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中考物理光学辅导-光的本性

http://www.newdu.com 2018-11-25 中考网 佚名 参加讨论

    (一)光的本性的学说
    
学 说
    
基 本 内 容
    
实 验 事 实
    
提出的科学家
    
波动说
    
光是某种振动以波的形式向外传播 光的独立传播、光的反射、折射、杨氏试验、菲涅尔圆盘衍射
    
惠更斯
    
微粒说
    
光是沿直线传播的高速粒子流
    
光的直线传播、反射
    
牛顿
    
电磁说
    
光是一种电磁波
    
光速的测定、光与电磁波的相似性,赫兹实验
    
麦克斯韦
    
光子说
    
光是不连续的一份一份的,光子能量E=hν,光子只能整个的产生、传播、消失
    
热辐射规律、光电效应
    
爱因斯坦
    
波粒二象性 光既具有波动性,又具有粒子性---微观粒子的共性
    
光的干涉、衍射、光电效应
    
 

    (二)光的干涉和衍射
    1、光的干涉:
    (1)产生条件:两束频率相同的光迭加
    (2)干涉现象:
    I.双缝干涉(1801年杨氏实验)
    实验装置:单缝(单孔)获得频率一定的线(点光源;双缝(双孔)将频率一定的光分成两束
    条纹特征:单色光:中央亮纹;两侧明暗相间;宽度相等,亮度基本相同;条纹间距(宽度:ΔX=Lλ/d)
    白光:中央为白色;两侧明暗相间的条纹;每条亮纹靠近中央为紫色,外侧为红色
    条纹明暗:距离两缝路程差为半波长的奇数倍为暗条纹;偶数倍为亮条纹
    II.薄膜干涉:
    相干光的获得:一定频率的光经薄膜前后表面反射,两束频率相同的反射光相迭加
    条纹特征:单色光:明暗相间
    白光:彩纹;同一亮条纹薄膜薄处为紫光,厚处为红光
    应用:检查平面、增透膜(入射光波长的1/4,淡紫色的原因)
    2、光的衍射
    (1)产生条件:孔、缝或障碍物的尺寸很小,与可见光波长相比差不多或更小时才有明显的衍射现象
    (2)干涉现象:
    I.单缝衍射:
    条纹特征:单色光:中央条纹宽而亮;两侧明暗相间的条纹;两侧条纹窄而亮度递减快
    白光:中央条纹为宽亮的白色条纹;两侧为彩纹,每一亮纹内侧为紫色,外侧为红色
    条纹观察:游标卡尺的构造、原理、读数方法;缝由0.2mm变宽时条纹由稀变密
    II.小孔衍射:孔由大到小:屏上见到的现象:亮斑→小孔成像→衍射花样;
    单色光:中央亮点大而亮;四周明暗相间圆条纹窄而亮度递减快;
    白光:中央为白色亮点,四周彩纹;中央亮点大而亮,四周彩纹窄而暗
    III.不透明圆盘衍射:影的轮廓模糊不清,出现明暗相间的条文,阴影中心有亮斑-泊松亮斑来源:考试
    (三)光的电磁本性
    
种 类 产 生 机 理 主 要 作 用
    
应 用 举 例
    
无线电波
    
振荡电路中的自由电子的周期性运动
    
电磁作用 广播电视
    
红外线
    
原子的外层电子受激发产生
    
热作用易穿透云雾
    
红外遥感
    
可见光
    
视觉作用
    
 
紫外线
    
化学作用
    
      
     生物作用
    
    
照相杀菌
    
伦琴射线
    
原子内层电子受激发产生
    
穿透作用
    
X光透视
    
γ射线
    
原子核受激发产生
    
穿透作用
    
探伤、治疗肿瘤

    (四)光电效应:
    1、意义:在光(包括不可见光)照射下,从物体发射出电子的现象叫光电效应
    2、实验规律:I.每种金属都有一种极限频率ν0,入射光的ν〉ν0才发出光电子,入射光ν〈ν0不论光照射时间多长,光多强也不能发生光电效应;II.光电子的最大初动能随入射光的ν的增大而增大,与光强无关;III.瞬时发生:入射光照射到金属上到发射电子几乎不需要时间,小于1纳秒;IV.饱和光电流与光强度成正比
    3、波动说与光电效应的矛盾:波动理论:光的能量由光的强度决定,光的强度又由光的振幅决定,与频率无关;波动理论与光电效应实验的前3条矛盾
    4、光子说对光电效应的解释:
    ——I.金属中的一个电子吸收一个光子的全部能量;
    ——II.逸出功W是从金属表面上逸出的电子克服原子核的引力做的功,W由金属本身的特性决定,对一种金属为定值;III.从能量关系搞清mvm2/2=hν-W(不要求计算)
    (五)光谱
    
种 类
    
产 生 条 件
    
特 征
    
实 例
    
发射
     光谱
连续光谱 (许多原子组成的整体发光)炽热的固体、液体及高压气体发出
    
连续分布的一切波长的光组成
    
白炽灯、蜡烛、弧光灯
    
明线光谱
    
(单个原子发光)稀薄气体(高压放电)发光;固体液体物质到电弧或煤气灯火焰中烧
    
一些不连续的亮线组成
    
霓虹灯
    
   吸收光谱
    
高温物体发出的白光通过较冷的物质蒸汽
    
在连续光谱的背景下一些不连续的暗线
    
太阳光谱
    

    光谱分析:原理:利用明线、吸收光谱中的特征谱线;用途:鉴别物质、确定成分
    (六)光的波粒二象性
    1、光既具有波动性,又具有粒子性,有的波动性显著,有的粒子性显著
    2、物质波:也称德布罗意波,波长λ=h/p.
    3、波粒二象性中的波是几率波(物质波),不是机械波,也不是电磁波,不是宏观意义中的波;波粒二象性中的粒子也不是宏观意义中的粒子(质点),光子运动既没有一定的轨道,是无规则的,与质点运动不同,不遵从牛顿定律。
     (责任编辑:admin)
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