高三物理光第二节第五节

峙对市爱惜阳光实验学校高三物理光第二节——第五节
【同步信息】
一. 本周教学内容：
第二节光的衍射
第三节光的电磁说
第四节光的偏振
第五节激光
二. 知识要点：
1. 了解光是电磁波的依据，知道紫外线、X射线的主要用及其产生机理。

2. 知道光的偏振现象。

3. 了解激光产生的原理，了解激光的特点及其用途。

三. 疑难辨析：
1. 说是电磁波的依据有两个：电磁波速于光速；电磁波是横波，光的偏振现象说也是横波。

紫外线的主要作用是化学作用，用途：感光、防伪、杀菌和消毒。

红外线的主要作用是热效，用途：遥控和热效。

X射线主要用途：探伤。

光的电磁说说波跟机械波有本质的不同，光波属于电磁波，电磁场本身就是物质，因此不需要“弹性介质〞来传递。

光的电磁说揭露了光现象的本质，把光学和电磁学统一起来了。

电磁波按波长由大到小顺序排列起来就构成了范围非常广阔的电磁波谱，即无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。

其中最长波长是最短波长的1021倍以上。

不同电磁波产生机理不同．无线电波是由振荡电路中自由电子的周期性的运动产生的。

红外线、可见光、紫外线是由原子的外层电子受到激发后产生的。

伦琴射线是由原子的内层电子受到激发后产生的。

γ射线是由原子核受到激发后产生的。

不同波长的电磁波，它们的本质是相同的，它们的行为服从共同的规律，同时它们又具有某些特性，因此，观察方法和用上就有所不同。

2. 只有横波才有偏振现象，当光波振动方向〔振动的电场〕与偏振片的透振方向一致时光波才能通过，互相垂直时没有光通过，这个现象叫光的偏振。

3. 激光形成原理介绍：原子中处于高能级E2上的电子在光子的激发下跃迁到低能级E l而发光，这种发光叫受激辐射。

受激辐射产生的光子与外来光子的频率、相位、振动方向和传播方向完全相同。

当一个光子激发得到另一个相同的光子时，如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射，又能得到特征完全相同的更多光子，这个现象叫光的放大，这就是激光形成的原理。

4. 激光的用：激光具有一与光不同的优异特性：①高亮度性：太阳外表的
亮度已经很高，发光亮度的数量级为103。

但激光器的输出亮度为1010一—l017数量级，这种亮度意味着能量的高度集中。

②高方向性：激光光束的发散角
只有探照灯的
1000
1。

③高单色性：由激光器发射出的激光辐射能量，通常只集中在十分窄的频率范围内，因此具有很高的单色性，单色光是一把光学尺子，用氦氖激光器测量数十米的长度，其误差仅在
l0－7m以内。

④高相干性：光源的发光过程是自发辐射，发出的光不是相干光，激光器的发光过程是受激辐射，发出的光子振动频率、方向、相位都相同。

由于激光的特点因此被广泛地用：在工业方面由于激光的高亮度，高方向性，因此可在透镜焦点附近产生几千度、几万度的高温，因此在打孔、焊接、切割划片方面均有用，并可用激光进行精密测量。

在农业上用激光选择培育良种，研究病虫害的发生开展规律和防治方法。

在医学领域一种型的以激光为根底的医疗和诊断手段得到迅速开展，激光治疗的方式包括辐照、烧灼、汽化、焊接、光刀切割以及光针灸，激光通信是把声音、图像或其他信息调制到激光载波上发送出去。

激光通信的优点是传送信息容量大、通信距离远、保密性高以及抗干扰性强。

激光通信可分为地面大气通信、宇宙空间通信和光学纤维通信几大类，激光投射跟踪系统是激光在事上的重要用，利用这一系统可以使激光导向炸弹准确击中目标，当载有激光导向的飞机飞临目标时，飞行员发现目标只需按一下电钮，这时经过适当扩束的激光就立刻投向目标，其反射光马上被飞机上的光电设备接收到。

用激光器可以实现自动瞄准，从而使飞机扔出去的激光导向炸弹根据探测到的反射光调整方向使炸弹朝激光束所指的方向飞去。

【典型例题】
[例1] 关于各波段的电磁波，下面说法中正确的选项是〔〕
A. 伦琴射线是高速电子流射到固体上，使固体原子的内层电子受激而产生的
B. γ射线是由原子内层电子受激产生的
C. 紫外线比可见光容易产生衍射现象
D. 电磁波中光的频率最大的是无线电波
答案：A
[例2] 不同的电磁波产生的机理不一相同，在以下四组电磁波中，产生的机理相同的是〔〕
A. 红外线、紫外线、可见光
B. 微波、X射线、γ射线
C. 无线电波、微波、红外线
答案：A
[例3] 当戴上偏振片眼镜观察水面时，能够清楚地看到水中的游鱼。

试解释其中的道理。

解：从水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能看清水中的东西，而从水面反射的光含很多的偏振光．偏振片眼镜不让这些偏振光进入人眼，那么水池内部的情景可以被清楚地看到。

[例4] 播送电台发射“中波〞段某套节目的信号、家用微波炉中的微波、VCD 机中的激光〔可见光〕、人体用的x光，都是电磁波。

它们的频率分别为f l、f2、f2、f4。

那么〔〕
A. f1>f2>f3>f4
B. f l<f2<f3>f4
C. f1<f2<f3<f4
D. f1>f2>f3<f4
解：从电磁波谱的排序来分析、“中波〞段某套节目的信号〔无线电波〕和微波都在红外区，其中无线电波是人工制造自由电子振荡产生的电磁技，波长最长，频率最低，激光是的可见光。

x光在紫外区，波长短，频率最高。

答案：C
【模拟试题】
1. 关于电磁波，以下说法中正确的选项是〔〕
A. 电磁波中最易产生衍射的是无线电波
B. 红外线、可见光，紫外线都是原子外层电子受激发产生的，都能使人眼引起光感
C. 紫外线的波长比γ射线的波长长，波动性比γ射线强，粒子性比γ射线弱
D. x射线、γ射线是原子内层电子受激发产生的
2. 光波的衍射没有声波明显，是由于〔〕
A. 光速远大于声速
B. 光是横波，而声波是纵波
C. 光是电磁波，而声波是机械波
D. 光波的波长远比声波的波长小得多
3. 对于光的偏振，以下认识哪些是正确的〔〕
A. 振动方向只在某一个平面内的光是偏振光
B. 从电灯光源直接发出的光本身就是偏振光
C. 转动偏振片去看电灯光，看到透射光亮度无变化，说明透射光不是偏振光
D. 光的偏振现象使人们认识到光是一种横波
4. 如以下图中，人眼在P处隔着偏振片M、N去看太阳光。

光的行进方向图中已标出，那么以下说法中正确的选项是〔〕
A. a是偏振光
B. 只有b是偏振光
C. b和c都是偏振光
D. 只有ｃ是偏振光
5. 以下各物质的运动形式都具有波动性，其中波动性最不易被观察到的是〔〕
A. γ射线
B. 可见光
C. 无线电波
D. 紫外线
6. 关于γ射线和x射线，以下说法中正确的选项是〔〕
A. 都是波长极短、频率很高的电磁波
B. 都是由原子的内层电子受激发后产生的
C. 都是由原子核受激发后产生的
D. 都是波长很长的电磁波
7. 以下关于红外线与紫外线的下述说法中，正确的选项是〔〕
A. 红外线的热效显著，而紫外线的化学效显著
B. 红外线的波动性比紫外线显著
C. 红外线与紫外线产生的机理在本质上是相同的
D. 红外线与紫外线都是可见光的一
8. 在真空管的阴极和阳极间加上30kV的加速电压，从阴极发出的初速为零的电子加速后冲撞阳极，使阳极发出射线。

如电子的动能转化为射线粒子的能量，由此可计算出该射线粒子的能量是 J，在电磁波谱中这种射线的名称叫。

9. 一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的媒介中波长为λ，C 表示光在真空中的传播速度。

h表示普朗克常量，以下说法中正确的选项是〔提示：光子的能量E=hv〕〔〕
A. 该光在真空中的波长为nλ
B. 该光的频率为
λ
c
C. 该激光器在t时间内辐射的光子数为
hc
Ptλ
D. 该光的频率为
λn
c
10. 利用激光很容易实现光的干预现象，这是因为〔〕
A. 激光的亮度高
B. 激光的方向性好
C. 激光光束中光子的频率、初相、偏振方向几乎相同
D. 激光的能量集中
11. 红宝石激光器发出的激光是不连续的一道道闪光，每道激光被称为一个光脉冲。

现有一个此类型激光器，发射功率为P=1×1010w，所发射的每个光脉冲持续时间Δt=l×l0－11s，波长为λ=69nm。

问每列光脉冲的长度是多少?其中含有的光子数是多少?
试题答案
1. A、C
2. D
3. A、D
4.C
5.A
6.A
7. A、B、C
8. 4.8×10－15，x射线
9. A、D 10. C 11. 3×10－3m，×1017个。