第二讲 光的波动性和粒子性

• 变式1.电子衍射实验证明电子具有波动性,这种波可称为( ) • A.电磁波 • B.几率波 • C.德布罗意波 • D.物质波
由爱因斯坦的质能方程和光子说推导德布罗意波波长公式
• 变式2.在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性,在光的本 性研究中却得到了统一,即所谓光具有波粒二象性,下列关于 光的波粒二象性的叙述中正确的是 • A．大量光子产生的效果显示出波动性.个别光子产生的效 果展示出粒子性 • B．光在传播时表现出波动性,而在跟物质作用时表现出粒 子性 • C．频率大的光较频率小的光的粒子性强,但波动性弱 • D．频率大的光较频率小的光的粒子性及波动性都强
1
变长
考点6.光电效应
问题6．光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确 的是( ) A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转 C．锌板带的是负电荷 D．使验电器指针发生偏转的是负电荷
变式1．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光 照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发 现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电 压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．把电路改 为图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极时的最大动 能为( ) A．0.6 eV B．1.9 eV C．2.6 eV D．4.5 eV
d c
e
• （3）如图(a)所示 ,条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处,下列 判断中正确的是( ). • A．N的上表面A处向上凸起 • B．N的上表面B处向上凸起 • C．条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同 • D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同
d c
e
变式5. 如图所示，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，以下说法正确的是（ ） 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 C．干涉条纹不等距是因为空气膜厚度不是均匀变化 D．干涉条纹不等距是因为空气膜厚度是均匀变化
左
（左；水平；不变化；彩色条纹）
右
变式 4. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示，将一 块待检工件N放置在透明标准板 M之上，在一端夹入两张纸 片，使M和N间形成一楔形空气薄层,当光垂直入射后，从上 往下看的干涉条纹如图所示，干涉条纹有如下特点：a.任意 一条明纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度相等 b.任意相邻明 纹或暗纹所对应的薄膜厚度恒定。则：
变式1．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知 A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加 C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
• 变式2．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18J，已 知可见光的平均波长约为60μm，普朗克常量为：6.63×1034J· s，则进入人眼的光子数至少为 ( ) • A．1个 • B．3个 • C .30个 • D．300个
变式3. 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图是 点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），在装置的右侧竖直放置一 附着一层肥皂液薄膜的金属圆圈，圆圈所在的平面垂直纸面。 应该从金属圆圈的 （左或右）观察薄膜干涉现象？条纹 是 （水平或竖直）排列的？如果金属圆圈在所在的平面 内绕圆心转动，观察到的干涉现象有何变化？如果换白光， 你观察到的现象是什么？
考点3.光的偏振
• 问题3.如图所示，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 _____________________________________________．
光是一种横波
变式1.如图，P是一偏振片，P的透振方向（用带有箭头的 实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射 P时能在P的另一侧观察到透射光？ （ ） A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角振动的光
提示思考：光电效应方程？
• 变式2.(1)研究光电效应的电路如图所示.用频率相 同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板 (阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在 电路中形成光电流.下列光电流I与A、K之间的电 压UAK的关系图象中,正确的是（ ）.
变式3．在光电效应实验中，里中僵同学用同一光电管在不 同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲 光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出 ( ) A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大 初动能
• 变式3.从人类第一次使用光来驱赶黑暗以来,许多研究物理 科学的巨匠都怀着极大的兴趣去研究光究竟是什么.请你按 人类对光的认识和研究进程的先后就下列选项进行排序 __________(用字母排) • A．爱因斯坦提出光子说 • B．托马斯· 杨在实验中成功地观察到光的干涉现象 • C．牛顿提出光的粒子说,而惠更斯提出光的波动说 • D．麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波
A．可得该金属的极限频率 B．可求得该金属的逸出功 C．可求得普朗克常量 D．可求得电子的质量
13年北京20．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极 短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们 对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子 在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实 验证实。 光电效应实验装置示意如图。用频率为υ的普通光源照射阴极K，没有发生光 电效应。换用同样频率υ的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若 加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形 成了使光电子减速的电场。逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好 减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常 量，e为电子电量） B
是减弱。当反射相干光为干涉 极大时，此时透射光的能量最 小，这种膜就是增反膜。当反 射相干光为干涉极小时，透射 光的能量最强，这种膜就是增 透膜。
考点2.光的衍射
• 回答问题 • 光产生衍射的条件？ • 衍射条纹的特点？
变式1．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝 光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样和黄光、紫光通 过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹)．那么1、 2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是( ) A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫
• 变式3．发光功率为P的点光源，向外辐射波长为λ的单色光， 均匀投射到以光源为球心、半径为R的球面上．已知普朗 克常量为h，光速为C，则在球面上面积为S的部分，每秒 钟有_______个光子射入．
NS 2 4R hc
变式4.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量， 下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰 后光子可能沿方向 运动，并且波长 （填“不 变”“变小”或“变长”）.
（1）检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反 向的光叠加而成的（ ） A.M的上表面、N的下表面 B.M的上表面、N的上表面 C.M的下表面、N的上表面 D.M的下表面、N的下表面
d c
e
（2）现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到 新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ） Ａ.变疏 Ｂ.变密 Ｃ.不变 Ｄ.消失
第二讲 光的波动性和粒子性
考点1.光的干涉
º 这两种干涉实验名称是？ º 产生光的干涉条件是？ º 单缝和双缝的作用？ º 这两个实验产生干涉的分 别是哪两束光？ º 产生亮暗条纹的条件？ º 干涉条纹的特点怎样？ º 双缝干涉中干涉条纹间距 公式∆x=lλ/d字母各表示什 么？怎样推导的？
问题1.如图所示，为单色激光所做的双缝干涉实验的示意 图，图中P为中心亮条纹。狭缝s1到屏上P1的距离为r1，狭缝 s2到屏上P1的距离为r2，单色光的波长为λ。狭缝s1狭缝s2间 距离d，挡板到屏幕距离为L。 （1）若P1处为第四条暗条纹，则r2 －r1= 。 （2）若图中相邻的两条亮条纹间距为△x，则△x与 、 成 正比，与 成反比。关系式为 。 （3）若用遮光板将挡住狭缝S1，只让激光从狭缝S2通过， 此时屏幕上 （“有”或“没有”）明暗相间的条纹？
变式4.刘秀仿同学在做光电效应实验中，某金属被光照射 发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能EK与入 射光的频率ν的关系如图所示，由实验图像可求出（ ） A．该金属的逸出功 B．该金属的极限频率 C．单位时间内逸出的光电子数 D．普朗克恒量
变式6.在图1所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封 在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英 片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电流，其负极与电极A 相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K 会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回 路中也有电流．当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一 值Uc时，电流消失，Uc称为截止电压，当改变照射光的频率ν，截 止电压Uc也将随之改变，其关系如图2所示，如果某次实验我们测 出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量e，则
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变式3.一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰 的明暗相间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗纹）（ ） A．很小的不透明的圆板 B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板 C．很大的不透明圆板 D．很大的中间有小圆孔的不透明圆板
• 变式4.如图所示的4个图形中，哪个是著名的泊松亮斑的衍 射图样( )
• 变式6.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（ ） 使透射光增强的膜被称为 • A．色散现象 增透膜，使反射光增强的膜被 称为增反膜。其原理都是利用 • B．全反射现象 光在波膜上的干涉理论。当入 射光射到介质膜表面时，改变 • C．干涉现象 介质膜的厚度，将会使入射光 • D．衍射现象 产生的两列反射相干光加强或
A． U
h W e e
B． U
2h W e e
C． U 2h W
D． U
5h W 2e e
K
A
G
V
电源
考点7.波粒二象性、概率波、物质波、不确定关系 问题7．2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验 ”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯· 杨双缝干 涉实验”装置进行电子干涉的实验．从辐射源射出的电子束 经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该 实验说明：（ ） A．光具有波动性 B．光具有波、粒二象性 C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子也是一种电磁波
光束
P
考点4.激光及其应用
• 问题4.激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学 技术和日常生活中应用广泛.下面关于激光的叙述正确的是 • A.激光是纵波 • B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同 • C.两束频率不同的激光能产生干涉现象 • D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
变式1.纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中 到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行 超微型基因修复，把诸如癌症等彻底根除。在上述技术中， 人们主要利用了激光的（ ） A.单色性 B.单向性 C.亮度高 D.粒子性
考点5.能量的量子化
• 问题5.下列叙述正确的是 ( ) • A．一切物体都在辐射电磁波 • B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 • C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度 有关 • D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波