16光的本性

光 的 本 性

一:光的干 涉

1.现象：符合一定条件的相干光在相遇时出现了稳定相间的加强区域和减弱区域． 2.相干条件：两束光________相同，_______一致，_______恒定(步调差恒定). 3．双缝干涉：(杨氏双缝实验)

(1)光的干涉现象中,产生明条纹的条件__________________________________, 产生暗条纹的条件____________________________________________.

(2)图象特点：中央为_____条纹(明、暗),两边等间距的对称分布着明暗相间 条纹.如果用白光做干涉实验,则产生_________________.

(3)光的干涉现象证明了________________________________________. (4)双缝干涉现象的应用:求波长或频率. 根据公式?x?L?得波长λ=___________,其中ΔX 是__________________; d图1-1

L是__________________;d_______________. 4.薄膜干涉(等厚干涉)

⑴相干光源的由来：利用薄膜(如肥皂泡液膜)前后两表面的________射光束相遇而形成干涉现象． ⑵图象特点：①同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度_________．(“相等”、“不相等”) ②单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成___________状明暗相间条纹。（“水平”、“竖直”） ③如果是白光, 则形成__________________________。 5.光的干涉的应用:

(1)检查平面光洁度:如图1-2所示，用____色光,入射光从_______层的上下两表面反射 出两列光波,于是根据______射光的干涉条纹的弯曲形状可以判断被测表面平整情况.

(2)增透膜:当薄膜的厚度是入射光在_____中波长的______倍时,在薄膜的两个面上反射 的光,路程差恰好等于半个波长的奇数倍,因而______________________。 图1-2 二:光 的 衍 射

1.现象：光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象． 2.产生条件：障碍物或孔的尺寸与波长可比(相差不多)．

由于可见光波波长较小，所以光的衍射需在特定的条件下才能被明显观察到．

3.单缝衍射：图象特点：中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹(白光入射为彩色条纹)． 4.单孔衍射:对单色光,产生的是_______________;对白光 ,产生的是______________. 5.障碍物衍射:光通过障碍物后,会使影的轮廓_________,出现______________的条纹. 6.泊松亮斑:光的衍射现象的特殊表现.

(1)现象:在不透明圆板的阴影___________,有一个亮斑 .这一现象是_________根据理论推算出来的,他当 时_______(有、没有)用实验观察到这一现象.泊松亮斑的发现进一步证明了光的__________理论的正确性. 例1:双缝干涉的实验中，如果在光屏上的P是亮条纹．那么光波从缝S1、S2到P的路程差 r1-r2应是（ ） A．波长的整数倍 B．半波长的奇数倍 C．只是波长的奇数倍 D．只是半波长的奇数倍

例2:从点光源L发出的白光经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板P上，板上开两条靠得很近的平行狭缝Sl、S2，如图2-1所示，在屏Q上可以看到干涉条纹，O点是屏上到两狭缝等距离的一点，则( ) A．干涉条纹是黑白的，O点是亮点 B．干涉条纹是黑白的，O点是暗点

C．干涉条纹是彩色的，O点是亮点 D．干涉条纹是彩色的，O点是暗点

例3:在杨氏双缝干涉实验中，用一束白光照射小孔，在其后的双孔处，

图 2-1

用红玻璃挡住一个孔，另用绿玻璃挡住另一个孔，则在光屏上能看到的现象是( ) A．红色干涉条纹 B．绿色干涉条纹

C．红绿相间的条纹 D．没有干涉条纹

例4:用单色光做双缝干涉实验, 下述说法中正确的是（ ） A．相邻干涉条纹之间的距离相等

1

B．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍

C．屏与双缝之间距离减小, 则屏上条纹间的距离增大

D．在实验装置不变的情况下, 红光的条纹间距小于紫光的条纹间距

14

例5:频率为5×10Hz的单色光,在真空中的波长为_________,在折射率为1.5的介质中的波长为_________, 例6:(08年宣武一模)在下列自然现象之中，可以用光的干涉理论解释的是（ ） A. 天上的彩虹 B. 阳光在树林地面上形成圆形光斑 C. 肥皂泡上的彩色花纹 D. 水中十分明亮的空气泡 例7:(海淀二模)下面是四种与光有关的事实:

①用光导纤维传播信号； ②用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度； ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带； ④水面上的油膜呈现彩色。 其中，与光的干涉有关的是：( )

A．①④ B．②④ C．①③ D．②③

例8:现代光学装置中的透镜、棱镜的表面常涂上一层薄膜(一般用氟化镁), 当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长 的1／4时, 可以大大减少入射光的反射损失, 从而增强透射光的强度, 这种作用是应用了光的（ ） A．色散现象 B．全反射现象 C．干涉现象 D．衍射现象

例9:( 丰台二模)双缝干涉实验装置如图2-2所示，红光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。则下列说法正确的是（ ）

A．若只减小两条狭缝S1、S2之间的距离，条纹间距将增大

图 2-2 B．若只减小两条狭缝与屏之间的距离，条纹间距将增大

C．若只在两条狭缝与屏之间插入一块与屏平行的平板玻璃砖，条纹间距将增大 D．若只把用红光照射改为用绿光照射，条纹间距将增大

例10:如图2-3所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是( ) ①人从右侧向左看，可看到彩色条纹 ②人从左侧向右看，可看到彩色条纹 ③彩色条纹水平排列 ④彩色条纹竖直排列 A．②③ B．①②④ 图 2-3 C．②④ D．①③

例11:如图2-4甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，则以下说法中正确的是 ( )

A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的

图 2-4

C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的

例12:现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，

遮

要把它们放在图2-5所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 光⑴将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各 光学元件的字母排列顺序应为C、_________、A。

⑵本实验的步骤有： 图 2-5 ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离；

④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。

⑶将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如 图2-6所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图2-7中 手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm。

-4

⑷已知双缝间距d为2.0×10m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，

35 40

由计算式λ=________，求得所测红光波长为__________nm。 三：光的偏振

30 35

1.光是横波：是电磁波，场强E和磁感强度B的振动方向均与波传播的方向垂直．所以光有偏振现象．

图 2-6

图 2-7

2

2.自然光：在光波传播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都相同的光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．

3.偏振光：在光波传播方向垂直的平面内，只有沿着某一个特定方向振动的光．如自然光经一偏振片作用后的光，再

0

如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为90时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光． 四：激光

特点:①单色性,同一束激光,其中所有光子的______一定相同;②相干性,一束激光通过双缝后,能够产生干涉条纹;③平行度高,方向性非常好;应用于雷达,VCD等;④亮度高,因而可用于“光刀”切割。 五: 光的电磁说 电磁波谱

1.光的电磁说.以前光的波动理论是把光看成类似________波,19世纪60年代 ,英国的物理学家_________提出了光的电磁说,内容是_____________________.1888年,________用实验证实了其理论的正确性.

2.在电磁波谱中，各种电磁波按频率由小到大的顺序依次为______，______， ______，______，_______， _____。 3.红外线的最显著的作用就是________.红外线遥感是指利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，可以探知被探物体的特征。红外线还可以用于遥控，例如：遥控式电视机、录象机。

紫外线的最显著的作用就是_________.此外还有_________和___________，目前主要用于__________。

伦琴射线也叫__________，它的主要本领是__________，它可通过阴极射线射到__________上的方式产生，实质是原子____层电子受激发而产生的。目前医学上主要用于________________.

4.在各种电磁波中,最容易产生干涉和衍射现象的是________,穿透能力最强的是_____ 5.电磁波谱 种类 频率 产生振荡电路中自 机理 由电子的运动 无线电波 红外线 可见光 紫外线 低 →高 原子内层电子受到激发 伦琴射线 γ射线 原子外层电子受到激发 原子核受到激发 特性 波动性强 热作用强 能使人类产化学作用、荧光作生视觉 用、杀伤作用 穿透作用强 穿透作用最强 用途 通讯、广播、 加热、烘干、医照明、照感光技术、日光导航等 疗、遥测遥感 相、加热等 灯、杀菌消毒等 工业探伤、医学透视治疗等 工业探伤、 医用治疗等 6.光谱只有明线光谱和吸收光谱才具有特征谱线，可利用它们进行光谱分析， 类别 发射 光谱 连续光谱 特征 成因 用途 是连续分布的一切频率的可见光炽热的固体、液体和高压气体发光组成的光谱 直接发生 稀薄的气体发光产生 线状谱(原子光谱) 只含有一些不连续的亮线的光谱 在连续光谱的背景上出现若 干条暗线 吸收光谱 鉴别物质和 确定其化学成分 高温物体发出的臼光通过低温气 体，某些波长的光被吸收后产生 例1:(朝阳二模)关于声波和光波以下说法正确的是( ) A．声波和光波都是横波 B．声波和光波都能在真空中传播 C．声波和光波从空气到水中波速都变小 D．声波和光波都可以发生多普勒效应

例2:在可见光、无线电波、X射线、紫外线、红外线中,热效应最显著的是___________,化学效应最显著的 是___________,衍射现象最明显的是______________,穿透能力最强的是______________.

例3:如图5-1所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象．这个实验表明 ( )

3

A．光是电磁波 B．光是一种横波 C．光是一种纵波 D．光是概率波

例4:关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是 ( ) ① 太阳光谱和白炽灯光谱都是明线光谱 ；

图 5-1

②霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱 ③进行光谱分析时,可以利用明线光谱,不能用连续光谱 ④我们观察月亮射来的光谱,可以确定月亮的化学组成 A．①② B．③④ C．②③ D．①④

例5: (09年石景山区二模)日光灯中有一个装置——“启动器”，其中充有氖气。日光灯启动时启动器会发出红光，这是由于氖气原子的( )

A．外层电子受激发而发的光 B．内层电子受到激发面发的光 C．自由电子周期性的运动而发的光 D．原子核受到激发而发的光

例6: (07年海淀二模)许多物理现象在科学技术领域得到了应用，以下说法中正确的是 （ ） A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒

B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象 C．利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大，不容易发生衍射 D．明线光谱和暗线光谱都可以用来分析物质的组成成分

例7: (07年东城二模)如图5-2所示是伦琴射线管的装置示意图，图中a、b虚线代表两种射线，关于该装置，下列说法中正确的是( ) A．E2是直流高压电源，且E2的右端为电源的负极 B．E2是直流高压电源，且E2的右端为电源的正极 C．射线a、b均为电子流

图 5-2 D．射线a为X射线，b是电子流

六:光 电 效 应

1.光电效应 物体经光（包括____________）照射下物体发出________的现象。发射出的电子称为_______． 2.光子说 德国物理学家___________提出,内容为: 光是一份一份传播的，每一份叫做一个________，能量为E=_______,其中h叫______________,其值为_________________.

3.光电效应产生的条件：入射光的频率大于________________.入射光照射到金属上经__________的时间便能产生光电子，几乎是瞬时的。

4.逸出功：当入射光的频率足够_______.它的能量_______金属的逸出功时，就能产生光电效应。

爱因斯坦光电效应方程__________________。光电子的最大初动能与入射光的________有关,与_______无关。 5.当能够发生光电效应时，光电流的强度与入射光的_______成正比,此时,一个光子将产生_____个光电子. 6.光电效应与电磁波理论的矛盾：(1)光的能量与频率有关，而不像波动理论中应由振幅决定． (2)电子吸收光的能量是瞬时完成的，而不像波动理论所预计的那样可以逐渐积累． 七: 光 的 波 粒 二 象 性

1.许多光学现象已不能单独用光的粒子性或波动性来解释,只能认为_______________.

2.实际上，个别光子的运动主要表现出____________性,大量光子的运动主要表现出________性。 光子的频率越高________性越强,频率越低_______越强.

3.物质波： 又叫_________波.大量微观粒子的运动也能表现出_____性，其实,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,其波长为λ=_____,其中P为______;h为___________;德布罗意波同样能得到干涉、衍射图样. 4.有关红光与紫光的性质比较:

(1)频率:γ红___________γ紫; (2)折射率:n红______n紫; (3)在同种介质中的波长:λ红______λ紫; (4)在同种介质中的波速:V红_____________________V紫; (5)全反射的临界角: C红________________C紫; (6)同一装置中干涉或衍射条纹的宽度:d红______________d紫; (7)光电效应能力大小:红_____紫.

例1:光子与光电子中，带负电的是________，速度大的是________，产生光电效应时，由______产生_______,光电流的大小与_________的多少有关.光子的能量E=________,光电子的动能E=________.

例2:（08年宣武二模）下列光学现象中，不能用波动理论解释的是( ) A．光电效应现象 B．光的衍射现象 C．光的偏振现象 D．光的反射现象

例3:关于光电效应的规律，下面说法中不正确的是 ( )

A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大 B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多

4

C．同一频率的光照射不同金属,如果都能产生光电效应,则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大 D．对某金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应

例4: (08年丰台一模)用蓝光照射某种金属表面，发生光电效应。现将该蓝光的强度减弱，则（ ） A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 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

例5:如图7-1所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率

14

为4.5×10Hz，则以下判断正确的是 ( )

A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率 B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度 C．用λ=0.5μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生

图 7-1

D．光照射时间越长，电路中的光电流越大

锌板 例6:(08年东城二模)如图7-2所示，一验电器与锌板用导线相连，现用一紫 验电器 外线灯照射锌板，关灯之后，验电器指针保持一定的偏角 （ ） A．将一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大

紫外线灯

B．将一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将不变

C．使验电器指针回到零，改用强度更大的紫外线灯照射锌板，验电器的指针偏角将增大

图 7-2 D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的

指针一定偏转

例7:（09年昌平二模）如图7-3所示，一束太阳光(白光)入射到三棱镜上，通过三棱镜后在另一侧的光屏上形成彩色光带，在光带上取a、b两束单色光比较，以下说法中正确的是( )

A. a光子的能量较大

图 7-3 B. 在水中a光传播的速度较小

C. 若用完全相同的装置做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距较大 A D. 若用a光照射某金属没有光电子逸出，则用b光照射该金属也一定没有光电子逸出

a 例8:（07年朝阳一模）a、b两平行细光束垂直射入直角玻璃三棱镜的AB面，对应的折 ''射光束a、b如图7-4所示，以下说法正确的是( ) a'

b A．b光束在棱镜中传播速度较大

B．若b光能使某金属产生光电效应，则a光也一定能使该金属产生光电效应

b' B C C．在完全相同的条件下做双缝干涉实验，b光对应的干涉条纹较宽

' D．在其它条件不变的情况下，当顶角A增大时，b的折射光束b在AC面上先消失 图 7-4 例9: (08年崇文一模)如图7-5所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射后形成

a 复合光束c,则下列说法正确的是（ ）

空气 A.a光光子的能量比b光光子的能量大 B.在玻璃中，a光的光速小于b光的光速 b C.从玻璃射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角 O c D.经同一双缝干涉装置得到干涉条纹，a光条纹宽度小于b光条纹宽度

例10:(08年海淀一模)彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图7-6所 玻璃 图 7-5 示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两 束频率不同的单色光。对于这两束光，以下说法中正确的是( ) 太阳光 A．单色光a比单色光b的频率高

B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角

小水珠 C．在水中a光的传播速度小于b光的传播速度

D．如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应 b 例11:( 07年宣武二模)在以下关于光的波粒二象性的说法中,错误的是( ) a A. 有些光具有波动性,有些光具有粒子性,复合(白)光具有波粒二象性

图 7-6 B. 光子的波动性是光子本身的固有属性,不是由光子之间的相互作用引起的

C. 光的波长越长,波动性就越显著;光的波长越短,粒子性就越显著 D.光子的数量越多,波动性就越显著;光子的数量越少粒子性就越显著

例12:用波长为200nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大动能是2.94eV，如果要释放出来的光电子的最大动能是4.51 eV．求入射光的频率．(h= 6.63×10-34J．s)

5

例13:(09年东城二模）分别用波长为2?和?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1：3，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 （ ） A．

3h? 4cB．

2hc 3?C．

1hc? 4D．

hc? 4—34

例14:（09年西城二模）家用节能灯正常工作时约有40%的电能转化为可见光。若普朗克常数取6X10J·s，可见

14

光频率取6×10Hz。根据节能灯功率和以上数据可以估算出节能灯1秒钟释放出的光子数最接近（ ）

4834 19 14

A．1× 10 B．1 × 10C．1× 10D．1× 10

本章补充练习

1.(08年高考题)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．光导纤维传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.(09年北京高考题)在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2= ；

(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx= _ mm;这种色光的波长?= nm。

2

11．⑴E D B ⑶13.870 2.310 ⑷ d?x，6.6×10

l 6

例13:(09年东城二模）分别用波长为2?和?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1：3，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 （ ） A．

3h? 4cB．

2hc 3?C．

1hc? 4D．

hc? 4—34

例14:（09年西城二模）家用节能灯正常工作时约有40%的电能转化为可见光。若普朗克常数取6X10J·s，可见

14

光频率取6×10Hz。根据节能灯功率和以上数据可以估算出节能灯1秒钟释放出的光子数最接近（ ）

4834 19 14

A．1× 10 B．1 × 10C．1× 10D．1× 10

本章补充练习

1.(08年高考题)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．光导纤维传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.(09年北京高考题)在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2= ；

(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx= _ mm;这种色光的波长?= nm。

2

11．⑴E D B ⑶13.870 2.310 ⑷ d?x，6.6×10

l 6

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/471.html