光的本性(教师版).docVIP

第十六章 光的本性 考纲要求 1．光本性学说的发展简史 Ⅰ 2．光的干涉现象，双缝干涉，薄膜干涉，双缝干涉的条纹间距与波长的关系 Ⅰ 3．光的衍射 Ⅰ 4．光的偏振现象 Ⅰ 5．光谱和光谱分析，红外线、紫外线、X射线、γ射线以及综合应用，光的电磁本性，电磁波谱 Ⅰ 6．光电效应，光子，爱因斯坦光电效应方程 Ⅱ 7．光的波粒二象性，物质波 Ⅰ 8．激光的特性及应用 Ⅰ 知识网络： 单元切块： 本章以光的干涉、衍射现象为基础，学习光的波动性，以光电效应为基础，学习光的粒子性。最后学习光的波粒二象性。 教学目标： 12．知道光的衍射 3．了解光的偏振 4．了解光谱和光谱分析，知道红外线、紫外线、X射线、γ射线的产生机理及主要应用 5．掌握光电效应，光子，爱因斯坦光电效应方程，并能够应用这些知识解决有关问题 教学重点： 教学难点教学过程形成相干波源的方法有两种：⑴利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。⑵设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。 （2）干涉区域内产生的亮、暗纹 ①亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……） ②暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=（n=0，1，2，……） 相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。 【例1】 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有 A．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大 B．如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大 C．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大 D．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大 解：公式中l表示双缝到屏的距离，d表示双缝之间的距离。因此Δx与单缝到双缝间的距离无关，于缝本身的宽度也无关。本题选C。 3．光的衍射 注意关于衍射的表述一定要准确。（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射） ⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 ⑵发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。 【例2】 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有 A．在衍射图样的中心都是亮斑 B．C．，【例3】 右图是伦琴射线管的结构示意图。电源E给灯丝K加热，从而发射出热电子，热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。电子流打到A极表面，激发出高频电磁波，这就是X射线。下列说法中正确的有 A．P、Q间应接高压直流电，且Q接正极 B．P、Q间应接高压交流电 C．K、A间是高速电子流即阴极射线，从A发出的是X射线即一种高频电磁波 D．从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同 解：K、A间的电场方向应该始终是向左的，所以P、Q间应接高压直流电，且Q接正极。从A发出的是X射线，其频率由光子能量大小决定。若P、Q间电压为U，则X射线的频率最高可达Ue/h。本题选AC。 5．光的偏振 ⑴光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 ⑵光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。 ⑶自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。 ⑷偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 二、光的粒子性 1．光电效应 ⑴在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光效应中发射出来的电子叫光电子。 ⑵光电效应的规律。①各种金属都存在极限频率ν0，只有ν≥ν0才能发生光电效应；②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大；③当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正比；④瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。 ⑶爱因斯坦的光子说。