(一)光的本性的學(xué)說
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學(xué) 說
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基 本 內(nèi) 容
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實(shí) 驗(yàn) 事 實(shí)
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提出的科學(xué)家
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波動(dòng)說
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光是某種振動(dòng)以波的形式向外傳播 |
光的獨(dú)立傳播、光的反射、折射、楊氏試驗(yàn)、菲涅爾圓盤衍射
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惠更斯
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微粒說
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光是沿直線傳播的高速粒子流
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光的直線傳播、反射
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牛頓
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電磁說
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光是一種電磁波
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光速的測(cè)定、光與電磁波的相似性，赫茲實(shí)驗(yàn)
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麥克斯韋
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光子說
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光是不連續(xù)的一份一份的，光子能量E=hν,光子只能整個(gè)的產(chǎn)生、傳播、消失
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熱輻射規(guī)律、光電效應(yīng)
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愛因斯坦
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波粒二象性 |
光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性---微觀粒子的共性
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光的干涉、衍射、光電效應(yīng)
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(二)光的干涉和衍射
1、光的干涉：
(1)產(chǎn)生條件：兩束頻率相同的光迭加
(2)干涉現(xiàn)象：
I.雙縫干涉(1801年楊氏實(shí)驗(yàn))
實(shí)驗(yàn)裝置：?jiǎn)慰p(單孔)獲得頻率一定的線(點(diǎn)光源;雙縫(雙孔)將頻率一定的光分成兩束
條紋特征：?jiǎn)紊猓褐醒肓良y;兩側(cè)明暗相間;寬度相等，亮度基本相同;條紋間距(寬度：ΔX=Lλ/d)
白光：中央為白色;兩側(cè)明暗相間的條紋;每條亮紋靠近中央為紫色，外側(cè)為紅色
條紋明暗：距離兩縫路程差為半波長的奇數(shù)倍為暗條紋;偶數(shù)倍為亮條紋
II.薄膜干涉：
相干光的獲得：一定頻率的光經(jīng)薄膜前后表面反射，兩束頻率相同的反射光相迭加
條紋特征：?jiǎn)紊猓好靼迪嚅g
白光：彩紋;同一亮條紋薄膜薄處為紫光，厚處為紅光
應(yīng)用：檢查平面、增透膜(入射光波長的1/4，淡紫色的原因)
2、光的衍射
(1)產(chǎn)生條件：孔、縫或障礙物的尺寸很小，與可見光波長相比差不多或更小時(shí)才有明顯的衍射現(xiàn)象
(2)干涉現(xiàn)象：
I.單縫衍射：
條紋特征：?jiǎn)紊猓褐醒霔l紋寬而亮;兩側(cè)明暗相間的條紋;兩側(cè)條紋窄而亮度遞減快
白光：中央條紋為寬亮的白色條紋;兩側(cè)為彩紋，每一亮紋內(nèi)側(cè)為紫色，外側(cè)為紅色
條紋觀察：游標(biāo)卡尺的構(gòu)造、原理、讀數(shù)方法;縫由0.2mm變寬時(shí)條紋由稀變密
II.小孔衍射：孔由大到小：屏上見到的現(xiàn)象：亮斑→小孔成像→衍射花樣;
單色光：中央亮點(diǎn)大而亮;四周明暗相間圓條紋窄而亮度遞減快;
白光：中央為白色亮點(diǎn)，四周彩紋;中央亮點(diǎn)大而亮，四周彩紋窄而暗
III.不透明圓盤衍射：影的輪廓模糊不清，出現(xiàn)明暗相間的條文，陰影中心有亮斑-泊松亮斑來源:考試
(三)光的電磁本性
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種 類 |
產(chǎn) 生 機(jī) 理 |
主 要 作 用
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應(yīng) 用 舉 例
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無線電波
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振蕩電路中的自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)
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電磁作用 |
廣播電視
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紅外線
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原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生
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熱作用易穿透云霧
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紅外遙感
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可見光
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視覺作用
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紫外線
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化學(xué)作用
生物作用
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照相殺菌
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倫琴射線
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原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生
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穿透作用
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X光透視
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γ射線
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原子核受激發(fā)產(chǎn)生
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穿透作用
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探傷、治療腫瘤 |
(四)光電效應(yīng)：
1、意義：在光(包括不可見光)照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)
2、實(shí)驗(yàn)規(guī)律：I.每種金屬都有一種極限頻率ν0，入射光的ν〉ν0才發(fā)出光電子，入射光ν〈ν0不論光照射時(shí)間多長，光多強(qiáng)也不能發(fā)生光電效應(yīng);II.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的ν的增大而增大，與光強(qiáng)無關(guān);III.瞬時(shí)發(fā)生：入射光照射到金屬上到發(fā)射電子幾乎不需要時(shí)間，小于1納秒;IV.飽和光電流與光強(qiáng)度成正比
3、波動(dòng)說與光電效應(yīng)的矛盾：波動(dòng)理論：光的能量由光的強(qiáng)度決定，光的強(qiáng)度又由光的振幅決定，與頻率無關(guān);波動(dòng)理論與光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的前3條矛盾
4、光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋：
——I.金屬中的一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的全部能量;
——II.逸出功W是從金屬表面上逸出的電子克服原子核的引力做的功，W由金屬本身的特性決定，對(duì)一種金屬為定值;III.從能量關(guān)系搞清mvm2/2=hν-W(不要求計(jì)算)
(五)光譜
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種 類
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產(chǎn) 生 條 件
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特 征
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實(shí) 例
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發(fā)射
光譜 |
連續(xù)光譜 |
（許多原子組成的整體發(fā)光）熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)出
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連續(xù)分布的一切波長的光組成
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白熾燈、蠟燭、弧光燈
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明線光譜
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（單個(gè)原子發(fā)光）稀薄氣體（高壓放電）發(fā)光；固體液體物質(zhì)到電弧或煤氣燈火焰中燒
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一些不連續(xù)的亮線組成
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霓虹燈
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吸收光譜
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高溫物體發(fā)出的白光通過較冷的物質(zhì)蒸汽
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在連續(xù)光譜的背景下一些不連續(xù)的暗線
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太陽光譜
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光譜分析：原理：利用明線、吸收光譜中的特征譜線;用途：鑒別物質(zhì)、確定成分
(六)光的波粒二象性
1、光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，有的波動(dòng)性顯著，有的粒子性顯著
2、物質(zhì)波：也稱德布羅意波，波長λ=h/p.
3、波粒二象性中的波是幾率波(物質(zhì)波)，不是機(jī)械波，也不是電磁波，不是宏觀意義中的波;波粒二象性中的粒子也不是宏觀意義中的粒子(質(zhì)點(diǎn))，光子運(yùn)動(dòng)既沒有一定的軌道，是無規(guī)則的，與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不同，不遵從牛頓定律。
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