高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性 3 粒子的波动性素材 新人教版选修3-5（通用） 3页

‎2 光的粒子性 3 粒子的波动性 ‎ 考点核心整合 ‎1.光的波动性 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光波为横波，光的电磁说则揭示了光波的本质——光是电磁波.‎ ‎（1）光的干涉 ‎①光的干涉及条件 由频率相同（相差恒定）的两光源——相干光源发出的光在空间相遇，才会发生干涉，形成稳定的干涉图样.由于发光过程的量子特性，任何两个独立的光源发出的光都不可能发生干涉现象.只有采用特殊的“分光”方法——将一束光分为两束，才能获得相干光.如双缝干涉中通过双缝将一束光分为两束，薄膜干涉中通过薄膜两个表面的反射将一束光分为两束而形成相干光.‎ ‎②双缝干涉 在双缝干涉中，若用单色光，则在屏上形成等间距的、明暗相间的干涉条纹，条纹间距Δx和光波的波长λ成正比，和屏到双缝的距离L成正比，和双缝间距d成反比，即Δx=λ.若用白光做双缝干涉实验，除中央亮条纹为白色外，两侧为彩色条纹，它是不同波长的光干涉条纹的间距不同而形成的.‎ ‎③薄膜干涉 在薄膜干涉中，薄膜的两个表面反射光的路程差（严格地说应为光程差）与膜的厚度有关，故同一级明条纹（或暗条纹）应出现在膜的厚度相同的地方.利用这一特点可以检测平面的平整度.另外适当调整薄膜厚度.可使反射光干涉相消，增强透射光，即得增透膜.‎ ‎（2）光的衍射 ‎①条件 光在传播过程中遇到障碍物时，偏离原来的直线传播路径，绕到障碍物后面继续传播的现象叫光的衍射.在任何情况下，光的衍射现象都是存在的，但发生明显的衍射现象的条件应是障碍物或孔的尺寸与光波的波长相差不多.‎ ‎②特点 在单缝衍射现象中，若入射光为单色光，则中央为亮且宽的条纹，两侧为亮度逐渐衰减的明暗相间条纹；若入射光为白光，则除中央出现亮且宽的白色条纹外，两侧出现亮度逐渐衰减的彩色条纹.‎ ‎（3）光的偏振 在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向均匀分布的光称为自然光，光振动沿着特定方向的光即为偏振光.‎ 自然光通过偏振片（起偏器）之后就成为偏振光.光以特定的入射角射到两种介质界面上时，反射光和折射光也都是偏振光.‎ 偏振现象是横波特有的现象，所以光的偏振现象表明光波为横波.‎ ‎（4）光的电磁本性 麦克斯韦的电磁理论预见了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波理论的正确性.‎ 由于光波和电磁波都为横波、传播都不需要介质、在真空中传播速度相同（皆以光速c=3×‎108 m/s的速度传播），人们很自然地认为光波为电磁波.‎ 电磁波的频率范围很广，光波只是电磁波的一个小小的分支，不同电磁波的产生机理不同，且有不同的作用效果.‎ 将电磁波按一定的顺序排列即形成电磁波谱.其中的光谱，按成因可分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为连续光谱和明线光谱.可用于光谱分析的是原子特征谱线——明线光谱和吸收光谱.‎ ‎2.光的粒子性 ‎（1）光电效应及其规律 金属在光照射下发射电子的现象叫光电效应现象，其实验规律如下：‎ ‎①任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属，才会发生光电效应现象.‎ ‎②‎ 在入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的，时间不超过10-9s.‎ ‎③光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关.‎ ‎④单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比.‎ ‎（2）光子说 因光电效应的规律无法用光的波动理论解释，为解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光量子说：光是一份一份的，每一份叫一个光量子，每个光量子的能量为E=hv.并给出光电效应方程：Ekm=hv-W.‎ ‎3.光的波粒二象性 光在某些现象中显示波动性，在另外的现象中又显示粒子性，为说明光的全部性能，只能说光具有波粒二象性.大量光子的行为往往显示波动性，少数光子的行为往往显示粒子性；频率越低的光子波动性越强，频率越高的光子粒子性越强.‎