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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢,第二十讲 光本性,淳,安,中,学,曾,继,1/48,【知识关键点】,一、对光本性认识,二、光干涉和衍射,三、光电磁说,四、光电效应与光子说,2/48,一、对光本性认识,人类对光本性认识经历了,微粒说:是高速运动粒子流,波动说:某种振动在介质中传输(认为是与机械波类似),电磁说:光是一个电磁波,光子说:光是一份一份,不连续.每一份光子就是一份能量.,光波粒二象性:光既含有波动性,又含有粒子性,即光含有波粒二 象性。,几个过程。,3/48,二、光干涉和衍射,光干涉和光衍射是光含有波动性有力证据。,1光干涉,现象,:两列或几列光波在空间相遇时相互叠加,在 一些区域一直加强,在另一些区域一直减弱,形成稳定明暗相间条纹现象。,产生条件,:(1)两列波频率必须相同;,(2)位相差保持不变。,4/48,双缝干涉：,A:用单色光做波源射到双缝上，光屏上出现明暗相间条纹，,a:产生明纹条件是:此点到两狭缝,旅程差是波长整数倍,；,b:产生暗纹条件是:此点到两狭缝,旅程差是半波长奇数倍,。,c:相邻明纹（或暗纹）间距离,式中d是双缝间距，L是双缝至屏面距离。假如用白光做光源，光屏上出现干涉图样是彩色条纹,条纹特点:等间距,5/48,薄膜干涉：,从透明薄膜前后面反射两列光波叠加在一起,因为薄膜厚度差异,产生明暗相间条纹现象。,1.利用薄膜干涉法波长.,6/48,用细金属丝绕一线框,将线框浸入肥皂水中,然后取出,这时线框里有一肥皂水薄膜.把这金属框竖直放置,光从肥皂液膜反射到我们眼睛,我们看到干涉条纹是,A.条纹是水平方向,条纹宽度大致相同,B.条纹是水平方向,条纹间隔上宽下密,C.条纹是水平方向,条纹间隔上密下宽,D.条纹是竖直方向,条纹宽度大致相等,7/48,分析：我们眼睛看到图像是由肥皂液膜前表面（靠近人一侧）反射光和由肥皂液膜后表面反射光形成干涉图样。假如用白光做试验，观察到干涉图样是彩色条纹；假如用单色光做试验，观察到是单色明暗条纹。明条纹处是前表面反射光和由后表面反射光在抵达前表面时振动步调相同，相互叠加而振动加强；暗条纹处则是前表面反射光和后表面反射光在抵达前表面时振动步调相反而相互减弱结果。同一明纹处各点，前表面反射光和后表面反射光旅程差（称为光程差）是相同，说明这些点处，薄膜厚度是相同。同理，同一暗纹处各点，膜厚度也是相同。相邻两条明条纹或相邻两条暗条纹之间，膜厚度差是相等。假如肥皂液膜两表面夹角恒定，那么形成明暗条纹是等间距。但本题中，肥皂液膜因为受重力作用，使其形成薄膜截面如图（甲）所表示，膜两表面夹角自上而下是由小变大。这种情况形成明暗条纹间隔是上边宽、下边密。所以本题所展现薄膜干涉图样如图乙所表示，条纹是水平方向，条纹间隔是上宽下密。,说明：在薄膜干涉中，前表面反射光和后表面反射光光程差，是由膜厚度和膜对光折射率决定。假如膜前后表面反射两列光波光程差相同，则表明膜厚度相同，反之亦然。这么就很轻易了解，同一明条纹处或同一暗条纹处，膜厚度是相同。,解答：选项B正确,。,8/48,2.可用薄膜干涉,法检验平面,3.增透膜,d,4.牛顿环.,9/48,2光衍射,现象,:光线绕过障碍物偏离直线传输而进入几何阴影,并在光屏上出现明暗相间条纹现象。,产生条件,:,障碍物或孔尺寸比光波波长小或者相差不多。,单缝衍射条纹特点,:,单缝衍射图样是平行,中间宽两边窄明暗相间条纹。,10/48,圆孔衍射,条纹特点：,圆孔衍射,图样是明,暗相间,同心圆环。,11/48,12/48,1.光波在传输时，引发感光作用（和生理作用）,主要是电矢量E.,2.光是横波,但因为经过偏振片前后横波有一定差异,我们把前面叫自然光,后面叫偏振光.形成偏振光过程叫起偏或偏振.当其中一个方向上光振动E强于另一个方向上光振动,则称为部分偏振光;假如只存在了一个方向上振动分量,就称为完全偏振光.,3.反射光中,垂直(“三线”平面)振动多于平行振动;折,射光中,平行振动多于垂直振动.即:反射光和折射光均,为部分偏振光.当入射角i=arctgn21(n21表示折射媒质,对入射媒质相对折射率)时,反射光只存在垂直振动,为完全偏振光.而折射光仍存在平行振动(较多)和垂直,振动(较少),为部分偏振光.,光,偏振,-横波特有现象.,13/48,三、光电磁说,1.电磁波谱:电磁波按波长以大到小次序是:无线电波(包含微波)、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线。产生机理?,2.光谱及光谱分析:由色散形成，按频率次序排列而成彩色光带叫做光谱。,3.光谱分类：,麦克斯韦预言,赫兹试验验证,元素,特,征谱,线,产生?,14/48,15/48,(1)连续光谱,连续分布包含有从红光到紫光各种色光光谱叫做连续光谱。,炽热固体、液体和高压气体,发射光谱是连续光谱。比如电灯丝发出光、炽热钢水发出光都形成连续光谱。,(2)明线光谱,只含有一些不连续亮线光谱叫做明线光谱.明线光谱中亮线叫谱线,各条谱线对应不一样波长光.稀薄气体或金属蒸气发射光谱是明线光谱.明线光谱是由游离状态原子发射,所以也叫原子光谱.实践证实:原子不一样,发射明线光谱也不一样,每种原子只能发出含有本身特征一些波长光,所以明线光谱谱线叫原子特征谱线。,16/48,(3)吸收光谱,高温物体发出白光（其中包含连续分布一切波长光）经过温度较低物质时，一些波长光被物质吸收后产生光谱，叫做吸收光谱。各种原子吸收光谱中每一条暗线都跟该种原子原子发射光谱中一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收光，恰好就是这种原子在高温时发出光。所以吸收光谱中暗谱线，也是原子特征谱线。太阳光谱是吸收光谱。,17/48,(4)光谱分析,因为每种原子都有自己特征谱线,所以能够依据光谱来判别物质和确定化学组成.这种方法叫做光谱分析。,原子光谱不连续性反应出原子结构不连续性,所以光谱分析也能够用于探索原子结构。,明线谱,吸收谱,18/48,四、光电效应与光子说,1.光电效应,现象:在光照射下,使物体中,电子逸出现象叫做光电效应。,试验规律：,(1)任何一个金属都有一个极限频率,入射光频率必须大于这个极限频,率,才能产生光电效应;低于这个频,率光不能产生光电效应。,(2)光电子最大初动能与入射光强度,无关,只随入射光频率增大而增大。,(3)入射光照到金属上时,光电子发射,几乎是瞬时,普通不超出10,-9,秒。,(4)当入射光频率大于极限频率时,光,电流强度与入射光强度成正比。,19/48,光电子:,每秒钟逸出光电子数-决定光电流I=Q/t=Ne/t,光电子逸出最大初动能E,k,=hv-hv,0,入射光:,频率-决定每个光子能量.,强度-决定每秒钟光源发射光电子数,光电子:,光 子:,20/48,2光子说,在空间传输光不是连续，,而是一份一份,每一份叫做一个,光子.光子能量跟它频率,成,正比,即:E=h,式中h=6.63,10,-34,js,是普朗克常量。,3爱因斯坦光电方程,依据能量守恒定律,光电子最大初动能跟入射光子能量h和逸出功w之间有以下关系:,这个方程叫爱因斯坦光电方程。,，,21/48,4对光电效应解释,依据爱因斯坦理论,当光子照射到物体上时,它能量能够被物体中某个电子全部吸收,电子吸收光子能量后,它能量立刻增加，不需要积累过程，假如h足够大,电子就能够在瞬间离开物体表面逃逸出来,所以光电子发射普通不超出10,-9,秒.在这个过程中电子吸收能量h,一部分用来克服原子引力脱离物体表面做逸出功,一部分转化为光电子最大初动能.对于一定金属来说,逸出功w是一定,所以光电子最大初动能伴随入射光频率增大而增大.假如入射光子能量等于金属逸出功，它频率就是极限频率,小于这个频率就不能产生光电效应了,那么极限频率,0,=W/h,假如入射光比较强,即单位时间内入射光子数目多,产生光电子也多,所以光电流强度与入射光强度成正比。,22/48,5.光既含有波动性,又含有粒子性,也就是说光含有波粒二象性。,不过接收光波粒二象性,就要求我们,既不能够把光当成宏观观念中波,也不能够把光当成宏观观念中粒子.,普通说来,大量光子,产生效果往往显示出,波动性,这种波动性能够看做是表明大量光子运动规律一个几率波.而,个别光子,产生效果往往显示出,粒子性,这种粒子性表达在有能量、有动量,却没有静止质量.,6.物质波:实物粒子同时含有波动性,这种波称为物质波,也叫德布罗意波。,德布罗意波长：,=h/p,23/48,【经典例题】,如图所表示双缝干涉装置,作为线光源小缝S位于双缝,24/48,太阳光谱中含有许多暗线，这些暗线是因为什么原因形成？,分析,：首先要认识到太阳光谱是在连续光谱背景上有许多暗线，这表明太阳光谱是吸收光谱，而不是连续光谱。太阳光谱这些暗线对应着一些元素特征谱线，它表明太阳大气层中存在着这些元素。太阳光在经过温度较低太阳大气层时，一些频率光被太阳大气中这些元素原子所吸收而形成了连续光谱中这些暗线。,解答,：这些暗线是因为太阳光线经过温度较低太阳大气层时，一些特征谱线光被吸收而形成,。,25/48,入射光照到某金属表面上发生光电效应,若入射光强度减弱,而频率保持不变.以下说法正确是：,A:逸出光电子最大初动能降低；,B:单位时间内从金属表面逸出光电子数目降低；,C:从光照至金属表面到发射出光电子之间时间间隔将增加；,D:不发生光电效应。,答案:B,26/48,例5,、能量为6eV光子射入某金属表面后，逸出光电子最大初动能为2.5eV，求这种金属发生光电效应极限频率。,分析,：已知光子能量，光电子最大初动能，依据爱因斯坦光电效应方程，可计算出金属逸出功。再依据金属极限频率与逸出功关系，计算出金属极限频率。,金属逸出功为,27/48,【反馈练习】,1下面几个光学现象中，属于光衍射现象是,A浮在水平上薄油层在太阳光照射下，展现各种不一样颜色,B将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹,C经过并在一起两根铅笔间狭缝，看远处与缝平行线状白炽灯灯丝，会看到许多彩色条纹,D太阳光经过玻璃三棱镜后形成彩色光带,答案:C,28/48,2以下现象中，属于光干涉现象是：,A天空出现彩虹,B肥皂泡在阳光照射中展现彩色花纹,C隔着棱镜观察物体，在物体边缘看到彩色,D经过靠得很近两根平行铅笔间缝隙观察远处日光灯时，见到彩色光带,答案:B,29/48,3如图所表示，是干涉法检验某块厚玻璃板上表面是否平装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生，检验中所观察到干涉条纹是由以下哪两表面反射光线叠加而成,Aa上表面和b下表面,Ba上表面和b上表面,Ca下表面和b上表面,Da下表面和b下表面,答案:C,30/48,4经过游标卡尺两测脚间狭缝观看远处与缝平行白炽灯直灯丝，能够看到衍射图样。现在将红色和蓝色滤光片分别放到卡尺与灯泡间，假如其它条件不变，那么衍射图样中央亮纹宽度，红光与蓝光相比较,A红色较窄,B蓝色较窄,C两种光宽度相等,D需经计算才能确定,答案:B,31/48,5如图所表示，用频率为f单色光垂直照射双缝，在光屏上P,应为,答案:D,32/48,6关于光谱，下面说法中正确是,A炽热液体发射连续光谱,B太阳光谱中暗线说明太阳上缺乏与这些暗线对应元素,C明线光谱和暗线光谱都可用于对物质成份进行分析,D发射光谱一定是连续光谱,答案:AC,33/48,7关于电磁波，以下说法中哪些是正确？,A电磁波中最轻易表现出干涉、衍射现象是无线电波,B红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发后产生。,C射线是原子内层电子受激发后产生,D红外线波长比红光波长长，它显著作用是热作用,答案:ABD,34/48,8某种无色透明玻璃对于在真空中波长为0.60m单色光折射率是1.50。则,C这种光在该玻璃中波长是0.9m,D对于真空中波长为0.40m单色光，该玻璃折射率略小于1.50,答案:AB,35/48,9某激光器能发射波长为激光，发射功率为P，c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒发射光子数为,答案:A,36/48,10用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，应,A改用红光照射；,B增大绿光强度,C增大光电管上加速电压,D改用紫光照射,答案:D,37/48,【课后练习】,1关于光干涉和衍射，以下说法正确是,A在波峰跟波峰叠加地方，光就加强，出现亮条纹,B在波谷跟波谷叠加地方，光就减弱，出现暗条纹,C在双缝干涉试验条件不变情况下，红光条纹间距比紫光大,D双缝干涉明条纹或暗条纹之间距离总是相等；单缝衍射明条纹或暗条纹间距也是相等,答案:,AC,38/48,2、用频率为光照射某种金属表面产生光电子。当光电子垂直进入强度为B匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，以W表示逸出功，m、e、h分别表示电子质量、电量和普朗克常量。以下表示电子最大初动能式子中哪些是正确,答案:,CD,39/48,3、在演示光电效应试验中，原来不带电一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器指针就张开一个角度：如图所表示，这时,A、锌板带正电，指针带负电,B、锌板带正电，指针带正电,C、锌板带负电，指针带正电,D、锌板带负电，指针带负电,答案:,B,40/48,4、一盏电灯发光功率为100W，假设它发出光向四面均匀辐射，,答案:,C,41/48,5用红光做双缝干涉试验，在屏上观察到干涉条纹。在其它条件不变情况下，改用紫光做试验，则干涉条纹间距将变_。假如改用白光做试验，在屏上将出现_色条纹。,答案:,小，彩色。,42/48,6在太阳光照射下，水面油膜上会出现彩色花纹，这是两列相干光波发生干涉结果，这两列相干光波是太阳光分别经_而形成。用平行单色光垂直照射不透明小圆板，在圆板后面屏上发觉圆板阴影中心处有一个亮斑，这是光_现象。,答案:,油膜上下表面反射两列光波叠加;衍射。,43/48,7凡是波都含有衍射现象，而把光线看成直线传输条件是_，要使光产生显著衍射条件是_。,答案:,障碍物或孔尺寸比波长大得多；障碍物或孔尺寸比光波波长小或相差不大。,44/48,8、低压汞蒸气发光产生光谱是属于连续光谱，明线光谱，吸收光谱中哪一个？_。,无线电波，可见光，伦琴射线，射线中_（填是哪一个）是原子内层电子受到激发后原子辐射电磁波。,答案:,明线光谱，伦琴射线。,45/48,9、在光电效应试验中，为了增大从锌板发射光电子最大初动能，能够增大入射光_。,答案:,频率。,46/48,10、已知某金属表面接收波长为和2单色光照射时，释放出光电子最大初动能分别是30eV和10eV，则能使此金属表面产生光电效应入射光极限波长是多大？,答案:,4。,47/48,答案:,答案:,1、AC,2、CD,3、B,4、C,5、小，彩色。,6、油膜上下表面反射两列光波叠加;衍射。,7、障碍物或孔尺寸比波长大得多；障碍物或孔尺寸比光波波长小或相差不大。,8、明线光谱，伦琴射线。,9、频率。,10、4。,48/48,
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