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1、第十五章 光的波动性,第1课时 光的波动性,1牛顿的微粒说：认为光是高速 ，它能解释光的直射现象和光的反射现象 2惠更斯的波动说：认为光是某种 ，以波的形式向周围传播它能解释光的干涉和衍射现象,粒子流,振动,3麦克斯韦的电磁说 麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的 相同，提出光在本质上是一种电磁波， 用实验证明了光的电磁说的正确性 4爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，每一份叫一个 ，其能量与它的频率成正比，即E .光子说能成功地解释光电效应现象 5德布罗意的波粒二象性学说：认为光既有 性，又有 性个别光子表现为 性，大量光子的行为表现为 性；频率大的光子 性明显，而频率小的光子 性明显,
2、传播速度,赫兹,光子,粒子,波动,粒子,波动,粒子,波动,h,1人类对光的本性的认识经历了曲折的过程下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是() A牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 B光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 C麦克斯韦预言了光是一种电磁波 D光具有波粒二象性,解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，是宏观上的粒子；爱因斯坦的光子说认为光是一份一份的，每一份是一个光子，它是从微观上来说明光子的，故A错；光的干涉和衍射证明光是一种波，那时人们习惯以机械波的模型去认识光波，到19世纪60年代，麦克斯韦预言了光是一种电磁波，到20世纪初期，光电效应现象证明光
3、具有粒子性，由此人们认识到光具有波粒二象性 答案：BCD,1双缝干涉 (1)干涉现象 两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，从而出现 的现象叫光的干涉现象 (2)产生干涉的条件 两个振动情况总是 的波源叫相干波源，只有 发出的光互相叠加，才能产生干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹,亮暗相间的条纹,相同,相干波源,2薄膜干涉 (1)薄膜干涉的成因 由薄膜的 反射的两列光波叠加而成劈形薄膜干涉可产生 的条纹 (2)双缝干涉图样特点：单色光干涉图样的中央为 ，往两边是亮暗相间且间距相等的条纹白光干涉图样的中央亮纹是白色，中央白光边缘呈彩色,前、后表面,平行相间,
4、亮条纹,1双缝干涉实验规律 (1)双缝S1、S2之间距离为d，双缝到屏间的距离为L，屏上一点P到双缝距离分别为r1和r2，由图可以知双缝S1和S2到屏上P的路程差为(光程差) 若光程差是波长的整数倍，即 n(n0,1,2,3，)，P点将出现亮纹，如图1511甲所示 若光程差是半波长的奇数倍，即 (n0,1,2,3)，P点将出现暗条纹，如图1511乙所示,(2)关于公式x 的讨论 相邻亮纹或暗纹的间距x与双缝到屏的距离L成正比，与两狭缝之间的距离d成反比 条纹间距与缝本身的宽度无关 条纹间距与光的波长成正比不同颜色的光的波长不同，所以不同色光条纹间距不同,2薄膜干涉 (1)当光照在薄膜上时，从膜
5、的前后表面各反射回一列光波，这两列波即是频率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，这两列光波的路程差不同当路程差为光波波长的整数倍时，则为波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，使光波的振动加强，形成亮条纹；当光波的路程差为半波长的奇数倍时，则波峰与波谷相遇，光波的振动减弱，形成暗条纹,(2)相干光为薄膜前后两个界面的反射光 (3)图样特点：若单色光入射，出现亮暗相间的条纹(薄膜厚度相等的地方对应同一级条纹)；若白光入射，出现彩色条纹，在同一级条纹中，从紫色到红色对应的薄膜厚度从薄到厚,2如图1512所示为双缝干涉的实验装置，绿光通过单缝S后，照射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2到单缝的距离相等，光通
6、过双缝后在与双缝平行的光屏上形成干涉条纹屏上O点距双缝S1、S2的距离相等，P点在距O点最近的第一条亮纹的中心线上，如果将入射的单色光分别换成红光和蓝光，下列说法正确的是(),AO点在红光的亮条纹中心线上 BO点不在蓝光的亮条纹中心线上 C红光的第一条亮条纹中心线在P点的上方 D蓝光的第一条亮条纹中心线在P点的上方 答案：AC,1光的衍射现象 光在遇到 时，偏离直线传播方向而照射到 的现象叫做 光的衍射 2光发生明显衍射现象的条件 当孔或障碍物的尺寸比光波波长 ，或者跟波长 时，光才能发生明显 的衍射现象,障碍物,阴影区域,差不多,小,3各种衍射图样 (1)单缝衍射：中央为 ，两侧有明暗相间的
7、条纹，但间距和亮度不同白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是 ，最远离中央的是 (2)圆孔衍射：明暗相间的不等距 (3)泊松亮斑：光照射到一个 的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一,亮条纹,紫光,红光,圆环,半径很小,光的干涉和光的衍射的关系 1光的干涉和光的衍射都是光波叠加的结果，只是干涉条纹是通过双缝的两束相干光的叠加，而衍射是通过单缝或三缝及更多缝的光相遇时叠加的结果在双缝干涉实验中，光在通过其中的每个狭缝时，都会先发生衍射，而后衍射的光相遇再发生干涉因此，干涉中也有衍射 2衍射与干涉的图样比较,3某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到
8、如图1513甲、乙所示的衍射图样据此可以判断出() A甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样 B乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样 C甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大 D甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大 答案：A,1光的本质 (1)麦克斯韦提出光在本质上是一种 ，电磁波与光在真空中传播速度都是 . (2) 用实验证明了光的电磁说的正确性 2电磁波谱 电磁波按波长由大到小的顺序排列为无线电波、 、可见光、 、X射线、射线,电磁波,3108m/s,赫兹,红外线,紫外线,不同电磁波的产生机理和主要特征及应用,4关于电磁波
9、，下列说法中哪些是正确的() A电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波 B无线电波、红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发后产生的 C射线是原子内层电子受激发后产生的 D红外线的波长比红光波长长，它的显著作用是热效应 答案：AD,5无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线合起来构成了范围非常广阔的电磁波谱不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同在应用电磁波的特性时，下列各项不符合实际的是() A化学反应时可以用红外线照射的办法，提高化学反应的速率 B用紫外线照射马铃薯，可以防止马铃薯发芽，利于长期保存 C对植物种子进行一定量的X射线照射，可引起人工诱发基因突变，达到改
10、良 品种的目的 D用射线处理医院排放的污水，可杀死病原体，使环境免受污染,解析：利用射线的高能量，方可引起人工诱发基因突变，故C不符合实际 答案：C,1光的偏振 (1)自然光：沿着各个方向振动的光波强度都 (2)偏振光：自然光通过偏振片后，只沿 振动的光 (3)光的干涉、衍射现象说明了光的 光的偏振现象说明了光是一 种 ,相同,某一方向,波动性,横波,2激光 (1)产生：原子发生 时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子 ，如果这样的光子在介质中传播时，再引起其他原子发生 ，就会产生越来越多的频率和发射方向都 的光子，使光得到 ，这就是激光,受激辐射,完全一样,受激辐射,加强,相同,(2
11、)特点 激光是人工产生的 光 激光的 非常好 激光亮度 ， ,相干,平行度,高,能量大,1偏振光的产生方式 (1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器 (2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直,2激光的主要特点和应用,6.如图1514所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上的亮度变化情况
12、，下列说法中正确的是() A只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光 B光屏上亮、暗交替变化 C光屏上亮度不变 D光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动,答案：C,7下列应用激光的事例中错误的是() A利用激光进行长距离精确测量 B利用激光进行通信 C利用激光进行室内照明 D利用激光加工坚硬材料 解析：由于激光的平行度非常好，在传播很远的距离仍能保持一定的强度，激光的这个特点可以用于精确的测距；由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物；由于激光不易发散，所以不能用于室内照明；利用激光的高温，可加工硬质材料故A、
13、B、D项正确，C项错误 答案：C,【例1】 如图1515所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1106 m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？ (1)已知A光在折射率为n1.5的介质中波长为4107m. (2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37.,解析：(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n ， 得1n21.54107 m6107 m 根据路程差s2.1106m 所以 由此可知，从S1和S2到P点的路程差s是波长1的3.5倍，所以P点
14、为暗条纹 (2)根据临界角与折射率的关系sin C,由此可知，B光在空气中波长2为：2n介 3.15107m5.25107m 由路程差s和波长的关系 可见，用B光做光源，P点为亮条纹 答案：(1)暗条纹(2)亮条纹,11线光源a发出的光波长为480 nm，线光源b发出的光波长为672 nm，则() A用a做双缝实验，屏上与双缝路程差为d11.68 m的P处将出现暗条纹 B用b做双缝实验，屏上与双缝路程差为d11.68 m的P处将出现亮条纹 C用a做双缝实验，屏上与双缝路程差为d21.44 m的Q处将出现亮条纹 D做双缝干涉实验，用a照射时比用b照射时的中央亮条纹更宽 答案：AC,【例2】太阳光
15、照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹，以及通过狭 缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于() A光的干涉、色散和衍射现象 B光的干涉、衍射和色散现象 C光的衍射、色散和干涉现象 D光的衍射、干涉和色散现象,解析：在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象；瀑布溅起的小雨滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象 答案：A,21(2010广西鸿鸣高中月考)如图1516所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a、b两束，则(),A在水中a光的速度比b光的小 Ba、b两束相比较，a光的波动性较强 C若
16、保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光先 消失 D用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距,解析：a光的折射角小于b光，说明a光在水中的折射率小于b光，根据nc/v，在水中a光的速度比b光的大，选项A错误；根据折射率小，则光的频率相应小，a、b两束光相比较，a光的频率较小，波长较长，波动性较强，选项B正确；若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光折射角先达到90，b光先消失，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与波长成正比，a光的波长较长，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距大于b光干涉条纹间距，选项D错误,答
