2022屆高三總復(fù)習(xí)物理（廣西專版）光的波動(dòng)性

-1-第4講光的波動(dòng)性光的傳播第十三章一、光的本性學(xué)說的發(fā)展史1.光的微粒說代表人物是牛頓，認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻介質(zhì)中以一定的速度傳播.微粒說很容易解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象與反射現(xiàn)象，但在解釋一束光射到兩種介質(zhì)分界面處會(huì)同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象時(shí)遇到了困難.-1-2.光的波動(dòng)說代表人物是惠更斯，認(rèn)為光是某種振動(dòng)，以光的形式向周圍傳播.波動(dòng)說在解釋一束光射到兩種介質(zhì)分界面處同時(shí)發(fā)生反射和折射等現(xiàn)象時(shí)很成功，然而在解釋光遇到障礙物在其后面留下清晰的影子時(shí)遇到了困難.-1-3.光的電磁說代表人物是麥克斯韋和赫茲，認(rèn)為光是一種電磁波，從而解決了光的波動(dòng)說在傳播介質(zhì)問題上遇到的困難.然而在解釋光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)時(shí)遇到了困難.-1-4.光的量子說代表人物是愛因斯坦，他是在普朗克提出的能量子假設(shè)的基礎(chǔ)上提出的.光子說認(rèn)為在光的發(fā)射和吸收過程中光只能一份份地發(fā)射與吸收，這一份最小能量稱為光量子，簡稱光子；能量值E＝hν.光子的靜質(zhì)量為零，動(dòng)量為p＝hν/c.光子說能圓滿解釋光電效應(yīng)規(guī)律.-1-5.光的波粒二象性光既有粒子性，又有波動(dòng)性，就是光的波粒二象性.一般來說，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性.頻率越高的光粒子性越明顯，波長越長的電磁波波動(dòng)性越明顯.研究光與粒子相互作用時(shí)，往往考慮光的粒子性，研究光的傳播時(shí)往往考慮光的波動(dòng)性.-1-人類對光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了曲折的過程.下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是()A.牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動(dòng)性C.麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D.光具有波粒二象性-1-

BCD牛頓的“微粒說”把光視為一個(gè)物質(zhì)微粒，愛因斯坦的“光子說”是把光子視為一個(gè)能量子，其既有粒子性又有波的性質(zhì)，本質(zhì)不同，A項(xiàng)錯(cuò)；光是電磁波，具有波動(dòng)性，光又具有粒子性，所以光具有波粒二象性.-1-二、光的干涉1.產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：兩列光的頻率相同，振動(dòng)情況相同，即相干波源.2.單色光產(chǎn)生的干涉圖樣的特點(diǎn)（1）中央出現(xiàn)的總為明條紋，兩邊則為明、暗相間的條紋；（2）兩相鄰明紋（或暗紋）間的距離相等.（3）條紋的間距與單色光的波長成正比，紅光的最大，紫光的最小.-1-3.白光產(chǎn)生的干涉圖樣的特點(diǎn)中央為白色條紋，兩側(cè)為彩色條紋，且紅光在外側(cè)，紫光在內(nèi)側(cè).4.楊氏雙縫干涉兩束相干光在介質(zhì)中某一點(diǎn)疊加時(shí)的情況決定于光程差δ.-1-（1）當(dāng)δ＝kλ（k＝0，±1，±2…）時(shí)，兩列波總在該點(diǎn)波峰跟波峰疊加，波谷跟波谷疊加，光波得到加強(qiáng)，出現(xiàn)明條紋；（2）當(dāng)（k＝0，±1，±2…）時(shí)，兩列波總在該點(diǎn)波峰跟波谷疊加，光波相互削弱，出現(xiàn)暗條紋.-1-從點(diǎn)光源L發(fā)出的白光，經(jīng)過透鏡后成一平行光束，垂直照射到擋光板P上，板上開有兩條靠得很近的平行狹縫S1、S2，如圖14-4-1，在屏Q上可以看到干涉條紋，圖中O點(diǎn)是屏上與兩狹縫等距離的一點(diǎn)，則（

）-1-圖14-4-1

CA.干涉條紋是黑白的，O點(diǎn)是亮點(diǎn)B.干涉條紋是黑白的，O點(diǎn)是暗點(diǎn)C.干涉條紋是彩色的，O點(diǎn)是亮點(diǎn)D.干涉條紋是彩色的，O點(diǎn)是暗點(diǎn)由于O到S1、S2是等間距的，所以其路程差為零，所以在O點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋.又由于是白光的干涉，出現(xiàn)的是彩色條紋.-1-5.薄膜干涉（1）光射到一透明薄膜上時(shí)，薄膜的前后表面都會(huì)對光產(chǎn)生反射，這兩束反射光波相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象為薄膜干涉.（2）薄膜干涉的特點(diǎn)：①由于光波波長極短，因此干涉所用的介質(zhì)薄膜要足夠薄才能觀察到干涉條紋；-1-②由于是兩列反射波發(fā)生干涉現(xiàn)象，所以要在入射光的同側(cè)觀察才能看到干涉條紋;③同一條亮(暗)條紋上所對應(yīng)薄膜厚度完全相同;④單色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平狀亮暗相間條紋(白光入射形成彩色條紋).-1-（3）薄膜干涉的應(yīng)用①平面檢測儀利用薄膜干涉可以檢查工件表面的平整程度.同一條干涉條紋對應(yīng)的空氣薄層的厚度相同，若被測物體表面的某處凹凸不平，則那里空氣薄層的厚度就不同，干涉條紋就會(huì)發(fā)生彎曲.-1-②增透膜為了減少光在透鏡表面的反射損失，在透鏡表面上涂的一層很薄的透明薄膜，它使膜的前后表面的反射光相消，從而起到增透的作用.當(dāng)光在膜里傳播的波長為λ時(shí)，增透膜的厚度為最小厚度為λ/4.-1-如圖14-4-2所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說法中正確的是()A.人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋B.人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋C.彩色條紋平行排列D.彩色條紋豎直排列-1-圖14-4-2BC白光從左側(cè)照射到薄膜上,經(jīng)兩個(gè)表面反射回來的光相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.這樣人從左側(cè)向右看可以看到彩色條紋.故A錯(cuò)B對.由于薄膜從上到下逐漸變厚，且同一水平線上厚度相同，兩列反射光疊加時(shí)振幅相同，故彩色條紋是水平的，C對D錯(cuò).-1-三、光的衍射光偏離直線傳播繞到障礙物的幾何陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射.說明：（1）任何波通過障礙物時(shí)都會(huì)發(fā)生衍射，但要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象必須滿足：障礙物或孔的尺寸比波長小或者差不多.（2）在發(fā)生明顯衍射的條件下，當(dāng)窄縫變窄時(shí)，亮斑的范圍變大，條紋間距變大，但亮度變暗.-1-1.單縫衍射（1）單色光的單縫衍射條紋：中央條紋亮而寬，兩側(cè)的亮紋具有對稱性，且亮度減弱，寬度變窄.單縫寬一定時(shí)，單色光的波長越長，亮紋越寬，條紋間距越寬.（2）白光的單縫衍射條紋：中央為白色亮紋，兩側(cè)為彩色條紋，且每一單元彩帶中外側(cè)為紅色、內(nèi)側(cè)為紫色.-1-2.小孔衍射：明暗相間的同心圓環(huán).3.泊松亮斑：在光的傳播方向上放置一足夠小的圓板，這時(shí)在光屏上的陰影中心會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮斑，稱為泊松亮斑.4.光的干涉與光的衍射的關(guān)系（1）干涉和衍射都是波所特有的現(xiàn)象，在很多時(shí)候，兩者同時(shí)表現(xiàn)出來，如單縫衍射，光波繞到單縫背后是衍射的結(jié)果，而出現(xiàn)的明暗相間的衍射圖樣是干涉的結(jié)果.-1-（2）干涉條紋與衍射條紋的關(guān)系：光的干涉條紋與衍射條紋的寬度都隨入射光波長的增大而變寬；干涉條紋是等間距、等亮度的；單縫衍射條紋除中央明條紋最寬最亮外，兩側(cè)條紋亮度、寬度逐漸減小.-1-紅光透過雙縫在墻上呈現(xiàn)明、暗相間的條紋，若將其中的一條縫封住，在墻上可以觀察到()A.條紋形狀與原來相同，但亮度減弱B.仍有條紋，但形狀與原來不同C.一片紅光D.光源的像-1-B紅光透過雙縫在墻上呈現(xiàn)明、暗相間的干涉條紋，若將其中的一條縫封住，則在墻上可以觀察到單縫衍射條紋.干涉條紋是明、暗相間的等距條紋，而衍射條紋中央又寬又亮，兩側(cè)條紋寬度減小、亮度減弱，所以兩者條紋形狀不同.-1-四、光的偏振1.自然光：在與光的傳播方向垂直的平面內(nèi)，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同的光叫自然光.太陽光就是自然光.2.光的偏振：在與光的傳播方向垂直的平面內(nèi)，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光，叫偏振光.光能發(fā)生偏振，說明光波是一種橫波.-1-兩片偏振片緊靠在一起，它們偏振方向互相垂直，將它們放在一盞燈的前面以致有很微弱的光通過，如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會(huì)產(chǎn)生下述中的哪種現(xiàn)象()A.通過偏振片的光的強(qiáng)度先減弱后增強(qiáng)B.透過的光的強(qiáng)度先增強(qiáng)，然后又減弱C.透過的光的強(qiáng)度在整個(gè)過程中都增強(qiáng)D.透過的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，最后又增強(qiáng)-1-B當(dāng)起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí)，才有很微弱的光通過，所以初始情況是起偏器和檢偏器的偏振方向垂直；偏振方向平行時(shí)，光強(qiáng)度達(dá)到最大.旋轉(zhuǎn)180°的過程中，兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通過的光先增強(qiáng)，后減弱.-1-五、光的電磁說1.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并認(rèn)為光是一種電磁波，此后赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種假說.光的波長、頻率和光速的關(guān)系式為v=λf，同一種色光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，顏色和頻率均不變，光速和波長因介質(zhì)不同而改變.-1-2.電磁波按波長由大到小的順序排列為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，除可見光外，相鄰波段都有重疊，沒有絕對的界限.其產(chǎn)生機(jī)理、特征、應(yīng)用等可概括為下表：-1--1-波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線產(chǎn)生機(jī)理振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)原子外層電子受激發(fā)原子內(nèi)層電子受激發(fā)原子核受激發(fā)特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)視覺化學(xué)作用、熒光效應(yīng)貫穿作用強(qiáng)貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)應(yīng)用無線電技術(shù)加熱遙感照明攝影感光技術(shù)、醫(yī)用消毒檢查探測醫(yī)用消毒工業(yè)探傷醫(yī)用治療下列說法中正確的是()A.紅外線易穿透云層，故被廣泛應(yīng)用于遙感技術(shù)領(lǐng)域B.醫(yī)院用X光進(jìn)行透視，是因?yàn)樗歉鞣N電磁波中穿透能力最強(qiáng)的C.陽光曬黑皮膚，主要是陽光中紅外線的作用D.電取暖器利用了紅外線的熱作用-1-AD由于一切物體都能發(fā)射紅外線，且紅外線波長較長，容易繞過空氣中的微粒，穿透云層，故被用于高空紅外遙感，A項(xiàng)對；X光穿透能力沒有γ射線強(qiáng)，B項(xiàng)錯(cuò)；曬黑皮膚是紫外線的原因，C項(xiàng)錯(cuò)；取暖利用的是紅外線的熱效應(yīng)，D項(xiàng)對.故選AD.-1-六、激光激光和自然光相比，具有以下特點(diǎn)：1.激光是人工產(chǎn)生的相干光，可應(yīng)用于光纖通信.2.平行度非常好.應(yīng)用于激光測距雷達(dá)，可精確測距、測速等.3.亮度高能量大，應(yīng)用于切割各種物質(zhì)、打孔和焊接金屬.醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來做外科手術(shù).-1-

下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法正確的是()A.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大B.以相同入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā)生全反射-1-

AC.紫光照射某金屬時(shí)有電子向外發(fā)射，紅光照射該金屬時(shí)也一定有電子向外發(fā)射D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度對光的干涉、全反射、光電效應(yīng)的理解.-1-根據(jù)干涉條紋的間距的公式可知，由于紫光的波長比紅光的波長短，所以改為紅光后條紋間距一定增大，A正確；紫光的臨界角比紅光的臨界角小，所以紫光發(fā)生全反射后紅光不一定發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；由于紫光的頻率大于紅光的頻率，所以紫光的能量比紅光的能量大，紫光發(fā)生光電效應(yīng)紅光不一定發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振鏡是為了防止玻璃的反光，所以D錯(cuò)誤.-1-用a、b、c、d表示四種單色光，若：①a、b從同種玻璃射向空氣，a的臨界角小于b的臨界角；②用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，c的條紋間距最大-1-③用b、d照射某金屬表面，只有b能使其發(fā)射電子.則可推斷a、b、c、d可能分別是()A.紫光、藍(lán)光、紅光、橙光B.藍(lán)光、紫光、紅光、橙光C.紫光、藍(lán)光、橙光、紅光D.紫光、橙光、紅光、藍(lán)光-1-A根據(jù)臨界角、折射率由①可知na>nb，根據(jù)色散規(guī)律可知a的頻率大于b；根據(jù)雙縫干涉條紋間距由②可知b、c和d中c的波長最長，再根據(jù)色散規(guī)律可知b、c、d中c的頻率最??；-1-每種金屬都有對應(yīng)的最小入射光頻率，入射光頻率越大、光電效應(yīng)越容易發(fā)生，由③可知b和d中b的頻率大，綜合上述可知a、b、c、d的頻率從大到小依次為a、b、d、c,只有A選項(xiàng)中滿足.

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光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是()A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象-1-

DC.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象對光的反射、衍射、色散、偏振等性質(zhì)的理解.-1-用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度