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1、第二十章光的本性授课时间月 日 星期 （ ）课型课时 108课 题一二光的干涉衍射教学目的及要求1知道光的干涉现象及应用2在双缝干涉和薄膜干涉中，知道光的波长越长，干涉条纹的距离越大3知道光的衍射现象及发生明显衍射现象的条件重 点双缝干涉和薄膜干涉难 点干涉现象图样和衍射现象图样教 具多媒体教 学 过 程备 注一引入（简介光的发展史，引出光究竟是什么）光到底是什么？17世纪明确形成了两大对立学说牛顿（微粒说）惠更斯（波动说）由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风，19世纪初证明了波动说的正确性，19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性这里的光子
2、完全不同于牛顿所说的“微粒”。二新课教学（一）光的干涉干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。1介绍杨氏双缝干涉实验（观看视频）2分析现象P1PP2S1S2P1PdP2S1、S2相干波源P1S2P1S1= d光程差P2S2P2S1 d距离屏幕的中心越远路程差越大（1）两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏上形成稳定的干涉条纹（2）在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时，该点出现亮条纹；光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该点出现暗条纹（3）各种光的不同颜色，实际反映了它们不同的波长
3、（或频率）用白光做双缝干涉实验，由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹我们知道：波速等于波长和频率的乘积，这个关系对一切波都是适用的不同的色光在真空中的传播速度相同，所以波长不同的色光，它们的频率也不同：波长越长，频率越小；波长越短，频率越大3介绍薄膜干涉实验（观看视频）让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉（1）在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度相等的地方由于光波波长极短，所以微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹（2）用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下
4、的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉（3）薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状；精密光学透镜上的增透膜（二）光的衍射光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象。（二）光的衍射光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏 1观看视频光的衍射现象（1）单缝衍射条纹
5、的特征中央亮纹宽而亮激光束调节狭缝宽窄像屏两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗（2）观察不同缝宽的单缝衍射（3）不同色光的单缝衍射（4）单缝衍射规律波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色（5）小孔成像泊松亮斑课后回顾 授课时间月 日 星期 （ ）课型课时 109课 题三光的电磁说教学目的及要求1知道光是一种电磁波2知道红外线和紫外线以及它们的应用重 点关于红外线和紫外线的知识难 点教 具教 学 过 程备 注一引入前面我们学习了光的干涉和衍射，光能发生这两种
6、现象，说明光是什么？二新课教学（一）光的电磁说时间：19世纪60年代代表人物：英国物理学家麦克斯韦内容：提出了电磁场理论 预见了电磁波的存在 提出电磁波是横波 传播的速度等于光速 光波是一种电磁波学说：光的电磁说实验证实：1888年，赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测得它传播的速度等于光速，与麦克斯韦的预言符合的相当好，证实了光是一种电磁波，即光的电磁说是正确的。（二）红外线1发现过程：1800年，英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外面，发现温度更高，说明这里存一种不可见的射线，后来称为红外线。2波长范围：770nm106nm3特性：热作用一切物体，包
7、括大地、人体、农作物和车船，都在辐射红外线.物体的温度越高，它辐射的红外线越强，波长越短.4应用：红外线加热，干燥 红外线摄影红外成像（夜视仪）可在漆黑的夜间看到目标红外遥感，可在飞机、卫星上勘探地热，寻找水源，监测森林火情，估计农作物的长势和收成，预报台风、寒潮等；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，因此更容易引起分子的共振.所以，红外线的电磁场的能量更容易转变成物质的内能.利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，然后用电子仪器对收到的信号进行处理，就可以探知被探物体的特征.这种技术叫做红外线遥感红外线用于遥控，例如遥控式电视机、录像机等.按下遥控器上的按钮，遥控器就发出红
8、外线脉冲信号，受控机器收到信号后就进行相应的操作，变换频道、改变音量等.（三）紫外线1发现过程：1801年，德国物理学家里特，发现在紫光区域外放置的照相底片感光，且能使荧光物质发光。2波长范围：5nm 400nm3特性：化学作用 很强的荧光效应 杀菌消毒作用4应用：紫外照相，可辨认出细微差别。如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹照明，诱杀害虫的日光灯、黑光灯 病房、手术室的消毒 治疗皮肤病、佝偻病紫外线有荧光作用，有些物质受到紫外线照射时能够发出可见光.日光灯管的管壁上涂的就是一种荧光物质.大额钞票上也有用荧光物质印刷的文字，在可见光下肉眼看不见，用紫外线照射则会发出可见光，这是一种防伪措施（三）
9、伦琴射线1发现过程：1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线（高速电子流）射到玻璃管壁上，管壁上发出一种看不见的射线，称为x射线。它的穿透能力很强，能使包在黑纸里的照相底片感光。2产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。3特性：穿透本领很大。4应用：工业上用于金属探伤 医疗上用于透视人体（四）电磁波谱特点波谱应用无线电波红外线可见光紫外线X射线射线产生机理振荡电路中电子的运动原子外层电子受激发原子内层电子受激发原子核受激发特性波动性强热效应引起视觉化学作用，荧光效应，杀菌贯穿作用强贯穿本领最强应用无线电技术加热，遥感照明，摄影感光技术，医用消毒检查探测、医用
10、透视工业探伤、医用治疗三练习见教材练习三课后回顾 授课时间月 日 星期 （ ）课型课时110111课 题四光电效应光子教学目的及要求1光电效应现象具有哪些规律2人们研究光电效应现象的目的性3爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释4知道光的波粒二象性重 点产生光电效应的规律难 点极限频率教 具教 学 过 程备 注一引入光的波动理论学说虽然取得了很大的成功，但并未达到十分完美的程度光的有些现象波动说遇到了很大的困难，即发现了光电效应现象二新课教学一、光电效应l、光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。猜想：具备哪些条件才可能发生光电效应?理由是什么?学生：与
11、光的强度有关，理由与光的颜色有关，理由与照射时间有关，理由与被照射的材料有关，理由验证性实验：(1)用同一频率的光分别照射不同金属，有些金属发生光电效应有些金属则不发生。(2)对同一金属采用不同频率的光照射，随着频率的提高(波长变短)，原本不发生光电效应的金属，在某一频率光照射下，开始发生光电效应。(3)在能够发生光电效应的前提下，尽管光很弱，但只要能够照射到金属板上，就立即会发生光电效应，几乎不需要时间的积累不超过10-9s.2与波动理论的矛盾。按照波动理论的观点，光是电磁波，当它照射到金属上时，金属中的电子会由于变化着的电场的作用而振动不论频率怎样，只要照射时间足够长，金属中电子的能量总会
12、积累到足以脱离金属的程度，从而发生光电效应但上述实验说明事实并非如此造成上述矛盾的症结在哪里?爱因斯坦在普朗克量子理论的启发下，于1905年提出了光子说。二光子说1光子说光子：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子。光子的能量： h为普朗克常量。h=6.6310-34Js每个光子的能量只决定于光的频率。光强：同样频率的光，光的强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少2光子说对光电效应的解释光子照射到金属上时，光子一次只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，它们之间存在着一对一的关系电子吸收光子后，能量增加，如果能量足够
13、大，就能摆脱金属中正电荷对其的束缚，从金属表面逸出，成为光电子如果光子的能量较小(频率较低)，电子吸收光子后的能量不足以克服金属中正电荷对其的束缚，则立即会将其转化为系统的内能，而不能从金属中逸出，这就是入射光的频率较低时，尽管照射时间足够长，也不能发生光电效应的原因每一种金属，正电荷对电子的束缚能力都不同，因此，电子逸出所需做的最小功也不一样光子频率小于该频率，无论如何都不会发生光电效应，这就是每一种金属都存在极限频率的原因金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的，电子一次性获得的能量足够时，逸出也是十分迅速的，这就是光电效应具有瞬时效应的原因三、光电效应方程1金属的逸出功：光电效应中，金属中
14、的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功。某种金属中的不同电子，脱离这种金属所需的功不一样。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功2爱因斯坦光电效应方程：动能最大的光电子所具有的动能：三小结光子说能够很好的解释光电效应(1)由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份的吸收光子的能量而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为如果光的频率小于极限频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚，就不能发生光电效应(2)而当光的频率大于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的最大初动能Ekm=hW；其中W为金
