《高中数理化》 电磁波谱中的“率增波减”.doc

“率增波减”在高考中的应用
王安军 甘肃兰炼二中（兰州59中） 730060
根据波长从大到小的顺序，电磁波谱包括无线电波、红外线、可见光（包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）、紫外线、伦琴射线、γ射线在内的范围最广的电磁波，除可见光外其余电磁波都是不可见光。
一、电磁波谱的特点
按照从无线电波到γ射线的顺序，符合“率增波减”的特点，即频率和折射率变大时，同一介质中的波长和波速会变小。反之，频率和折射率变小时，同一介质中的波长和波速将变大。在同一介质中，频率大的折射率也大，波长小的波速也小。此处“率”指频率和折射率，“波”指波长和波速。
在电磁波中，波长越长的电磁波，频率越小，波动性越强，粒子性越弱，越容易发生干涉和衍射，干涉和衍射的条纹越宽。
波长越短的电磁波，频率越大，粒子性越强，波动性越弱，越容易发生光电效应和全反射（临界角越小），而且光电子的最大初动能越大。
二、电磁波谱的应用
电磁波谱“率增波减”的特点在光学领域有很重要的应用，甚至也是高考的重点和热点。下面就此特点在高考中的应用做一归纳。
1、在光的色散中的应用
图1
例1、05（广东卷）如图1所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是
Ａ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小
Ｂ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大
Ｃ．玻璃对红光的折射率比紫光大
Ｄ．玻璃中紫光的传播速度比红光大
解析：三棱镜有使光线明显向底面偏折的作用，而白光中折射率越大的光向底面偏折得越明显。根据“率增波减”的特点，光屏上从上到下依次应该是按照频率和折射率依次增大的顺序排列，即红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，紫光频率最大，折射率也最大，偏折得最明显；而红光频率最小，折射率也最小，偏折得最不明显。故正确答案选B。
2、在全反射中的应用
例2、04（江苏卷）如图2所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，
图2
沿半径方射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出。则
A. OA为黄光，OB为紫光
B. OA为紫光，OB为黄光
C. OA为黄光，OB为复色光
D. Oa为紫光，OB为复色光
解析：在电磁波谱中，根据“率增波减”的特点，可见光中紫光的频率大于黄光，其折射率也大于黄光，故紫光的临界角小于黄光，更容易发生全反射。如果当紫光刚好发生全反射时，黄光还没有发生全反射，应该所有小于90度的折射光线，实际上没有。所以OA只能是黄光刚好发生全反射的折射光线，OB是两种色光的复色光。正确答案选C。
3、在光的干涉中的应用
例3、０８（西城一模）如图3所示，是一双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是　（ ）
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
Pァ
S1ァ
S2ァ
Sァ
右ァ
左ァ
图3
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减大
D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
解析：由干涉条纹的间距公式△x=λ可知，减小双缝间的距离，干涉条纹的间距变大，故A错误；增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的间距增大,故B错误；在电磁波谱中，根据“率增波减”的特点，绿光的波长大于紫光的而小于红光的。所以将绿光改为红光后波长变大，条纹间距跟着增大，而改为紫光后条纹间距也随紫光波长较小而变小，正确答案选C。
4、在光的衍射中的应用
例4、（08丰台二模）在做单缝衍射实验中下列说法中正确的是
A．将入射光由黄色换成绿色，波长变小，衍射条纹间距也变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
解析：当单缝宽度一定时，波长越长的单色光，波动性越明显，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距越大，将入射光由黄色换成绿色，波长变小，衍射条纹间距也变窄，A选项正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小衍射现象越明显，条纹间距越大，B选项错误；光的波长一定、单缝的宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D选项正确。故答案为ACD。
5、在光电效应中的应用
例5、06（四川卷）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定
A. a光束照射时，不能发生光电效应
B. c光束照射时，不能发生光电效应
C. a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D. c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
解析：在电磁波谱中，根据“率增波减”的特点，波长最短的单色光c频率最大，照射金属时更容易发生光电效应，且释放出的光电子的最大初动能最大，故B、D错误；而波长最大的单色光a频率最小，小于单色光b的频率，不能发生光电效应，没有光电子放出，故C错误。正确答案选A。
6、在波尔原子模型中的应用
例6、08（兰州模拟）有三种波长分别为、和的单色光，且。波长为的单色光恰好能让处于某一激发态的氢原子发生电离， 那么下列哪种波长的单色光一定不能使该氢原子发生电离的是（ ）
A.
B.
C. 和
D. 不能确定
解析：频率越大的电磁波越容易使原子电离，根据电磁波“率增波减”的特点，即波长越长的单色光其频率越小，越不能使原子发生电离。故答案选A。

个人简介:
王安军，中共党员，中学物理高级教师，1998年毕业于西北师大物理系。已有六届高三物理科任教师经历，曾获国家级优秀辅导教师称号，兰州市优秀教师。《运用速度公式速解圆周运动中的临界问题》《对一道课本习题的讨论》《电功率何时最大》等近十篇论文在《物理教学探讨》《中学物理》《中学物理教学参考》等省部级以上专业学术期刊上发表。现任政教处副主任、物理教研组长和年级组长。
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