高中物理光學(xué)(復(fù)習(xí)材料)

1、第三課時(shí)3.物理光學(xué) (1)光的電磁說 光的干涉現(xiàn)象：兩列波長(zhǎng)相同的單色光在相互覆蓋的區(qū)域發(fā)生疊加,會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋,如果是白光,則會(huì)出現(xiàn)彩色條紋,這種現(xiàn)象稱為光的干涉. 條件：頻率相同、相差恒定、振動(dòng)方向足足同一直線上. 規(guī)律：若兩光源同相振動(dòng)的光程差為k (k=1,2.) 亮條紋 (2k1)/2 (k=1,2.) 暗條紋 紋間距xl/d用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的原理：d·x /l特例:薄膜干涉注意：關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個(gè)問題 是哪兩列光波發(fā)生干涉 應(yīng)該從哪個(gè)方向去觀察干涉圖樣 條紋會(huì)向哪個(gè)方向側(cè)移光的衍射現(xiàn)象:光通過很小的孔、縫或障礙物時(shí),會(huì)在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋,且中央條紋

2、很亮,越向邊緣越暗;如果是復(fù)色光發(fā)生衍射,則出現(xiàn)彩色條紋.明顯發(fā)生衍射的條件:障礙物(或孔、縫)的尺寸可與波長(zhǎng)相比擬,且障礙物尺寸比波長(zhǎng)越小,衍射越明顯。 注意：干涉、衍射現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性干涉、衍射條紋在寬度、亮度上的區(qū)別光的偏振波的偏振：橫波只沿著某一特定的方向振動(dòng)，稱為 波的偏振，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。偏振光：通過偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)，稱為偏振光。實(shí)驗(yàn)：通過偏振片P的偏振光再通過偏振片Q（檢偏器）時(shí)，如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行，則通過P的偏振光的振動(dòng)方向跟偏振片Q的透振方向平行，透射光的強(qiáng)度最大；如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直，則通過P的

3、偏振光的振動(dòng)方向跟偏振片Q的透振方向垂直，偏振光不能通過Q，透射光的強(qiáng)度為零。如圖所示。本質(zhì)：光波的感光作用和生理作用主要是由電場(chǎng)強(qiáng)度E引起的，因此常將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)。在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)的方向可以沿任意的方向，光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光。光振動(dòng)沿著特定的方向的光就是偏振光。光的電磁說、電磁波譜光是電磁波（麥克斯韋的預(yù)言，赫茲實(shí)驗(yàn)），按波長(zhǎng)從大到小排列-電磁波譜種類產(chǎn)生機(jī)制主要性質(zhì)無線電波LC振蕩電路(電荷發(fā)生振動(dòng))接收和發(fā)射電磁波紅外線原子外層電子激發(fā)躍遷熱效應(yīng)（激發(fā)固體分子共振）可見光原子外層電子激發(fā)躍遷視覺效應(yīng)紫外線原子外層電子激發(fā)躍遷化學(xué)作用、生物作用倫琴

4、射線原子內(nèi)層電子激發(fā)躍遷穿透力強(qiáng)射線原子核內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生貫穿本領(lǐng)大、能量大例9在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時(shí)（ ）A只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失B紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在C任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D屏上無任何光亮例10市場(chǎng)上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面

5、上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以表示此紅外線的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為（ ）A B C D 例11在太陽光照射下，水面油膜上會(huì)出現(xiàn)彩色的花紋，這是兩列相干波發(fā)生干涉的結(jié)果，這兩列相干光波是太陽光分別經(jīng) 而形成的。用平行的單色光垂直照射不透明的小圓板，在圓板后面的屏上發(fā)現(xiàn)圓板陰影中心處有一個(gè)亮斑，這是光的 現(xiàn)象。例12圖中為X射線管的結(jié)構(gòu)示意圖，E為燈絲電源。要使射線管發(fā)出X射線，須在K、A兩電極間加上幾萬伏的直流高壓，則（ ）A高壓電源正極應(yīng)接在P點(diǎn)，X射線從K極發(fā)出B高壓電源正極應(yīng)接在P點(diǎn)，X射線從A極發(fā)出C高壓電源正極應(yīng)接在Q

6、點(diǎn)，X射線從K極發(fā)出D高壓電源正極應(yīng)接在Q 點(diǎn)，X射線從A極發(fā)出例13太陽的連續(xù)光譜中有許多暗線，它們對(duì)應(yīng)著某些元素的特征譜線。產(chǎn)生這些暗線是由于（ ）A太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素； B太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素；C太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素； D太陽內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素。強(qiáng)化訓(xùn)練練17用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)。欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大，則應(yīng)（ ）A改用紅光照射 B增大綠光的強(qiáng)度C增大光電管上的加速電壓 D改用紫光照射練18用紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到干涉條紋，在其它條件不變的情況下，改用紫光做實(shí)驗(yàn)，則干涉條紋間距將變 。如果改用白光做實(shí)驗(yàn)，在屏上將出現(xiàn) 條

7、紋。練19從點(diǎn)光源L發(fā)出的白光，經(jīng)過透鏡后成一平行光束，垂直照射到檔光板P上，板上開有兩條靠得很近的平行狹縫S1、S2如圖所示，在屏Q上可看到干涉條紋，圖中O點(diǎn)是屏Q上與兩狹縫等距離的一點(diǎn)，則（ ）A干涉條紋是黑白的，O是亮點(diǎn)B干涉條紋是黑白的，O是暗點(diǎn)C干涉條紋是彩色的，O是亮點(diǎn)D干涉條紋是彩色的，O是暗點(diǎn)練20圖46-5所示的是一豎立的肥皂液薄膜的橫截面，關(guān)于豎立的肥皂薄膜上產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象，看下列陳述，其中哪一些是正確的（ ）干涉條紋產(chǎn)生是由于光線在薄膜前后兩表面反射，形成的兩列光波的疊加干涉條紋的暗線是由于上述兩列反射波的波谷與波谷疊加造成的用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃色光照射

8、時(shí)小薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的 A只有和 B只有和 C只有和 D只有和練21關(guān)于光譜，下面說法中正確的是（ ）A熾熱的液體發(fā)射連續(xù)光譜B太陽光譜中的暗線說明太陽上缺少與這些暗線相應(yīng)的元素C明線光譜和吸收光譜都可用于對(duì)物質(zhì)成份進(jìn)行分析D發(fā)射光譜一定是連續(xù)光譜練22如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的。檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反向的光疊加而成的（ ）Aa的上表面、b的下表面 Ba的上表面、b的上表面 Ca的下表面、b的上表面 Da的下表面、b的下表面練23現(xiàn)代光學(xué)裝置中的透鏡，棱鏡的表面常涂上一層薄膜（一般用氟化鎂），

9、當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí)，可以大大減少入射光的反射損失，從而增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，這種作用是應(yīng)用了光的（ ）A色散現(xiàn)象 B全反射現(xiàn)象 C干涉現(xiàn)象 D衍射現(xiàn)象后記：本課時(shí)復(fù)習(xí)物理光學(xué)的基本概念，學(xué)生對(duì)于記憶部分掌握較好，對(duì)光的干涉和衍射理解深刻，能夠用所學(xué)知識(shí)解釋物理現(xiàn)象第四課時(shí)(1)光子說 光電效應(yīng) 現(xiàn)象：在一定頻率光的照射下,從金屬表面發(fā)射電子的 現(xiàn)象,發(fā)出的電子叫光電子 規(guī)律：.光電效應(yīng)的瞬時(shí)性(10-9秒). .每種金屬都有一個(gè)極限頻率,當(dāng)入射光的頻率大于 極限頻率時(shí),才能發(fā)生光電效應(yīng).光子說 :光源發(fā)出的是不連續(xù)的,而是一份一份的,每一份光叫做一個(gè)光子,光子的能量跟光的頻

10、率成正比,即 E=hn光子論對(duì)光電效應(yīng)的解釋：愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hnW 1.光電效應(yīng)：在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。（右圖裝置中，用弧光燈照射鋅版，有電子從鋅版表面飛出，使原來不帶電的驗(yàn)電器帶正電。）光電效應(yīng)的規(guī)律：各種金屬都存在極限頻率0，只有0才能發(fā)生光電效應(yīng)；瞬時(shí)性（光電子的產(chǎn)生不超過10-9s）。、 .愛因斯坦的光子說。光是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量E跟光的頻率成正比：E=h 愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek= h - W（Ek是光電子的最大初動(dòng)能；W是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。）題30、對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方

11、程EK= h-W，下面的理解正確的有A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會(huì)具有同樣的初動(dòng)能EK B.式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C.逸出功W和極限頻率0之間應(yīng)滿足關(guān)系式W= h0 D.光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比VAPK題31、 如圖，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為A.1.9eV B.0.6eV C.2.

12、5eV D.3.1eV （2）玻爾的原子模型，能級(jí)軌道量子化：圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，這種現(xiàn)象稱為軌道量子化。在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)動(dòng),卻不向外輻射能量,因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的。能量量子化：原子可能的狀態(tài)是不連續(xù)的，因此各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量也是不連續(xù)的。這些能量值叫做能級(jí)。氫原子能級(jí)如圖所示。 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 光子的發(fā)射與吸收：原子從一種定態(tài)(En)躍遷到另一種定態(tài)(Ek)時(shí),它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能級(jí)差決定: hnEmEn原子光譜：稀薄氣體通電時(shí)只能發(fā)出幾種確定頻率的光，通過分光鏡得到的光譜是幾條分立的亮線，而且不同氣體光譜的亮線位置不

13、同，這種分立的線狀光譜叫做原子光譜。(3)光的波粒二象性 物質(zhì)波1.光的波粒二象性；干涉、衍射和偏振以無可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)又用無可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子；因此現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：光具有波粒二象性。2.正確理解波粒二象性：波粒二象性中所說的波是一種概率波，對(duì)大量光子才有意義。波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。高的光子容易表現(xiàn)出粒子性；低的光子容易表現(xiàn)出波動(dòng)性。光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性。由光子的能量E=h，光子的動(dòng)量p=h/表示式也可以看

14、出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長(zhǎng)。由以上兩式和波速公式c=還可以得出：E = p c。題32、已知由激光器發(fā)出的一細(xì)束功率為P=0.15kW的激光束，豎直向上照射在一個(gè)固態(tài)鋁球的下部，使其恰好能在空中懸浮。已知鋁的密度為=2.7×103kg/m3，設(shè)激光束的光子全部被鋁球吸收，求鋁球的直徑是多大？（計(jì)算中可取=3，g=10m/s2）光的波粒二象性:光既具有波動(dòng)性,又具有微粒性,這種性質(zhì)叫波粒二象性. 光子能量: E=hn 光子動(dòng)量: P=h/光子質(zhì)量: m=E/c2=h/c物質(zhì)波:任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、

15、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是 h/p1、原子模型：湯姆生模型（棗糕模型）盧瑟福模型（核式模型）.玻爾模型（半經(jīng)典半量子模型）現(xiàn)代模型（電子云模型）2、玻爾假設(shè)：（1）、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量（2）、原于從一種能量狀態(tài)(設(shè)能量為E1 )躍遷到另一種能量狀態(tài)(設(shè)能量為E2 )時(shí)，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量(E=h)由這兩種能量狀態(tài)的能量差決定，即h=E1=E2 （3）、原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的

16、3、玻爾原子理論對(duì)氫原子解釋的兩個(gè)公式：rn=n2r1 ，En=E1/n2 ，（n= 1,2,3） 4、原子光譜可以用原子的發(fā)光機(jī)制解釋，原于從一種能量狀態(tài)(設(shè)能量為E1 )躍遷到另一種能量狀態(tài)(設(shè)能量為E2 )時(shí)，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量(E=h)由這兩種能量狀態(tài)的能量差決定，即h=E1=E2 5、玻爾理論的局限性在于沒有完全引入量子理論題34、氫原子的基態(tài)能量為E1，電子軌道半徑為r1 ，電子質(zhì)量為m ，電量大小為e 氫原子中電子在n=3 的定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速率為v3 ，氫原子從n=3 的定態(tài)躍遷到n=1 的基態(tài)過程中輻射光子的波長(zhǎng)為，則以下結(jié)果正確的是：A B C電子

17、的電勢(shì)能和動(dòng)能都要減小D電子的電勢(shì)能減小，電子的動(dòng)能增大題35、已知?dú)湓踊鶓B(tài)具有能量-13.6eV .有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài)，請(qǐng)畫出能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些原子可能發(fā)出的幾種頻率的光，并計(jì)算出其中最短波長(zhǎng)。6、氫原子中的電子云：（1）對(duì)于宏觀質(zhì)點(diǎn)，只要知道它在某一時(shí)刻的位置和速度以及受力情況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道，算出它在以后任意時(shí)刻的位置和速度。（2）對(duì)電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?。玻爾理論中說的“電子軌道”實(shí)際上也是沒有意義的。（3）更加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子核附近各點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大

18、小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率是不同的。（4）如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。例14某金屬在單色光的照射下發(fā)射出光電子，這光電子的最大初動(dòng)能（ ）A隨照射光的強(qiáng)度增大而增大 B隨照射光的頻率增大而增大C隨照射光的波長(zhǎng)增大而增大 D與照射光的照射時(shí)間無關(guān)例15某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（ ）A延長(zhǎng)光照時(shí)間B增大光的強(qiáng)度C換用波長(zhǎng)較短的光照射 D換用頻率較低的光照射例16（1998年高考全國(guó)卷）一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三束光，分別照射到相

19、同的金屬板a、b、c上，如圖所示，已知金屬板b有光電子放出，則可知 （ ）A板a一定不放出光電子B板a一定放出光電子C板c一定不放出光電子D板c一定放出光電子 例17 在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連。用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，如圖所示。這時(shí)（ ）A鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B鋅板帶正電，指針帶正電C鋅板帶負(fù)電，指針帶正電 D鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電例18氫原子的基態(tài)能量為E1，下列四個(gè)能級(jí)圖，正確代表氫原子的是（ ）例19已知銫的極限頻率為4.545×1014赫，鈉的為6.000×1014赫，銀的為1.153×1015

20、赫，鉑的為1.529×1015赫。當(dāng)用波長(zhǎng)為0.375微米的光照射它們時(shí)，可發(fā)生光電效應(yīng)的是_。（銫和鈉）例20根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)后（ ）A原子的能量增加，電子的動(dòng)能減少 B原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加C原子的能量減少，電子的動(dòng)能減少 D原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加強(qiáng)化訓(xùn)練練24關(guān)于光電效應(yīng)的下述說法中，正確的是（ ）A光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光強(qiáng)度的增大而增大B只要入射光的強(qiáng)度足夠大或照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)C任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)D在光電效應(yīng)中，光電流的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度無關(guān)練25 下列實(shí)驗(yàn)中

21、，能證實(shí)光具有粒子性的是（ ）A光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) B光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)C光的圓孔衍射實(shí)驗(yàn)D粒子散射實(shí)驗(yàn)練26用同一束單色光，在同一條件下，先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，對(duì)于這兩個(gè)過程，下列括號(hào)所列的4個(gè)物理量中，一定相同的是 ，可能相同的是 ，一定不同的是 （只須填寫各量前的編號(hào)）照射光子的能量；光電子的逸出功；光電子的動(dòng)能；光電子的最大初速度。練27在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，把某種金屬板連在驗(yàn)電器上，第一次，用弧光燈直接照射金屬板，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度。第二次，在弧光燈和金屬板之間，插入一塊普通的玻璃板，再用弧光燈照射，驗(yàn)電器指針不張開。由此可以判定，使金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)的是弧光中的（ ）A可見光成份 B紫外光成份 C紅外光成份 D無線電波成份練28下列陳述中哪一些是正確的（ ）在相同條件下，用紫光照射雙縫產(chǎn)生的干涉條紋間距比用紅光時(shí)大；衍射現(xiàn)象的研究表明“光沿直線傳播”只是一種近似規(guī)律；產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率，只與金屬的逸出功有關(guān)；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，入射光波的振幅越大，所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能就越大。其中正確的是（ ）A只有和 B只有和 C只有和 D只有和練29 下列關(guān)于光的說法中正確的是（ ）A在真空中紅光