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文檔簡介
1、第十八單元 光的波動性 第十九單元 量子論初步一. 本周教學(xué)內(nèi)容第十八單元 光的波動性 第十九單元 量子論初步第十八單元 光的波動性(一)知識結(jié)構(gòu)光的波動性(二)知識要點(diǎn)1. 人類對光的本性認(rèn)識的發(fā)展過程2. 光的干涉(1)光的干涉(2)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件 兩個光源發(fā)生的光頻率相同 相差恒定(3)雙縫干涉由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是相同的相干光波。當(dāng)這兩束光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為光波波長的整數(shù)倍時,該處的光互相加強(qiáng),出現(xiàn)明條紋,當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長奇數(shù)倍時,該處的光互相削弱,出現(xiàn)暗條紋,條紋間距與單色光波長成正比。若用單色光做實驗,則光屏上出現(xiàn)間距相等,明暗相間的條紋,若
2、用白光進(jìn)行實驗,則光屏上出現(xiàn)的是中央為白條紋,兩側(cè)是彩色條紋。(4)薄膜干涉由薄膜的前、后表面反射的兩列光波疊加而成,劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間的條紋,應(yīng)用于用“干涉法檢查表面的平整度”。透鏡和棱鏡表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1/4。(5)光的波長、頻率和光速的關(guān)系在真空中,不同色光的光速相同;在介質(zhì)中,不同色光的光速不同。色光的顏色是由頻率決定的,同一種色光在不同介質(zhì)中傳播時,顏色和頻率均不變,而波長和波速卻因介質(zhì)不同而改變。3. 光的衍射(1)光的衍射:指光繞過障礙物或通過小孔進(jìn)入幾何陰影區(qū)而傳播的現(xiàn)象。(2)發(fā)生衍射的條件:障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或比波長小。(3)衍射
3、圖樣及特點(diǎn) 單縫衍射明暗相間的不等距條紋,中央為亮條紋,兩側(cè)有明暗相間的條紋,但間距和亮度不同,若照射光是白光,中央仍為白色條紋,最靠近中央的色光是紫色,較遠(yuǎn)的是紅光。 圓孔衍射是明暗相間的間距不等的同心圓環(huán)。 圓屏衍射是明暗相間的間距不等的同心圓環(huán),中心有一“泊松亮斑”。4. 光的偏振現(xiàn)象表明了光是橫波(1)自然光:從光源直接發(fā)出的光,包含著在垂直光的傳播方向上沿一切方向振動的光,而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同,這種光叫自然光。(2)偏振光:自然光通過偏振片后,只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過,這時的光只沿著一個特定的方向振動,這種光就是偏振光。5. 激光,是一種自然
4、界中沒有的光。(1)激光是人類在實驗室制造的具有完全相同的頻率,發(fā)射方向、偏振態(tài)、位相和速度的強(qiáng)光束,是通過輻射所引起的原子受激發(fā)射而實現(xiàn)的光放大。(2)激光的特點(diǎn)激光是相干光。兩束相同的激光在相遇區(qū)域疊加時,產(chǎn)生明顯的干涉現(xiàn)象,激光具有非常好的平行度,激光在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍保持一定的強(qiáng)度,激光具有很強(qiáng)的亮度,激光可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。6. 光的電磁說(1)麥克斯韋電磁理論認(rèn)為光是一種電磁波,赫茲用實驗證實了光的電磁本性。(2)麥克斯韋認(rèn)為光是一種電磁波。其實驗依據(jù):光波與電磁波的傳播都可以不需要介質(zhì)。光波與電磁波在真空中的傳播速度相同,即為。光波和電磁波都是橫波。7
5、. 電磁波譜電磁波按波長由大到小的順序排列為:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線。8. 光譜(1)發(fā)射光譜:包括連續(xù)光譜和線狀光譜,是由發(fā)光體直接發(fā)光產(chǎn)生的,連續(xù)光譜是由連續(xù)分布的一切波長的光組成的,由熾熱固體、液體或高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生。線光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的光譜,由稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生。(2)吸收光譜:是連續(xù)光譜中某些波長的光被吸收后產(chǎn)生的光譜,由熾熱固體或高壓氣體發(fā)出的白光經(jīng)溫度較低的氣體后產(chǎn)生的。(3)特征譜線:每種元素的原子,只能發(fā)生某些具有特定波長的光譜線,這些光譜線叫那種元素的特征譜線。(4)光譜分析:根據(jù)光譜鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成的方法叫做光譜分析。第十九單元
6、 量子論初步(一)知識結(jié)構(gòu)量子論初步(二)知識要點(diǎn)1. 光電效應(yīng)(1)光電效應(yīng)的實驗(2)光電效應(yīng):在光(包括不可見光)照射下,物體中發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫光電子。(3)光電效應(yīng)規(guī)律 每種金屬都有一個極限頻率,入射光的頻率,必須大于這個極限頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光頻率的增大而增大。 光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的。 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時,光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。(4)光子說光是一份一份地不連續(xù)傳播的,每一份叫做一個光子,光子的能量跟它的頻率成正比。表達(dá)成:2. 光的波粒二象性3. 物質(zhì)波任何運(yùn)動著的物體都有一
7、種波和它對應(yīng),這種波就叫物質(zhì)波,也叫德布羅意波。物質(zhì)波的波長,可以表示成:(P是物體運(yùn)動時的動量,h是普朗克常量)* 物質(zhì)波也是一種概率波4. 玻爾理論(1)玻爾理論的內(nèi)容 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,電子雖然繞核運(yùn)動,但不向外輻射能量,這些狀態(tài)叫做定態(tài)。 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時,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)的能量差決定。 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng),原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。(2)氫原子的能級公式和軌道公式原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級對于氫原子,其能級公式,其軌道公式(n
8、為量子數(shù))原子的最低能量狀態(tài)稱為基態(tài),較高的能量狀態(tài),稱為激發(fā)態(tài)。(3)能級在玻爾模型中,原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的,因此各狀態(tài)對應(yīng)的能量也是不連續(xù)的,這些能量值叫做能級。5. 玻爾理論的局限性6. 光電效應(yīng):在光的照射下,物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng),發(fā)射出的電子叫光電子?!镜湫屠}分析】例1 在雙縫干涉實驗中,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( )A. 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其他顏色的雙縫干涉條紋消失B. 紅色和綠色的雙縫干涉條線消失,其他顏色的干涉條紋依然存在C. 任何顏色的雙縫
9、干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮D. 屏上無任何光亮分析與解答:兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等,利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生干涉的兩束光,在屏上形成干涉條紋,但分別用綠濾光片和紅濾光片擋住兩條縫后,紅光和綠光頻率不等,不能發(fā)生干涉。 屏上不會出現(xiàn)干涉條紋正確答案:C例2 當(dāng)開關(guān)S斷開時,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,合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6V時,的讀數(shù)仍不為零,當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6V時,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. 3.1ev分析與解答:用光照射,
10、發(fā)生光電效應(yīng),電子離開金屬表面后具有初動能,設(shè)最大初動能為,逸出功為W,反向電壓時, 正確答案:A1. 下圖給出氫原子最低的4個能級,氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有 種,其中最小的頻率等于 Hz(保留兩個有效數(shù)字)。2. 太陽的連續(xù)光譜中有許多暗線,它們對應(yīng)著某些元素的特征譜線,產(chǎn)生這些譜線是由于( )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3. 對于光的波粒二象性的說法中,正確的是( )A. 單個光子的運(yùn)動呈現(xiàn)粒子性B. 大量光子的運(yùn)動呈現(xiàn)波動性C. 一束傳播的光,有的光是波,有的光
11、是粒子D. 光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的4. 根據(jù)玻爾理論,某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為的軌道,輻射出波長為的光子,以h表示普朗克恒量,C表示真空中的光速,則等于( )A. B. C. D. 5. 氫原子核外電子由一個軌道向另一個軌道躍遷時,可能發(fā)生的情況是( )A. 原子吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原子的能量增大B. 原子放出光子,電子的動能減少,原子的電勢能減少,原子的能量減少C. 原子吸收光子,電子的動能減少,原子的電勢能增大,原子的能量增大D. 原子放出光子,電子的動能增加,原子的電勢能減少,原子的能量減少6. 兩個微觀粒子質(zhì)量之比是1:2,速度之比是1:3,它們的德布羅意波長之比是( )A. 1:2 B. 1:3 C. 1:6 D. 6:17. 如下圖,在演示光電效應(yīng)的實驗中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連,用弧光燈照射鋅板時,驗電器的指針就張
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