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知识网络： 一、粒子说和波动说 1、 微粒说——（牛顿）认为个光是粒子流，从光源出发，在均匀介质中遵循力学规律做匀速直线运动。 2、波动说——（荷兰）惠更斯、（法）菲涅尔，光在“以太”中以某种振动向外传播 19世纪以前，微粒说一直占上风 （1） 人们习惯用经典的机械波的理论去理解光的本性。 （2） 牛顿的威望 （3） 波动理论本身不够完善 （以太、惠更斯无法科学的给出周期和波长的概念） 3、光的电磁说——（英）麦克斯韦，光是一种电磁波 4、光电效应——证明光具有粒子性 二、光的双缝干涉——证明光是一种波 1、 实验 2、现象 （1） 接收屏上看到明暗相间的等宽等距条纹。中央亮条纹 （2） 波长越大，条纹越宽 （3） 如果用复色光（白），出现彩色条纹。中央复色（白）原因：相干光源在屏上叠加（加强或减弱） 3、 小孔的作用：产生同频率的光 双孔的作用：产生相干光源（频率相同，步调一致，两小孔出来的光是完全相同的。） 3、 条纹的亮暗 L2—L1=（2K+1）λ/ 2 弱 L2—L1=2K*λ/ 2 =Kλ 强 4、 条纹间距∝波长 6、 1 m = 10 9nm 1 m = 10 10 A 【例1】 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有 （ C ） A.如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大 B.如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大 C.如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大 D.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大 三、薄膜干涉——光是一种波 1、 实验酒精中撒钠盐，火焰发出单色的黄光 2、 现象 （1） 薄膜的反射光中看到了明暗相间的条纹。条纹等宽 （2） 波长越大，条纹越宽 （3） 如果用复色光，出现彩色条纹 3、 原因——从前后表面反射回来的两列频率相同的光波叠加，峰峰强、谷谷强、峰谷弱（ 阳光下的肥皂泡、水面上的油膜、压紧的两块玻璃 ） 4、 科技技上的应用 （1）查平面的平整程度 单色光入射，a的下表面与b的上表面反射光叠加，出现明暗相间的条纹 ，如果被检查的平面是平的，那么空气厚度相同的各点就位于同一条直线上，干涉后得到的是直条纹，否则条纹弯曲。 （2）增透膜 膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/4倍时，从薄膜的两个面反射的波相遇，峰谷叠加，反射减，抵消黄、绿光，镜头呈淡紫色。 四．光的衍射——光是一种波 1、实验 a 单缝衍射 b 小孔衍射 光绕过直线路径到障碍物的阴影里去的现象，称光的衍射，其条纹称衍射条纹 2、条纹的特点：条纹宽度不相同，正中央是亮条纹，最宽最亮，若复色光（白），彩色条纹，中央复色（白） 3、泊送亮斑——（法）菲涅尔理论 泊松数学推导 4、光的直线传播是近似规律
五．光的电磁说——麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波，这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。 1、电磁波谱：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线（一切物体都放出红外线，1800年，英国 赫谢尔 ）、可见光、紫外线（一切高温物体，如太阳、弧光灯发出的光都含有紫外线，1801年， 德国 里特）、X射线（高速电子流照射到任何固体上都会产生x射线，1895年，德国 伦琴，）、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。 各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。 2、各种电磁波的产生、特性及应用。 3、实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λm和物体温度T之间满足关系λm T = b（b为常数）。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可以根据接收到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。 六．光电效应——在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光效应中发射出来的电子叫光电子。 （1）光电效应的规律。 ①各种金属都存在极限频率ν0，只有ν≥ν0才能发生光电效应； ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大； ③当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正比； ④瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。 （2）．光子说 ①、普朗克量子理论～电磁波的发射和接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫能量子或量子，每一份的能量是E＝h γ，h＝6.63×10 － 34 J·s，称为普朗克常量。 ②爱因斯坦光子说～光的发射、传播、接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子。其能量E＝h γ。 解释：一对一，不积累，能量守恒， ③爱因斯坦光电效应方程 E=⑷：Ek= - W（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。） （3）．光电管
（4）．康普顿效应 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。
七 康普顿效应 八、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性 人们无法用其中一种观点把光的所有现象解释清楚，只能认为光具有波粒二象性，但不能把它看成宏观经典的波和粒子。减小窄缝的宽度，减弱光的强度，使光子一个一个的通过，到达接收屏的底片上。若暴光时间短，底片上是不规则的亮点，若暴光时间长，底片上是条纹 干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。 2．正确理解波粒二象性 波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。 ⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。 ⑵ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。 ⑶光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 ⑷由光子的能量E=hν，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。 由以上两式和波速公式c=还可以得出：E = p c。
八、物质波（德布罗意波） 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=h/p。
九．光的偏振 ⑴光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 ⑵光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动。 ⑶自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。 ⑷偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。
十、激光 （1）方向性好．激光束的光线平行度极好，从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的． （2）单色性强．激光器发射的激光，都集中在一个极窄的频率范围内，由于光的颜色是由频率决定的，因此激光器是最理想的单色光源． 由于激光束的高度平行性及极强的单色性，因此激光是最好的相干光，用激光器作光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果． （3）亮度高．所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍． |
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