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1、高三物理学高三物理学习指指导（三）（三）光的波动性和粒子性概述：本部分又称本部分又称为物理光学，主要学物理光学，主要学习人人类对光的本性的光的本性的认识。光的。光的干涉和衍射干涉和衍射实验证明光具有粒子性，并推明光具有粒子性，并推动了光的波了光的波动学学说的的发展，光的展，光的电磁磁说揭示了光揭示了光现象的象的电磁本磁本质；光；光电效效应的的发现，又，又确确凿无疑地无疑地说明光明光还具有粒子性。具有粒子性。光具有波粒二象性。光具有波粒二象性。一、基本知识和规律（一）光的波（一）光的波动性性光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光的光的电磁磁说光的干涉：单色光双缝干涉分析不同色光干涉比较结论应用：薄膜
2、干涉不同色光通过同一双缝产生的干涉图样（1）同一实验中，任意两个相邻的亮纹或暗纹间的距离是相等的；（2）相邻的亮纹或暗纹间的距离x=（l/d）（3）与l、d、三因素有关，当l、d相同条件下，与成正比，所以红光和紫光分别做实验得到的条纹间隔是不同的，红光的波长比紫光的波长长，因而红光干涉条纹比紫光宽.干涉条件：频率相同薄膜干涉分析应用薄膜干涉在技术上的应用：薄膜干涉在技术上的应用：（1）检查金属部件表面的平滑性（2）增透膜：涂在透镜表面的一层可以增加透射减少反射的薄膜。光的衍射：1.光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影区域内的现象叫光的衍射.任何障碍物都要吧使光发生衍射.2.产生明显衍射的条件
3、：障碍物或小孔尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小.3.明显衍射的现象（1）白光的单缝衍射：中央宽、亮的白色条纹；两侧窄、暗的彩色条纹；（2）单色光的单缝衍射：中央宽、亮的明条纹；两侧明暗相间的条纹，条纹间距向两侧越来越窄.光的电磁说：19世世纪60年代，英国物理学家麦克斯年代，英国物理学家麦克斯韦提出提出电磁磁场的理的理论，预见了了电磁波的存在，并提出磁波的存在，并提出电磁波是横波，磁波是横波，传播的速度等于光速播的速度等于光速.根据它跟光根据它跟光波的波的这些相似性，指出些相似性，指出“光波是一种光波是一种电磁波磁波”光的光的电磁磁说.1888年赫年赫兹用用实验证实了了电磁波的存在，磁波的
4、存在，测得它得它传播的速度等于光速，与麦克播的速度等于光速，与麦克斯斯韦的的预言符合得相当好，言符合得相当好，证实了光的了光的电磁磁说是正确的是正确的.（二）光的粒子性一、一、光光电效效应1.在光（包括不可在光（包括不可见光）照射下从物体光）照射下从物体发射出射出电子子（即光（即光电子）的子）的现象叫做光象叫做光电效效应.2.光光电效效应的的规律律（1）任何一种金属，都有一个极限）任何一种金属，都有一个极限频率，入射光率，入射光频率必率必须达到并大于达到并大于这个极限个极限频率才能率才能产生光生光电效效应.（2）光）光电子的最大初子的最大初动能与入射光的能与入射光的强度无关，只度无关，只随入射
5、光随入射光频率的增大而增大（率的增大而增大（线性关系）性关系）.（3）入射光照到金属上）入射光照到金属上时，光，光电子的子的发射几乎是瞬射几乎是瞬时的的(t10-9秒秒).（4）当入射光）当入射光频率大于极限率大于极限频率率时，光，光电流的流的强度度与入射光与入射光强度成正比度成正比.二、光子二、光子说在普朗克（德国物理学家）在普朗克（德国物理学家）认为电磁波的能量是不磁波的能量是不连续的基的基础上，上，爱因斯坦提出光子因斯坦提出光子说，即空，即空间传播的是一份一份地播的是一份一份地进行的，每一份行的，每一份的能量等于的能量等于hv，每一份叫一个光子，每一份叫一个光子.v是光的是光的频率率.三
6、、三、爱因斯坦光因斯坦光电方程方程（三）光的波粒二象性光既具有波动性又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性.二、典型问题分析红光和紫光相比，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；在同一种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答案：答案：B B已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，A.当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大答案：答案：ABAB下面四种与光有关的事实中，与光的干涉有关的是（）A用光导纤维传播信号B用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度C一束白光通过三棱镜形成彩色光带D水面上的油膜呈现彩色答案：BD图示是用干涉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，检查中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的下表面Da的下表面和b的上表面答案：D答案：B答案：AD答案：A
