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          2017年中考物理輔導:光的本性

          2017-01-19 16:09:18來源:網絡關注度:
          導讀:(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

          (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倍為暗條紋;偶數倍為亮條紋

          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象

          (2)干涉現象:

          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,出現明暗相間的條文,陰影中心有亮斑-泊松亮斑

          (三)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產生穿透作用X光透視
          γ射線原子核受激發產生穿透作用探傷、治療腫瘤

          (四)光電效應:

          1、意義:在光(包括不可見光)照射下,從物體發射出電子的現象叫光電效應

          2、實驗規律:I.每種金屬都有一種極限頻率ν0,入射光的ν〉ν0才發出光電子,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.瞬時發生:入射光照射到金屬上到發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)

          (五)光譜

          種類產生條件特征實例
          發射

          光譜

          連續光譜(許多原子組成的整體發光)熾熱的固體、液體及高壓氣體發出連續分布的一切波長的光組成白熾燈、蠟燭、弧光燈
          明線光譜(單個原子發光)稀薄氣體(高壓放電)發光;固體液體物質到電弧或煤氣燈火焰中燒一些不連續的亮線組成霓虹燈
          吸收光譜高溫物體發出的白光通過較冷的物質蒸汽在連續光譜的背景下一些不連續的暗線太陽光譜

          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,是無規則的,與質點運動不同,不遵從牛頓定律

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