高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性 3 粒子的波動(dòng)性素材 新人教版選修3-5（通用）

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1、2 光的粒子性 3 粒子的波動(dòng)性 考點(diǎn)核心整合1.光的波動(dòng)性光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波為橫波，光的電磁說(shuō)則揭示了光波的本質(zhì)光是電磁波.（1）光的干涉光的干涉及條件由頻率相同（相差恒定）的兩光源相干光源發(fā)出的光在空間相遇，才會(huì)發(fā)生干涉，形成穩(wěn)定的干涉圖樣.由于發(fā)光過(guò)程的量子特性，任何兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光都不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象.只有采用特殊的“分光”方法將一束光分為兩束，才能獲得相干光.如雙縫干涉中通過(guò)雙縫將一束光分為兩束，薄膜干涉中通過(guò)薄膜兩個(gè)表面的反射將一束光分為兩束而形成相干光.雙縫干涉在雙縫干涉中，若用單色光，則在屏上形成等間距的、明暗相間的干涉條紋，條紋間距

2、x和光波的波長(zhǎng)成正比，和屏到雙縫的距離L成正比，和雙縫間距d成反比，即x=.若用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，除中央亮條紋為白色外，兩側(cè)為彩色條紋，它是不同波長(zhǎng)的光干涉條紋的間距不同而形成的.薄膜干涉在薄膜干涉中，薄膜的兩個(gè)表面反射光的路程差（嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)為光程差）與膜的厚度有關(guān)，故同一級(jí)明條紋（或暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相同的地方.利用這一特點(diǎn)可以檢測(cè)平面的平整度.另外適當(dāng)調(diào)整薄膜厚度.可使反射光干涉相消，增強(qiáng)透射光，即得增透膜.（2）光的衍射條件光在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，偏離原來(lái)的直線傳播路徑，繞到障礙物后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫光的衍射.在任何情況下，光的衍射現(xiàn)象都是存在的，但發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件應(yīng)

3、是障礙物或孔的尺寸與光波的波長(zhǎng)相差不多.特點(diǎn)在單縫衍射現(xiàn)象中，若入射光為單色光，則中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為亮度逐漸衰減的明暗相間條紋；若入射光為白光，則除中央出現(xiàn)亮且寬的白色條紋外，兩側(cè)出現(xiàn)亮度逐漸衰減的彩色條紋.（3）光的偏振在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光稱為自然光，光振動(dòng)沿著特定方向的光即為偏振光.自然光通過(guò)偏振片（起偏器）之后就成為偏振光.光以特定的入射角射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，反射光和折射光也都是偏振光.偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象表明光波為橫波.（4）光的電磁本性麥克斯韋的電磁理論預(yù)見了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波理論的正確性.由于光

4、波和電磁波都為橫波、傳播都不需要介質(zhì)、在真空中傳播速度相同（皆以光速c=3108 m/s的速度傳播），人們很自然地認(rèn)為光波為電磁波.電磁波的頻率范圍很廣，光波只是電磁波的一個(gè)小小的分支，不同電磁波的產(chǎn)生機(jī)理不同，且有不同的作用效果.將電磁波按一定的順序排列即形成電磁波譜.其中的光譜，按成因可分為發(fā)射光譜和吸收光譜，發(fā)射光譜又分為連續(xù)光譜和明線光譜.可用于光譜分析的是原子特征譜線明線光譜和吸收光譜.2.光的粒子性（1）光電效應(yīng)及其規(guī)律金屬在光照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)現(xiàn)象，其實(shí)驗(yàn)規(guī)律如下：任何金屬都存在極限頻率，只有用高于極限頻率的光照射金屬，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.在入射光的頻率大于金屬極限

5、頻率的情況下，從光照射到逸出光電子，幾乎是瞬時(shí)的，時(shí)間不超過(guò)10-9s.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，與光強(qiáng)無(wú)關(guān).單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比.（2）光子說(shuō)因光電效應(yīng)的規(guī)律無(wú)法用光的波動(dòng)理論解釋，為解釋光電效應(yīng)規(guī)律，愛(ài)因斯坦提出了光量子說(shuō)：光是一份一份的，每一份叫一個(gè)光量子，每個(gè)光量子的能量為E=hv.并給出光電效應(yīng)方程：Ekm=hv-W.3.光的波粒二象性光在某些現(xiàn)象中顯示波動(dòng)性，在另外的現(xiàn)象中又顯示粒子性，為說(shuō)明光的全部性能，只能說(shuō)光具有波粒二象性.大量光子的行為往往顯示波動(dòng)性，少數(shù)光子的行為往往顯示粒子性；頻率越低的光子波動(dòng)性越強(qiáng)，頻率越高的光子粒子性越強(qiáng).