高中物理分章知识点：光的波动性光的核子性 4页

1 光的波动性 光的核子性 知识要点： 一、光的波动性 1、光的干涉 （1）双缝干涉实验 ①装置：如图包括光源、单缝、双缝和屏 双缝的作用是将一束光分为两束 ②现象： ③产生明暗条纹的条 件： 如图两列完全相同的光波, 射到屏上一点时,到两缝的路程差等于波长的整 数倍(即半波长的偶数倍),则该点产生明条纹; 到两缝的路程差等于半波长的奇数倍, 则该点产生暗条纹。 即 S =   2 2        偶数 为明条纹 奇数 为暗条纹 P P ④ 光的干涉现象说明了光具有波动性。 由于红光入射双缝时，条纹间距较宽，所以红光波长较长，频率较小 紫光入射双缝时，条纹间距较窄，所以紫光波长较短，频率较大 2 ⑤ 光的传播速度，折射率与光的波长，频率的关系。 a）v 与 n 的关系：v= c n b）v, 和 f 的关系：v= f （3）薄膜干涉 ①现象： 单色光照射薄膜，出现明暗相等距条纹 白色光照射薄膜，出现彩色条纹 实例：动膜、肥皂泡出现五颜六色 ②发生干涉的原因：是由于前表面的反射光线和反表面的反射光线叠加 而成(图 1) ③应用：a) 利用空气膜的干涉， 检验工作是否平整（图 2） （图 1） （图 2） 若工作平整则出现等间距明暗相同条纹 若工作某一点凹陷则在该点条纹将发生弯曲 若工作某一点有凸起，则在该点条纹将变为 b) 增透膜 2、光的衍射 （1）现象： ①单缝衍射 a) 单色光入射单缝时，出现明暗相同不等距条纹，中间亮条纹较宽， 较亮两边亮 条纹较窄、较暗 b) 白光入射单缝时，出现彩色条纹 ② 园孔衍射： 光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹 ③ 泊松亮斑 光入射圆屏时，在园屏后的影区内有一亮斑 （2）光发生衍射的条件 3 障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多，甚至此光波波长还小时， 出现明显 的衍射现象 3、光的电磁说 （1）麦克斯伟计算出电磁波传播速度与光速相同，说明光具有电磁本质 （2）电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线 组成频率 波 增大 减小 产生机理 在振荡电 路中，自由 电子作周 期性运动 产生 原子的外层电子受到激发产生的 原子的内 层电子受 到激发后 产生的 原子核受 到激发后 产生的 （3）光谱 ①观察光谱的仪器，分光镜 ②光谱的分类，产生和特征 产生 特征 发射光谱 连续光谱 由炽热的固体、液体 和高压气体发光产 生的 由连续分布的，一切 波长的光组成 明线光谱 由稀薄气体发光产 生的 由不连续的一些亮 线组成 吸收光谱 高温物体发出的白 光，通过物质后某些 波长的光被吸收而 产生的 在连续光谱的背景 上，由一些不连续的 暗线组成的光谱 ③ 光谱分析： 一种元素，在高温下发出一些特点波长的光，在低温下，也吸收这些波 长的光， 所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特 征谱线，用来进行 光谱分析。 二、光的核子性 1、光电效应 （1）光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象 称为光电 效应。 （2）光电效应的实验规律： 装置： ①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 率才能发生光电效应，低于极限频率的光 4 不能发生光电效应。 ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增 大。 ③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电 子数的多少），与入射光强度成正比。 ④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过 10－9 秒。 2、波动说在光电效应上遇到的困难 波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。 所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难 3、光子说 （1）量子论：1900 年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不 连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量 E=hv （2）光子论：1905 年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一 份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。 即：E=hv 其中 h 为普郎克恒量 h=6.63×10－34JS 4、光子论对光电效应的解释 金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电 子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能 越大，飞出时最大初功能也越大。 三、波粒二象性 1、光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子 性，所以光具有波粒二象性。 2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显 著，频率越高粒子性越显著 3、光的波动性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同 （1）光波是几率波，明条纹是光子到达几率较大，暗条纹是光子达几率较 小 这与经典波的振动叠加原理有所不同 （2）光的粒了性是指光的能量不连续性，能量是一份一份的光子，没有一 定的形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同