高三復(fù)習(xí)第十七章-光的本性(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十七章 光的本性一 知識(shí)結(jié)構(gòu)光的本性光的波動(dòng)性光的粒子性光的干涉光的衍射雙縫干涉薄膜干涉光電效應(yīng)光的波粒二象性光譜發(fā)射光譜吸收光譜電磁波譜連續(xù)光譜明線光譜（線狀譜）光譜分析無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、倫琴射線、射線光的偏振康普頓效應(yīng)二基礎(chǔ)回顧1光本性學(xué)說(shuō)發(fā)展簡(jiǎn)史：學(xué)說(shuō)名稱(chēng)提出代表者內(nèi)容實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)能解釋的現(xiàn)象困 難微粒說(shuō)牛頓光是沿直線傳播的粒子流光的直線傳播光的直進(jìn)光的反射無(wú)法解釋同時(shí)發(fā)生反射和折射波動(dòng)說(shuō)惠更斯光是某種振動(dòng)，以波的形式從光源向周?chē)鷤鞑ス獾母缮婧脱苌涔獾姆瓷洹⒄凵洹⒏缮婧脱苌潆y以解釋光的直進(jìn)，真空中光的傳播介質(zhì)光的電磁說(shuō)麥克斯韋光是一種電磁波赫

2、茲的電磁波實(shí)驗(yàn)許多光的現(xiàn)象無(wú)法解釋光電效應(yīng)光子說(shuō)愛(ài)因斯坦光是一種能量子光電效應(yīng)各種光學(xué)現(xiàn)象 2 光的波動(dòng)性(1)光的干涉相干光源的條件：兩光源頻率相同。獲得相干光的辦法是：把一個(gè)點(diǎn)光源（或線光源）發(fā)出的光分為兩列光。如楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)；利用薄膜前后表面的反射光等。 楊氏雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件：路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍；即路程差r=k(k=0、1、2)處，出現(xiàn)亮紋。路程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即路程差r=(2k+1)(k=0、1、2)處出現(xiàn)暗紋。明紋之間或暗紋之間的距離總是相等的，狹縫間距離為d，狹縫與屏距離為L(zhǎng)，則條紋的間距用公式表示為。實(shí)例：薄膜干涉：如肥皂泡、水面上或馬路上的薄

3、油層、檢查精密零件的表面質(zhì)量。(2)光的衍射：光離開(kāi)直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象，叫光的衍射。產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比甚至比光的波長(zhǎng)還要小。圖樣：產(chǎn)生明暗（或彩色）條紋或光環(huán)。光的衍射現(xiàn)象證明光是一種波(3)光的偏振現(xiàn)象光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。各種電磁波中電場(chǎng)E的方向、磁場(chǎng)B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。偏振光：自然光通過(guò)偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，叫偏振光。3光的

4、電磁本性(1)麥克斯韋的光的電磁說(shuō)：光是一種電磁波。光和電磁波都可以在真空中傳播;光和電磁波在真空中速度相等，均為3×108m/s。(2)赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋的光的電磁說(shuō)是正確的。電磁波跟光波一樣具有反射、干涉、衍射等性質(zhì)；測(cè)算出電磁波的波速等于光速。(3)電磁波譜電磁波譜：由無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、倫琴 (或X射線)、射線組合起來(lái)構(gòu)成電磁波譜。不同的電磁波產(chǎn)生的機(jī)理不同：振蕩電路中的自由電子振蕩無(wú)線電波；原子外層電子受激紅外線、可見(jiàn)光、紫外線；原子內(nèi)層電子受激倫琴射線；原子核受激射線。紅外線、紫外線及倫琴射線的產(chǎn)生、特點(diǎn)和應(yīng)用射線名稱(chēng)紅外線紫外線倫琴射線發(fā)現(xiàn)人赫謝耳里

5、特倫琴產(chǎn)生一切物體都在不停地輻射高溫物體發(fā)出的光中含有高速電子流射到固體上產(chǎn)生特點(diǎn)熱作用強(qiáng)化學(xué)作用穿透本領(lǐng)大主要應(yīng)用加熱物體、遠(yuǎn)距離攝影、紅外線遙感激發(fā)熒光、殺菌消毒透視人體、探測(cè)金屬內(nèi)部4光的粒子性(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)。（用弧光燈照射鋅板，有電子從鋅板表面飛出，使原來(lái)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(guò)10-9s）。愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)。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(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=h-W（Ek是光電子的最大初動(dòng)

6、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。）(2)康普頓效應(yīng)在研究電子對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)：有些散射波的波長(zhǎng)比入射波的波長(zhǎng)略大。康普頓認(rèn)為這是因?yàn)楣庾硬粌H有能量，也具有動(dòng)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這個(gè)設(shè)想是正確的。因此康普頓效應(yīng)也證明了光具有粒子性。5光的波粒二象性光的波粒二象性就是光的本性。光子能量決定于光的頻率，說(shuō)明光本身具有波粒二象性。大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，因而頻率小的電磁波容易觀察到波動(dòng)性；個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，因而頻率大的電磁波粒子性顯著。概率波：光波是一種概率波實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性。即每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，而且粒子的能量和動(dòng)量跟

7、它所對(duì)應(yīng)的波的頻率和波長(zhǎng)之間，也像光子的光波一樣，遵從：，6光譜和光譜分析(1)光譜的分類(lèi)、產(chǎn)生和特點(diǎn)光譜的分類(lèi)產(chǎn)生辦法特點(diǎn)發(fā)射光譜連續(xù)光譜熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光包括紅光到紫光連續(xù)分布的一切光波線狀譜稀薄氣體或金屬蒸汽發(fā)光只有一些不連續(xù)的亮線吸收光譜（特征光譜）高溫物體發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的物質(zhì)在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些暗線(2)光譜分析：每種元素都有自己的特征譜線。根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成的方法，叫光譜分析。三典型例題問(wèn)題1：光的干涉現(xiàn)象例1如圖為雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)示意圖，若要使干涉條紋的間距變大可改用波長(zhǎng)更_（填長(zhǎng)、短）的單色光，或是使雙縫與光屏間的距離_（填增大、減小）。解

8、析：依據(jù)雙縫干涉條紋間距規(guī)律，可知要使干涉條紋的間距變大，需要改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光，應(yīng)增大雙縫與屏之間的距離L。答案：長(zhǎng)，增大。例2下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是 （）A在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大B以相同入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā)生全反射C紫光照射某金屬時(shí)有電子向外發(fā)射，紅光照射該金屬時(shí)也一定有電子向外發(fā)射D拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度解析：根據(jù)干涉條紋的間距的公式可知，由于紫光的波長(zhǎng)比紅光的波長(zhǎng)短，所以改為紅光后條紋間距一定增大，A正確；紫光的臨界角比紅光的臨界角小，所以紫光發(fā)生全反射

9、后紅光不一定發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；由于紫光的頻率大于紅光的頻率，所以紫光的能量比紅光的能量大，紫光發(fā)生光電效應(yīng)紅光不一定發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤，拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振鏡是為了防止玻璃的反光，所以D錯(cuò)誤。答案：A問(wèn)題2：光的衍射現(xiàn)象例3：平行光通過(guò)小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說(shuō)法中正確的有 ( )A在衍射圖樣的中心都是亮斑B泊松亮斑中心亮點(diǎn)周?chē)陌淡h(huán)較寬C小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑D小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的解析：從課本上的圖片可以看出：A、B選項(xiàng)是正確的，C、D選項(xiàng)是錯(cuò)

10、誤的。例4：為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況，在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)，用于發(fā)射廣播電臺(tái)和電視臺(tái)兩種信號(hào)。其中廣播電臺(tái)用的電磁波波長(zhǎng)為550m，電視臺(tái)用的電磁波波長(zhǎng)為0.566m。為了不讓發(fā)射場(chǎng)附近的小山擋住信號(hào)，需要在小山頂上建一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)站，用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)_信號(hào)，這是因?yàn)樵撔盘?hào)的波長(zhǎng)太_，不易發(fā)生明顯衍射。解析：電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生明顯衍射，波長(zhǎng)越短衍射越不明顯，表現(xiàn)出直線傳播性。這時(shí)就需要在山頂建轉(zhuǎn)發(fā)站。因此本題的轉(zhuǎn)發(fā)站一定是轉(zhuǎn)發(fā)電視信號(hào)的，因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)太短。問(wèn)題3：光的偏振現(xiàn)象例5：有關(guān)偏振和偏振光的下列說(shuō)法中正確的有A只有電磁波才能發(fā)生偏振，機(jī)械波不能發(fā)生偏振B只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振C

11、自然界不存在偏振光，自然光只有通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠窆釪除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光都是偏振光 解析：機(jī)械波中的橫波能發(fā)生偏振。自然光不一定非要通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠窆狻１绢}應(yīng)選BD。問(wèn)題4：光電效應(yīng)例6：光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬 （ ）A無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B無(wú)論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C超過(guò)極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小D超過(guò)極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大解析：每種金屬都有它的極限頻率，只有入射光子的頻率大于極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，且入

12、射光的強(qiáng)度越大則產(chǎn)生的光子數(shù)越多，光電流越強(qiáng)；由光電效應(yīng)方程，可知入射光子的頻率越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，所以AD正確。例7：對(duì)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程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EKB式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過(guò)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= h0D光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比解析：愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EK= h-W中的W表示從金屬表面直接逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功，因此是所有逸出的光電子中

13、克服引力做功的最小值。對(duì)應(yīng)的光電子的初動(dòng)能是所有光電子中最大的。其它光電子的初動(dòng)能都小于這個(gè)值。若入射光的頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動(dòng)能是0，因此有W= h0。由EK= h-W可知EK和之間是一次函數(shù)關(guān)系，但不是成正比關(guān)系。本題應(yīng)選C。VAPK例8：如圖，當(dāng)電鍵K斷開(kāi)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)滑動(dòng)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.2.5eV D.3.

14、1eV 解析：電流表讀數(shù)剛好為零說(shuō)明剛好沒(méi)有光電子能夠到達(dá)陽(yáng)極，也就是光電子的最大初動(dòng)能剛好為0.6eV。由EK= h-W可知W=1.9 eV。選A。問(wèn)題5：光的波粒二象性例9：試估算一個(gè)中學(xué)生在跑百米時(shí)的德布羅意波的波長(zhǎng)。解析：估計(jì)一個(gè)中學(xué)生的質(zhì)量m50kg ，百米跑時(shí)速度v7m/s ，則m由計(jì)算結(jié)果看出，宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動(dòng)性。例10：為了觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，需要用到分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡。下列說(shuō)法中正確的是( )A電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射B電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光長(zhǎng)，因此不容易發(fā)

15、生明顯衍射C電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光短，因此更容易發(fā)生明顯衍射D電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光長(zhǎng)，因此更容易發(fā)生明顯衍射解析：為了觀察納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，用光學(xué)顯微鏡是不可能的。因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)是10-7m，遠(yuǎn)大于納米，會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，因此不能精確聚焦。如果用很高的電壓使電子加速，使它具有很大的動(dòng)量，其物質(zhì)波的波長(zhǎng)就會(huì)很短，衍射的影響就小多了。因此本題應(yīng)選A。四單元測(cè)試1. 下列說(shuō)法正確的是( A )A用分光鏡觀測(cè)光譜是利用光折射時(shí)的色散現(xiàn)象B用X光機(jī)透視人體是利用光電效應(yīng)C光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)是利用光的干涉現(xiàn)象D門(mén)鏡可以擴(kuò)大視野是利用光的衍射現(xiàn)象2.

16、已知某玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大，則兩種光 （ C ）A在該玻璃中傳播時(shí)，藍(lán)光的速度較大 B以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍(lán)光折射角較大 C從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時(shí)，紅光臨界角較大 D用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，藍(lán)光的相鄰條紋間距較大3. 紅光和紫光相比 （ B ）A紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大B紅光光子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大C紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小D紅光光子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小4. 根據(jù)電磁波譜從下列選項(xiàng)中選出電磁波的范圍相互交錯(cuò)重疊、且頻率順序由高到低排列的情況(

17、A)A倫琴射線、紫外線、可見(jiàn)光B倫琴射線、紫外線、紅外線C紫外線、紅外線、可見(jiàn)光D無(wú)線電波、紅外線、紫外線ab5. 如圖所示，一束復(fù)色光通過(guò)玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，分成a、b兩束，下列說(shuō)法正確的是(B)Aa光在玻璃中傳播速度比b光在玻璃中傳播速度小B玻璃對(duì)a光的折射率比對(duì)b光的小C在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)條件完全相同的情況下b光比a光的干涉條紋間距寬D若b光照射到某金屬表面有光電子逸出，則a光照射也一定有光電子逸出6. 用a、b、c、d表示四種單色光，若 a、b從同種玻璃射向空氣，a的臨界角小于b的臨界角；用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，c的條紋間距最大用b、d照射某金屬表面，只有b

18、能使其發(fā)射電子。則可推斷a、b、c、d可能分別是（ A ）A紫光、藍(lán)光、紅光、橙光 B藍(lán)光、紫光、紅光、橙光C紫光、藍(lán)光、橙光、紅光 D紫光、橙光、紅光、藍(lán)光7. 在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果 ( BD )A用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋D用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋解析：白光作楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色兩條紋與暗條紋（即黑條紋）相間，B對(duì)；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，C錯(cuò)；紫光作光源，遮住一條狹縫

19、，屏上出現(xiàn)單縫衍射條紋，即間距不等的條紋，D對(duì)。8. 關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是 （ A ） A極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C從金屬表面出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小D入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多9. 光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是 （ D ）A. 用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B. 用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象C. 在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D. 光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象10. 下

20、列說(shuō)法正確的是（ B ）A用三棱鏡觀察太陽(yáng)光譜是利用光的干涉現(xiàn)象B在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射現(xiàn)象 C用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象D電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來(lái)變換頻道的光束P11. 如圖，P是一偏振片，P的透振方向（用帶有箭頭的實(shí)線表示）為豎直方向。下列四種入射光束中，哪幾種照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光？ （ ABD ）A太陽(yáng)光 B沿豎直方向振動(dòng)的光C沿水平方向振動(dòng)的光 D沿與豎直方向成45°角振動(dòng)的光12. 光通過(guò)各種不同的障礙物后會(huì)產(chǎn)生各種不同的衍射條紋，衍射條紋的圖樣與障礙物的形狀相對(duì)應(yīng)，這一現(xiàn)象說(shuō)明 （ BC ）A.光是電磁波 B.光具有波動(dòng)性C.光可以攜帶信息 D.光具有波粒二象性13. 光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波，下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是 （ D ）A一束自然光相繼通過(guò)兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化B一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光與折射光線之間的夾角恰好是