浦东新王牌周末小班高二物理光的干涉.doc

（光的波动性）光的干涉知识学习光到底是什么？这个问题早就引起了人们的注意。但是在很长的时期内对它的结识却进展得很慢，直到17世纪才明确地形成了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播；另一种是波动说，是跟牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯提出的，认为光是在空间传播的某种波。微粒说和波动说都能解释一些光现象，但又不能解释当时观测到的所有光现象。由于初期的波动说不能用数学作严格的表达和分析，再加上牛顿在物理学界的威望，微粒说一直占上风。到了19世纪初，人们在实验中观测到了光的干涉和衍射现象，这是波动的特性，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的对的性。19世纪60年代，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并认为光也是一种电磁波。此后，赫兹在实验中证实了这种假说，这样，光的电磁说使光的波动理论发展到相称完美的地步，取得了巨大的成功。但是，19世纪末又发现了新的现象 光电效应，这种现象用波动说无法解释。爱因斯坦于20世纪初提出了光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。但是，这里所说的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”。现在人们结识到，光既具有波动性，又具有粒子性。本节介绍光的波动性。 1光的双缝干涉干涉现象是波独有的特性，假如光真的是一种波，就必然会观测到光的干涉现象。182023，英国物理学家托马斯 杨（1773一1829) 在实验室里成功地观测到了光的干涉。如图所示，让一束平行的单色光（如红色的激光束）投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近。假如光是一种波，平行光的光波会同时传到狭缝S1和S2，它们就成了两个振动情况总是激光束双缝相同的波源，它们发出的光在挡板后面的空间互相叠加，会发生干涉现象：光在一些地方互相加强，在另一些地方互相削弱。假如在挡板后面放一个屏，就能在屏上看到明暗相间的条纹。实验果然得到了预期的结果，这就证明光的确是一种波。如图所示，现在我们在屏上取一点P，P点到S1和S2的距离相同。S1和S2相称于两个振动情况总是相同的波源，由S1和S2发出的两列波到达P点的路程又相同，所以这两列波的波峰（或波谷）将同时到达P点。这时两列波总是波峰跟波峰叠加，波谷跟波谷叠加，P点的光波得到加强，这里就出现一个亮条纹。在P点上方另取一点，例如P1点，它距S2比距S1远一些，两列波到达Pl 点的路程不相同，两列波的波峰（或波谷）就不一定再同时到达Pl点。假如路程差d正好是半个波长，那么当一列波的波峰到达 Pl 点时，另一列波正好在这里出现波谷。这时两列波叠加的结果是互相削弱，于是在这里出现暗条纹。对于更远一些的点，例如点P2 ，来自两个狭缝的光波的路程差 d 更大。假如路程差正好等于波长，那么，两列波的波峰（或波谷）将同时到达这点，光波得到加强，这里也出现亮条纹。距离屏幕的中心越远，路程差越大。每当路程差等于、2、3 （半波长的偶数倍）时，两列光波就得到加强，屏幕上出现亮条纹。每当路程差等于1/2、3/2、5/2（半波长的奇数倍）时，两列光波就互相削弱，屏上出现暗条纹。在双缝干涉实验中，狭缝S1和S2相称于两个振动情况总是相同的波源，称为相干波源。由相干彼源发出的光互相叠加，才干产生干涉现象，在屏上出现稳定的明暗相间的条纹。在两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定的情况下，用不同颜色的单色光做双缝干涉实验，干涉条纹间的距离不同。用红光做实验时的间距比用蓝光时大，这表白红光的波长比蓝光的波长长。计算表白相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离 x为 x =l/d其中为光的波长，d为两条狭缝间的距离，l为挡板与屏间的距离，l d你可以试着自己推导一下。各种光的不同颜色，事实上反映了它们不同的波长（或频率）。假如用白光做双缝干涉实验，由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹。我们知道，波速等于波长和频率的乘积。这个关系对一切波都是合用的。不同的色光在真空中的传播速度相同，所以波长不同的色光，它们的频率也不同：波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。各色光在真空中的波长和频率的范围见下表。 各色光在真空中的波长和频率光的颜色波长 (nm) 频率1014Hz) 【自己想】不同的色光，虽然在真空中的传播速度相同，但在介质中的传播速度一般却是不同的。为什么？从图所示的实验中可以看出，屏离开挡板越远，条纹间的距离越大。这是为什么？2.薄膜干涉在酒精灯的灯芯上撒一些氯化钠，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光使我们看到灯焰的像。像上有亮暗相间的条纹，这是光的干涉产生的。灯焰的像是液膜前后两个面反射的光形成的，这两列光波的频率相同，可以发生干涉。竖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，来自前后两个面的反射光（如图中的实线和虚线波形所示）所走的路程差不同。在一些地方，这两列波叠加后互相加强，于是出现了明条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，于是出现了暗条纹。图是个示意图，事实上，液膜两面的夹角没有这么大，同一条人射光线从液膜前后两面反射之后在传播方向上没有多大差别，所以可以叠加在一起，出现干涉现象。用不同波长的单色光做这个实验，条纹的间距是不同样的。假如用白光照射肥皂液膜，由于各色光干涉后的条纹间距不同，液膜上就会出现彩色条纹。肥皂泡上和水面的油膜上经常看到的彩色花纹，就是光的干涉导致的。光的干涉现象在技术中有重要应用。例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整限度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面和被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉。空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时互相加强或削弱的情况也相同。所以，假如被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线（图甲）；假如干涉条纹发生弯曲，就表白被测表面不平（图乙）。这种测量的精度可达10 -6cm。【自己想】1光的干涉现象在什么条件下才干产生？为什么两盏相同的电灯发出的光不能产生干涉现象？ 2举一两个平常生活中见到的光的干涉现象的实例，并简朴解释产生干涉的因素。 例1：在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观测到了多色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）。A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干步条纹消失 B红色和绿色的双缝干步条纹消失，其他颜色的干涉条纹仍然存在 C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D屏上无任何光亮 例2：劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图（甲）所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图（乙）所示。干涉条纹有如下特点：(l)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等； (2)任意相部明条纹或暗条纹所相应的薄膜厚度差恒定。现若在图（甲）装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观测到的干涉条纹（ ）。 A变疏 B变密 C不变 D消失例3：为了减少光在透镜表面的反射损失，可在透镜表面涂一层增透膜。增透膜的材料一般选用折射率为1.38的氟化镁。为了使在空气中波长为0.552m的绿光在垂直透镜入射时不发生反射，所涂薄膜的厚度最小应为 m。课堂练习1.干涉现象的两束光是（ ）。 A、频率相同、振幅相同的两束光B频率相同；位相差恒定的两束光C两只完全相同的灯泡发出的光D同一光源的两个发光部分发出的光2图是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置。所用单色光是用普通光源加滤色片产生的，检查中所观测到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )。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由两个不同光源发出的两束白光，落在同一点上时，不会产生干涉现象，这是由于（ ）。A这两个光源发出的光速度不同 B这两个光源发出的光，其光强不同 C这两个光源是彼此独立的不相千光源 D白光是由很多不同波长的光所组成的 4下面是四种与光有关的事实： 用光导纤维传播信号 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 一束白光通过三棱镜形成彩色光带 水面上的油膜呈现彩色属于薄膜干涉的是（ ）。 A B C D 5 .如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直人射到该装置上，结果在上方观测到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法中对的的是（ ）。A干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B、干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C、干涉条纹不等间距是由于空气膜厚度不是均匀变化的D、干涉条纹不等间距是由于空气膜厚度是均匀变化的6、薄膜干涉装置如图，在一端夹两张纸片用干涉法检查工件表面的质量，产生的干涉条纹是一组平行的直线。若劈尖角度增大，干涉条纹将 ；若劈尖的上表面向上平移，如图所示，则干涉条纹将 （以上可选填：变宽、变窄或不变）基础练习 1能产生干涉现象的两束光是（ ) A频率相同、振幅相同的两束光 B频率相同、位相差恒定的两束光 C两只完全相同的灯泡发出的光 D同一光源的两个发光部分发出的光 2取两块平行玻璃板，合在一起用手捏紧，从反射光中看到彩色条纹，且用力不同，看到的彩色条纹会发生变化，这种现象属于（ ) A干涉 B色散 C反射 D以上均不对 3用太阳光照射竖直放置的肥皂膜，从肥皂膜的反射光中观测干涉条纹时，将会看到彩色条纹。下列关于这些彩色条纹的说法中，对的的有（ ） A所看到的彩色条纹的每一条亮线都是水平线 B所看到的彩色条纹的每一条亮线都是竖直线 C每一组完整的彩色亮线中，都是紫光在最上方 D每一组完整的彩色亮线中，都是红光在最上方 4用单色光做双缝干涉实验，下述说法中，对的的是（ ） A相邻干涉条纹之间的距离相等 B中央明条纹宽度是两边条纹宽度的2倍 C在实验装置不变的情况下，红光条纹间距小于蓝光的条纹间距 D屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大 5照相机镜头上涂有一层增透膜，看上去呈淡紫色，这说明（ ）A增透膜明显增强了红光的透射能力 B增透膜明显增强了绿光的透射能力 C增透膜的厚度是绿光在真空中波长的 l / 4 D增透膜的厚度是绿光在增透膜中波长的 1 / 4 6如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板上表面是否平的装置，a为标准样板，b为待测厚玻璃板，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观测到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成（ ） 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如图所示，划有斜线部分为涂在镜头表面厚度为d的增透膜， a是人射单色光，b和c分别是从增透膜前、后表面反射的光，以下说法中，对的的是（ ） A产生干涉的光是a和b以及a和cB当d等于单色光在膜中波长的1/4时，在膜的表面会看到明暗暗相间的干涉条纹 C不管a是什么波长的光，b和c总是反相叠加互相削弱 D、当b和c反相叠加时，从人射光方向看去膜的表面是一片暗区8如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈， S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观测到的干涉图像应是图中的 9用白光进行双缝干涉实验时是（ ）A红色明、暗相间的条纹 B绿色明、暗相间的条纹C红、绿相间的条纹D没有干涉条纹 10如图所示，两个直径微小差别的彼此平行的滚珠之间的距离，夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光垂直人射时，产生等厚干涉条纹。假如两滚珠之间的距离L变大，则在 L 范围内干涉条纹的（ ）A数目增长，间距不变 B数目减少，间距变大C数目增长，间距变小 D数目不变，间距变大 11如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二亮纹，改用频率较大的单色光重做实验（其他不变），则第二亮纹的位芝置（ ） A在P处 B在P点上方 C在P点下方 D要将屏向双缝方向移近一些才干看到亮纹12关于杨氏双缝干涉实验，下列说法中，对的的是（ ） A凡波峰与波谷相遇处必为暗条纹 B凡由光源发出的两束光线叠加后，都能形成干涉图像 C在双缝干涉实验中，把光屏与双缝的距离移远，其他条件都不变，则条纹将模糊，成像不清楚 D明条纹是光子到达机会多的地方，暗条纹是光子到达机会少的地方 E在双缝干涉实验中，把光屏与双缝的距离移远，其他条件都不变，则相邻两条亮条纹间的距离将变宽 13把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射人如图所示，这时可以看到亮、暗相间的同心圆，这个同心圆叫做牛顿环，如图所示，则（ ）A牛顿环是由透镜的上、下表面的反射光发生干涉而形成的 B牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉而形成的 C透镜表面弯曲越厉害，牛顿环的直径就越大 D透镜表面弯曲越厉害，牛顿环的直径就越小14激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对，相称于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔t的乘积等于双缝间距。实验中可侧得二次曝光时间间隔t，双缝到屏之距离l以及相邻两条亮纹间距x。若所用的激光波长为，则该实验拟定物体运动速度的表达式是（ ） A、 B、C、 D、第七节 光的衍射知识学习1光的衍射我们知道，波可以绕过障碍物产生衍射，并且只在一定条件下，才干明显地观测到波的衍射现象。既然光也是一种波，为什么在平常生活中没有观测到光的衍射现象呢？从光的干涉可以知道，光的波长很短，只有十分之几微米，通常的物体都比它大得多，因此很难看到光的衍射现象。但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。在不透光的挡板上安装一个宽度可以调节的狭缝，缝后放一个光屏（图）。用平行单色光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线方向通过狭缝，在屏上产生一条跟缝宽相称的亮线。但是，当缝调到很窄时，尽管亮线的亮度有所减少，但是宽度反而增大了。这表白，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边沿，传播到了相称宽的地方。这就是光的衍射现象。自己做下面我们自制一个可调节宽度的狭缝，观测线状光源发出的光通过狭缝产生的衍射现象。按如图(a)所示的方法，用两片刀片制成一个宽度可调节的狭缝。闭上一只眼睛，用另一只眼睛透过狭缝看约23m外的灯泡的灯丝图(b)，调节狭缝的宽度使其逐渐变窄，到一定的宽度后，便可以看到如图(c)所示的图样。实验表白，狭缝越窄，衍射后产生的条纹越宽。用点光源照射具有较大圆孔的挡板AB，在后面的屏上就得到一个圆形亮斑，它的直径可以按照光的直线传播的规律作图得到（图甲、乙）。但是，假如圆孔缩小到一定限度，可以在屏上看到，光所到达的范围会远远超过它沿直线传播所应照明的区域（图丙）。这就是光的衍射现象。同学们也许已经注意到，在单缝衍射和圆孔衍射的照片中，都有一些亮线和暗线。这是由于来自单缝或圆孔上不同位置的光，在光屏处叠加后光波加强或者削弱的结果，这个道理和两列光干涉时的道理相似。假如用白光做衍射实验，得到的亮线是彩色的，这也是由于不同波长的光在不同位置得到了加强。对衍射现象的研究表白，我们前面说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。【自己做】用激光作为光源照射到狭缝上，在光屏上将出现衍射图样。如图所示。用 DIS 实验的光传感器可以测量衍射图样中光强分布的规律。你得到的实验结论是什么？【自己想】1通常我们说光是沿直线传播的，这和射现象有矛盾吗？ 2光的衍射现象在什么条件下才干产孔成像与圆孔衍射相矛盾吗？3举一两个平常生活中见到的光的衍射现象的实例。2泊松亮斑用激光束照射一个不透明的小圆盘（图1) ，观测图2，会发现在不透明圆盘的阴影中心，有一个亮斑。关于这个亮斑在历史上尚有一段有趣的故事。1818 年，法国的巴黎科学院为了鼓励对衍射问题的研究，悬赏征集这方面的论文。一位年轻的物理学家菲涅耳按照波动说深人研究了光的衍射，在论文中提出了严密的解决衍射问题的数学方法。当时的另一位法国科学家泊松是光的波动说的反对者，他按照菲涅耳的理论计算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长，在适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为这是非常荒唐可笑的，并认为这样就驳倒了光的波动说。但是就在竞赛的关键时刻，菲涅耳在实验中观测到了这个亮斑，这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。后人为了纪念这个故意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑。思考1：有一个直径可变化的小孔，光通过小孔，当小孔直径由大变小时，由小孔射出到像屏上的光斑如何变化？思考2：下列关于光的衍射的说法中，对的的是（ ）A 只有当障碍物或孔的尺寸可以与光的波长相比或者比光的波长小的时候才干发生衍射 B 各种障碍物都能使光发生衍射 C 隔着高墙和墙外的人说话时，“听其声不见其人”，是由于墙的高度和声波的波长相差不多，但却比光的波长大得多 D 小孔成象的原理就是光的衍射现象思考3：光波与声波有什么区别？ 例1：对于光的衍射的定性分析，下列说法中对的的是（ ）。 A只有障碍物或孔的尺寸跟光波波长相比相差不大时，才干明显地产生光的衍射现象B光的衍射现象是光波互相叠加的结果 C光的衍射现象否认了光的直线传播的结论 D光的衍射现象说明了光具有波动性例2：在交通信号灯的设立中，为什么通常把红色的信号灯设立为严禁通行的标志？ 例3：双缝干涉现象与单缝衍射现象有什么相同和不同之处？课堂练习1图是杨氏实验装置示意图，图中太阳光投射到单孔屏A上，此单孔S的作用是 ，后面是一双孔屏，两孔距离很 ，且与前一个小孔距离 ，其作用是保证任何时刻从前一小孔发出的光都会同时传到这两个小孔，这两个小孔即为 。MN为像屏，像屏在双孔屏后任意位置，屏上都呈现 2下列现象中能证明光具有波动性的是（ ） A光的反射和折射现象 B光的干涉和衍射现象 C光的色散和全反射现象 D小孔成像3用红光进行双缝干涉实验时，假如用不透光的纸遮住其中的一条缝，则屏上出现（ ）。 A无条纹，只是一片红光 B既无条纹，也不是一片红光，而是光源的像 C原干涉条纹形状不变，只是亮度减弱D仍然有明暗相间的条纹，但与本来的不同样 4声波、光波都是波动，但声波能绕过一般障碍物（如“隔墙有耳”)，而光波却不能，这是由于（ ）。 A声波是纵波而光是横波 B光只能沿直线传播C声波波长较长，而光波的波长很短 D声波的波速小，光波的波速大 5在用单色平行光照射单缝观测衍射现象的实验中，下列说法中对的的是（ ）。 A、缝越窄，衍射现象越显著 B、缝越宽，衍射现象越显著 C、照射光的波长越长，衍射现象越显著 D、照射光的波长越短，衍射现象越显著 6某同学以线状白炽灯为光源，运用游标尺两脚间形成的狭缝观测光的衍射现象后，总结出以下几点结论，你认为对的的是( )A若狭缝与灯泡平行，则衍射条纹与狭缝平行 B若狭缝与灯泡垂直，则衍射条纹与狭缝垂直 C衍射条纹的疏密限度与狭缝的宽度有关 D衍射条纹的间距与光的波长有关同步精练 1凡是波都具有衍射现象，而把光看做直进的条件是 ，要使光产生明显的衍射条件是 2下列现象中，能产生明显衍射的是（ ） A光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多 B光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比C、光的波长等于孔或障碍物的大小D、光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多3用一只灯泡照亮一个带有圆孔的遮光板，假如圆孔的直径由几厘米逐渐减小到零，则在遮犷光板后，光屏上出现的现象依次是 ，接着出现 ，再出现 , 于最后是 4肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是 现象；露水在太阳光照射下呈现的彩色是 现象；通过狭缝观看太阳光时呈现的彩色是 现象。 5在白炽灯的照射下，能从两块捏紧的玻璃板的表面看到彩色条纹，通过游标卡尺的狭缝观测发光的白炽灯也会看到彩色条纹。这两种现象（ ）A都是光的衍射现象 B前者是光的色散，后者是光的衍射 C前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 D都是光的波动性的表现 6下列对衍射现象的定性分析，不对的的是（ ) A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象 B衍射花纹图样是光波互相叠加的结果 C光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 D光的衍射现象完全否认了光的直线传播结论 7下列关于衍射的说法中，对的的是（ ) A衍射现象中衍射把戏的明暗条纹的出现是光干涉的结果 B双缝干涉中也存在着光衍射现象 C影的存在是一个与衍射相矛盾的客观事实 D一切波都可以产生衍射9当狭缝的宽度很小并保持一定期，用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的重要区别是 10用单色平行光照射单缝，观测单缝衍射现象，下列说法中，对的的是（ ) A缝越窄，衍射现象越显著 B缝越宽，衍射现象越显著 C照射光的波长越长，衍射现象越显著 D照射光的波长越短，衍射现象越显著 11下列关于单缝衍射图样的说法中，对的的是（ ） A它和双缝干涉产生的图样相同，等宽、等亮、等间距 B亮条纹的光强都相同，而宽度不同 C亮条纹的宽度相同，而光强不同 D中央亮条纹的光强和宽度最大 12下列有关泊松亮斑的描述中，对的的说法是（ ） A泊松亮斑只能在实验中看到，无法用波动理论解释 B泊松亮斑既可以在实验中看到，又可以用波动理论证明C泊松亮斑只是一种理论假设，没有被实验证明 D泊松亮斑是指用光照射不透明的圆盘时阴影的中心出现一个亮斑13下列关于光的干涉和衍射的论述，对的的是（ ） A光的干涉是遵循光波的叠加原理，衍射不遵循这一原理 B光的干涉呈黑、白相间的条纹，而衍射呈彩色条纹 C光的干涉说明光具有波动性，而光的衍射只说明光不是沿直线传播的 D光的干涉和衍射都可当作是两列波和多列波叠加的结果 14下列关于光的干涉、衍射现象中，对的的是（ ） A在光的干涉、衍射现象中，都出现明暗相间的条纹（或彩色条纹），所以干涉和衍射现象是相同的 B增透膜的作用是为了增长透射光，减少反射光 C、水面上的油层在阳光照射下出现彩色条纹是光的干涉现象，泊松亮斑是光的衍射现象 D激光防伪商标，看起来是彩色的，也是光的干涉现象 E、CD唱片表面有一透明保护层，在白光照射下，能看到薄膜表面呈现彩色花纹，这是光的色散 课后作业1单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上则可观测到的图像是下图所示的（ ）2工厂中可运用图示的装置对抽丝过程实行自动控制下列说法中对的的是（ ） A这是运用光的干涉原理 B、这是运用光的衍射原理 C假如上方的条纹变宽，表白此时抽出的丝粗了 D假如上方的条纹变宽，表白此时抽出的丝细了 3如图为一竖直的肥皂液膜的横截面，用单色光照射薄膜，薄膜上就产生明暗相间的条纹，下面说法对的的是（ ) A薄膜上干涉条纹的竖直的 B用蓝色光照射所产生的干涉条纹间距比用红光照射时小 C干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射，形成两列光波叠加的结果 D干涉条纹的暗线是由于上述两列反射光的波峰与波谷叠加的结果 4某同学自己动手运用如图所示的装置观测光的于涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上出现不等间距条纹；移去A后，遮住缝S1或缝S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑：出现以上实验结果的重要因素是装置中缝宽不符合规定，由以上信息可推断（ ) A单缝S太窄B单缝S太宽 C双缝S1、S2宽度适中D、双缝S1、S2太宽5下列关于光的现象的说法中对的的是（ ) A用白光做双缝干涉实验时，屏上从中央亮纹向外，紫光的干涉明纹偏离中央的距离最大 B白光单缝衍射时，偏离中央明纹远的是红光 C白光照到CD唱片上会出现彩色花纹，这是薄膜干涉现象 D涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射6在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观测到了彩色干涉条纹若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，这时（ ) A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在 C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D屏上无任何光亮 7在双缝干涉实验中，用白光人射双缝时，在光屏上可观测到彩色条纹，若把两个缝分别用红色滤光片（只能通过红光）和蓝色滤光片挡住，则在光屏上可以观测到（ ) A红色和蓝色两套干涉条纹的叠加 B紫色干涉条纹（红色和蓝色叠加为紫色） C屏上两种色光叠加，但不会出现干涉条纹 D屏上一部分为红色光，另一部分为蓝色光，不发生光的叠加 8 .当采用如图（a）所示的干涉法检查平面时，得到如图（b）的干涉条纹，则可判断被检查平面上的凹凸情况是（ ) A、P为凹处，Q为凸处 B、P为凸处，Q为凹处C、P、Q均为凹处 D、P、Q均为凸处9、单缝衍射中当缝宽变小时，光屏上衍射把戏亮条纹的光强 ，条纹的宽度将 10、（a）、（b）两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图像，其中图（a）是光的 （填“干涉”或“衍射”）图像、由此可以判断出图（a）所相应的圆孔的孔径 （填“大于”或“小于”）图（b）所相应的圆孔的孔径（光的粒子性）光电效应我们前面学过了光的电磁说，麦克斯韦提出了电磁波理论，赫兹通过实验验证了这一理论，从而揭示了光的电磁波本质。它能很好地解释光的干涉、衍射等现象。但是，光的电磁说并不能成功地说明知识学习光的所有现象。早在 1887 年赫兹在做电磁实验时，就偶尔发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的电磁说碰到了无法克服的困难。 1 光电效应实验把一块擦得很亮的锌板连接在验电器上，用弧光灯照射锌板（图)，验电器的指针就张开一个角度，表达锌板带了电。当用丝绸摩掠过的玻璃棒靠近与锌板断开的验电器时，验电器指针的张角增大了，这现象可说明锌板带的是正电。正是在弧光灯的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板因此而带了正电。，在光（涉及不可见光）的照射锌板下，物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。 2 光电效应实验原理可以用图所示的电路来研究光电效应实验原理。图中S是抽成真空的光电管，它内部有两个金属电极，较大的K为阴极，通常在K上涂有一层艳或其他碱金属；较小的 A为阳极，它由很细的金属丝制成，只能阻挡少量的辐射。抽去管中的空气，可以保证金属电极表面不被氧化，并使得放出的电子不受空气分子的撞击。真空管通常是用石英玻璃制成的，紫外线能顺利地通过它。在两电极间加有电压，保证电子可以被吸引到阳极。两个电表可分别测量光电管上的电压和电流，滑动变阻器R可调节加在光电管上的电压，双刀双掷电键S2可以改变加在光电管上电压的极性。合上S1，将S2向下掷，使A的电势比 K高。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G中无电流流过。当用一定强度的波长比较短的单色光照射到阴极K上时，检流计G的指针发生了偏转，表白有电流产生。这个电流的形成是由于光电效应引起了来自阴极的电子（即光电子）的逃逸，光电子定向从阴极流向阳极形成的电流，叫做光电流。逐渐增长极板A和K间的正向电压（A板电势比K板高），电路里的光电流也逐渐增大。当正向电压增大到某一值时，光电流就达成最大值饱和值。再增长电压，光电流也不再增大。这表白K板发射的光电子已所有被A板吸去。这时增长人射光的强度，光电流值就继续上升。人射光的强度增长一倍，光电流的饱和值也增长一倍。这表白，在单位时间里从极板 K 发射出的光电子数跟入射光的强度成正比，而与人射光的频率无关。将R的滑动触头P移到最左端，使K、A之间电压为零，电路里仍有相称强的光电流。可见光电子从极板K飞出时具有一定的初动能，即使没有正向电场的作用，也有相称数量的光电子到达极板A。要完全阻止光电流，必须在K、A间加一定的反向电压（将S2向上掷，使K的电势比A高），使那些具有最大初动能的光电子局限性以克服反向电场的阻力而到达极板A，就没有光电流了。即有一个遏止电压U。存在，当电压达成这个值时，光电流为零。这时，光电子的最大初动能mvm2/2与反向电压U0之间有下面的关系mvm2/2=eU0 ，式中的e表达电子的电量。因此，从实验中测出使光电流减小到零时的反向电压U 0的值，就可以求出光电子的最大初动能。实验表白，对于一定颜色（频率）的光，无论光的强度如何，遏止电压都是一定的。光的频率改变时，遏止电压U0也会改变。电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。光电流随加速电压U变化的伏安特性曲线如图所示。进一步实验发现并不是所有的人射光照射到阴极上时都能产生电流。只有当入射光频率大于某个最小值时，电子才会从阴极射出，这一最低的频率叫做截止频率（或极限频率），用0表达。 换用不同材料的极板重做实验，结果表白，光电子的最大初动能还跟极板 K 的材料有关。对于任何一种金属，人射光的频率必须大于某一截止频率才干产生光电效应；低于这个截止频率的光，无论强度有多大，照射时间有多长，此金属就不会发射电子，即不能产生光电效应。但是，一旦人射光的频率大于某一截止频率，即使入射光的强度非常小，光电效应也会发生，并且光子的产生几乎都是瞬时的。下表是几种金属的截止频率0和截止波长0。根据实验研究，我们可归纳得出光电效应的基本规律：(1)产生光电效应的条件任何一种金属，都存在截止频率0，只有当入射光的频率0，才干发生光电效应。而每一种人射光都有一定的遏止电压，当电压达成这个值时，光电流为零。光的频率改变时，遏止电压U0也会改变。即存在截止频率和遏止电压。 (2)光电子的最大初动能光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关，只随人射光频率的增大而增大。 (3)光电效应的产生时间更精确的研究推知，光电子发射所通过的时间至多为 10 -9s，即光电效应的发生几乎是瞬时的。 (4)光电流强度当人射光的频率大于截止频率时，有光电效应发生。当光照强度一定期，存在饱和电流，增长人射光的强度，饱和光电流值就继续上升。光电流强度与入射光的强度成正比。在单位时间里从极板 K 发射出的光电子数跟人射光的强度成正比，而与人射光的频率无关。 思考：(1)某光恰能使锌发生光电效应，那么它还能使前面表格内哪些金属发生光电效应？ (2)前面表格中哪种金属最易发生光电效应？3光的波动理论在解释光电效应时的疑难之前人们已经知道，光是一种波动。对于波动来说，波的强度便代表了它的能量。电子是被某种能量束缚在金属内部的，假如外部给予的能量不够，便局限性以将电子打击出来。那么增长光波的强度，便是增长它的能量 。 按照光的波动理论，光的能量是由光的强度决定的。而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或暗淡的光源照射时间足够长，都能使电子获得足够的能量产生光电效应（如图）。根据麦克斯韦理论，一个电子被击出，假如是建立在能量吸取上的话，它应当是一个连续的过程，这能量可以累积。也就是说，假如用很弱的光线照射金属的话，电子必须花一定的时间来吸取，才干达成足够的能量从而逸出表面。这样的话，在光照和电子飞出这两者之间就应当存在着一个时间差。但是，实验表白，电子的逸出是瞬时的，光一照到金属上，立即就会有电子飞出，哪怕再暗弱的光线，也是同样，区别只是在于飞出电子的数量多少而已。实验结果与光的波动理论分析是直接矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。 4爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释 1900 年德国物理学家普朗克在研究“电磁场辐射的能量分布”时发现，电磁波的发射和吸取不是连续的，而是一份一份地进行，每一份的能量等于h，理论计算的结果跟实验事实完全符合。其中h为普朗克常量，h = 6 . 63 x10 -34 JS，为电磁波的频率。普朗克把物理学带进了量子世界。 1905 年爱因斯坦（如图）发展了当时不被大家接受的普朗克的量子论，提出了一个革命性的理论：光和其他形态的电磁辐射都是由分立的量子化的能量包组成的，后人将这种量子化的能量包称为光量子，简称为光子。他指出，在空间传播的光的辐射能不是像波动理论认为的那样是连续