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2017年中考物理辅导:光的本性

2017-01-19 16:09:18来源:网络关注度:
导读:(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

(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

(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

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