光的本性(上课使用).ppt

一、光的干涉 一、光的干涉 双缝干涉中屏上出现明暗条纹的位置和宽度与两缝间距离、缝到屏的距离以及光波的波长有关。且相邻两明条纹和相邻两暗条纹之间的距离是相等的。 设双缝间距S1=S2=S，缝到屏的距离r0，光波波长λ，相邻两明条纹间距y。如图所示： 竖立的肥皂液薄膜上出现的明暗相间的条纹；阳光下肥皂泡上的彩色花纹；水面上飘浮的油膜上的彩色条纹；蝴蝶等昆虫翅膀上的彩色花纹，都是薄膜干涉现象。 公园里见到的孔雀羽毛色彩艳丽，是由于它的羽毛上生长着厚度不同的透明薄膜，由于薄膜的干涉而形成漂亮的颜色。 2、干涉法检查精密部件的表面 取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹，如图2-3甲所示。 如果被检表面是平的，那么空气层厚度相同的各点就位于一条直线上，产生的干涉条纹就是平行的(如图乙)；如果观察到的干涉条纹如图所示，A、B处的凹凸情况可以这样分析：由丙图知，P、Q两点位于同一条亮纹上，故甲图中与P、Q对应的位置空气层厚度相同。由于Q位于P的右方(即远离楔尖)，如果被检表面是平的，Q处厚度应该比P处大，所以，只有当A处凹陷时才能使P与Q处深度相同。同理可以判断与M对应的B处为凸起。 3、牛顿环 一种光的干涉图样。是牛顿在1675年首先观察到的。将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环。圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点O。从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的。若用白光入射，将观察到彩色圆环。牛顿环是典型的等厚薄膜干涉。平凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同。因此使干涉图样呈圆环状。这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉。 牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度。如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力，能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化，条纹就会移动。用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化。 牛顿环是牛顿首先观察到的，但是由于牛顿持光的粒子说，他并不认为牛顿环是干涉的结果，他用微粒说解释了他的观测结果，但很不令人满意。直到19世纪初才由英国科学家杨氏用光的波动理论解释了牛顿环。 1、产生光电效应的条件 四．康普顿效应 五、光的波粒二象性 六、物质波（德布罗意波） 定义： 在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。 发射出来的电子叫做光电子 基本知识点 二、光电效应规律 1、产生光电效应的条件 2、光电子最大初动能 4、光电流强度的决定 3、光电效应产生的时间 基本知识点 如图所示装置，不同单色光照射不同金属，要产生光电效应，必须有一个 如锌板用紫外线照射，能产生光电效应，用可见光照射则不能产生光电效应。 实验结论 任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。 最低频率。 基本知识点 2、光电子最大初动能 (1)最大初动能的概念 (2)最大初动能的测定 (3)最大初动能的结论 基本知识点 光电效应中从金属出来的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从内部出来沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量，因此电子速度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最大，其动能为最大初动能。 (1)最大初动能的概念 V V 基本知识点 (2) 最大初动能的测定 实验电路如图甲（其中单色光的入口C用石英窗），用来测定光电子的最大初动能。当图中电流表G读数为零时，伏特表V中的读数就是图乙中的U。 最大初动能 + + + + ---- U 乙 甲 设光电子的最大初动能为 mv2，若光电子置于左图匀强场中，则光电子作匀减速直线运动。 m , e 在电子运动的位移上，设电势差为U，电子电量为e，当eU= mv2,电场对光电子做负功，光电子的动能将变为零,所以eU就代表光电子的 基本知识点 （3）最大初动能的结论 光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的频率ν增大而增大。 精确的实验表明: 基本知识点 3、光电效应产生的时间 图中发射光电子的阴极K，它相对图中A极电势可正可负。 现将图中电源正负极反接（正向电压）移动P适当调整AK间初始电压