用尚有光電開關(guān)、光電成像、光電池等。車庫的開門器上帶有

安全紅外線光束，它運(yùn)用光電效應(yīng)在接受器中產(chǎn)生電流。假如紅外光束被物體擋

住，而車庫門正關(guān)著，比時接受器中的電流就會中止，從而啟動開門器把門打開。

例1:在X射線管中，由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極，會產(chǎn)生涉及

X光在內(nèi)的各種能量的光子，其中光子能量的彝大值等于電子的動能。若倫琴射

線管陽極與陰極間所加電壓為3.00X104V,求倫琴射線管所發(fā)出的X射線的最短

波長是多少？

例2；從太陽到達(dá)地球的光流強(qiáng)度，在垂直于光的傳播方向上是1.4X

:12

10W/mo假如把太陽光當(dāng)作是平均頻率為5X10”Hz的單色光，在垂直于太陽光

的地球表面的此布的面積上，每秒接受到的光子數(shù)有多少個？

例3：某金屬用頻率為v2的光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能是用頻率

為v?的光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能的2倍，則這種金屬的逸出功W為

多大？

課堂練習(xí)

1.在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗中，本來不帶電的一塊

鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器

的指針就張開一個角度，如圖所示。這時（）0

A.鋅板帶正電，指針帶負(fù)電

B.鋅板帶正電，指針帶正電

C.鋅板帶負(fù)電，指針帶正電

D.鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電

2.紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是（1

A.紅光B.橙光C.黃光D.綠光

3.某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中也許使該金屬

產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（）o

A.延長光照時間

B.增大光的強(qiáng)度?

c.換用波長較短的光照射；I―心一

D.換用頻率低的光照射

4.在圖所示的光電管的實(shí)驗中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色I(xiàn)

光照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單

色光照射時不發(fā)生光電效應(yīng)，那么（）。

A、光的頻率大于B光的頻率

B、B光的頻率大于A光的頻率

C、用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向b

D.用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是b

流向a

5.一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三一

束光，分別照射到相同的金屬板a、b、c匕如圖所示.已知金

圖16-1-13

屬板b有光電子放出，則可知（）。

A.板a一定不放出光電子

B.板a一定放出光電子

C.板c一定不放出光電子

D.板c一定放出光電子

6.氨一發(fā)激光器發(fā)出波長為633nm的激光，當(dāng)激光冷的輸出功率為ImW

時，每秒發(fā)出的光子數(shù)為（）

A、2.2X1015B、3.2X1015C、2.2X1014D、3.2X1（）14

7.使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的最長波長是0.3720um鋅的逸出功是eV

8.已知金屬艷的逸出功為1.9eV,在光電效應(yīng)實(shí)驗中，要使鈉表面發(fā)出的

光電子的最大初動能為L