高三复习光的本性

第十七章光的本性一．知识结构连续光谱发射光谱光谱明线光谱（线状谱）吸收光谱光谱 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 无线电波、微波、红外线、可见电磁波谱光、紫外线、伦琴射线、γ射线光双缝干涉的光的干涉本薄膜干涉性光的波光的衍射动性光的波光的偏振粒二象性光电效应光的粒子性康普顿效应二．基础回顾1．光本性学说发展简史：学说提出代实验能解释的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 困难名称 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 者基础现象光是沿直线传光的直光的直进无法解释同时发生微粒说牛顿播的粒子流线传播光的反射反射和折射光是某种振动，光的干光的反射、折难以解释光的直以波的形式从波动说惠更斯涉和衍射、干涉和衍进，真空中光的传光源向周围传射射播介质播赫兹的光的电光是一种电磁许多光的现麦克斯韦电磁波无法解释光电效应磁说波象实验光是一种能量光电效各种光学现光子说爱因斯坦子应象2．光的波动性(1)光的干涉①相干光源的条件：两光源频率相同。获得相干光的办法是：把一个点光源（或线光源）发出的光分为两列光。如杨氏双缝干涉实验；利用薄膜前后表面的反射光等。②杨氏双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件：路程差等于波长整数倍；即路程差Δr=kλ(k=0、1、2…)处，出现亮纹。路程差等于半波长的奇数倍，即路程差Δr=(2k+1)(k=0、1、2…)处出现暗纹。明纹之间或暗纹之间的距离2L总是相等的，狭缝间距离为d，狭缝与屏距离为L，则条纹的间距用公式表示为x。d③实例：薄膜干涉：如肥皂泡、水面上或马路上的薄油层、检查精密零件的表面质量。(2)光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象，叫光的衍射。①产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小。②图样：产生明暗（或彩色）条纹或光环。③光的衍射现象 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 光是一种波(3)光的偏振现象①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。②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。③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。3．光的电磁本性(1)麦克斯韦的光的电磁说：光是一种电磁波。光和电磁波都可以在真空中传播;光和电磁波在真空中速度相等，均为3×108m/s。(2)赫兹用实验证明了麦克斯韦的光的电磁说是正确的。电磁波跟光波一样具有反射、干涉、衍射等性质；测算出电磁波的波速等于光速。(3)电磁波谱①电磁波谱：由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴(或X射线)、射线组合起来构成电磁波谱。②不同的电磁波产生的机理不同：振荡电路中的自由电子振荡——无线电波；原子外层电子受激——红外线、可见光、紫外线；原子内层电子受激——伦琴射线；原子核受激——射线。③红外线、紫外线及伦琴射线的产生、特点和应用射线名称红外线紫外线伦琴射线发现人赫谢耳里特伦琴一切物体都在不停地高温物体发出的光中含有高速电子流射产生辐射到固体上产生特点热作用强化学作用穿透本领大加热物体、远距离摄激发荧光、杀菌消毒透视人体、探测主要应用影、红外线遥感金属内部4．光的粒子性(1)光电效应①在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（用弧光灯照射锌板，有电子从锌板表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）②光电效应的规律：Ⅰ.各种金属都存在极限频率ν，只有ν≥ν才能发生光电效应；Ⅱ.00瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。⑶爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率ν成正比：E=hν③爱因斯坦光电效应方程：E=hν-W（E是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金kk属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）(2)康普顿效应在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。5．光的波粒二象性光的波粒二象性就是光的本性。光子能量决定于光的频率，说明光本身具有波粒二象性。大量光子产生的效果显示出波动性，因而频率小的电磁波容易观察到波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性，因而频率大的电磁波粒子性显著。概率波：光波是一种概率波实物粒子也具有波动性。即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，而且粒子的能量和动量P跟它所对应的波的频率和波长之间，也像光子的光波一样，遵h从：，hP6．光谱和光谱分析(1)光谱的分类、产生和特点光谱的分类产生办法特点炽热固体、液体及高压气体包括红光到紫光连续分布连续光谱发射光谱发光的一切光波线状谱稀薄气体或金属蒸汽发光只有一些不连续的亮线高温物体发出的白光通过在连续谱的背景上出现一吸收光谱（特征光谱）温度较低的物质些暗线(2)光谱分析：每种元素都有自己的特征谱线。根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成的方法，叫光谱分析。三．典型例题问题1：光的干涉现象例1．如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更___________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增大、减小）。L解析：依据双缝干涉条纹间距规律x，可知要使干d涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应增大双缝与屏之间的距离L。答案：长，增大。例2．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L解析：根据干涉条纹的间距的公式x可知，由于紫光的波长比红光的波长短，d所以改为红光后条纹间距一定增大，A正确；紫光的临界角比红光的临界角小，所以紫光发生全反射后红光不一定发生全反射，B错误；由于紫光的频率大于红光的频率，所以紫光的能量比红光的能量大，紫光发生光电效应红光不一定发生光电效应，C错误，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振镜是为了防止玻璃的反光，所以D错误。答案：A问题2：光的衍射现象例3：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析：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。例4：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小山挡住信号，需要在小山顶上建一个转发站，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。解析：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。问题3：光的偏振现象例5：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析：机械波中的横波能发生偏振。自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光。本题应选BD。问题4：光电效应例6：光电效应的实验结论是：对于某种金属（）A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：每种金属都有它的极限频率，只有入射光子的频率大于极限频率时，才会00发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程EhWhh，可知入射光子的频k0率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以AD正确。例7：对爱因斯坦光电效应方程E=hν-W，下面的理解正确的有()KA．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EKB．式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C．逸出功W和极限频率ν之间应满足关系式W=hν00D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比解析：爱因斯坦光电效应方程E=hν-W中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服K金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的。其它光电子的初动能都小于这个值。若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W=hν。由E=hν-W可知E和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系。本题应选C。0KK例8：如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或P等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为()VA.1.9eVB.0.6eVAC.2.5eVD.3.1eV解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6eV。由E=hν-W可知W=1.9eV。KK选A。问题5：光的波粒二象性例9：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。解析：估计一个中学生的质量m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/s，则h6.6310341.91036mp507由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。例10：为了观察到纳米级的微 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是()A．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射B．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射C．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射D．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射解析：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级是10-7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了。因此本题应选A。四．单元测试1.下列说法正确的是(A)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．光导纤维传输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2.3.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（C）A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大4.5.红光和紫光相比（B）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6.根据电磁波谱从下列选项中选出电磁波的范围相互交错重叠、且频率顺序由高到低排列的情况(A)A．伦琴射线、紫外线、可见光B．伦琴射线、紫外线、红外线C．紫外线、红外线、可见光D．无线电波、红外线、紫外线7.8.如图所示，一束复色光通过玻璃棱镜发生色散现象，分成a、b两束，下列说法正确的是(B)A．a光在玻璃中传播速度比b光在玻璃中传播速度小aB．玻璃对a光的折射率比对b光的小C．在双缝干涉实验中，在实验条件完全相同的情况下b光b比a光的干涉条纹间距宽D．若b光照射到某金属表面有光电子逸出，则a光照射也一定有光电子逸出9.用a、b、c、d表示四种单色光，若①a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大③用b、d照射某金属表面，只有b能使其发射电子。则可推断a、b、c、d可能分别是（A）A．紫光、蓝光、红光、橙光B．蓝光、紫光、红光、橙光C．紫光、蓝光、橙光、红光D．紫光、橙光、红光、蓝光10.在杨氏双缝干涉实验中，如果(BD)A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。11.关于光电效应，下列说法正确的是（A）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12.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（D）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13.下列说法正确的是（B）A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的14.如图，P是一偏振片，P的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？（ABD）A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光光束D．沿与竖直方向成45°角振动的光P15.光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明（BC）A.光是电磁波B.光具有波动性C.光可以携带信息D.光具有波粒二象性16.光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不能反映光的偏振特性的是（D）A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹17.关于光的性质，下列说法正确的是（BC）A．光在介质中的速度大于光在真空中的速度B．双缝干涉说明光具有波动性C．光在同种介质种沿直线传播D．光的偏振现象说明光是纵波18.现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是（BD）A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10-3kg、速度为10-2m/s的小球，其德布罗意波长约为10-23m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同19.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν，则（AB）0A．当用频率为2的单色光照射该金属时，一定能产生光电子0B．当用频率为2ν的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν00C．当照射光的频率ν大于ν时，若ν增大，则逸出功增大0．当照射光的频率大于时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍Dνν0ν20.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为.用b光束照射某种金属时，恰能abc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(A)A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小