來源:網絡資源 2022-02-13 21:57:44
(一)光的本性的學說
學 說
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基 本 內 容
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實 驗 事 實
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提出的科學家
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波動說
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光是某種振動以波的形式向外傳播 |
光的獨立傳播、光的反射、折射、楊氏試驗、菲涅爾圓盤衍射
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惠更斯
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微粒說
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光是沿直線傳播的高速粒子流
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光的直線傳播、反射
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牛頓
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電磁說
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光是一種電磁波
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光速的測定、光與電磁波的相似性,赫茲實驗
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麥克斯韋
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光子說
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光是不連續的一份一份的,光子能量E=hν,光子只能整個的產生、傳播、消失
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熱輻射規律、光電效應
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愛因斯坦
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波粒二象性 |
光既具有波動性,又具有粒子性---微觀粒子的共性
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光的干涉、衍射、光電效應
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(二)光的干涉和衍射
1、光的干涉:
(1)產生條件:兩束頻率相同的光迭加
(2)干涉現象:
I.雙縫干涉(1801年楊氏實驗)
實驗裝置:單縫(單孔)獲得頻率一定的線(點光源;雙縫(雙孔)將頻率一定的光分成兩束
條紋特征:單色光:中央亮紋;兩側明暗相間;寬度相等,亮度基本相同;條紋間距(寬度:ΔX=Lλ/d)
白光:中央為白色;兩側明暗相間的條紋;每條亮紋靠近中央為紫色,外側為紅色
條紋明暗:距離兩縫路程差為半波長的奇數倍為暗條紋;偶數倍為亮條紋
II.薄膜干涉:
相干光的獲得:一定頻率的光經薄膜前后表面反射,兩束頻率相同的反射光相迭加
條紋特征:單色光:明暗相間
白光:彩紋;同一亮條紋薄膜薄處為紫光,厚處為紅光
應用:檢查平面、增透膜(入射光波長的1/4,淡紫色的原因)
2、光的衍射
(1)產生條件:孔、縫或障礙物的尺寸很小,與可見光波長相比差不多或更小時才有明顯的衍射現象
(2)干涉現象:
I.單縫衍射:
條紋特征:單色光:中央條紋寬而亮;兩側明暗相間的條紋;兩側條紋窄而亮度遞減快
白光:中央條紋為寬亮的白色條紋;兩側為彩紋,每一亮紋內側為紫色,外側為紅色
條紋觀察:游標卡尺的構造、原理、讀數方法;縫由0.2mm變寬時條紋由稀變密
II.小孔衍射:孔由大到。浩辽弦姷降默F象:亮斑→小孔成像→衍射花樣;
單色光:中央亮點大而亮;四周明暗相間圓條紋窄而亮度遞減快;
白光:中央為白色亮點,四周彩紋;中央亮點大而亮,四周彩紋窄而暗
III.不透明圓盤衍射:影的輪廓模糊不清,出現明暗相間的條文,陰影中心有亮斑-泊松亮斑來源:考試
(三)光的電磁本性
種 類 | 產 生 機 理 |
主 要 作 用
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應 用 舉 例
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無線電波
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振蕩電路中的自由電子的周期性運動
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電磁作用 |
廣播電視
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紅外線
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原子的外層電子受激發產生
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熱作用易穿透云霧
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紅外遙感
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可見光
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視覺作用
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紫外線
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化學作用
生物作用
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照相殺菌
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倫琴射線
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原子內層電子受激發產生
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穿透作用
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X光透視
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γ射線
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原子核受激發產生
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穿透作用
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探傷、治療腫瘤 |
(四)光電效應:
1、意義:在光(包括不可見光)照射下,從物體發射出電子的現象叫光電效應
2、實驗規律:I.每種金屬都有一種極限頻率ν0,入射光的ν〉ν0才發出光電子,入射光ν〈ν0不論光照射時間多長,光多強也不能發生光電效應;II.光電子的最大初動能隨入射光的ν的增大而增大,與光強無關;III.瞬時發生:入射光照射到金屬上到發射電子幾乎不需要時間,小于1納秒;IV.飽和光電流與光強度成正比
3、波動說與光電效應的矛盾:波動理論:光的能量由光的強度決定,光的強度又由光的振幅決定,與頻率無關;波動理論與光電效應實驗的前3條矛盾
4、光子說對光電效應的解釋:
——I.金屬中的一個電子吸收一個光子的全部能量;
——II.逸出功W是從金屬表面上逸出的電子克服原子核的引力做的功,W由金屬本身的特性決定,對一種金屬為定值;III.從能量關系搞清mvm2/2=hν-W(不要求計算)
(五)光譜
種 類
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產 生 條 件
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特 征
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實 例
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發射 光譜 |
連續光譜 |
(許多原子組成的整體發光)熾熱的固體、液體及高壓氣體發出
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連續分布的一切波長的光組成
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白熾燈、蠟燭、弧光燈
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明線光譜
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(單個原子發光)稀薄氣體(高壓放電)發光;固體液體物質到電弧或煤氣燈火焰中燒
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一些不連續的亮線組成
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霓虹燈
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吸收光譜
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高溫物體發出的白光通過較冷的物質蒸汽
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在連續光譜的背景下一些不連續的暗線
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太陽光譜
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光譜分析:原理:利用明線、吸收光譜中的特征譜線;用途:鑒別物質、確定成分
(六)光的波粒二象性
1、光既具有波動性,又具有粒子性,有的波動性顯著,有的粒子性顯著
2、物質波:也稱德布羅意波,波長λ=h/p.
3、波粒二象性中的波是幾率波(物質波),不是機械波,也不是電磁波,不是宏觀意義中的波;波粒二象性中的粒子也不是宏觀意義中的粒子(質點),光子運動既沒有一定的軌道,是無規則的,與質點運動不同,不遵從牛頓定律。
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