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1、精诚凝聚 =_= 成就梦想 12-2物理光学知识网络：物理光学光的本性学说发展史光的波粒二象性粒子性光电效应微粒说（牛顿）波动说（惠更斯）电磁说（麦克斯韦）光子说（爱因斯坦）光的波粒二象说光的干涉波动性光的衍射一、光的波动性1光的干涉光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。形成相干波源的方法有两种：a.利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。b.设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。SS /bdacSS1S2干涉区域内产生的亮
2、、暗纹亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即r = n（n=0，1，2，）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即r=（n=0，1，2，）（1）.双缝干涉实验 1801年，（英）托马斯杨 单色光 单孔屏 双孔屏 接收屏相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。例1.用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为x。下列说法中正确的有 A.如果增大单缝到双缝间的距离，x 将增大B.如果增大双缝之间的距离，x 将增大C.
3、如果增大双缝到光屏之间的距离，x将增大D.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，x将增大解：公式中l表示双缝到屏的距离，d表示双缝之间的距离。因此x与单缝到双缝间的距离无关，于缝本身的宽度也无关。本题选C。例2（2012福建卷）（6分）在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：下列说法哪一个是错误的_。（填选项前的字母） A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐 C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距测量某亮纹位置时，手轮上的示数如右图，其示数为
4、_mm。答案：A 1.970例3（2012上海卷）下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（ ）（A）甲为紫光的干涉图样（B）乙为紫光的干涉图样（C）丙为红光的干涉图样（D）丁为红光的干涉图样答案： B例5(2012全国理综).在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有A.改用红光作为入射光B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离【解析】根据，红光比黄光波长大，所以A正确；增大双缝到屏的距离即增大L，所以C正确。【答案】AC例6（2012江苏卷）（1）如图12B-1图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P
5、、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是_AA、B均不变BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变白炽灯光为自然光，经过P后为偏振光。【答案】（1）C 例7（2011北京第14题）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A增大S1与S2的间距 B减小双缝屏到光屏的距离 C将绿光换为红光 D将绿光换为紫光答案：C（2）薄膜干涉a.查平面的平整程度 单色光入射，a的下表面与b的上表面反射光叠加，出现明暗相间的条纹 ，如果被检查的平面是平的，那么空气厚度相同的各点就位于同一条直线上，干涉后得
6、到的是直条纹，否则条纹弯曲。7-1右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则 ( )A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的C.被检查的玻璃表面有凸起D.被检查的玻璃表面有凹陷BDb.增透膜膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/4倍时，从薄膜的两个面反射的波相遇，峰谷叠加，反射减，抵消黄、绿光，镜头呈淡紫色。例8.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼
7、睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.11014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。紫外线在真空中的波长是=c/=3.710-7m，在膜中的波长是/=/n=2.4710-7m，因此膜的厚度至少是1.210-7m。3衍射a 单缝衍射 b 小孔衍射光绕过直线路径到障碍物的阴影里去的现象，称光的衍射，其条纹称衍射条纹注意关于衍射的表述一定要准确。（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射
8、）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。例9.平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有A.在衍射图样的中心都是亮斑B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的解：从课本上的图片可以看出：A、B选项是正确的，C、D选项是错误的。4光的电磁说麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确
9、性。电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的。各种电磁波的产生、特性及应用。电磁波产生机理特 性应 用无线电波LC电路中的周期性振荡波动性强无线技术红外线原子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热、高空摄影、红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明、摄影、光合作用紫外线化学、生理作用显著、能产
10、生荧光效应日光灯、医疗上杀菌消毒、治疗皮肤病、软骨病等伦琴射线原子的内层电子受激发后产生的穿透本领很大医疗透视、工业探伤射线原子核受激发后产生的穿透本领最强探伤；电离作用；对生物组织的物理、化学作用；医疗上杀菌消毒；实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长m和物体温度T之间满足关系m T = b（b为常数）。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可以根据接收到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。例10.为了转播火箭发射现场的实况，在发射场建立了发射台，用于发射广播电台和电视台两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m，电视台用的电磁波波长为0.566m。为了不让发射场附近的
11、小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发_信号，这是因为该信号的波长太_，不易发生明显衍射。解：电磁波的波长越长越容易发生明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性。这时就需要在山顶建转发站。因此本题的转发站一定是转发电视信号的，因为其波长太短。EK AP Q例11.右图是伦琴射线管的结构示意图。电源E给灯丝K加热，从而发射出热电子，热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。电子流打到A极表面，激发出高频电磁波，这就是X射线。下列说法中正确的有 A.P、Q间应接高压直流电，且Q接正极 B.P、Q间应接高压交流电C.K、A间是高速电子流即阴极射线，从A发出的是X射线即一
12、种高频电磁波D.从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同 解：K、A间的电场方向应该始终是向左的，所以P、Q间应接高压直流电，且Q接正极。从A发出的是X射线，其频率由光子能量大小决定。若P、Q间电压为U，则X射线的频率最高可达Ue/h。本题选AC。5光的偏振光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。光振
13、动垂直于纸面光振动在纸面偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。例12.有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有 A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 解：机械能中的横波能发生偏振。自然光不一定非要通
14、过偏振片才能变为偏振光。本题应选BD。二、光的波粒二象性1.黑体辐射的实验规律（1）黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫黑体。（2）黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加的同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。例13(江苏12C)(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是A2.光的粒子性-光电效应（1）实验规律：（2）爱因斯坦对光电效应的解释a只有光子的能量h W才会有光电效应发生。极限频率v0=W/h。不同金属极限频率不同b一个光电子一次只能吸收一个光子的能量，且能量不能积累，光电子的最大初动能（）只与入射光的频率有关，与入射光的光强无关。 c光电效应的发生是瞬间完成的t10-9s（3）入射光强越强则饱和电流I越大。入射光的频率越高则截止电压U越大 eU=Ek例14. (1)
