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中考物理光学辅导-光的本性

来源:中考网整合 作者:中考网整合 2009-12-10 11:26:32

中考真题

  (一)光的本性的学说

学 说

 

基 本 内 容

 

实 验 事 实

 

提出的科学家

 

波动说

 

光是某种振动以波的形式向外传播 光的独立传播、光的反射、折射、杨氏试验、菲涅尔圆盘衍射

 

惠更斯

 

微粒说

 

光是沿直线传播的高速粒子流

 

光的直线传播、反射

 

牛顿

 

电磁说

 

光是一种电磁波

 

光速的测定、光与电磁波的相似性,赫兹实验

 

麦克斯韦

 

光子说

 

光是不连续的一份一份的,光子能量E=hν,光子只能整个的产生、传播、消失

 

热辐射规律、光电效应

 

爱因斯坦

 

波粒二象性 光既具有波动性,又具有粒子性---微观粒子的共性

 

光的干涉、衍射、光电效应

 

 

  (二)光的干涉和衍射
  1、光的干涉:
  (1)产生条件:两束频率相同的光迭加
  (2)干涉现象:
  I.双缝干涉(1801年杨氏实验)
  实验装置:单缝(单孔)获得频率一定的线(点光源;双缝(双孔)将频率一定的光分成两束
  条纹特征:单色光:中央亮纹;两侧明暗相间;宽度相等,亮度基本相同;条纹间距(宽度:ΔX=Lλ/d)
  白光:中央为白色;两侧明暗相间的条纹;每条亮纹靠近中央为紫色,外侧为红色
  条纹明暗:距离两缝路程差为半波长的奇数倍为暗条纹;偶数倍为亮条纹
  II.薄膜干涉:
  相干光的获得:一定频率的光经薄膜前后表面反射,两束频率相同的反射光相迭加
  条纹特征:单色光:明暗相间
  白光:彩纹;同一亮条纹薄膜薄处为紫光,厚处为红光
  应用:检查平面、增透膜(入射光波长的1/4,淡紫色的原因)

  2、光的衍射
  (1)产生条件:孔、缝或障碍物的尺寸很小,与可见光波长相比差不多或更小时才有明显的衍射现象
  (2)干涉现象:
  I.单缝衍射:
  条纹特征:单色光:中央条纹宽而亮;两侧明暗相间的条纹;两侧条纹窄而亮度递减快
  白光:中央条纹为宽亮的白色条纹;两侧为彩纹,每一亮纹内侧为紫色,外侧为红色
  条纹观察:游标卡尺的构造、原理、读数方法;缝由0.2mm变宽时条纹由稀变密
  II.小孔衍射:孔由大到小:屏上见到的现象:亮斑→小孔成像→衍射花样;
  单色光:中央亮点大而亮;四周明暗相间圆条纹窄而亮度递减快;
  白光:中央为白色亮点,四周彩纹;中央亮点大而亮,四周彩纹窄而暗
  III.不透明圆盘衍射:影的轮廓模糊不清,出现明暗相间的条文,阴影中心有亮斑-泊松亮斑来源:考试
  (三)光的电磁本性

种 类 产 生 机 理 主 要 作 用

 

应 用 举 例

 

无线电波

 

振荡电路中的自由电子的周期性运动

 

电磁作用 广播电视

 

红外线

 

原子的外层电子受激发产生

 

热作用易穿透云雾

 

红外遥感

 

可见光

 

视觉作用

 

 
紫外线

 

化学作用

 


 

生物作用

 

 

照相杀菌

 

伦琴射线

 

原子内层电子受激发产生

 

穿透作用

 

X光透视

 

γ射线

 

原子核受激发产生

 

穿透作用

 

探伤、治疗肿瘤

  (四)光电效应:

  1、意义:在光(包括不可见光)照射下,从物体发射出电子的现象叫光电效应
  2、实验规律:I.每种金属都有一种极限频率ν0,入射光的ν〉ν0才发出光电子,入射光ν〈ν0不论光照射时间多长,光多强也不能发生光电效应;II.光电子的最大初动能随入射光的ν的增大而增大,与光强无关;III.瞬时发生:入射光照射到金属上到发射电子几乎不需要时间,小于1纳秒;IV.饱和光电流与光强度成正比
  3、波动说与光电效应的矛盾:波动理论:光的能量由光的强度决定,光的强度又由光的振幅决定,与频率无关;波动理论与光电效应实验的前3条矛盾
  4、光子说对光电效应的解释:
  ——I.金属中的一个电子吸收一个光子的全部能量;
  ——II.逸出功W是从金属表面上逸出的电子克服原子核的引力做的功,W由金属本身的特性决定,对一种金属为定值;III.从能量关系搞清mvm2/2=hν-W(不要求计算)

  (五)光谱

种 类

 

产 生 条 件

 

特 征

 

实 例

 

发射
光谱
连续光谱 (许多原子组成的整体发光)炽热的固体、液体及高压气体发出

 

连续分布的一切波长的光组成

 

白炽灯、蜡烛、弧光灯

 

明线光谱

 

(单个原子发光)稀薄气体(高压放电)发光;固体液体物质到电弧或煤气灯火焰中烧

 

一些不连续的亮线组成

 

霓虹灯

 

   吸收光谱

 

高温物体发出的白光通过较冷的物质蒸汽

 

在连续光谱的背景下一些不连续的暗线

 

太阳光谱

 

  光谱分析:原理:利用明线、吸收光谱中的特征谱线;用途:鉴别物质、确定成分

  (六)光的波粒二象性

  1、光既具有波动性,又具有粒子性,有的波动性显著,有的粒子性显著
  2、物质波:也称德布罗意波,波长λ=h/p.
  3、波粒二象性中的波是几率波(物质波),不是机械波,也不是电磁波,不是宏观意义中的波;波粒二象性中的粒子也不是宏观意义中的粒子(质点),光子运动既没有一定的轨道,是无规则的,与质点运动不同,不遵从牛顿定律。

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