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1、 第 1 页 第第 3 讲讲 光的本性光的本性 【光的波动性】【光的波动性】 一、知识分析一、知识分析 1光的微粒说，牛顿主张光的微粒说，后期爱因斯坦进一步完善微粒说，它能够解释光的直迸、反射等现象。典型现象：光电放应。 2光的波动说，惠更斯提出光的波动学说，后期有麦克斯韦的电磁说。 （1）干涉 双缝干涉（图 1） 现象：等间距的明暗相间的条纹，若是白光形成彩色条纹，并且波长越长条纹越宽。 原理：光的路程差为波长的整数倍时，光波同相叠加，形成明条纹；光的路程差为半波长奇数倍时，光波反相叠加，形成暗条纹。 应用：检查工件表面是否光洁。 薄膜干涉 光照到楔形薄膜上时，同一列入射光波在此膜 的前后表
2、面反射的两列波相互叠加，发生光的干涉，产生明暗相同的条纹，若是白光形成彩色条纹。 应用：光学仪器上的增透膜。 （2）光的衍射 现象：单缝衍射形成中央宽两边窄的明暗相同的条纹；圆孔衍射中形成一亮斑，周围形成不等间距的光环、泊松亮斑。 二、针对训练二、针对训练 1下列有关说法正确的是（ ） A用白光做双缝干涉实验时，中央明条纹的边缘呈现红色。 B用单色光做双缝干涉实验时，若将其中一个缝挡住，使其不透光，则屏上将出现一条亮线。 C白光照射到玻璃裂缝上将出现彩色条纹，这是光的衍射现象。 D分别用红光和紫光做双缝干涉实验，在屏上出现的红光亮条纹间距比紫光的大 2用单色光照射单缝，观察光的衍射，下列说法正
3、确的是（ ） A单缝越窄，衍射现象越明显 B单缝越宽，衍射现象越明显 C照射光的波长越长，衍射现象越明显 D照射光的波长越短，衍射现象越明显 单缝：提供线光源 双缝：提供相干光源 图图 1 第 2 页 3表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可以玻璃处的表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象（ ） A都是色散 B都是干涉 C前者是干涉，后者是色散 D前者是色散，后者是干涉 4在下列说法中，正确的是（ ） 雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象 夜间观看到天边 星座的位置比实际位置高，这是光的折射现象 竖直放置的铁丝框中的肥皂膜，在太阳光的照射下形成彩色水平干涉条纹 在压紧的两块平板玻璃表面上看到
4、的彩色花纹是光的色散现象 A B C D 5关于薄膜干涉，下述说法中正确的是（ ） A干涉条纹的产生是由于光的膜的前后表面反射的两列光波叠加的结果 B干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C干涉条件是等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等 D观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧 6图 2 为双缝干涉实验的现象示意图，图中(a)图为用绿光进行实验时屏上观察到条纹情况。a 为中央亮条纹；(b)图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，则下列说法正确的是（ ） A(b)图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B(b)图可能是用紫光实验产生的条纹，表明
5、紫光波长较长 C(b)图可能是用紫光实验产生的条件，表明紫光波长较短 D(b)图可能是用红光实验产生的条件，表明红光波长较短 7如图 3 所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的（ ） Aa 的上表面和 b 的下表面 Ba 的上表面和 b 的上表面 Ca 的下表面和 b 的上表面 Da 的下表面和 b 的下表面 8光学镜头涂一层薄膜叫做增透膜，以下说法正确的是（ ） A增透膜的作用是为了减少光的反射损失，增强透射光的强度 B增透膜的厚度等于入射光的真空中波长的14 C增透膜的厚度等于入
6、射光在薄膜中波长的14 D因为增透膜厚度一般选为适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。 第 3 页 9杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（n为自然数，为光波波长） （ ） 在距双缝路程相等的点形成暗条纹 在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹 在距双缝的路程差为2n的点形成亮条纹 在距双缝的路程差为1()2n+的点形成暗条纹 A B C D 10下列情景属于光的哪一种现象（ ） 通过狭缝看日光灯可见彩色条纹，是光的_现象。 通过三棱镜看书上的字，边缘出现彩色，是光的_现象。 阳光下水面上的油膜呈现彩色花纹，是光的_现象。 增透膜是利用光的_现象使反射
7、光的强度减至最弱。 【光的电磁波谱及光电效应】【光的电磁波谱及光电效应】 一、知识分析一、知识分析 1光的电磁说 （1） 内容： 麦克斯韦认为光是一种电磁波。 其主要依据是光和电磁波有共同的传播速度c3.0108m/s，都不需要传播媒质，都是横波，德国物理学家赫兹在实验上给出了验证。 （2）电磁波谱 2在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定方向振动的光叫做偏振光，横波只沿着某一个特定的方向振动，只有横波才有偏振现象。光是一种横波。自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。太阳、电灯等丰通光源发出的光是自然光。 无线电波：自由电子振荡而产生，作用：通
8、讯 红外线：作用：遥感、加热 可见光：原子外层电子受激产生 紫外线：作用：杀菌、化学作用 X谢线：原子内层电子受激产生的。作用：透视、探伤 射线：原子核受激产生的。作用：探伤 第 4 页 3光电效应 光子说是爱因斯坦受到普朗克的启示提出的。空间传播的光是一份一份的。每一份就叫做一个光子，每一个光子的能量是Eh=。 规律： （1） 任何一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率大于这个频率时，才能发生光的电效应。 （2） 光子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，随入射光的频率增大而增大。 （3） 光子几乎是瞬时发生的，时间不超过109s。 （4） 当入射光的频率大于极限频率时，饱
9、和光电流与入射光的强度成正比。 4光的波粒二象性 光同时具有粒子性和波动性。少量粒子时显出粒子性，大量粒子时显示出波动性。频率越高的粒子，粒子性越强；频率越低的粒子，波动性越强。 二、针对训练二、针对训练 1在应用电磁波的特性时，有下列实际情况 医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒 人造卫星对地球拍摄是利用紫外线照相有较好的分辨能力 人造卫星对地球拍摄是利用红外线照相有较好的穿透能力 其中正确的是（ ） A只有 B只有 C D 2下列关于光的说法中正确的是（ ） A在真空中红光波长比紫光波长短 B红光光子能量比紫光光子能量小 C红光和紫光相遇时能产生干
10、涉现象 D红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射 3 如图所示为光电管工作原理图， 当有波长 （指真空中的波长， 下同） 为o的光照射阴极K时，电流表中有光电流通过，则（ ） A换用波长为1（1o）的光照射阴极K时，电流表中一定没有光电流通过 B换用波长为2（2o）的光照射阴极K时，电流表中一定有光电流通过 C若用波长为o的光照射阴极K时， （照射光的强度不变） ，将滑动变阻器的触头 P 逐渐由图示位置向 B 端移动时，电流表示数可能不变 D如果断开S，电流表示数必为零 第 5 页 41895年德国物理学家伦琴发一邮一种穿透本领很大的射线，叫伦琴射线，利用伦琴射线
11、，在工业上可检查金属部分件内部的砂眼、裂纹等，在医学上透视人体，可检查体内的病变和骨折的情况，如图是一种能产生伦琴射线的伦琴射线管及其工作电路。 （ ） A高压电源是一种直流电源，且 b 端为电源正极 B高压电源是一种高频电源 C从阳极 A 激发出的是高速电子流 D从阳极 A 激发出的是高频电磁波 5一种电磁波射到1m的孔上，所观察到衍射现象的明显的，这种波属于（ ） A射线 B伦琴射线 C可见光 D无线电波 6红光和紫光相比较，下列说法正确的是（ ） A红光的频率比紫光高 B经同一双缝发生干涉现象时，红光的干涉条纹比紫光宽 C在同一种介质中，红光的速度比紫光大 D红光的热作用比紫光强 7认为
12、光波和无线电波都是电磁波的理由中，不正确的是（ ） A在真空中传播的速度相同 B传播可以不需要介质 C都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 D都是由振荡电路中自由电子的运动产生的 8气象卫星向地面发送的云图，是由卫星上的红外线感应器接收云层发出的红外线而形成的图象，云图上的黑白程度由云层的温度高低决定，这是利用了红外线的（ ） A不可见性 B穿透性 C热效应 D化学效应 9关于光电效应，下列说法中正确的是（ ） A金属的逸出功与入射光的频率成正比 B光电流的强度与入射光的强度无关 C用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大 D对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，
13、入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应 第 6 页 10爱因斯坦的光子论认为（ ） A光是能量不连续的一份一份光子在空间的高速传播，每个光子的能量与光的频率成正比 B光子入射到金属表面时，其能量可被金属中某一个电子全部吸收，并有一部分立即转化为电子的动能 C金属表面的电子要从金属逸出，必须克服金属原子核引力作一份功，因而发生光电效应的条件是：入射光子的能量大于这份功 D一定频率的光照射金属时，若有电子逸出，则每个电子离开金属表面时必须有同样大小的动能 11入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（ ） A从光照至金属表面上到发光电子之间的时间间隔将明
14、显增加 B逸出的光电子的最大初动能将减小 C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D有可能不发生光电效应 12红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的的是（ ） A红光 B橙光 C黄光 D绿光 13在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针就张开一个角度，这是（ ） A锌板带正电，指针带负电 B锌板带负电，指针带正电 C锌板带正电，指针带正电 D锌板带负电，指针带负电 14三种不同的入射光 A、B、C 分别照射到三种不同的金属 a、b、c 表面，恰好可使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长ABC，则（ ） A用入射光 A 照射金属 b
15、或 c，金属 c 可发生光电效应现象 B用入射光 A 与 B 同时照射金属 c，金属 c 可发生光电效应现象 C用入射光 C 照射金属 a，均可使金属 a 发生光电效应现象 D用入射光 B 或 C 照射金属 a，均可使金属 a 发生光电效应现象 15某激光器发射波长为的激光，发射功率为 P，光速为 c，普朗克恒量为 h，该激光器每秒钟发射的光子数为（ ） A/hPc BhP c C/Pch D/P hc 第 7 页 三、高考真题三、高考真题 1 （北京理综，15） （6分）在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（ ） A光的折射现象、色散现象 B光的反射现象、干涉现象 C光的衍射现象、
16、偏振现象 D光的直线传播现象、光电效应现象 2 （06年全国）红光和紫光相比（ ） A红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C红光光子的能量较大；在同一处介质中传播时红光的速度较小 D红光光子的能量较小，在同一种介质中传播时红光的速度较小 3 （06四川卷）现有 a、b、c 三束单色光，其波长关系为abc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用 a 光束和 c 光束照射该金属，则可以断定（ ） Aa 光束照射时，不能发生光电效应 Bc 光束照射时，不能发生光电效应 Ca 光束照射时，释放出的光电子数目最多
17、Dc 光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小 4 （08年北京卷）下列说法正确的是（ ） A用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象。 B用X光机透视人体是利用光电效应 C光导纤维舆信号是利用光的干涉现象 D门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象 5 （08年天津卷）下列有关光现象的说法正确的是（ ） A在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大。 B以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射 C紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射 D拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 6下列
18、哪组现象说明光具有波粒二象性（ ） A光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射 C泊松亮斑和光电效应 D以上说法都不正确 7 （09福建卷）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ） A用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象 D光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。 第 8 页 8 （09宁夏卷） （1） （5分）关于光电效应，下列说法正确的是_（填入选项前的字母，有填错的不得分） A极限频率越大的金属材料逸出功越大。 B只要光照射的时间足够长，任何金属都
19、能产生光电效应 C从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 9 （09广东物理卷4）硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。下列表述正确的是（ ） A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置。 B硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 C逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关 D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应 第 9 页 光学检测光学检测 1一束单色光从空气射入玻璃中，则其（ ） A频率不变，波长变长 B频率变大，彼长不变 C频率不变，波长变短 D频率变小，波长不变 2已知一束可见光a是由m、n、p
20、三种单色光组成的。检测发现三种单色光中，n、p两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应。那么，光束a通过三棱镜的情况是（ ） 3下面是四种与光有关的事实： 用光导纤维传播信号 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 一束白光通过三棱镜形成彩色光带 水面上的油膜呈现彩色 其中，与光的干涉有关的是（ ） A B C D 4人眼对绿光最为敏感。正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为sJ 341063. 6，光速为sm/100 . 38，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
21、A18103 . 2W B19108 . 3W C48100 . 7W D48102 . 1W 5分别用波长为和34的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1:2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为（ ） A12hc B23hc C34hc D45hc 第 10 页 6如图所示，只含黄光和紫光的复色光束 PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束 OA 和 OB 沿如图所示方向射出则（ ） AOA 为黄光，OB 为紫光 BOA 为紫光，OB 为黄光 COA 为黄光，OB 为复色光 DOa 为紫光，OB 为复色光 7 图示为一直角棱镜的横截面，
22、 bac=90， abc=60。一平行细光束从 O 点沿垂直于 bc 面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率 n=2，若不考虑原入射光在 bc面上的反射光，则有光线（ ） A从 ab 面射出 B从 ac 面射出 C从 bc 面射出，且与 bc 面斜交 D从 bc 面射出，且与 bc 面垂直 8氢原子的能级图如图所示。欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是（ ） A13.6eV B10.20eV C0.54eV D27.20eV 9在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（ ） A光的折射现象、色散现象 B光的反射现象、干涉现象 C光的衍射现象、偏振
23、现象 D光的直线传播现象、光电效应现象 10水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为（ ） A2 h tan(arc sinn1) B2 h tan(arc sin n) C2 h tan(arc cosn1) D2 h cot(arc cos n) a b c o n E/eV 4 -0.85 3 -1.51 2 -3.40 1 5 -0.54 0 第 11 页 11光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（ ） A内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B内芯的折射率比外
24、套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 12下列说法正确的是（ ） A用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象 B用X光机透视人体是利用光电效应 C光导纤维舆信号是利用光的干涉现象 D门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象 第 12 页 参考答案参考答案 【光的本性】 二、针对训练 1AD 2AC 3C 4A 5AD 6A 7C 8ACD 9D 10衍射 色散 干涉 干涉 二、针对训练 1D 2BD 3BD 4D 5D 6BC 7D 8C 9D 10AC 11C 12A 13C 14CD 15D 三、高考真题 1C 2B 3A 4A 5A 6C 7A 8AC 9A 【光学检测】1C 2A 3B 4A 5B 6C 7BC 9C 10A 11A 12A
