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1、高三物理光的本性教案一、本章知识要点1光的本性学说的发展简史2光的干涉现象及其常见应用 光的衍射3光谱和光谱分析 红外线和紫外线、x射线、射线以及它们的应用 光的电磁说 电磁波谱4光电效应 光子5光电管及其应用6光的波粒二象性二、说明1对光的衍射只要求知道现象；对光的干涉要求定性了解2不要求爱因斯坦光电效应方程三、高考考查的特点 本章考查的重点是双缝干涉、光的衍射、光电效应。在现在大综合的考试中本章知识更显得重要，因为它与现代科学技术有着紧密的联系，能与其它学科形成横向联系。应是出题的热点。四、课时安排第一课时 光的本性的建立及双缝干涉第二课时 薄膜干涉、衍射、电磁波谱第三课时 光谱 光电效应
2、第一课时光的本性的建立及双缝干涉教学目的和要求1了解光的本性建立的过程，理解光的本性。2掌握双缝干涉试验的过程、仪器、条件、结论，能用其规律解释有关现象。教学过程一、光的本性的建立光的本性的建立过程比较曲折复杂，可以分为三个阶段：1原始的观点（古希腊时代）：其代表观点有两个光是沿直线高速传播的粒子流光是从人眼睛中发出的触须2经典的观点（十七世纪）：以牛顿为代表的微粒说以惠更斯为代表的波动说两种观点都有其成功的一面也有其失败的一面，微粒说可以解释光的直线传播、反射，而波动说可以解释两束光相遇、折射，但又不能互相解释。由于牛顿的威望微粒说占统治地位达一百多年。3光的本性的建立1801年托马斯扬通过
3、双缝干涉实验证实了光能发生干涉现象，从而使波动说得到了公认，使得波动理论得以空前的发展，达到了相当完善的地步，这其中包括麦克斯韦提出赫兹实验证实光是电磁波。到了十九世纪末在试验中发现了光电效应，使得光的波动说束手无策。此时人们又重新提起了微粒说，爱因斯坦在普朗克量子理论的基础上提出了光子说，到此光的本性正式的建立起来，这就是光的波粒二象性：光既具有波动性又具有微粒性。大量光子产生的效果表现为波动性，少量光子产生的效果表现为微粒性;频率大波长短的光微粒性显著，频率小波长长的光波动性显著。xdPO单缝双缝屏L二、双缝干涉1实验装置2设计思想：在此之前之所以没有观察到干涉现象，是因为没有找到相干光源
4、，托马斯扬采用一分为二的方法，实现了这个目的。3定性分析：4干涉条件：P点为明纹的条件是：=n (n=0、1、2) P点为暗纹的条件是：=（2n+1）/2 (n=0、1、2)P点距离中央明纹（O）为x=dsin=dx/L任两个相邻的明纹或暗纹间距为解释现象：红光的干涉图样比蓝光的间距宽若P点为n=5的明纹，则OP间还有多少明纹多少暗纹？解释彩色干涉条纹第二课时薄膜干涉、衍射、电磁波谱教学目的和要求1理解薄膜干涉2了解衍射的定义及条件，知道几种衍射现象。3了解光的电磁说和各种电磁波产生机理。教学过程一、薄膜干涉有薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成。其原理如图dd=/4时为暗纹，d=/2时为明
5、纹。劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹，如图，应用于干涉法检查平面（说明干涉图样弯曲的原因）。增透膜是为了减少反射光增加投射光，其厚度是入射光在薄膜中波长的1/4。二、光的衍射定义：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象。条件：障碍物或小孔的尺寸比光的波长小或者跟光的波长向差不多。几种衍射现象：1单缝衍射：当缝有大变小时，屏上的光斑有大变小再变大且出现明暗相间的衍射条纹。能区分单缝衍射条纹和双缝干涉条纹的区别。2小孔衍射：当小孔由大变小时，屏上的光斑由大变小再小孔成像，再出现明暗相间的园环，孔越小衍射图样越清晰。3园板衍射:在屏的正中间出现泊松亮斑，较远的周围出现明暗相间的衍射条纹。要能区分小孔
6、衍射图样和圆盘衍射图样的区别。三、电磁波谱1光的电磁说光的干涉和衍射毫无疑问的证实了光的波动性，但它又与机械波有不同之处，麦克斯韦预言光是电磁波，赫兹用实验证实了麦克斯韦预言的正确性。2电磁波谱：各种电磁波产生的机理:无线电波是由电磁振荡电路产生的；红外线、可见光、紫外线是由原子的外层电子受激发产生的；伦琴射线是由原子的内层电子受激发产生的;射线是原子核受激发产生的。几种射线的作用红外线具有热作用，易发生衍射，故用来加热、遥感；紫外线具有化学作用，荧光效果，用作感光技术、医院消毒；伦琴射线贯穿作用强，用作检查探测、医用透视；射线贯穿本领最强，用作工业探伤、医用治疗。第三课时光谱 光电效应教学目
7、的和要求1了解光谱的种类和应用2理解光电效应的规律，掌握爱因斯坦光子说教学过程一、光谱：1发射光谱：有发光物质直接产生的光谱。发射光谱可分为两种：连续谱：有连续分布的一切波长的光组成，是炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱。线状谱：由一些不连续的亮线组成，是稀薄气体发光产生的光谱。每种元素的原子只能发出某些特定的谱线（特征谱线）。不同元素的线状谱不同，所以线状谱又叫原子光谱。2吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，它是有分布在连续光谱背景上的某些暗线组成的。通常在吸收光谱中看到的特性谱线（暗线）比相应的明线光谱中的明线要少一些。3光谱分析：由于每种元素都有自己的特征谱线，
8、因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。做光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用吸收光谱。二、光电效应1在光的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应。发射出的电子叫光电子。右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。2光电效应的实验规律：任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。3
9、爱因斯坦光子说光电效应的规律应用波动说无法解释，应用经典的微粒说也解释不同，爱因斯坦在普朗克量子理论的基础上提出了光子说，其内容为：空间传播的光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为E=h。光子说是微粒说和波动说的统一体，E=h的左端是微粒说中一份一份的能量，右端是波的频率反映了波动说。4用光子说解释光电效应的规律：由于光子是一份能量所以当光照射到物质上时物质中的每个电子一次只能吸收一个光子。只有光子的能量可以使电子脱离原子核束缚而成为光电子，才能发生光电效应，因此应有一个极限频率0。光的频率低于这个极限频率光子的能量虽被原子吸收单不能打出电子。当入射光的频率大于极限频
10、率时，除需要克服原子核的引力做功外还能使电子具有一定的初动能。假设最外层电子成为光电子须克服正电荷引力所做的功W,叫逸出功，此光电子具有的初动能最大叫最大初动能Ekm，则W=h0h=W+Ekm 即Ekm与有关，而与光的强度无关，这就是爱因斯坦光电方程。电子成为光电子是瞬间的，不需要能量的积存。所以时间不会超过10-9s 入射光的强度指单位时间照射到金属表面单位面积上光的能量，是由入射光的光子数和光的频率决定的，在光的频率不变的情况下光的强度与单位时间照射到单位面积的光子数成正比，也就与发射出的光电子数成正比。光电流强度是指光电流的最大值（亦称饱和值），在光电流未达到最大值之前，光电流的大小不仅
11、与入射光的强度有关，还与光电管两极的电压有关。光电流强度只由单位时间流过某一面积的电子数决定，因此与入射光的强度成正比。三、光电管 如图四、光的波粒二象性1.光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。2.正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。高的光子容易表现出粒子性；低的光子容易表现出波动性。光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。由光子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。五、物质波（德布罗意波）由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长=。用心 爱心 专心 121号编辑 5
