届高三第一轮复习-光的波动性和微粒性

光的波动性和微粒性庄碧霞一、对光的本性的认识人类对光的本性的认识经历了微粒说、波动说、电磁说、光子说几个过程。光子说认为：光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。二、光的干涉和衍射光的干涉和光的衍射是光具有波动性的有力证据。1．光的干涉

现象：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的明暗相间条纹的现象。产生条件：两列波频率必须相同双缝干涉：用单色光做波源射到双缝上，比如用红光，光屏上出现明暗相间的红色条纹，明纹是振动的加强点，此点到两狭缝的路程差是波长的整数倍；暗纹是振动的减弱点，此点到两狭缝的路程差是半波长的奇数倍。相邻的明纹（或暗纹）间的距离式中d是双缝的间距，L是双缝至屏面的距离。如果用白光做光源，光屏上出现的干涉图样是彩色条纹薄膜干涉：

从透明薄膜前后面反射的两列光波叠加在一起，由于薄膜厚度的差异，产生明暗相间条纹的现象。2．光的衍射

现象：光线绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在光屏上出现明暗相间条纹的现象。产生条件：障碍物或孔的尺寸比光波的波长小或者相差不多。单缝衍射：单缝衍射图样是平行的、中间宽两边窄的明暗相间的条纹。圆孔衍射：圆孔衍射图样是明暗相间的同心圆环。三、光电效应与光子说

1．光电效应

现象：在光的照射下，使物体中的电子逸出的现象叫做光电效应。实验规律：（1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。（3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒。（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。2．光子说

在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。光子的能量跟它的频率ν成正比，即E=hν

，式中的h=6.63×10-34j·s，是普朗克常量。3．爱因斯坦光电方程根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量hν和逸出功w之间有如下关系这个方程叫爱因斯坦光电方程。，

4．对光电效应的解释

根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，它的能量立刻增加，不需要积累的过程，如果hν足够大，电子就可以在瞬间离开物体表面子吸收的能量hν，一部分用来克服原子引力脱离物体表面做逸出功，一部分转化为光电子的最大初动能。对于一定的金属来说，逸出功w是一定的，所以光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大。如果入射光子的能量等于金属的逸出功，它的频率就是极限频率，小于这个频率就不能产生光电效应了，那么极限频率

γ0=W/h如果入射光比较强，即单位时间内入射光子的数目多，产生的光电子也多，所以光电流的强度与入射光的强度成正比。5．光既具有波动性，又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性。

但是接受光的波粒二象性，就要求我们既不可以把光当成宏观观念中的波，也不可以把光当成宏观观念中的粒子。一般说来，大量光子产生的效果往往显示出波动性，这种波动性可以看做是表明大量光子运动规律的一种几率波。而个别光子产生的效果往往显示出粒子性，这种粒子性体现在有能量、有动量，却没有静止质量。

例、入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变。下列说法正确的是：

A．逸出的光电子的最大初动能减少；

B．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少；

C．从光照至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将增加；

D．不发生光电效应。B【反馈练习】

1．下面几种光学现象中，属于光的衍射现象的是

A．浮在水平上的薄油层在太阳光的照射下，呈现各种不同颜色

B．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹

C．通过并在一起的两根铅笔间的狭缝，看远处与缝平行的线状白炽灯灯丝，会看到许多彩色条纹

D．太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带答案:C2．下列现象中，属于光的干涉现象的是：A．天空出现的彩虹B．肥皂泡在阳光照射中呈现彩色花纹C．隔着棱镜观察物体，在物体边缘看到彩色D．通过靠得很近的两根平行铅笔间的缝隙观察远处的日光灯时，见到的彩色光带答案:B

3．如图所示，是干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两表面反射的光线叠加而成的

A．a的上表面和b的下表面

B．a的上表面和b的上表面

C．a的下表面和b的上表面

D．a的下表面和b的下表面答案:C

4．通过游标卡尺两测脚间的狭缝观看远处与缝平行的白炽灯的直灯丝，可以看到衍射图样。现在将红色和蓝色滤光片分别放到卡尺与灯泡间，如果其它条件不变，那么衍射图样的中央亮纹宽度，红光与蓝光的相比较

A．红色的较窄

B．蓝色的较窄

C．两种光的宽度相等

D．需经计算才能确定答案:B5．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P应为答案