光复6.23.docx

高二物理光学复习 2014.6
光的折射
1. 光的折射定律：
2. 折射率：光从真空射入介质
折射率：
折射光路也是可逆的
3.光的色散
色散现象
偏向角
n
C临
v
λ(波动性)
衍射
γ (粒子性)
E光子
光电效应

红
紫

小

大
小

大
小

大
大

小
大 (明显)

小(不明显)
容易

难
小 (不明显)

大 (明显)
小

大
难

易

注：（1）七色光在真空中速度相同，在同一介质（玻璃）中不同
（2）介质折射率不仅取决于介质种类，还和光的频率（颜色）有关
4．全反射
光线从某种介质射向真空（或空气），折射角等于900时的入射角，则

全反射条件：（1） （2）

分析几种全反射现象：
（1）光导纤维
(2) 全反三射棱镜
（3）蜃景

光的本性
光的波动性
一、 光的干涉（说明光具有波动性）
1、 杨氏双缝干涉实验：

条件：

单色光干涉条纹特征：

白光干涉条纹特征：

2、 理论分析：
双缝到屏上路程差：
。。。。亮条纹
。。。。暗条纹

条纹间距：
波长和频率的关系：
薄膜干涉：
二、 光的衍射现象（说明光具有波动性）
1、 定义
2、 产生条件:
3、 条纹特征:
(1) 单缝衍射
(2) 圆孔衍射
(3) 圆盘衍射
三、 光的偏振现象 
1、 自然光
2、 偏振光
3、 只有横波才有偏振，光的偏振证明：光是横波
4、 反射光是偏振光
5、 偏振镜头（拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的照片）
四、 光谱和光谱分析：
光谱种类
特点
产生机理
实例
发射光谱
连续光谱
由连续分布的一切波长的光组成
由炽热的固体、液体、高压气体产生
电灯丝、钢木燃烧的蜡烛发的光
明线光谱
只含有一些不连续的亮线。每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光（特征谱线）
由游离状态的原子发射
光谱管、霓红灯、在煤气灯火焰中烧钠钾的盐类发出的光
吸收光谱
连续光谱中某些波长的光被物质吸收后出现若干不连续的暗线（特征谱线）
炽热固体发出的白光通过温度较低的气体后产生
太阳光谱

五、  光的电磁说：光是一种电磁波，由麦克斯韦提出，赫兹实验证明
六、 电磁波谱 
1、 按频率由低到高排列：
2、 电磁波特性:
无线电波:易发生干涉和衍射
红外线：热作用显著。可见光：能引起视觉，产生色彩效应。
可见光：引起视觉
紫外线：有显著的化学作用、杀菌消毒和荧光效应。
伦琴射线：穿透本领强
射线：穿透本领最强的。
光的粒子性
一、 能量量子化
二、 光电效应：
1、光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。
2、光电效应的规律。
（1） 瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。。
（2） 各种金属都存在极限频率ν0，只有ν≥ν0才能发生光电效应；
（3） 电子的最大初动能与入射光________无关，只随入射光的_______增大而增大。
（4） 当入射光的频率_______时，光电流强度与入射光强度成正比。
3、爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率ν成正比：E=hν
4、爱因斯坦光电效应方程：Ek= hν -—W（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）
三、 光的波粒二象性：
四、 粒子的波粒二象性
物质波：任何运动物体都有一种波（德布罗意波）与它对应，波长λ =h/p
五、 概率波
光波、物质波是概率波
六、 不确定性关系：ΔxΔp≥h/4π
七、 激光的特性及应用
特点：
应用：
练习：
图1
介质
60°
30°
空气
1．如图1所示，一条单色光线从空气射入某介质时，若入射角是60°，折射角是30°，则该介质的折射率为 （ ）
A．1 B． C． D．
2．下列几种光学现象中，属于光的干涉现象的是 （ ）
A．太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带
B．用分光镜（其中色散元件为三棱镜）进行光谱分析
C．水面上的薄油层，在阳光照射下呈现彩色花纹
D．在空气中观察水中的鱼，看到的景物的位置比实际景物的位置变浅了
3．在下列所述情况中，能在空气和玻璃的界面上发生全反射的是 （ ）
A．光从空气射向玻璃，入射角大于临界角
B．光从空气射向玻璃，入射角小于临界角
C．光从玻璃射向空气，入射角大于临界角
D．光从玻璃射向空气，入射角小于临界角
4．光电效应实验中，下列表述正确的是（ ）
A.光照时间越长光电流越大
B.入射光足够强就可以有光电流
C.遏止电压与入射光的频率有关
D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子
5．某种单色光，在真空中的频率为f，波长为，速度为c，射入折射率为n的介质中后，其频率、速度和波长为 （ ）
A．频率为f，速度为c，波长为 B．频率为，速度为，波长为
C．频率为f，速度为，波长为 D．频率为f，速度为，波长为
6.下列说法中正确的是 （ ）
A．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．水面上的薄油层，在阳光照射下呈现彩色花纹是光的干涉现象
C
μA
V
R
E
K
A
图1
D．干涉法检查被检测平面的平整度应用了光的双缝干涉原理
B7． 如图1所示，用绿光照射光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时的初动能增大，应该
A．改用红光照射 B．改用紫光照射
C．增大光电管上的加速电压 D．增大绿光的强度

8.水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为（ ）
A.2 h tan(arc sin) B.2 h tan(arc sin n)
C.2 h tan(arc cos) D.2 h cot(arc cos n)
单缝屏
双缝屏
光屏
S
S1
S2
P
单色光
9．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 ( )
A．增大S1与S2的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光

10．如图4所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2。若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断中正确的是（ ）
A．n1＜n2，光通过光缆的时间等于 B．n1＜n2，光通过光缆的时间大于
C．n1＞n2，光通过光缆的时间等于 D．n1＞n2，光通过光缆的时间大于

a
b
11．如图所示，平行厚玻璃板放在空气中，一束复色光斜射向玻璃板上表面，出射光分成a、b两束单色光。对于a、b两束光，下面说法正确的是
A．玻璃对a光的折射率较小
B．a光在玻璃中的传播速度较小
C．若a、b光从同一介质斜射入真空时，a光的全反射临界角较大
D．若a光照射某金属能发射出光电子，则b光照射该金属也一定能发射出光电子

12. 一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（ ）
A 速度变慢，波长变短 B 速度不变，波长变短
C 频率增高，波长变长 D 频率不变，波长变长
13．关于光在传播过程中的现象有下述说法：
①雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
②白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象
③涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增加了淡紫色光的透射程度
④夜间观看到天空星座的位置比实际位置偏高，这是光的折射现象造成的
上述说法中正确的是 （ ）
A．①② B．②④ C．②③ D．①④
a
b
c
14.如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知（ ）
A．当它们在真空中传播时，c光的波长最长
B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大
C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大
D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出光电子的最大初动能最大

P
屏
Q
15．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到投射光的强度发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（ ）
A．光是电磁波 B．光是一种横波
C．光是一种纵波 D．光是概率波

A
B
P
Q
O
a
b
c
图2
16．如图2，一束白光沿半径方向从A点射入半圆形玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b为折射光的上下边界，c为反射光。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，可以观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，下列说法正确的有（ ）
A. c光逐渐变暗 B. ab光带逐渐变亮
C. a光与b光相比，b光先消失
D. 单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间

17．如图所示，一窄束平行光a射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后发生了色散，分解为互相分离的两束光b和c。则下列说法正确的是
O
a
b
c
A．b光的频率小于c光的频率
B．b光光子的能量大于c光光子的能量
C．在真空中b光的波长大于c光的波长
D．如果b光能使某种金属发生光电效应，
c光也一定能使该金属发生光电效应

18．发生光电效应时，若保持入射光强度不变，而增大入射光的波长，则 ( )
A．光电流强度减小，光电子的最大初动能不变 B．光电流强度不变，光电子的最大初动能减小
C．光电流强度减小，光电子的最大初动能减小 D．光的波长增大到一定程度后，就不能发生光电效应

19．下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的说法是 ( )
A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著
C．光在传播时往往表现出的波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
20．下列关于光电效应的陈述中，正确的是 ( )
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比 B．光电流强度与入射光强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照同种金属产生的光电子的初动能大
D．对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应
21 ．如图1所示，一束复色光由空气斜射到一块平行板玻璃砖的上表面，经折射后分成a和b两束单色光，并从玻璃砖的下表面射出。已知a光在玻璃中的传播速度比b光大，则下列哪个光路图是正确的？
( )
A　　　　　　　　B C D
a
b
b
a
a
b
b
a
图1

22．下列关于光电效应的说法正确的是 ( )
A．只要入射光的强度足够大，就可以产生光电流
B．光电流的强度与入射光的频率有关，光的频率越大，光电流越大
C．入射光的频率高于极限频率时，光的强度越大，光电流越大
D．入射光的频率高于极限频率时，光的强度越大，产生的光电子的最大初动能越大

23．在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的 ( )
A．最短波长为 B．最长波长为 C．最小频率为 D．最大频率为
24．下列事实中，表明光具有波动性的是 ( )
A．光的反射 B．光的折射 C．光的衍射 D．光的色散

25．利用金属晶格（大小约10-10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是 ( )
A．该实验说明电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显 D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显

26．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 ( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过狭缝的运动路线像水波一样
D．光的波动性是大量光子运动的规律
27．在双缝干涉实验中，明暗条纹形成的原因解释正确的是 ( )
A．暗条纹处一定没有光子到达 B．暗条纹处可能也有光子到达
C．光子到达暗条纹处的概率很小 D．光子到达明条纹处的概率很大

28.人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是：
A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 B.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C.麦克斯韦预言了光是一种电磁波 D.光具有波粒二象性

29.研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为υ的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A作减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0。在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是： ( )
A.反向电压U和频率υ一定时，光电流i与光强I的关系如图甲
B.截止电压U0与频率υ的关系如图乙
C.光强I和频率一定时，光电流i与反向电压U的关系如图丙
D.光强I和频率一定时，光电流i与产生光电子的时间t的关系如图丁

i
I
O
U0
υ
O
i
U
O
i
t
O
10-9
U0
图甲
图乙
图丙
图丁

30．甲、乙两种单色光分别垂直进入一块厚玻璃砖，已知它们通过玻璃中的时间t甲>t乙，那么，甲乙两种单色光光子的能量关系是 ( )
A．E甲＞E乙 B．E甲＜E乙 C．E甲＝E乙 D．不能确定

二、填空题 :

32. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。①次玻璃的折射率计算式为n=__________（用图中的表示）；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。

A
C
P1
P2
P3
P4
31．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，
在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，
调整视线使P1的像被P2的像挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚
大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，
在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。
①在本题图中画出所需的光路图；
②为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 ，在图上标出它们；
③计算折射率的公式是 。

33．在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。
光源
凸透镜
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
测量头及目镜
图1
1
2
3
4
5
(a)
7
8
9
4
5
(a)
6
10
11

0
0
cm

1
2
1

0
1
cm

2
1
(b)
(b)
图2
图3

①已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示，图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2(b)中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示，此时图3(b)中游标尺上的读数x2=________mm；
②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx=________mm；这种色光的波长λ=________nm。

34. 在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，手轮上螺旋测微器的读数如图所示，此读数
为 mm，若实验测得第1条亮纹与第6条亮纹中心间的距离为11.550mm，已知双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离为700.0mm，由
此计算出所测的波长为 mm
8
高二物理光学复习