中考物理光学辅导－光的本性

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　　（一）光的本性的学说

学 说	基 本 内 容	实 验 事 实	提出的科学家
波动说	光是某种振动以波的形式向外传播	光的独立传播、光的反射、折射、杨氏试验、菲涅尔圆盘衍射	惠更斯
微粒说	光是沿直线传播的高速粒子流	光的直线传播、反射	牛顿
电磁说	光是一种电磁波	光速的测定、光与电磁波的相似性，赫兹实验	麦克斯韦
光子说	光是不连续的一份一份的，光子能量E=hν,光子只能整个的产生、传播、消失	热辐射规律、光电效应	爱因斯坦
波粒二象性	光既具有波动性，又具有粒子性---微观粒子的共性	光的干涉、衍射、光电效应

　　(二)光的干涉和衍射
　　1、光的干涉：
　　（1）产生条件：两束频率相同的光迭加
　　（2）干涉现象：
　　I.双缝干涉（1801年杨氏实验）
　　实验装置：单缝（单孔）获得频率一定的线（点光源；双缝（双孔）将频率一定的光分成两束
　　条纹特征：单色光：中央亮纹；两侧明暗相间；宽度相等，亮度基本相同；条纹间距（宽度：ΔX=Lλ/d）
　　白光：中央为白色；两侧明暗相间的条纹；每条亮纹靠近中央为紫色，外侧为红色
　　条纹明暗：距离两缝路程差为半波长的奇数倍为暗条纹；偶数倍为亮条纹
　　II.薄膜干涉：
　　相干光的获得：一定频率的光经薄膜前后表面反射，两束频率相同的反射光相迭加
　　条纹特征：单色光：明暗相间
　　白光：彩纹；同一亮条纹薄膜薄处为紫光，厚处为红光
　　应用：检查平面、增透膜（入射光波长的1/4，淡紫色的原因）
　　2、光的衍射
　　（1）产生条件：孔、缝或障碍物的尺寸很小，与可见光波长相比差不多或更小时才有明显的衍射现象
　　（2）干涉现象：
　　I．单缝衍射：
　　条纹特征：单色光：中央条纹宽而亮；两侧明暗相间的条纹；两侧条纹窄而亮度递减快
　　白光：中央条纹为宽亮的白色条纹；两侧为彩纹，每一亮纹内侧为紫色，外侧为红色
　　条纹观察：游标卡尺的构造、原理、读数方法；缝由0.2mm变宽时条纹由稀变密
　　II．小孔衍射：孔由大到小：屏上见到的现象：亮斑→小孔成像→衍射花样；
　　单色光：中央亮点大而亮；四周明暗相间圆条纹窄而亮度递减快；
　　白光：中央为白色亮点，四周彩纹；中央亮点大而亮，四周彩纹窄而暗
　　III.不透明圆盘衍射：影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条文，阴影中心有亮斑-泊松亮斑来源:考试
　　（三）光的电磁本性

种 类	产 生 机 理	主 要 作 用	应 用 举 例
无线电波	振荡电路中的自由电子的周期性运动	电磁作用	广播电视
红外线	原子的外层电子受激发产生	热作用易穿透云雾	红外遥感
可见光	视觉作用
紫外线	化学作用                                                    生物作用	照相杀菌
伦琴射线	原子内层电子受激发产生	穿透作用	X光透视
γ射线	原子核受激发产生	穿透作用	探伤、治疗肿瘤

　　（四）光电效应：
　　1、意义：在光（包括不可见光）照射下，从物体发射出电子的现象叫光电效应
　　2、实验规律：I.每种金属都有一种极限频率ν0，入射光的ν〉ν0才发出光电子，入射光ν〈ν0不论光照射时间多长，光多强也不能发生光电效应；II.光电子的最大初动能随入射光的ν的增大而增大，与光强无关；III.瞬时发生：入射光照射到金属上到发射电子几乎不需要时间，小于1纳秒；IV.饱和光电流与光强度成正比
　　3、波动说与光电效应的矛盾：波动理论：光的能量由光的强度决定，光的强度又由光的振幅决定，与频率无关；波动理论与光电效应实验的前3条矛盾
　　4、光子说对光电效应的解释：
　　——I.金属中的一个电子吸收一个光子的全部能量；
　　——II.逸出功W是从金属表面上逸出的电子克服原子核的引力做的功，W由金属本身的特性决定，对一种金属为定值；III.从能量关系搞清mvm2/2=hν-W（不要求计算）
　　（五）光谱

种 类	产 生 条 件	特 征	实 例
发射             光谱	连续光谱	（许多原子组成的整体发光）炽热的固体、液体及高压气体发出	连续分布的一切波长的光组成	白炽灯、蜡烛、弧光灯
明线光谱	（单个原子发光）稀薄气体（高压放电）发光；固体液体物质到电弧或煤气灯火焰中烧	一些不连续的亮线组成	霓虹灯
吸收光谱	高温物体发出的白光通过较冷的物质蒸汽	在连续光谱的背景下一些不连续的暗线	太阳光谱

　　光谱分析：原理：利用明线、吸收光谱中的特征谱线；用途：鉴别物质、确定成分
　　（六）光的波粒二象性
　　1、光既具有波动性，又具有粒子性，有的波动性显著，有的粒子性显著
　　2、物质波：也称德布罗意波，波长λ=h/p.
　　3、波粒二象性中的波是几率波（物质波），不是机械波，也不是电磁波，不是宏观意义中的波；波粒二象性中的粒子也不是宏观意义中的粒子（质点），光子运动既没有一定的轨道，是无规则的，与质点运动不同，不遵从牛顿定律。