波长的改变 (2)

改变波长的方法
改变波长是能够实现特定光学效果的重要方法。

这个方法可以将一种波长的光
线转换成另一种频率或者波长。

这项技术主要用来制造或改变光谱，从而达到一定的效果。

改变波长的方法有很多种，其中最为常用的是利用不同介质来实现。

比如可以
利用水这种介质来变更波长，因为水中含有很多物质，其吸收长波、短波等不同类型的光，使得光波长发生变化。

此外，可以利用射线天线的中间介质，如空气或者水蒸气来变更波长。

还可以利用粒子加速器或者其它物理装置来改变波长，比如电子、核子等的碰撞。

此外，在另一种方面，可以利用激光器或放大器的镜系结构来改变波长。

放大
器镜可以生成特定波长的放大器，可用与分裂光源，从而实现改变波长的目的。

激光器也可以改变波长，主要是利用它可以产生相当大的能量，这种能量可以在介质中产生特定的波长。

总之，改变波长是一种实现特定光学效果的重要方法，主要有以上提及的一些
常用方法。

通过以上方法，人们可以利用改变波长的技术大大增强光学设备的效果，达到一定的目的。

康普顿散射公式的理论推导夏烆光（中国船级社 大连分社 辽宁 大连 116091）提要：本文从介绍康普顿实验结果入手，分别地讨论了康普顿散射的实验结果，以及经典教科书关于康普顿散射实验结果的理论推导。

并指出，在经典的理论推导中，错误地利用了光子运动的横向相对论质量。

事实上，在简化处理动量和能量的关系式中，已经彻底丢失了电子运动质量的相对论效应。

因此说，这个理论结果并不能证明爱因斯坦质能关系式正确与否。

纠正了经典教科书中的错误做法，利用广义时空相对论的质能关系式，精确地导出了康普顿散射公式的实验结果，从而间接证明广义时空相对论的质能关系式本身的正确性。

关键词：康普顿 爱因斯坦 狭义相对论 广义时空相对论 康普顿散射 光子的横质量 光子的纵质量 光的量子理论 光的波动理论引 言按照狭义相对论，只有假设电子的相对论质量为横向质量()20/1c V m m -=⊥时，才能导出康普顿散射的实验公式。

然而在康普顿散射实验中，碰撞前电子是静止的，在碰撞过程中，光子把部分动量传给了电子，从而使电子产生运动。

因为，电子的运动方向总是与其所获得动量的方向一致，所以，此时此刻，电子的相对论质量理应采用它的纵向质量()[]320///1c V m m -=而不是它的横向质量（见【1】第31～32页）。

由此可见，在现行的教科书中，用电子横向质量()20/1c V m m -=⊥来推导康普顿散射公式的做法毫无道理（参见【2】）。

就康普顿散射实验而论，碰撞后电子的运动速度一般都远小于光速（c V <<），因而，电子质量的相对论效应十分有限，所以我们完全可以近似地忽略电子质量的相对论效应，这样一来，把碰撞后电子的质量用静止质量0m 代入，根据动量υ0m p =、及广义时空相对论的能量220υ+=c c m E ，并利用电子和光子的能量守恒定律和动量守恒定律，就可以严格地导出康普顿散射实验的理论结果。

为了清晰地讨论这个问题，我们先介绍康普顿散射实验结果及其实验公式。

光在不同介质中波长变化的原因光的波动性质是我们研究光学的基础之一，而波长则是光的一个重要特性。

在不同介质中，光的波长可能发生变化，这是由光传播过程中与介质相互作用的效应所致。

本文将探讨光在不同介质中波长变化的原因。

1. 折射现象引起的波长变化折射是光线从一种介质进入另一种介质时改变传播方向的现象。

根据斯涅尔定律，光线在介质界面上折射时会发生改变，且其波长也会相应变化。

这是由于不同介质的光速不同，根据光的传播速度等于光的频率乘以波长的公式可知，当光线由一种介质传播到另一种介质时，其传播速度发生改变，而波长与频率保持不变，所以波长发生变化。

2. 散射作用引起的波长变化散射是光在物质中传播过程中与物质中的微粒相互作用而改变传播方向的现象。

散射现象是造成大气中的蓝天现象的原因之一。

根据散射理论，光的波长与物质微粒的大小相当时，会发生明显的散射效应。

因此，在介质中，光的波长与物质中的微粒大小相互比较，光的波长可能发生变化。

3. 多普勒效应引起的波长变化多普勒效应是指当光源与观察者相对运动时，观察者会感觉到光的频率和波长发生变化的现象。

当光源与观察者接近时，光的波长会缩短，频率增加；当光源与观察者远离时，光的波长会延长，频率减小。

多普勒效应也可以用于解释恒星的光谱移动。

4. 光的干涉与衍射引起的波长变化干涉和衍射是光在传播过程中与自身相互作用的现象。

干涉是指两个或多个波源发出的波相互叠加而形成的明暗交替的条纹的现象。

在干涉过程中，波长决定了明暗间隔的大小。

衍射是指光通过狭缝或物体边缘时发生偏转的现象。

衍射现象也与波长有关，波长越长，衍射效应越明显。

总结起来，光在不同介质中波长变化的原因主要有折射、散射、多普勒效应以及干涉与衍射等。

这些因素的作用使得光在传播过程中波长发生改变，进而对人们的视觉感知和光学实验产生重要的影响。

理解光在不同介质中波长变化的原因，对于光学研究和应用具有重要的意义。

第3节波的反射、折射和衍射核心素养物理观念科学思维1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象。

2.了解波的衍射现象和衍射图样，知道波发生明显衍射现象的条件。

3.知道衍射是波特有的现象。

通过发波水槽实验探究水波发生明显衍射现象的条件。

知识点一波的反射、波的折射1.波的反射(1)波的反射：波传播过程中遇到介质界面会返回原介质继续传播的现象。

(2)反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同。

(3)波的反射定律：反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。

如图所示。

2.波的折射(1)波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。

(2)波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变。

[思考判断](1)波向前传播在两介质的界面上要么发生反射，要么发生折射，二者不会同时发生。

(×)(2)波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短。

(×)(3)波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化。

(√)反射波的波长、频率、波速与入射的相关量相同吗？提示反射波与入射波在同一介质中传播，介质决定波速，因此波速不变，波的频率是由波源决定的，因此，波的频率也不改变，由此我们可知波长也不改变。

即反射波的波长、频率、波速都跟入射波的相关量相同。

折射现象中，波长、波速、频率都变化吗？提示在波的折射现象中，波的频率不改变。

波速和波长都发生变化。

知识点二波的衍射[观图助学]1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。

2.实验现象(1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝。

(2)现象：狭缝宽度比波长大得多，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生“阴影区”；在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小时，水波可以绕到挡板后面继续传播。

3.发生明显衍射现象的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小。

[思考判断](1)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象。

波长、频率和波速1．波长(1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。

通常用λ表示。

(2)特征：在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。

在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。

2．周期和频率(1)定义：波上各质点的振动周期(或频率)。

(2)规律：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是相同的，它们都等于波源的振动周期(或频率)。

(3)关系：周期T 和频率f 互为倒数，即f ＝1T。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。

(×)2．波速表示介质中质点振动的快慢。

(×)3．在波形图上速度相同的相邻两质点间的距离等于一个波长。

(×)[释疑难·对点练]波长的确定(1)根据定义确定：①在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长；②波在一个周期内传播的距离等于一个波长。

(2)根据波的图象确定：①在波的图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长；②在波的图象上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长； ③在波的图象上，两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长。

[试身手]1．关于波长，下列说法正确的是( )A ．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B ．在波形图上位移相同的相邻两质点间的距离等于一个波长C ．在波形图上速度总是相同的两质点间的距离等于一个波长D ．在波形图上振动情况总是相同的两质点间的距离等于一个波长解析：选A 机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A 正确；在一个完整波形上，只有位移总是相同的相邻两质点间的距离才等于一个波长，故B 错误；速度总是相同的两质点之间距离是波长λ的整数倍，所以C 错误；振动情况总是相同的两质点间的距离是波长λ的整数倍，故D 错误。

1．波速定义机械波在介质中传播的速度。

自然光波长变化自然光是我们日常生活中最常见的一种光源。

它是由太阳向地球发出的，也是我们所见到的彩虹、日出和日落的来源。

自然光具有丰富的波长变化，这给我们带来了美丽的色彩世界。

当太阳光射入大气层时，由于空气中的分子和气体的散射作用，光线会发生偏折和散射。

因此，太阳光在我们的眼睛中看起来是白色的。

然而，事实上，太阳光中包含了各种不同波长的光，它们合在一起形成了白色光。

光的波长决定了我们所看到的颜色。

波长较长的光呈现出红色、橙色和黄色，而波长较短的光则呈现出蓝色和紫色。

通过改变光的波长，我们可以看到不同的颜色。

当太阳光照射到物体上时，物体会吸收和反射光线。

吸收光线的物体会将光能转化为热能，而反射光线的物体则会将光线反射回来，使我们能够看到它们的颜色。

例如，当太阳光照射到一片绿叶上时，叶子会吸收红色和蓝色的光，而反射绿色的光。

这就是为什么我们看到的叶子是绿色的原因。

除了吸收和反射，光线还会在物体表面发生折射和透射。

折射是光线通过介质的界面时改变方向的现象，而透射是光线穿过介质的现象。

当光线从一种介质进入另一种介质时，它的速度和方向都会发生变化。

这种变化导致光线的波长也发生了变化，从而改变了我们所看到的颜色。

例如，当光线从空气进入水中时，由于水的折射率较高，光线会发生偏折，使我们看起来物体的位置发生了变化。

此外，由于水的折射率较高，光线的波长也发生了变化，使我们所看到的颜色变得更加明亮和清晰。

总的来说，自然光的波长变化是我们所见到的色彩世界的基础。

通过了解光的波长变化，我们可以更好地欣赏和理解自然界中的美。

希望大家在日常生活中多留意光的变化，感受自然光带给我们的美妙。

激光波长改变
激光波长改变是一种常见的光学现象，它可以在各种应用中发挥重要作用。

激光波长改变的原理是基于激光的光学特性，它可以通过多种方式实现。

其中最常见的方法是使用非线性光学晶体，如倍频晶体、和频晶体和差频晶体等，通过光学双折射和相位匹配等原理，实现激光波长的转换。

另外，激光波长改变还可以通过光学谐振腔的调整来实现。

通过调整谐振腔的长度和反射率等参数，可以改变激光的波长，从而满足不同应用的需求。

激光波长改变在很多领域都有广泛应用。

比如在光通信中，激光波长的调整可以实现不同波长的光信号传输，提高光纤的传输效率。

在激光医疗中，激光波长的调整可以实现对不同组织的精准治疗。

在激光制造中，激光波长的调整可以实现对不同材料的加工和切割。

总之，激光波长的改变是非常重要的光学现象，它可以为很多应用提供有效的技术支持。

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光源如何改变波长
光的波长取决于光的频率，频率与光的源头有关。

因此，要改变光的波长，可以采取以下方法：
1. 通过选择不同的光源：不同的光源会产生具有不同频率和波长的光线。

例如，可见光的波长范围是400至700纳米，如果想改变可见光的波长，可以选择使用不同频率的光源，如红光、绿光或蓝光等。

2. 对光进行衍射或干涉：光的波长也可以通过干涉或衍射发生变化。

干涉是指光线遇到不同波长的光线相互作用，产生干涉图案并改变波长。

衍射是指光通过一个孔或通过绕过障碍物，光线会偏离原来的路径，产生干涉和衍射现象，从而改变波长。

3. 光学器件：可以使用特定的光学器件来改变光的波长。

例如，色散棱镜可以将白光分解成不同波长的光。

光纤也可以通过特定的光纤结构来改变光的波长。

需要注意的是，光的波长是一种固有属性，它取决于光的频率。

在常规的光源中，改变波长可能涉及到改变光的源头或介质。

工程光学实验II 复习提纲题型：填空、名词解释、简答、综合闭卷 120分钟1. 旋光仪测定溶液的浓度及旋光度1. 光是电磁波，它的电场和磁场矢量互相垂直，且又垂直于光的传播方向。

2. 在传播方向垂直的平面内，光矢量可能有各种各样的振动状态，被称为光的偏振态。

3. 若光的矢量方向是任意的，且各方向上光矢量大小的时间平均值是相等的，这种光称为自然光。

4. 若光矢量的方向始终不变，只是其振幅位相改变，光矢量的末端轨迹是一条直线，则称为线偏振光。

5. 使线偏振光的振动面发生旋转的现象叫旋光现象。

6. 当线偏振光通过某些透明物质后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为 。

旋光现象7. 旋光度：平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转，旋转的度数，称为旋光度（用α表示）。

8. 比旋度：平面偏振光透过长1dm 并每1ml 中含有旋光性物质1g 的溶液，在一定波长与温度下测得的旋光度称为比旋度（用表示）。

9. 旋光仪的基本部件：单色光源、起偏镜、测定管、检偏镜、检测器等五个部分。

10.原理：在起偏镜与检偏镜之间未放入旋光物质之间，如与检偏镜允许通过的偏振光方向相同，则在检起偏镜偏镜后面观察的视野是明亮的；如在起偏镜与检偏镜之间放入旋光物质，则由于物质 旋光作用，使原来由起偏镜出来的偏振光方向旋转了一个角度α，结果在检偏镜后面观察时，视野就变得暗一些。

若把检偏镜旋转某个角度，使恢复原来的亮度，这时检偏镜旋转的解度及方向即是被测供试品的旋光度。

11.若面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为 ，使振动面逆时针旋转的物质称为 。

右旋物质、左旋物质12.旋光度与哪些因素有关？什么是比旋光率？为什么要选择亮度相等的暗视场进行读数？（本题8分）答：（1）由旋光度：cl αϕ=得，旋光度的大小与该溶液比旋光率，溶液浓度和溶液的长度有关。

（2分）（2）比旋光率在数值上等于偏振光通过单位长度、单位浓度的溶液后引起的振动面的旋转角度。

大学物理实验教材课后思考题答案一、转动惯量：1．由于采用了气垫装置，这使得气垫摆摆轮在摆动过程中受到的空气粘滞阻尼力矩降低至最小程度，可以忽略不计。

但如果考虑这种阻尼的存在，试问它对气垫摆的摆动（如频率等）有无影响？在摆轮摆动中，阻尼力矩是否保持不变？答：如果考虑空气粘滞阻尼力矩的存在，气垫摆摆动时频率减小，振幅会变小。

（或者说对频率有影响，对振幅有影响）在摆轮摆动中，阻尼力矩会越变越小。

2．为什么圆环的内、外径只需单次测量？实验中对转动惯量的测量精度影响最大的是哪些因素？答：圆环的内、外径相对圆柱的直径大很多，使用相同的测量工具测量时，相对误差较小，故只需单次测量即可。

（对测量结果影响大小）实验中对转动惯量测量影响最大的因素是周期的测量。

（或者阻尼力矩的影响、摆轮是否正常、平稳的摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的角度是否合适等）3．试总结用气垫摆测量物体转动惯量的方法有什么基本特点？答：原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量方便、最大限度的减小了阻尼力矩。

三、混沌思考题1.有程序（各种语言皆可）、K值的取值范围、图 +5分有程序没有K值范围和图 +2分只有K值范围 +1分有图和K值范围 +2分2.（1）．混沌具有内在的随机性：从确定性非线性系统的演化过程看，它们在混沌区的行为都表现出随机不确定性。

然而这种不确定性不是来源于外部环境的随机因素对系统运动的影响，而是系统自发产生的（2）．混沌具有分形的性质（3）．混沌具有标度不变性（4）．混沌现象还具有对初始条件的敏感依赖性：对具有内在随机性的混沌系统而言，从两个非常接近的初值出发的两个轨线在经过长时间演化之后，可能变得相距“足够”远，表现出对初值的极端敏感，即所谓“失之毫厘，谬之千里”。

答对2条以上+1分，否则不给分，只举例的不给分。

四、半导体PN 结（1）用集成运算放大器组成电流一电压变换器测量11610~10--A 电流，有哪些优点?答：具有输入阻抗低、电流灵敏度高、温漂小、线性好、设计制作简单、结构牢靠等优点。