2020年高考物理专题复习(十七)光的本性

高三物理第一轮备考光的本性知识点光既有粒子性,又有动摇性,称为光的波粒二象性，以下是光的本性知识点，请考生学习。

1.两种学说:微粒说(牛顿)、动摇说(惠更斯)〔见第三册P23〕2.双缝干预:中间为亮条纹;亮条纹位置:=n暗条纹位置:=(2n+1)/2(n=0,1,2,3,、、、);条纹间距{:路程差(光程差);:光的波长;/2:光的半波长;d两条狭缝间的距离;l：挡板与屏间的距离｝3.光的颜色由光的频率决议,光的频率由光源决议,与介质有关,光的传达速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的陈列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(助记：紫光的频率大，波长小)4.薄膜干预:增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d=/4〔见第三册P25〕5.光的衍射：光在没有阻碍物的平均介质中是沿直线传达的，在阻碍物的尺寸比光的波长大得多的状况下，光的衍射现象不清楚可以为沿直线传达，反之，就不能以为光沿直线传达〔见第三册P27〕6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波〔见第三册P32〕7.光的电磁说：光的实质是一种电磁波。

电磁波谱(按波长从大到小陈列):无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线。

红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、发生机理、实践运用〔见第三册P29〕8.光子说,一个光子的能量E=h{h:普朗克常量=6.6310-34J.s，:光的频率｝9.爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2=h-W{mVm2/2:光电子初动能，h:光子能量，W:金属的逸出功｝注:(1)要会区分光的干预和衍射发生原理、条件、图样及运用,如双缝干预、薄膜干预、单缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等;(2)其它相关内容:光的本性学说开展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱剖析/原子特征谱线〔见第三册P50〕/光电效应的规律光子说〔见第三册P41〕/光电管及其运用/光的波粒二象性〔见第三册P45〕/激光〔见第三册P35〕/物质波〔见第三册P51〕。

高三物理复习教案光的本性知识网络：一、光的波动性1．光的干涉光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。

（相干波源的频率必须相同）。

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⑴亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= n λ（n=0，1，2，……）⑵暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=)12(2-n λ（n=0，1，2，……） 相邻亮纹（暗纹）间的距离λλ∝=∆dl x 。

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。

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2、激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。

用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v 与二次曝光时间间隔t ∆的乘积等于双缝间距。

实验中可测得二次曝光时间间隔t ∆、双缝到屏之距离l 以及相邻两条亮纹间距x ∆。

若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）A. t l xV ∆∆=λ B. t x l v ∆∆=λ C. t x l v ∆∆=λ D. xt l v ∆∆=λ 3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：A 、干涉图样的中央亮纹是白色的；B 、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；C 、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹；D 、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关4、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光b物理光学光的本性学说发展史 光的波粒二象性 粒子性――光电效应 微粒说（牛顿） 波动说（惠更斯） 电磁说（麦克斯韦） 光子说（爱因斯坦）光的波粒二象说 光的干涉 波动性 光的衍射用只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时：A 、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失；B 、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在；C 、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光；D 、屏上无任何亮光．5、a 、b 两种单色光分别通过同一个双缝干涉实验装置，发现a 光形成的条纹间距比b 光形成的条纹间距宽。

高中物理公式总结：光的本性光的本性（光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性）1.两种学说:微粒说(牛顿)、波动说(惠更斯)〔见第三册P23〕2．双缝干涉:中间为亮条纹；亮条纹位置: ＝nλ；暗条纹位置: ＝(2n+1)λ/2（n＝0, 1,2,3,、、、）；条纹间距｛ :路程差(光程差)；λ:光的波长；λ/2:光的半波长；d两条狭缝间的距离；l：挡板与屏间的距离｝3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的排列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(助记：紫光的频率大，波长小)4.薄膜干涉:增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d＝λ/4〔见第三册P25〕5.光的衍射：光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光的衍射现象不明显可认为沿直线传播，反之，就不能认为光沿直线传播〔见第三册P27〕6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波〔见第三册P32〕7.光的电磁说：光的本质是一种电磁波。

电磁波谱(按波长从大到小排列):无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。

红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用〔见第三册P29〕8.光子说,一个光子的能量E＝hν｛h:普朗克常量＝6.63×10-34J.s，ν:光的频率｝9.爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2＝hν－W ｛mVm2/2:光电子初动能，hν:光子能量，W:金属的逸出功｝注:(1)要会区分光的干涉和衍射产生原理、条件、图样及应用,如双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等；(2)其它相关内容:光的本性学说发展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱分析/原子特征谱线〔见第三册P50〕/光电效应的规律光子说〔见第三册P41〕/光电管及其应用/光的波粒二象性〔见第三册P45〕/激光〔见第三册P35〕/物质波〔见第三册P51〕。

XX高考物理复习资料：光的本性公式光的本性公式总结 1.两种学说:微粒说、波动说〔见第三册P23〕
2.双缝干涉:中间为亮条纹;亮条纹位置:=nλ;暗条纹位置:=λ/2;条纹间距{:路程差;λ:光的波长;λ/2:光的半波长;d两条狭缝间的距离;l：挡板与屏间的距离｝
3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的排列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
4.薄膜干涉:增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d=λ/4〔见第三册P25〕
5.光的衍射：光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光的衍射现象不明显可认为沿直线传播，反之，就不能认为光沿直线传播〔见第三册P27〕
6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波〔见第三册P32〕
7.光的电磁说：光的本质是一种电磁波。

电磁波谱:无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。

红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用〔见第三册P29〕
8.光子说,一个光子的能量E=hν{h:普朗克常量=6.63×10-34j.s，ν:光的频率｝
9.爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2=hν-w{mVm2/2:光电子初动能，hν:光子能量，w:金属的逸出功｝
注:
要会区分光的干涉和衍射产生原理、条件、图样及应用,如双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等;
其它相关内容:光的本性学说发展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱分析/原子特征谱线〔见第三册P50〕/光电效应的规律光子说〔见第三册P41〕/光电管及其应用/光的波粒二象性〔见第三册P45〕/激光〔见第三册P35〕/物质波〔见第三册P51〕。

高考物理专题复习《光学》规律总结
光的反射和折射：
1．光由光疏介质斜射入光密介质，光向法线靠拢。

2．光过玻璃砖，向与界面夹锐角的一侧平移；
光过棱镜，向底边偏转。

4．从空气中竖直向下看水中，视深=实深/n
4．光线射到球面和柱面上时，半径是法线。

5．单色光对比的七个量：
6.常用解题方法 ①n sin sini =γ
n 大于1；大角比小角正弦 ②光路可逆 ③n
C =V ④n λ
λ=
⑤ 几何作图
⑥ n
1sinC = 光的本性：
1．双缝干涉图样的“条纹宽度”（相邻明条纹中心线间的距离）：
∆x L d =λ。

2．增透膜增透绿光，其厚度为绿光在膜中波长的四分之一。

3．用标准样板（空气隙干涉）检查工件表面情况：条纹向窄处弯是凹，向宽处弯是凸。

4．电磁波穿过介质面时，频率（和光的颜色）不变。

5．光由真空进入介质：V=c n ，
λλ=0
n 6．反向截止电压为
U 反，则最大初动能km E eU =反。

高三物理光的本性人教版【同步教育信息】一. 本周教学内容：光的本性〔一〕光的波动性1. 光的干预：两列光波在空中相遇时发生叠加，在某些区域总加强，某些区域减弱，相间的条纹或者彩色条纹的现象。

〔1〕光的干预的条件：是有两个振动情况总是一样的波源，即相干波源。

〔相干波源的频率必须一样〕。

〔2〕形成相干波源的方法有两种：① 利用激光〔因为激光发出的是单色性极好的光〕。

② 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〕。

〔3〕杨氏双缝实验：P亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= n λ〔n=0，1，2，……〕 暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=)12(2-n λ〔n=0，1，2，……〕 相邻亮纹〔暗纹〕间的距离λλ∝=∆dl x 。

用此公式可以测定单色光的波长。

用白光作双缝干预实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干预条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

〔4〕薄膜干预：应用：① 使被检测平面和标准样板间形成空气薄层,用单色光照射,入射光在空气薄层上下外表反射出两列光波,在空间叠加。

干预条纹均匀：外表光滑；不均匀：被检测平面不光滑。

② 增透膜：镜片外表涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的41，在薄膜的两个外表上反射的光，其光程差恰好等于半个波长，相互抵消，达到减少反射光增大透射光强度的作用。

③ 其他现象：阳光下肥皂泡所呈现的颜色。

2. 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〕 〔1〕各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

〔2〕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。

〔3〕衍射现象：明暗相间的条纹或彩色条纹。

〔与干预条纹相比，中央亮条纹宽两边窄，是不均匀的。

假设为白光，存在一条白色中央亮条纹〕3. 光谱：光谱分析可用原子光谱，也可用吸收光谱。

太阳光谱是吸收光谱，由太阳光谱的暗线可查知太阳大气的组成元素。

高三物理"光的本性"考点例析"光的本性"是历年高考必考内容之一,试题中出现的题型多为选择题和填空题.这一局部知识要求不高,但对根本概念理解不透彻,很容易导致失分.笔者对近十年高测试题进行了研究,认为对本单元知识,应重点掌握好以下几个方面的知识.一、光本性学说的开展史上的五个学说1.牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流,它能解释光的直进现象,光的反射现象.2.惠更斯的波动说：认为光是某种振动,以波的形式向周围传播,它能解释光的干预和衍射现象,光的直进现象,光的反射现象.3.麦克斯韦的电磁说：认为光是电磁波.实验依据是赫兹实验证实了光与电磁波在真空中传播速度相等且均为横波.4.爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的,每一份叫一个光子,其能量与它的频率成正比,即E=hν.光子说能成功地解释光电效应现象.5.德布罗意的波粒二象性学说：认为光是既有粒子,又有波动性.个别光子表现为粒子性,大量光子表现为波动性；频率大的光子粒子性明显,而频率小的光子波动性明显.二、"五个学说"提出的实验根底1.牛顿的微粒说的实验根底是光的直线传播与实物粒子做匀速直线运动相似,光遇到障碍物反射就好象弹性小球和光滑墙壁碰撞以后反弹一样.2.惠更斯的波动说提出的实验根底是光的干预现象和光的衍射现象.光的干预现象：〔1〕光的干预：频率相同的两列波在空中相遇时发射叠加,在某些区域光总是互相增强,在另一些区域光总是互相抵消或削弱,而出现明暗相间的条纹或者时彩色条纹的现象叫光的干预现象.〔2〕产生稳定的干预现象的条件：两列光的频率相同且振动情况相同.〔3〕干预实例：实例1：双缝干预双缝干预中出现的明条纹和暗条纹的条件：设光波波长为λ,屏上某点P到两缝的路程差为Δr,那么Δr= nλ〔n=±1,±2,±3,±∧〕,两列光波传到P时互相增强,出现亮条纹.△r=(2n+1)λ/2,〔n=±1,±2,±3,±∧〕,两列波传到P点时互相削弱,出现暗条纹.注意：光的波长、波速和频率的关系为v=λf；光的颜色由光的频率决定,不同色光的频率是不同的,红光的频率最低,紫光的频率最高.实例2、光的薄膜干预现象薄膜干预现象：用单色光照射时在薄膜上形成明暗相间的条纹,用白光照射时形成彩色条纹.产生的原因：在薄膜的某一厚度处,两列波反射回来恰好是波峰和波峰的叠加,波谷和波谷叠加,使光波的振动增强,出现亮条纹.而在另一厚度处,两列波的波峰和波谷叠加,使光波的振动互相抵消,出现暗条纹.由于在不同的厚度处产生不同的条纹,所示光照射薄膜时,产生明暗相间的条纹.例1、用单色光做双缝干预实验,下述说法中正确的选项是：A、相邻干预条纹之间的距离相等；B、中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍；C、屏与双缝之间距离减小,那么屏上条纹间的距离增大；D、在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距.解析：对于单色光通过双缝产生的干预图样,红光和紫光通过同一双缝产生的干预条纹,教材都有明确的分析和图示,由此可知,相邻的两条亮纹〔或暗纹〕间的距离是相等的,屏与双缝之间距离越小,条纹间的距离越小.单色光条纹间距随着波长增大而增大.或者根据公式判断：相邻两条亮纹〔或暗纹〕间的距离Δx=Lλ/d ,其中d表示两个缝间距离,L表示缝到屏的距离,λ表示光的波长,通过分析确定上.应选A.例2、在双缝干预实验中,双缝到光屏上P点的距离之差△X=0.6μm.假设分别用频率为v1=5.0×1014Hz和v2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝,那么P点出现明、暗条纹的情况为〔〕A、用频率为v1单色光照射时,出现明条纹；B、用频率为v2单色光照射时,出现明条纹；C、用频率为v1单色光照射时,出现暗条纹；D、用频率为v2单色光照射时,出现暗条纹.解析：根据c=λv ,可得两种单色光的波长为：λ1=0.6μm,λ2=0.4μm.与题给的条件△X=0.6μm比拟可知：△X=λ1,△X= 3λ2/2.故用频率为v1单色光照射时,P点出现明条纹; 用频率为v2单色光照射时,P点现暗条纹. 此题的正确答案为A、D.例3、市场上有种灯具俗称"冷光灯",用它照射物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃外表上镀一层薄膜〔例如氧化镁〕,这种膜能消除不镀膜时玻璃外表反射回来的红外线热效应.以λ表示此红外线的波长,那么所镀膜的厚度最小应为：A、λ/8;B、λ/4;C、λ/2 ;D、λ解析：要使红外线经反光镜后的反射局部减弱,就得使其经镀膜的前后外表反射的光线相互抵消,由干预出现暗条纹的条件可知,两列反射光波的波程差应恰为红外线光波半波长的奇数倍,最小应为半波长,即薄膜厚度的当2倍等于红外线的半波长,应选B.光的衍射现象：(1) 光的衍射：光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象.(2) 产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光波长相比或比光的波长小.(3) 衍射实例：实例1、小孔衍射：取一个不透光的屏,在屏中间开一个较大的圆孔.用点源照射时,在像屏上就出现一个光斑,这是光沿直线传播的结果.圆孔小一些,可以看到像屏上的光斑也随着减小.但是,圆孔很小时〔直径小于0.1mm〕时,像屏上的光斑不仅不减小,反而变大了,而且光斑的亮度也变得不均匀,成为一些明暗相间的圆环,这些圆环的面积,远远超过了光按直线传播所能照到的范围,就是说光绕到小孔以外的区域中去了.这就是光通过小孔产生的衍射现象.实例2、单缝衍射：如果在不透明的屏上装一个宽度可以调节的狭缝,当缝比拟宽时,光沿直线传播,在像屏上出现一条亮线；当缝很窄时,光通过缝后就明显地偏离了直线传播的方向,像屏上被照亮的范围变宽,并且出现了明暗相间的条纹.这就是光通过狭缝时产生的衍射现象.实例3、泊松亮斑：把一个小的圆盘状物体放在光束中,在距这个圆盘一定距离的像屏上,圆盘的影的中央会出现一个亮斑.注意：光的干预与衍射现象是光的波动性的表现,也是光具有波动性的证据,其区别是：光的干预现象只有在符合一定条件下才发生,而光的衍射现象却总是存在的,只有明显与不明显之分.光的干预现象和衍射现象在屏上出现的都是明暗相间的条纹,但双缝干预条纹间隔均匀,从中央到两侧的明纹亮度变化不大；而单缝衍射的条纹间隔不均匀,中央明纹又宽又亮,从中央向两侧,条纹宽度减小,明纹亮度显著减弱.例4、一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝,红光透过双缝后,在墙上呈现明暗相间的条纹,假设将其中一个窄缝挡住,在墙上可以观察到：A、光源的像,B、一片红光；C、仍有条纹,但宽度发生了变化；D、条纹宽度与原来条纹相同,但亮度减弱.解析：一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝,红光透过双缝后,在墙上呈现明暗相间的条纹,假设将其中一个窄缝挡住,在墙上可以观察到单缝衍射条纹,而不再是双缝干预条纹,即C选项正确.例5、在用游标卡尺观察光的衍射现象时当游标卡尺两测脚间狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.8mm的过程中,通过狭缝观察一线状光源的情况是：A、衍射现象逐渐不明显,最后看不到明显的衍射现象了；B、衍射现象越来越明显；C、衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变小；D、衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变大.解析：狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.8mm的过程中,通过狭缝观察一线状光源的情况是衍射现象逐渐不明显,最后看不到明显的衍射现象了,衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变小,即选项AC正确.3、麦克斯韦的电磁说,即认为光是电磁波,其实验依据是赫兹实验证实了光与电磁波在真空中传播速度相等且均为横波.电磁波谱〔1〕、电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.〔2〕、不同电磁波产生机理不同：无线电波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生；可见光由原子的外层电子受激后产生；可见光由原子的外层电子受激后产生；X射线由原子的内层电子受激后产生；γ射线是原子核受到激发后产生的.〔3〕、不同电磁波的特性不同：无线电波易发生干预和衍射；红外线有显著热作用；可见光可引起视觉反响；紫外线有显著的化学作用；X射线的穿透作用很强；γ射线的穿透作用更强.光谱与光谱分析〔1〕光谱分类：①发射光谱：由发光物体直接产生的光谱.发射光谱又分为连续光谱与明线光谱.连续光谱由炽热固体、液体及高压气体发光产生,其特点为由连续分布的包含一切波长的色光组成.明线光谱(即原子光谱)由稀薄气体或金属蒸汽〔即游离态的原子〕发光产生.其特点为由一些不连续的明线组成.②吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质时,某些波长的光被物质吸收而形成的.其特点是在连续光谱的背景上,由一些不连续的暗线组成.〔2〕光谱分析：利用元素的特征谱线〔明线光谱或吸收光谱〕分析和确定物质的化学成份.例6、太阳的连续光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于：A、太阳外表大气层中缺少相应的元素；B、太阳内部缺少相应的元素；C、太阳外表大气层中存在着相应的元素；D、太阳内部存在着相应的元素.解析：太阳内部发出的强光是包含所有单色光的白光,它经过温度比拟低的太阳大气层时,某些频率的光被吸收,因此在地球上得到的太阳光谱是一种吸收光谱,故此题应选C.例7、图1为伦琴射线管的示意图,K为阴极钨丝,发射的电子的初速度为零,A为对阴极〔阳极〕,当AK之间加直流电压U=30KV时,电子被加速打在对阴极A上,使之发出伦琴射线,设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量.电子电量e=1.6×10-19C,质量m=9.1×10-31Kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J.S,求：〔1〕电子到达对阴极的速度V；〔取一位有效数字〕〔2〕由对阴极发出的伦琴射线的最短波长λ.〔3〕假设AK间的电流为10mA,那么每秒钟从对阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？解析：〔1〕根据动能定理得mV2/2=qU ,所以 V=(2qU/m)1/2=1×108m/s〔2〕E=h v=hC/λ =qU,所以λ=hC/qU=4.1×10-11m〔3〕n=It/e =10×10-3×1/1.6×10-19=6.25×1016个.例8、气象卫星向地面发送的云图,是由卫星上红外线感应器接收云层发的红外线而形成的图象,云上的黑白程度由云层的温度上下决定,这是利用了红外线的〔〕A、不可见性;B、穿透性；C、热效应;D、化学效应.解析：利用了红外线的热效应,即选项C正确.4、爱因斯坦的光子说提出的实验根底是光电效应现象.光电效应实验规律〔1〕每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.〔2〕光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.〔3〕光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9s.〔4〕当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比.用光子说解释光电效应实验〔1〕电子从金属外表逸出,首先须克服金属原子核的引力做功〔逸出功W〕.要使入射光子的能量不小于W,对应的频率v =W/h,即是极限频率.〔2〕电子吸收光子能量hγ后,一局部消耗于克服核的引力做功〔逸出功W〕,一局部消耗于从金属内部向外表运动时克服其它原子阻碍做功〔即W',〕,剩余局部转化为初动能,即mV2/2=hγ-W-W'.只有直接从金属外表飞出的光电子才具有最大初动能.对于确定的金属,W是一定的,故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大.〔3〕光照射金属时,电子吸收一个光子〔形成光电子〕的能量后,动能立即增大,不需要积累能量的过程.〔4〕入射光越强,单位时间内入射到金属外表的光子数越多,产生的光电子越多,射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大.例9、某单色光照射某金属时不能产生光电效应,那么下述举措中可能使该金属产生光电效应的是：A、延长光照时间B、增大光的强度；C、换用波长较短的光照射D、换用频率低的光照射.解析：此题考查光电效应的四个特点.能发生光电效应由光的频率决定,而与光强和光照时间无关,正确答案选C.例10、在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如图2所示.这时〔〕A、锌板带正电,指针带负电；B、锌板带正电,指针带正电；C、锌板带负电,指针带正电；D、锌板带负电,指针带负电.解析：验电器指针张开一个角度,说明锌板带了电,而锌板被光照产生光电效应后失去电子带正电,验电器指针带与验电器小球同种电而互相排斥张开角度,应选B.例11、如图3所示为一真空光电管的应用电路,其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz,那么以下判断正确的选项是〔〕A、发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率；B、发生光电效应时,电路中的光电流的饱和值取决于入射光的强度；C、用λ=0.5μm的光照射光电管时,电路中有光电流产生；D、光照射时间越长,电路中的光电流越大.解析：在光电管中假设发生了光电效应,单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关,光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关.据此可判断AD错误.波长λ=0.5μm的光子的频率v =C/λ=6×1014HZ>4.5×1014Hz,可发生光电效应.所以选项B、C正确.三、"光的本性"的有关知识在工农业生产中的应用1、薄膜干预在工农业生产中的应用〔1〕增透膜：在光学透镜外表镀一层增透膜,使增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的1/4倍,使薄膜前后两面的反射光的光程差为波长的一半,故反射光叠加后减弱,增强透射光强度.〔2〕增反膜：在光学元件外表镀一层增反膜,使增反膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/2倍,使薄膜前后两面的反射光的光程差为一个波长,增强反射光强度.〔3〕用干预法检查平面：光的干预现象在技术中重要应用之一就是用来检查平面.在磨制各种镜面或其它精密部件时,对加工外表的形状可以用干预法检查.如果被检查的外表是一个平面,可以在它的上面放一个透明的标准样板,并在一端垫一薄片,使样板的标准平面和被检查的平面间形成一个楔形的空气薄层,如图4所示.用单色光从上面照射,入射光从空气层的上、下外表反射出两列光波,从反射光中就会看到干预条纹,根据干预条纹的形状就可以判断被检查外表是不是平的.同学们在学习时必须弄清如下的几个问题：①、干预条纹的间距或条纹宽度由哪些量决定？设楔形的空气薄层的倾角为θ,入射光的波长为λ,P1、P2处为亮纹,考虑到光从光疏介质射到光密介质有半波损失,那么有：2OP1tgθ=kλ+λ/2,2OP2tgθ=(k+1)λ+λ/2所以条纹间距Δx=OP2-OP1=λ/2tgθ.可见干预条纹间距只与入射光的波长λ和楔形的倾角θ有`关.②、假设入射光为白光,干预条纹为什么是彩色的？如果用白光从上面照射,由于白光是由不同颜色的单色光复合而成的,而不同色光的波长不同,干预增强的位置就不同,因此观察到的干预条纹就是彩色条纹.③、干预条纹的形状是由什么决定的？由于2OPtgθ=kλ+λ/2 对于某一级干预条纹,K是一定的,因此空气薄层厚度相同的地方都是在同一级干预条纹上,可见,干预条纹的形状是由空气膜的厚度决定的.如果被测外表是平的,空气膜的厚度相同的各点就位于同一直线上,产生的干预条纹就是平行直线；如果被测外表某些地方不平,那么空气膜厚度相同的各点就不再位于一条直线上,产生的干预条纹就要发生弯曲,从干预条纹弯曲的方向和程度就可以了解被测外表的不平情况.例12、图5所示是用干预法检查某块厚玻璃板的上外表是否平的装置,所用单色光是普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干预条纹是由以下哪两个外表反射的光线叠加而成的？A、a的上外表和b的下外表；B、a的上外表和b的上外表；C、a的下外表和b的上外表；D、a的下外表和b的下外表.解析：此题答案显然是C.例13、用干预法检查工件外表的质量,产生的干预条纹是一组平行的直线.假设劈尖的上外表向上移,如图6(a)所示,那么干预条纹宽度将 _______ ；假设劈尖角度增大,如图6(b),那么干预条纹宽度将 ________ .〔以上两空均选填：变宽、变窄或不变.〕解析：根据"干预条纹间距只与入射光的波长和楔形的倾角有`关",可知劈尖的上外表向上移,如图3(a)所示,那么干预条纹宽度将不变；根据条纹间距Δx=λ/2tgθ ,可知干预条纹宽度将变窄.例14、用图4所示的装置,根据光的薄膜干预原理检查平面是否平直,结果得到如图7所示的干预图样〔图7是图4的俯视图〕,据此可知被检平面有缺陷处的缺陷类型是：A、凸起；B、凹下；C、可能凸起,也可能凹下；D、无法判断. 解析：根据干预条纹的形状是由空气膜的厚度决定的,很容易判定被检平面有缺陷处的缺陷类型是凹下,即B正确.2、光电管在工农业生产中的应用(1)、光电计数器例15、图8是一种光电计数器装置的原理图,被计数的制品放在传送带上,光源安装在传送带的一侧,光电计数装置安装在传送带的另一侧.每当传送带上有一制品通过时,光线被挡住,电磁铁放开衔铁,计数齿轮转过一齿,计数器自动地把制品数目记下来.试说明这种计数装置的工作原理.解析：每当传送带上有一个物品通过时,光线被挡住,就没有光照到光电管阴极上,光电效应就消失,没有电子从阴极发出,回路中光电流就变为零.这时线圈中没有电流通过,磁性根本消失,电磁铁放开衔铁,不能阻挡齿轮,就使计数齿轮转过一齿,计数器就自动把制品数目记下来.(2)、路灯自动限制开关例16、光电管在各种自动化装置中有很多应用,街道的路灯自动限制开关就是其应用之一.如图9所示为其模拟电路,其中A为光电管,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯.试简述其工作原理.解析：开关合上后,白天,光电管在可见光照射下有电子逸出,从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极,使电路接通电磁铁中的强电流磁场将衔铁吸下,照明电路断开,灯泡不亮.夜晚,光电管无光照射就无电子逸出,电路断开,电磁铁中无电流通过,弹簧将衔铁拉下,照明电路接通.这样就到达日出路灯熄,日落路灯亮的效果.(3)、液面自控仪器例17、激光液面限制仪的原理是固定的一束激光AO以入射角i照射到液面上,反射光OB射到水平的光屏上,屏上用光电管将光信号转变成电信号,如图10所示.光电管的原理图如图11所示,在光电管上加上正向电压,就能正常工作.假设把电信号输入限制系统就可以用以限制液面高度.如发现光点向右移动△S的距离到达B`,那么〔1〕在图11上标出电源的正负极.〔2〕入射光线应照射在 ______ 上.〔3〕假设电流表读数为10μA,那么每秒钟从光电管阴极发射的光电子数至少多少？〔4〕液面升高还是降低？变化多少？解析：〔1〕a极为正,b极为负.〔2〕B,B为金属板,当光照在B板上时,电子发出,在正向电压作用下奔向A极,形成顺时针电流.〔3〕电流表读数为10μA=10-5A,那么每秒通过电流表电量为Q=It=1×10-5C,从阴极发射的电子数为：n= Q/e = 6.25×1013个.〔4〕由光的反射定律可知,光点向右移,液面应下降.作出如图10所示的光路图,由图可知ODBB,为平行四边形,△OCD为等腰三角形,CE为高,在△OCE中,由几何关系知降低的高度为(△s/2)ctgi .3、光的衍射在工农业生产中的应用例18、抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图12所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,那么A、这是利用光的干预现象；B、这是利用光的衍射现象；C、如果屏上条纹变宽,说明抽制的丝粗了；D、如果屏上条纹变宽,说明抽制的丝细了.此题答案显然是B、D.4、利用光电效应测量电子的荷质比例19、图13所示是测定光电效应产生的光电子荷质比的实验原理简图：两块平行板相距为d,放在真空容器中,其中N金属板受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子,形成电流,从而引起电流表指针偏转.假设调节R,逐渐增大极板间电压,可以发现电流逐渐减小,当电压表示数为U时,电流恰好为零；切断开关,在MN间加上垂直于纸面的匀强磁场,逐渐增大磁感强度,也能使电流为零.当磁感强度为B时,电流恰好为零.由此可算得光电子的荷质比e/m为多少？解析：由于当电压表示数为U时,电流恰好为零,所以光电子的最大初动能为E km=mV02/2=eU ；又由于切断开关,在MN间加上垂直于纸面的匀强磁场,逐渐增大磁感强度,也能使电流为零.当磁感强度为B时,电流恰好为零,所以当磁感强度为B时,最大动能的电子做圆周运动的直径刚好为两块平行板的间距d,根据向心力公式即有BeV0=mV02/(d/2).由此可算得光电子的荷质比e/m = 8U/B2d2四、水平测试1、在以下现象中说明光具有波动性的是A、光直线传播；B、光的衍射；C、光的干预；D、光电效应.2、以下关于光的说法中正确的选项是〔〕A、在真空中红光波长比紫光波长短；B、红光光子能量比紫光光子能量小；C、红光和紫光相遇时能产生干预现象；D、红光照射某金属时有电子向外发射,紫光照射该金属时一定也有电子向外发射.3、在x射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c,那么可知该X射线管发出的X光的〔〕A、最短波长为c/eUh;B、最长波长为hc/eU;C、最小频率为eU/h;D、最大频率为 eU/h4、地球的大气层中,根本不变的成份为氧、氮、氩等,占大气总量的99.96%.可变气体成分有二氧化碳、水气和臭氧等,这些气体的含量很少,但对大气物理状况影响却很大.据研究：人类大量燃烧矿物燃料放出大量CO2,使大气中的CO2浓度不断增大,是导致"温室效应"的主要原因：CO2比大气中的根本不变的成份为氧、氮、氩等根本不变的气体成分 .A、对可见光的吸收作用强；B、对无线电波的吸收作用强；C、对紫外线的吸收作用强；D、对红外线的吸收作用强.5、用红光照射某一光电管发生光电效应时,测得光电子的最大初动能为E1,光电流为I1;假设改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时,测得光电子的最大初动能为E2,光电流强度为I2,那么：A、E2>E1,I2<I1;B、E2>E1,I2=I1;C、E2>E1,I2>I1;D、E2<E1,I2=I1.6、图14所示的装置演示光电效应,当用某种频率的光照射到光电管上时,电流表G的读数为I,假设改用更高频率的光照射,此时A、将电池E的极性反转,那么光电管中没有光电子产生；B、将电健S断开,那么有电流流过电流表G;C、将变阻器的触点c向b端移动,光电子到达阳极时的速度必将变小；D、只要电源的电动势足够大,将变阻器的触点c向a端移动,电流表G的读数必将变大.7、以下说法中正确的选项是：A、光子射到金属外表时,可能有电子发出；B、光子射到金属外表时,一定有电子发出；C、电子轰击金属外表时,可能有光子发出；D、电子轰击金属外表时,一定没有光子发出.8、激光器是一个特殊的光源,它发出的光便是激光.红宝石激光器发射的激光是不不连续的一道一道的闪光,每道闪光称为一个光脉冲.现有一红宝石激光器,发射功率为1.0×1010W,所发射的每个光脉冲持续的时间△t为1.0×10-11s,波长为793.4nm,问每列光脉冲的长度L是多少？其中含有的光子数n是多少？9、有些动物夜晚几乎什么都看不到,而猫头鹰在夜间有很好的视力.〔1〕其原因是〔〕A、不需要光线,也能看到目标;B、自身眼睛发光,照亮搜索目标；C、可对红外线产生视觉；D、可对紫外线产生视觉.〔2〕根据热辐射理论,物体发出光的最大波长λm与物体的绝对温度的关系满足：Tλm=2.90×10-3mK,假设猫头鹰的猎物-----蛇在夜间的体温为27℃.那么它发出光的最大波长为_____m,属于_____波段.10、一般认为激光发出的是频率为v 的"单色光",实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率v是它的中央频率,它所包含的频率范围是△v〔也称频率宽度〕.让单色光照射到薄膜外表,一局部从前外表反射回来〔这局部称为甲光〕,其余的进入薄膜内部,其中的一小局部从薄膜后外表反射回来,并从前外表射出〔这局部称为乙光〕,甲乙这两局部光叠加而发生干预,称为薄膜干预.乙光与甲光相比,要多在薄膜中传播一小段时间△t.理论和实践都证实,能观察到明显的干预现象的条件是：△t的最大值△t m与△v的乘积近似等于1,即只有满足△t m△v ≈1才会观察到明显的稳定的干预现象.某红宝石激光器发出的激光v =4.32×1014HZ,它的频率宽度△v =8.0×109Hz.让这束单色光由空气斜射到折射率n=21/2的液膜外表,射入时与液膜外表成450,如图15所示.〔1〕求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速率.〔2〕估算如图14所示的情景下,能观察到明显稳定干预现象的液膜的最大厚度d m.参考答案：1、BC;2、BD;3、D;4、D;5、A;6、BC;7、AC;8、L=3.0×10-3m,n=3.5×10119、C,9.7×10-6,红外线10、①折射角γ=300；V=2.12×108m/s.。

十七、光的本性[考点方向]1、光的干涉、衍射现象2、光谱及其分析、电磁波谱、激光、光的偏振现象3、光电效应[联系实际与综合]①动物夜视。

②红外遥感。

③纳米科技。

④增透膜。

⑤太阳能电池。

⑥太阳辐射能量。

[说明]⑴主要以选择题形式出现，难度易⑵双缝干涉nλ=2n（λ／2）处加强→亮纹a．到双缝距离差Δr=（2n+1）λ／2 处减弱→暗纹b．双缝干涉条纹间距Δx（Δx=Lλ／d）Δx∝λλ红＞λ绿（λ红＞λ橙…＞λ紫）实验得Δx红＞Δx绿⑶彩色条纹现象干涉：双缝干涉、肥皂泡（膜）、蝉翼、雨天公路上汽油等呈彩色衍射：单缝衍射、眯眼看灯、隔并齐笔缝看灯、隔羽毛（纱布）缝看灯等呈彩色色散：露珠、彩虹、隔三棱镜（或后玻璃边缘）看物体呈彩色⑷光谱①分类连续光谱：一切炽热的固体、液体、高压气体可发出发射光谱线状谱（原子光谱）：稀薄气体等游离态原子发出吸收光谱（暗线光谱）：——与线状谱一样可以作为特征谱线②太阳光谱是吸收光谱，表明太阳大气层含有暗线对应的物质⑸电磁波谱的微观机理和主要作用：（略）从无线电波、红外线、红…紫、紫外线、X射线到γ射线，依次增大的有：频率、光子能量、同一介质中折射率，减小的有：同一介质中波速、波长、全反射临界角、同一透镜焦距⑹光电效应规律：①频率足够大才能发生，与光强、光照时间无关；②最大初动能随入射光频率增大而增大，但与频率不成正比；③在极短时间内（10-9s以内）迅速发生；④单位时间内发出的光子数与该入射光（频率一定）的强度成正比⑺爱因斯坦不是最早发现光电效应，而是首先解释光电效应，光子能量E=hυ光电效应方程： mv2／2＝hυ－W （逸出功W=hυ0，υ0为金属极限频率）。

光的本性复习题1．在水面的油膜上常常看到彩色花纹，这是光的A．干涉现象B．衍射现象C．全反射现象D．色散现象2．下面是四种与光有关的现象或应用，其中与光的干涉有关的是A．用光导纤维传播信号B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度C．一束白光通过三棱镜形成彩色光带D．利用分光镜进行光谱分析3．下面几种光学现象中，属于光的衍射现象的是A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下呈现各种不同颜色B．将两块平玻璃片紧紧捏在一起会从玻璃片表面上看到彩色花纹C．通过并在一起的两根铅笔间的狭缝看远处与缝平行的线状白炽灯会看到彩色条纹D．雨后的彩虹4．关于光的本性，以下说法中正确的是A．光既具有波动性，又具有粒子性B．光的波长越大，光子的能量越大C．光的颜色与光的频率无关D．某些物体是不辐射红外线的5．关于光电效应，下列说法中错误的是A．光电效应说明光具有粒子性B．发生光电效应时，如果增大入射光的频率可以增大从锌板发射的光电子的最大动能C．若红光照射某种材料能发生光电效应，那么紫光一定能使这种材料发生光电效应D．若紫光可以使某种材料发生光电效应，那么红光一定不能使这种材料发生光电效应6．对爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W，下面的理解错误的有A．用同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的光电子可能具有不同的的初动能B．式中的W表示使电子脱离金属过程克服正电荷引力所做功的最小值C．逸出功W和极限频率ν0之间应满足W= hν0D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比7．关于光电效应的下列说法中正确的是A．光电子的最大初动能随入射光强度的增大而增大B．只要入射光的强度足够大或照射时间足够长，就一定能产生光电效应C．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光就不能发生光电效应D．在光电效应中，照射光的强度越弱，产生光电子所需的时间就越长8．关于光的波动性和粒子性，下列说法中正确的是A．爱因斯坦的光子说彻底否定了光的波动学说，建立起全新的现代光学理论B．大量光子作用的效果容易显示粒子性，个别光子作用的效果容易显示出波动性C．所有电磁波中红外线最容易发生明显衍射现象D．由于γ射线的波长非常短，要想观察到它的干涉现象非常困难9．用同一双缝干涉装置观察光的干涉现象，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm, 若分别用频率为ν1=7.5×1014Hz和ν2=5×1014Hz的单色光照射双缝，则P点出现明暗纹的情况是A．用ν1照射时出现明纹, 用ν2照射出现暗纹B．用ν1照射时出现明纹, 用ν2照射出现明纹C．用ν1照射出现暗纹, 用ν2照射出现明纹D．用ν1照射出现暗纹, 用ν2照射出现暗纹10．将两块平行玻璃板叠在一起用手捏紧，会在玻璃板表面看到干涉条纹，干涉条纹产生自A．上、下两块玻璃板上、下表面反射的光B．上玻璃板上、下表面反射的光C．上、下玻璃板间空气膜的上、下表面反射的光D．下玻璃板上、下表面反射的光11．声波和光波都从空气进入水中，它们的波长、波速变化情况是A．它们的波长、波速都变小B．它们的波长、波速都变大C．光波的波长、波速都变小，声波的波长、波速都变大D．光波的波长、波速都变大，声波的波长、波速都变小12．频率为ν的光，在真空中波长是λ。

宽放市用备阳光实验学校二轮复习点津十七光的本性内容解读1.在光本性学说的开展简史中要道微粒说和波动说.2.理解光的干预和衍射的条件和条纹特征，知道光的偏振现象证是一种横波.3.知道电磁波谱中的各种电磁波的产生机理和作用.4.掌握光电效、光子、爱因斯坦光电效方程并能够熟练用，此外了解物质粒子的波动性和激光的用.考点清单1 光的波动性一、光的干预〔一〕光的干预1.干预是波的特有现象；只有相干波源才能产生稳的干预现象；光假设具有波动性那么必能观察到它的干预现象，但必须要有产生干预现象的相干光源.2.相干光源：○1频率相；○2振动情况相同.3.典型干预：○1扬氏双缝干预；○2薄膜干预.〔二〕双缝干预1.结果：〔1〕用单色光源在屏上出现明暗相间的距干预条纹；〔2〕假设用白光做该那么屏上出现彩色的干预条纹.2.分析：〔1〕当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波波长的整数倍时，在这些地方出现亮纹；〔2〕当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波半波长的奇数倍时，在这些地方出现暗纹；〔3〕干预条纹是间距的；〔4〕同样条件的双缝，用红光和紫光得到的相邻暗条纹或亮纹间的宽度不.3.结论：〔1〕相邻暗暗相间条纹间的距离x∆=〔l/d〕·λ；〔2〕同一中，任意两个相邻的亮纹或暗纹间的距离是相的；〔3〕x∆与l、d、λ三因素有关，当l、d相同条件下，x∆与λ成正比，所以红光和紫光分别做得到的条纹间隔是不同的，红光的波长比紫光的波长长，因而红光干预条纹比紫光宽.[例] 用氦氖激光器进行双缝干预，使用的双缝间距离d =0.1mm，双缝到屏的距离L =6.0m，测得屏上干预条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假设把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？[剖析] 由条纹间距x ∆、双缝间距d ，双缝到屏的距离L 及波长λ的关系，可测光波的波长，同理知道水的折射率，可知该波在水中的波长，然后由x ∆、d 、L 、λ的关系，可计算条纹间距.[解析] 由λdLx =∆可以得出，红光的波长λ.6108.3101.023--⨯⨯⨯=m7103.6-⨯=m激光器发出的红光的波长是×10-7m.如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′43103.67⨯⨯=='-n λλm =×10-7m这时屏上条纹的间距是：37101.0107.40.6--⨯⨯⨯='='∆λd L x m =×10-2m.〔三〕薄膜干预1.成因：薄膜前外表和后外表分别反射间夹的两列光波叠加，这两列波是同一光源发出的，所以是相干波，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干预后能产生水平的明暗条纹.2.如果膜的厚度为d ，折射率为n 前后外表的反射光的光程差为2d ，那么：〔1〕当2d 是光波半波长的偶数倍时，在这些地方出现亮纹； 〔2〕当2d 是光波半波长的奇数倍时，在这些地方出现暗纹.3.如果膜的厚度均匀变化，假设用单色光照射，相邻的条纹间的距离是相的，假设用白光照射，那么在薄膜某一厚度的地方某一波长的光反射后增强，而另一些波长的光反射后减弱，这样薄膜的像上就出现彩色条纹.4.光的干预在技术上的用 〔1〕干预法检查镜面检查精密零件的外表质量如图17-4所示将被检查平面和放在上面的透明样板的一端垫一薄片，使样板的平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下外表反映出两列光波叠加情况，从反射光中看到干预条纹，根据干预条纹的形状，来确工件外表情况.图17-4〔2〕镜片增透膜在光学元件〔透镜、棱镜〕的外表涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好于半波长，因而相互抵消，到达减小反射光、增大透射光强度的作用.二、光的衍射1.光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影区域内的现象叫光的衍射.任何障碍物都要吧使光发生衍射.2.产生明显衍射的条件：障碍物或小孔尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小.3.明显衍射的现象〔1〕白光的单缝衍射：宽、亮的白色条纹；两侧窄、暗的彩色条纹；〔2〕单色光的单缝衍射：宽、亮的明条纹；两侧明暗相间的条纹，条纹间距向两侧越来越窄.三、光的电磁说和电磁波谱1.光的电磁说1960年代，英国物理学家麦克斯韦提出电磁场的理论，预见了电磁波的存在，并提出电磁波是横波，传播的速度于光速.根据它跟光波的这些相似性，指出“光波是一种电磁波〞——光的电磁说.1888年赫兹用证实了电磁波的存在，测得它传播的速度于光速，与麦克斯韦的预言符合得相当好，证实了光的电磁说是正确的.2.电磁波谱〔1〕红外线发现过程：1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线〔用棱镜显示可见光谱〕.特点：最显著的是热作用.用：○1红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好；○2红外摄影〔远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影〕，这种摄影不受白天默认的限制；○3红外线成像，〔夜视仪〕可以在漆黑的夜间看见目标；○4红外遥感，可以在飞机或卫星上勘测地热，寻找水源，监测森林火情，估计农作物的长势和收成，预报台风、寒潮.〔2〕紫外线发现过程：18德国的物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光.特性：主要作用是化学作用，还有很强的荧光效，杀菌消毒作用.用：○1紫外照相，可区分出很细微的差异，如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹；○2照明和诱杀害虫的日光灯、黑光灯；○3医院里病房和手术室的消毒；○4治疗皮肤病.〔3〕伦琴射线发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线〔高速电子流〕射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，伦琴把它叫做X射线.产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线.特性：穿透本领很强.用：○1工业上金属探伤；○2医疗上人体.此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波，如放射性元素放出的 射线.〔4〕电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱.从无线电波到γ射线，都是本质相同的电磁波，它们的行为服从波的共同的规律，另一方面由频率或波长的不同而又表现出不同的特性，如波长较长的无线电波，很容易表现出干预、衍射现象，随波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、γ射线要观察到它们的干预、衍射现象，就越来越困难了.〔5〕电磁波产生的机理：无线电波：产生于振荡电路中.红外线、可见光、紫外线：原子的外层电子受到激发后产生的.伦琴射线：原子内层电子受到激发而产生的.γ射线：原子核受到激发后产生的.2 光的粒子性一、光电效1.在光〔包括不可见光〕照射下从物体发射出电子〔即光电子〕的现象叫做光电效.2.光电效的规律〔1〕任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须到达并大于这个极限频率才能产生光电效.〔2〕光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大〔线性关系〕.〔3〕入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的(t＜10-9秒).〔4〕当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光强度成正比.金属中的自由电子，由于受到晶格正离子的吸引，必须从外部获得足够的能量才能从金属中逸出.按照的波动理论，光的能量是由光的强度决的，而光的强度又是由光波的振幅决的，跟频率无关.因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能使电子获得足够的能量产生光电效.然而这跟结果是直接矛盾的，所以无法用的波动理论来解释光电效.二、光子说在普朗克〔德国物理学家〕认为电磁波的能量是不连续的根底上，爱因斯坦提出光子说即空间传播的是一份一份地进行的，每一份的能量于hv，每一份叫一个光子.v是光的频率.光子说对光电效的解释：光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后动能变大，假设电子的动能增大的足以克服的原子核的引力时，便飞出金属外表，成为光电子.1.光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因.2.光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需积累，吸收能量立刻增大动能，假设大于逸出功便逸出金属外表成为光电子.3.电子吸收光子能量后，从金属外表逸出，其中金属外表电子克服逸出功飞出金属外表具有大初动能，根据能量守恒，是：Whvmvm-=221.该方程称为爱因斯坦光电方程，显然最大初动能和入射光子的频率有关.[例题] 如图17-5，阴极K 用极限波长λ0=0.66μm 的金属铯制成，用波长λ=0.50μm 的绿光照射阴极K ，调整两个极板电压.当A 板电压比阴极高出V时，光电流到达饱和，电流表示数为0.64μA ，求：图17-5〔1〕每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能. 〔2〕如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能.[分析] 〔1〕当阴极发射的光电子到达阳极A 时，光电流到达饱和，由电流可知每秒到达阳极的电子数，即每秒发射的电子数.由爱因斯坦光电效方程可计算最大的初动能.〔2〕光强加倍，每秒钟发射的光电子数加倍，但入射光频率不变，发射的光电子的最大初动能不变.[解析] 〔1〕光电流到达饱和时，阴极发射的光电子到达阳极A ，阴极每秒钟发射的光电子的个数12196100.4106.11064.0⨯=⨯⨯==--e I n m 个 根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能：）（668341066.011050.011031063.6---⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=J 20105.9-⨯=J.〔2〕如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电验规律，阴极每秒发射的光电子数12100.82⨯=='n n 个光电子的最大初动能仍然是202105.921-⨯=m mv J.三、光的波粒二象性光的干预、衍射现象表具有波动性，而光电效又无可争辩地表具有粒子性.现在，人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性.从概率波来理解：大量光子产生的效果往往显示波动性. 个别光子产生的效果往往显示粒子性. 从各种频率电磁波的探测来理解； 低频率光子容易显示波动性. 高频率光子容易显示粒子性.要理解各种频率的电磁波，就必须综合运用波动观点和粒子的观点，这是由于波动性与粒子性是光所具有的不可分割的属性，即波粒二象性.。