中考物理光學輔導－光的本性

　　（一）光的本性的學說

學 說	基 本 內 容	實 驗 事 實	提出的科學家
波動說	光是某種振動以波的形式向外傳播	光的獨立傳播、光的反射、折射、楊氏試驗、菲涅爾圓盤衍射	惠更斯
微粒說	光是沿直線傳播的高速粒子流	光的直線傳播、反射	牛頓
電磁說	光是一種電磁波	光速的測定、光與電磁波的相似性，赫茲實驗	麥克斯韋
光子說	光是不連續(xù)的一份一份的，光子能量E=hν,光子只能整個的產生、傳播、消失	熱輻射規(guī)律、光電效應	愛因斯坦
波粒二象性	光既具有波動性，又具有粒子性---微觀粒子的共性	光的干涉、衍射、光電效應

　　(二)光的干涉和衍射
　　1、光的干涉：
　�。�1）產生條件：兩束頻率相同的光迭加
　　（2）干涉現(xiàn)象：
　　I.雙縫干涉（1801年楊氏實驗）
　　實驗裝置：單縫（單孔）獲得頻率一定的線（點光源；雙縫（雙孔）將頻率一定的光分成兩束
　　條紋特征：單色光：中央亮紋；兩側明暗相間；寬度相等，亮度基本相同；條紋間距（寬度：ΔX=Lλ/d）
　　白光：中央為白色；兩側明暗相間的條紋；每條亮紋靠近中央為紫色，外側為紅色
　　條紋明暗：距離兩縫路程差為半波長的奇數(shù)倍為暗條紋；偶數(shù)倍為亮條紋
　　II.薄膜干涉：
　　相干光的獲得：一定頻率的光經薄膜前后表面反射，兩束頻率相同的反射光相迭加
　　條紋特征：單色光：明暗相間
　　白光：彩紋；同一亮條紋薄膜薄處為紫光，厚處為紅光
　　應用：檢查平面、增透膜（入射光波長的1/4，淡紫色的原因）

　　2、光的衍射
　�。�1）產生條件：孔、縫或障礙物的尺寸很小，與可見光波長相比差不多或更小時才有明顯的衍射現(xiàn)象
　　（2）干涉現(xiàn)象：
　　I．單縫衍射：
　　條紋特征：單色光：中央條紋寬而亮；兩側明暗相間的條紋；兩側條紋窄而亮度遞減快
　　白光：中央條紋為寬亮的白色條紋；兩側為彩紋，每一亮紋內側為紫色，外側為紅色
　　條紋觀察：游標卡尺的構造、原理、讀數(shù)方法；縫由0.2mm變寬時條紋由稀變密
　　II．小孔衍射：孔由大到小：屏上見到的現(xiàn)象：亮斑→小孔成像→衍射花樣；
　　單色光：中央亮點大而亮；四周明暗相間圓條紋窄而亮度遞減快；
　　白光：中央為白色亮點，四周彩紋；中央亮點大而亮，四周彩紋窄而暗
　　III.不透明圓盤衍射：影的輪廓模糊不清，出現(xiàn)明暗相間的條文，陰影中心有亮斑-泊松亮斑來源:考試
　�。ㄈ�）光的電磁本性

種 類	產 生 機 理	主 要 作 用	應 用 舉 例
無線電波	振蕩電路中的自由電子的周期性運動	電磁作用	廣播電視
紅外線	原子的外層電子受激發(fā)產生	熱作用易穿透云霧	紅外遙感
可見光		視覺作用
紫外線		化學作用     生物作用	照相殺菌
倫琴射線	原子內層電子受激發(fā)產生	穿透作用	X光透視
γ射線	原子核受激發(fā)產生	穿透作用	探傷、治療腫瘤

　�。ㄋ模┕怆娦�應：

　　1、意義：在光（包括不可見光）照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電效應
　　2、實驗規(guī)律：I.每種金屬都有一種極限頻率ν0，入射光的ν〉ν0才發(fā)出光電子，入射光ν〈ν0不論光照射時間多長，光多強也不能發(fā)生光電效應；II.光電子的最大初動能隨入射光的ν的增大而增大，與光強無關；III.瞬時發(fā)生：入射光照射到金屬上到發(fā)射電子幾乎不需要時間，小于1納秒；IV.飽和光電流與光強度成正比
　　3、波動說與光電效應的矛盾：波動理論：光的能量由光的強度決定，光的強度又由光的振幅決定，與頻率無關；波動理論與光電效應實驗的前3條矛盾
　　4、光子說對光電效應的解釋：
　　——I.金屬中的一個電子吸收一個光子的全部能量；
　　——II.逸出功W是從金屬表面上逸出的電子克服原子核的引力做的功，W由金屬本身的特性決定，對一種金屬為定值；III.從能量關系搞清mvm2/2=hν-W（不要求計算）

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種 類		產 生 條 件	特 征	實 例
發(fā)射 光譜	連續(xù)光譜	（許多原子組成的整體發(fā)光）熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)出	連續(xù)分布的一切波長的光組成	白熾燈、蠟燭、弧光燈
	明線光譜	（單個原子發(fā)光）稀薄氣體（高壓放電）發(fā)光；固體液體物質到電弧或煤氣燈火焰中燒	一些不連續(xù)的亮線組成	霓虹燈
吸收光譜		高溫物體發(fā)出的白光通過較冷的物質蒸汽	在連續(xù)光譜的背景下一些不連續(xù)的暗線	太陽光譜

　　光譜分析：原理：利用明線、吸收光譜中的特征譜線；用途：鑒別物質、確定成分

　�。�六）光的波粒二象性

　　1、光既具有波動性，又具有粒子性，有的波動性顯著，有的粒子性顯著
　　2、物質波：也稱德布羅意波，波長λ=h/p.
　　3、波粒二象性中的波是幾率波（物質波），不是機械波，也不是電磁波，不是宏觀意義中的波；波粒二象性中的粒子也不是宏觀意義中的粒子（質點），光子運動既沒有一定的軌道，是無規(guī)則的，與質點運動不同，不遵從牛頓定律。

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