光的波動(dòng)性和粒子性

1、1專題二專題二光的波動(dòng)性和粒子性光的波動(dòng)性和粒子性考情動(dòng)態(tài)分析考情動(dòng)態(tài)分析該專題內(nèi)容，以對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)過程為線索，介紹了近代物理光學(xué)的一些初步理論，以及建立這些理論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和一些重要的物理現(xiàn)象.由于該部分知識(shí)和大學(xué)物理內(nèi)容有千絲萬縷的聯(lián)系，且涉及較多物理學(xué)的研究方法，因此該部分知識(shí)是高考必考內(nèi)容之一.難度適中.常見的題型是選擇題，其中命題率最高的是光的干涉和光電效應(yīng)，其次是波長(zhǎng)、波速和頻率.有時(shí)與幾何光學(xué)中的折射現(xiàn)象、原子物理中的玻

2、爾理論相結(jié)合，考查學(xué)生的分析綜合能力.此外對(duì)光的偏振降低了要求，不必在知識(shí)的深度上去挖掘.考點(diǎn)核心整合考點(diǎn)核心整合1.光的波動(dòng)性光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象說明光波為橫波，光的電磁說則揭示了光波的本質(zhì)——光是電磁波.（1）光的干涉①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

3、用特殊的“分光”方法——將一束光分為兩束，才能獲得相干光.如雙縫干涉中通過雙縫將一束光分為兩束，薄膜干涉中通過薄膜兩個(gè)表面的反射將一束光分為兩束而形成相干光.②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Δx和光波的波長(zhǎng)λ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Δx=λ.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dL波長(zhǎng)的光干涉條紋的間距不同而形成的.③

4、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①條件光在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，偏離原來的直線傳播路徑，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)是障礙物或孔的尺寸與

5、光波的波長(zhǎng)相差不多.②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

6、特有的現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象表明光波為橫波.3解析：解析：S斷開時(shí)電流表示數(shù)不為零，說明光電管在光照射下已經(jīng)發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象.合上開關(guān)S后，光電管的兩極間加上了一定的電壓，兩極間形成一定強(qiáng)弱的電場(chǎng)，但該電場(chǎng)是阻礙光電子向光電管的陰極運(yùn)動(dòng)的.當(dāng)電壓不夠高、電場(chǎng)不夠強(qiáng)的情況下，具有初動(dòng)能的光電子仍可到達(dá)陽極而在電路中形成光電流，但當(dāng)電壓增大到一定數(shù)值后，若具有最大初動(dòng)能的光電子不能到達(dá)陽極時(shí)，則電路中即不能形成光電流.由題設(shè)解得，具有最大

7、初動(dòng)能的光電子恰好克服0.60V的電壓做功后能到達(dá)陽極，即光電子的最大初動(dòng)能Ekm=0.60eV.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hvW得：W=hvEkm=(2.50.60)eV=1.9eV.即選項(xiàng)A正確.答案：答案：A點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：本題考查的就是對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解，具有一定的難度，因?yàn)轭}目中給光電管加的已不是課本上常見的正向電壓，而是反向電壓.只有看懂電路圖并真正理解了光電效應(yīng)的規(guī)律，才有可能給出正確的解答.所以對(duì)各物理規(guī)律，一定要在理

8、解上下工夫，真正弄懂弄通.鏈接鏈接思考思考若讓你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)定某光電效應(yīng)現(xiàn)象中逸出的光電子的最大初動(dòng)能應(yīng)如何進(jìn)行答案：答案：實(shí)際上該例題就提供了一個(gè)測(cè)定光電子最大初動(dòng)能的方法:給光電管兩極加一反向電壓——光電管陽極接低電勢(shì)、陰極接高電勢(shì)逐漸增大反向電壓的大小并觀察串聯(lián)于電路中的微安表當(dāng)電壓增大至某一值時(shí)電路中光電流恰為零該反向電壓即稱為截止電壓.由動(dòng)能定理知Ekm=eU止.可見只要測(cè)出了截止電壓v止即可求出光電子的最大初動(dòng)能Ekm.【

9、例2】(經(jīng)典回放)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖422（1）所示.將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到干涉條紋如圖（2）所示.干涉條紋有如下特點(diǎn)：①任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；②任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)若在圖（1）裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下看到的干涉條紋（）

10、A.變疏B.變密C.不變D.消失圖422解析：解析：由薄膜干涉的原理和特點(diǎn)可知：干涉條紋是由膜的上、下表面反射的光疊加干涉而形成的，某一明條紋或暗條紋的位置就由上、下表面反射光的路程差決定，且相鄰明條紋或暗條紋對(duì)應(yīng)的該路程差是恒定的，而該路程差又決定于條紋下對(duì)應(yīng)膜的厚度差，即相鄰明條紋或暗條紋下面對(duì)應(yīng)的膜的厚度差也是恒定的.當(dāng)抽去一紙片后，劈形空氣膜的劈尖角——上、下表面所夾的角變小，相同的厚度差對(duì)應(yīng)的水平間距離變大，所以相鄰的明條紋或

11、暗條紋間距變大，即條紋變疏.選項(xiàng)A正確.答案：答案：A點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：此題的難度實(shí)際已超出課本要求的難度，但在題干中對(duì)劈形薄膜的干涉特點(diǎn)作了必要的補(bǔ)充說明，屬“信息給予”類題型.對(duì)此類題的解答，關(guān)鍵在于對(duì)題給信息的全面正確理解.此種題型可以考查考生的閱讀能力、提取有用信息的能力、理解能力等多種能力，可能代表一種命題傾向，平時(shí)做些此類練習(xí)，還是有一定好處的.鏈接鏈接拓展拓展我們觀察漂浮在水面上的油膜時(shí)也會(huì)觀察到彩色的干涉條紋但水面上的油膜厚度