高考物理一輪復(fù)習(xí)第十五部分-光(共29頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十二章光第 1 課時光的折射、全反射基礎(chǔ)知識歸納1.光的直線傳播在同一均勻介質(zhì)中光沿直線傳播.當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，傳播方向改變.當(dāng)障礙物或孔的尺寸和波長相等或者比波長小時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，光線將偏離原來的方向.2.光的反射、平面鏡成像(1)光的反射定律.光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的分界面時發(fā)生反射，反射光線、入射光線和法線處在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角.(2)平面鏡成像的特點：正立等大的虛像，物與像關(guān)于鏡面對稱.(3)在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的，常用到這一特點及邊緣光線作圖來確定視場的范圍.3.光的折射(1)折射

2、定律折射光線、入射光線、法線處于同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦的比值是定值(注意兩角三線的含義).(2)折射率折射率定義：光從真空或空氣中射入介質(zhì)中發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率.折射率是反映介質(zhì)折射光的本領(lǐng)大小的一個物理量.折射率的定義表達(dá)式： n(其中1為真空或空氣中的角度).折射率的其他各種計算表達(dá)形s式：n (其中c、為光在真空或空氣中的光速、波長；v、為介質(zhì)中的光速、波長；C為光發(fā)生全反射時的臨界角).折射率大小的決定因素：介質(zhì)、光源(主要是頻率)，注意：介質(zhì)的折射率n>1.(3)折射光路是可逆的.4

3、.光的全反射 (1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)比較，折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)；“光疏”和“光密”具有相對性.(2)全反射現(xiàn)象：光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)的分界面上時，當(dāng)入射角增大到一定程度時，光全部反射回光密介質(zhì)，這一現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象.(3)臨界角：折射角等于90°時對應(yīng)的入射角叫做臨界角，用C表示，C.(4)發(fā)生全反射的條件：光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)；入射角大于等于臨界角.(5)光導(dǎo)纖維：實際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射.其中內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)，它對光具有傳導(dǎo)作用.5.光的色

4、散(1)三棱鏡：橫截面為三角形的三棱柱透明體稱三棱鏡.三棱鏡對光線的作用：光密三棱鏡：當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，光線兩次均向底面偏折.物體經(jīng)棱鏡成像向頂角偏移.光疏三棱鏡：當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，光線兩次均向頂角偏折.全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)：當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出.當(dāng)光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊都發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出.三棱鏡成像：當(dāng)物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，逆著出射光線可以看到物體的虛像.(2)光的色散：白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光束.含有多種顏色

5、的光被分解成單色光的現(xiàn)象叫做光的色散.各種色光按其波長的有序排列叫做光譜.各種色光性質(zhì)比較：可見光中紅光的折射率n最小，頻率最小，在同種介質(zhì)中(除真空外)傳播速度v最大，波長最大，從同種介質(zhì)射向真空時發(fā)生全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時的偏折角最小(注意區(qū)分偏折角和折射角).重點難點突破一、對折射率的理解折射率的定義指明了光是從空氣(真空)入射至介質(zhì)中，n，1是空氣(真空)中的角度，2是介質(zhì)中的角度.計算折射率時，應(yīng)先根據(jù)題意畫好光路圖，找對兩個角度.無論光是從空氣(真空)入射至介質(zhì)中，還是從介質(zhì)入射至空氣(真空)中，1均為空氣(真空)中的角度.1>2，c>v，

6、所以n>1.二、與全反射有關(guān)的定性分析和定量計算全反射產(chǎn)生的條件是光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角.涉及的問題如：全反射是否發(fā)生、什么范圍的入射光才能從介質(zhì)中射出、折射光覆蓋的范圍分析、臨界角的計算等，都需正確作出光路圖，熟練應(yīng)用幾何知識進(jìn)行分析和計算.三、不同顏色的光的頻率不同顏色的光，其頻率不同，因此在同一介質(zhì)中光速及波長不同，同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，紅光的頻率最低，紫光的頻率最高.同一介質(zhì)中，頻率高的色光折射率大，因為Csin，n大則C小，當(dāng)入射角從0°逐漸增大時，頻率高的色光先發(fā)生全反射，利用v，v/，可分析比較不同色光在同一介質(zhì)中的光速、波

7、長的大小.四、折射率測定的幾種方法1.成像法(1)原理：利用水面的反射成像和水的折射成像.(2)方法：緊挨燒杯口豎直插入一直尺，在直尺的對面觀察水面，能同時看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像.若從點P看到直尺在水下最低點的刻度B的像B(折射成像)恰好與直尺在水面上的刻度A的像A(反射成像)重合，讀出AC、BC的長，量出燒杯內(nèi)徑d，如圖所示，即可求出水的折射率為n.2.視深法(1)原理：利用視深公式，hh/n.(2)方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方吊一根針，如圖所示.調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測出針尖距水面的距離即為杯中水的視深h，再測出水的實際深度h，

8、則水的折射率為n.3.全反射法(1)原理：全反射現(xiàn)象.(2)方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖所示，在水面上觀察，看到一圓形的發(fā)光面，量出發(fā)光面的直徑D與水深h，則水的折射率為n.注意：對液體、透明固體均可用全反射法測其折射率.4.插針法(在第4課時重點講明)典例精析1.與折射率有關(guān)的計算【例1】一個圓柱形筒，直徑12 cm，高16 cm.人眼在筒側(cè)上方某處觀察，所見筒側(cè)的深度為9 cm，當(dāng)筒中裝滿液體時，則恰能看到筒側(cè)的最低點.求：(1)此液體的折射率；(2)光在此液體中的傳播速度.【解析】題中的“恰能看到”表明人眼看到的是筒側(cè)最低點發(fā)出的光線經(jīng)界面折射后進(jìn)入人眼的邊界光線.由

9、此可作出符合題意的光路圖，認(rèn)為“由人眼發(fā)出的光線”折射后恰好到達(dá)筒側(cè)最低點.根據(jù)題中的條件作出光路圖如圖所示：(1)由圖可知：sin 2，sin 1折射率：n(2)傳播速度：vm/s2.25×108 m/s【思維提升】本題中知道人眼看到的邊界光線，知道人眼順著折射光線反向延長線看去，而認(rèn)為筒深為9 cm，是正確作出光路圖的依據(jù).總之，審清題意畫出光路圖，必要時還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，這是分析折射問題的關(guān)鍵.【拓展1】空中有一只小鳥，距水面3 m，其正下方距水面4 m深處的水中有一條魚.已知水的折射率為，則鳥看水中的魚離它6m，魚看天上的鳥離它8m.【解析】首先作出鳥看魚的光

10、路圖，如圖所示.由于是在豎直方向上看，所以入射角很小，即圖中的1和2均很小，故有tan 1sin 1，tan 2sin 2.由圖可得：h1tan 2htan 1，hh1tan 2/tan 1h1sin 2/sin 1m3 m則鳥看水中的魚離它：H1(33) m6 m同理可得魚看鳥時：hnh23×m4 m則H2(44) m8 m2.與全反射相關(guān)的判斷、分析及計算【例2】如圖所示，一束平行光從真空垂直射向一塊半圓形玻璃磚的底面，下列說法正確的是()A.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃磚B.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線能通過玻璃磚C.通過圓心的光線將沿直線穿過，不發(fā)生偏折D.圓心兩

11、側(cè)一定范圍外的光線將在曲面處發(fā)生全反射【解析】垂直射向界面的光線不發(fā)生偏折，因而光束沿直線平行射到半圓面上，其中通過圓心的光線將沿直線穿過，不發(fā)生偏折；由中心向兩側(cè)，光從半圓面進(jìn)入真空時的入射角逐漸增大并趨于90°，當(dāng)入射角或大于臨界角時，會發(fā)生全反射.【答案】BCD【思維提升】半圓形的玻璃磚，法線為圓心與該入射點連線，通過作圖，可看出半圓面處的入射角由中心向兩側(cè)逐漸增大.【拓展2】有一折射率為n的長方體玻璃磚ABCD.其周圍是空氣，如圖所示，當(dāng)入射光線從它的AB面以入射角射入時，(1)要使光線在BC面發(fā)生全反射，證明入射角應(yīng)滿足的條件是sin .(BC面足夠長)(2)如果對于任意入

12、射角(0°且<90°)的光線都能發(fā)生全反射，則玻璃磚的折射率應(yīng)取何值？【解析】(1)要使光線在BC面發(fā)生全反射，(如圖所示)，首先應(yīng)滿足sin 式中為光線射到BC面時的入射角，由折射定律有n將兩式聯(lián)立解得sin (2)如果對于任意入射角的光線都能發(fā)生全反射，即0°<<90°都能發(fā)生全反射，則只有當(dāng)>1才能滿足上述條件，故n>3.不同色光在同一介質(zhì)中的波長、波速、折射率的對比【例3】OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面.a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示.由此可知()A.棱

13、鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大C.a光的頻率比b光的高D.a光的波長比b光的長【解析】由光路圖可以看出，a光入射到界面OM與b光入射到界面ON的入射角相等，a光沒有發(fā)生全反射，但b光已經(jīng)發(fā)生全反射，說明此時的入射角小于a光的臨界角，卻等于或大于b光的臨界角，可見對于同一種介質(zhì)，b光的臨界角較小,由sin C可知玻璃對b光的折射率nb較大，說明b光的頻率較高，C錯；根據(jù)v知棱鏡內(nèi)b光的傳播速度較小，B對、A錯；根據(jù)vf可知b光的波長較短，D對.【答案】BD【思維提升】折射率n是討論折射和全反射問題的重要物理量，是聯(lián)系各物理量的橋梁，對跟折射率n有關(guān)的所有關(guān)系式應(yīng)熟

14、練掌握. 【拓展3】一束白光從頂角為的三棱鏡的一邊以較大的入射角i射入并通過三棱鏡后，在屏P上可得到彩色光帶，如圖所示，在入射角i逐漸減小到零的過程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則( B )A.紅光最先消失，紫光最后消失B.紫光最先消失，紅光最后消失C.紫光最先消失，黃光最后消失D.紅光最先消失，黃光最后消失【解析】作出白光的折射光路圖，如圖所示，可看出，白光從AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，從而到達(dá)另一側(cè)面AC時的入射角較大，且因紫光折射率最大，根據(jù)sin C可知其全反射的臨界角最小，故隨著入射角i的減小，進(jìn)入玻璃后的各色光中紫光首先發(fā)生全反射不從AC射出，以后依次是靛、藍(lán)、綠、黃、橙

15、、紅，逐漸發(fā)生全反射而不從AC面射出，所以只有選項B正確. 易錯門診【例4】一束白光從玻璃里射入稀薄空氣中，已知玻璃的折射率為1.53，求入射角為下列兩種情況時，光線的折射角各為多少？(1)入射角為50°；(2)入射角為30°.【錯解】由折射定律n可知：(1)當(dāng)入射角i50°時，sin 所以30°(2)當(dāng)i30°時，sin 所以19°【錯因】此解法中沒有先分析判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，會不會發(fā)生全反射，而是死套公式，引起錯誤.【正解】光線由玻璃射入空氣中，是由光密媒質(zhì)射入光疏介質(zhì)，其臨界角為C，則有

16、：sin C0.653 6所以C40°50由已知條件知，當(dāng)i50°時，iC，所以光線將發(fā)生全反射，不能進(jìn)入空氣中.當(dāng)i30°時，iC，光進(jìn)入空氣中發(fā)生折射現(xiàn)象.由折射定律有：sin n·sin i1.53×sin 30°0.765所以 49°54【思維提升】解光的折射現(xiàn)象的題目時，首先應(yīng)作出判斷：光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).如是前者則i，如是后者則i.其次，如果是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)中，還有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，應(yīng)再判斷入射角是否大于臨界角，明確有無折射現(xiàn)象.第 2 課時 光的干涉、衍射 激光基

17、礎(chǔ)知識歸納1.光的干涉現(xiàn)象(1)光的干涉兩列光波在空間相遇時發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強(qiáng)，在另一區(qū)域總減弱，從而出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫光的干涉.(2)干涉的條件相干光源：頻率相同、相差恒定(步調(diào)差恒定)的兩束光.相干光源采用將一束光一分為二的方法獲得，或者采用人造激光.(3)楊氏雙縫干涉相干條件：如圖若S1、S2光振動情況完全相同，則符合r2r1xn(n0,1,2,3)時，出現(xiàn)亮條紋；若S1、S2光振動情況完全相同，則符合r2r1x(2n1) (n0,1,2,3)時，出現(xiàn)暗條紋.(注意：振動情況完全相反的加強(qiáng)減弱條件)其中d是兩狹縫之間的距離，L是兩狹縫到屏的距離，是光波的波長.相鄰亮條紋(

18、或相鄰暗條紋)之間的中央間距：x 雙縫干涉圖樣 單色光：中央為明條紋，兩邊為等間距對稱分布明暗相間條紋；復(fù)合光：中央為明條紋，兩邊為等間距對稱分布彩色條紋.白光：中央為白色明條紋.(4)薄膜干涉薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的兩列光波疊加而形成.生活實例及應(yīng)用：a.液膜干涉：劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行明暗相間的條紋.b.固膜干涉：增透膜.膜的厚度：.增反膜：.c.氣膜干涉：檢查平整程度.待檢平面和標(biāo)準(zhǔn)平面之間的楔形空氣薄膜，用單色光進(jìn)行照射，入射光從空氣膜的上、下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋，待檢平面若是平的，空氣膜厚度相同的各點就位于一條直線上，干涉條紋是平行的；反之，干涉條紋有彎曲

19、現(xiàn)象.2.光的衍射現(xiàn)象(1)光的衍射光遇到障礙物時，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射.(2)明顯衍射的條件從理論上講衍射是無條件的，但需發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件：當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波的波長小，或者跟光波的波長相差不多時，光才發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.(3)衍射圖樣單縫衍射：單色光：中央是最寬的亮條紋，兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋；復(fù)合光：中央是最寬的亮條紋，兩側(cè)為不等間隔的彩色條紋，最靠近中央的是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光.注意：與雙縫干涉的干涉條紋不同的是：干涉條紋均勻分布，而衍射條紋的中央明紋較寬、較亮.圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán).(4)泊松亮斑光照射到一個半徑很小的圓

20、板后在圓板的陰影中心出現(xiàn)亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一.注意泊松亮斑與圓孔衍射條紋的區(qū)別：圖甲是泊松亮斑，圖乙是圓孔衍射條紋.(5)光的衍射的應(yīng)用用衍射光柵測定光波波長.3.光的偏振(1)自然光、偏振光自然光：從光源(如太陽、亮著的燈等)直接發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向的一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同.偏振光：自然光通過偏振片后，在跟光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動在某一方向較強(qiáng)而在另一些方向振動較弱，這樣的光叫偏振光.自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時的反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏

21、振方向互相垂直.我們通常看到的絕大多數(shù)光都是偏振光.(2)光的偏振的物理意義光的偏振現(xiàn)象充分表明光波是橫波.因為偏振現(xiàn)象是橫波所特有的現(xiàn)象.(3)偏振光的應(yīng)用全息照相、立體電影等.4.激光(1)激光的特點主要特點有：相干性好；平行度好；亮度很高.激光是一種人工相干光，兩束相同的激光在相遇區(qū)域疊加時，產(chǎn)生非常明顯的干涉現(xiàn)象；激光具有非常好的平行度，激光在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍然保持一定的強(qiáng)度；激光具有很強(qiáng)的亮度，激光可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量.(2)激光的重要應(yīng)用應(yīng)用：通信、測距、光盤讀取、切割等.由于激光是相干光，便于調(diào)制，常用來傳遞信息，光纖通信就是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物；

22、激光測距雷達(dá)、激光刻錄光盤等都是根據(jù)激光的平行度好的原理制成的；利用激光在很短的時間內(nèi)集中很大的能量的性質(zhì)，用激光來切割各種物體、焊接金屬及在硬質(zhì)材料上打孔、醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來切開皮膚、切除腫瘤、“焊接”剝落的視網(wǎng)膜等，利用激光產(chǎn)生的高溫高壓引起核聚變.重點難點突破一、正確識別生活中的干涉、衍射、折射、反射等光現(xiàn)象，掌握干涉、衍射條紋的特點因白光是復(fù)色光，白光在干涉，衍射與折射時均可觀察到彩色光帶，生活中常見的干涉現(xiàn)象為薄膜干涉，如水面的油膜、照相機(jī)鏡頭前的增透膜、肥皂膜，相干光源是同一束光在薄膜前后兩個表面的反射光.因可見光的波長很短，只有幾百納米，要觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物或孔的

23、尺寸必須很小.所以將眼瞇成一條縫或透過紗巾觀察到的彩色光帶是白光經(jīng)過縫隙產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.白光通過三棱鏡形成的彩色光帶是光的折射現(xiàn)象即色散，雨后天空中的彩虹產(chǎn)生也是光的色散現(xiàn)象.二、光的干涉條件的理解光的干涉條件是有兩個頻率相同、振動情況總是相同(或相差恒定)的波源，即相干波源由于不同光源發(fā)出的光的頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相位差，在一般情況下，很難找到兩列相干光源.通常采用人造激光或?qū)⒁皇庖环譃槎?，如圖分別是利用雙縫、楔形薄膜、空氣膜、平面鏡形成相干光源.三、雙縫干涉中條紋間距和位置的分析及有關(guān)計算1.影響條紋間距的因素，x，L為雙縫刻屏的

24、距離，d為兩狹縫間的距離，為光的波長.2.中央位置是亮紋還是暗紋的條件：雙縫到光屏中央距離相等，光程差為零.若兩光源振動完全一致，中央一定是亮紋，若兩光源振動恰好相反，則中央為暗紋.分析時要結(jié)合兩狹縫的具體位置及兩光源的振動情況兩個因素進(jìn)行判斷.3.單色光顏色、頻率、波長的關(guān)系.光的顏色由光的頻率決定，在可見光中，紅光頻率最低，紫光頻率最高，真空中各色光光速相同，由c·知，真空中紅光波長最大，紫光波長最小.四、薄膜干涉條紋間距與彎曲方法的判斷方法1.條紋出現(xiàn)在薄膜前表面的等厚線上，明紋產(chǎn)生的條件是厚度等于光波半波長的整數(shù)倍.2.等傾干涉條紋是均勻的，相鄰明紋間的高度差是一個常數(shù)，是由

25、厚度決定.如圖若薄片變厚，增大，第一條明紋位置向左移動且相鄰明紋的間距變密.3.若被檢查平面平整則干涉圖樣是等間距明暗相同的平行直條紋.若某處凹下，則對應(yīng)明(暗)條紋提前出現(xiàn)，如圖(a)所示；若某處凸起，則對應(yīng)明(暗)條紋延后出現(xiàn)，如圖(b)所示.典例精析1.各種光現(xiàn)象的識別【例1】分析以下現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：(1)通過盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌?，可看到彩色光?2)菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色；(3)隔著帳?？催h(yuǎn)處的燈，見到燈周圍輻射彩色的光芒；(4)光線照在花布上，可以看見花布上的圖樣.【解析】(1)白光通過盛水的玻璃杯發(fā)生折射，產(chǎn)生色散，在適當(dāng)?shù)慕嵌?，各色光分離較大，可看到彩色光.(2)光經(jīng)過菜湯上

26、油膜的上、下兩表面發(fā)生反射，兩列反射光波相互疊加，產(chǎn)生干涉條紋，因此菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色.(3)遠(yuǎn)處發(fā)出的光經(jīng)過帳幔的縫隙，產(chǎn)生衍射，因此遠(yuǎn)處的燈周圍輻射彩色的光芒.(4)光線照在花布上看見花布的圖樣，是由于光的反射與吸收的結(jié)果.花布是由各種顏色的花紋組成的，當(dāng)白光照在花布上時紅色花紋反射紅光，吸收其他顏色的光，這樣我們在該位置只看到紅色.同理可以看到各種花紋反射的顏色.這樣可以看到花布的圖樣.【思維提升】題目中的四種現(xiàn)象都使觀察者看到彩色光，但它們產(chǎn)生彩色光的原因不盡相同，解答這類說理題要求我們善于透過現(xiàn)象抓住事物的本質(zhì).【拓展1】如圖所示為單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫照射到光屏上，可觀察到的圖

27、像是( A )【解析】單色光源經(jīng)狹縫產(chǎn)生衍射，衍射圖樣是間距不等明暗相間，中央寬而亮，兩邊寬度和亮度逐漸降低的條紋，且兩邊明條紋的亮度迅速降低，只有A符合這些特點.故本題答案為A.2.對相干光源的理解及干涉規(guī)律的實際應(yīng)用【例2】1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì).1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實驗).(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色光源.M為一平面鏡.試用平面鏡成像作圖法在圖上畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域.(2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為，在光屏上形成干涉

28、條紋.寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離x的表達(dá)式.【解析】(1)根據(jù)平面鏡成像特點(對稱性)，先作出S在鏡中的像，畫出邊沿光線，范圍如圖所示.(2)要求記住楊氏雙縫干涉實驗中干涉條紋寬度與雙縫間距、縫屏距離、光波波長之間的關(guān)系x，因為d2a，所以x【思維提升】對于雙縫干涉原理的理解是很重要的，關(guān)鍵是楊氏的“一分為二”的實驗設(shè)計思想.光源S在平面鏡中所成的像與S本身構(gòu)成了相干光源.要獲得穩(wěn)定的干涉，就是要找到相干光源.如還可以利用兩塊成很小角度的平面鏡的反射光進(jìn)行干涉實驗等.【拓展2】在楊氏雙縫干涉實驗中，如果( BD )A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)

29、紅黑相間的條紋C.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋D.用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋【解析】白光是由不同頻率單色光組成的復(fù)色光，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋，由于兩側(cè)條紋間距與各色光波長成正比，即紅光的亮條紋間寬度最大，紫光亮條紋間寬度最小，除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋，所以A錯，B正確；當(dāng)兩縫用不同光照射時，兩光頻率不同，不是相干光，不能呈現(xiàn)彩色條紋，C錯；遮住一縫，則為衍射實驗，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋，D正確.3.雙縫干涉中明暗條紋出現(xiàn)的條件及

30、定量計算【例3】如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，使用波長為600 nm的橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點上方的P1點出現(xiàn)第一條亮紋中心(即P1到S1、S2的路程差為一個波長)，現(xiàn)換用波長為400 nm的紫光源照射單縫，則()A.P和P1仍為亮點B.P為亮點，P1為暗點C.P為暗點，P1為亮點D.P、P1均為暗點【解析】從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成的兩束光為相干光，由題意，屏中央P點到S1、S2距離相等，即由S1、S2分別射出的光到P點的路程差為零，因此是亮紋中心.因而，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，P點都是中央亮紋中心.而P1點到S1、S2路程相差剛好是橙

31、光的一個波長，即|P1S1P1S2|600 nm橙，則兩列光波到達(dá)P1點振動情況完全一致，振動得到加強(qiáng)，因此出現(xiàn)亮紋.當(dāng)換用波長為400 nm的紫光時，|P1S1P1S2|600 nm，則兩列光波到達(dá)P1點時振動情況完全相反，即由S1、S2射出的光波到達(dá)P1點就相互消弱，因此，出現(xiàn)暗條紋.綜上所述，選項B正確.【答案】B【思維提升】判斷屏上某點為亮紋還是暗紋，要看該點到兩個光源(雙縫)的路程差與波長的比值，要記住路程差等于波長整數(shù)倍處為亮條紋，等于半波長的奇數(shù)倍處為暗條紋.還要注意這一結(jié)論成立的條件是：兩個光源情況完全相同.本題若頻率相同的兩相干光源，振動情況完全相反，那么P點仍然是中央亮條紋

32、嗎？(答案：不是，為暗條紋.)【拓展3】雙縫干涉實驗裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋.屏上O點距雙縫S1和S2的距離相等，P點是距O點最近的第一條亮紋.如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點及其上方的干涉條紋的情況是：O點是紅光的亮條紋；紅光的第一條亮條紋在P點的上方；O點不是藍(lán)光的亮條紋；藍(lán)光的第一條亮條紋在P點的上方.已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍(lán)光的波長，據(jù)此判斷( A )A.只有正確 B.只有正確C.只有正確 D.只有正確【解析】由于O點到雙縫的光程差為零，所以為各種單

33、色光的亮條紋，P點是綠光的第一亮條紋，因為紅>綠，x，所以紅光條紋間距大于綠光條紋間距.4.薄膜干涉規(guī)律的認(rèn)識與應(yīng)用【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖所示.將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到干涉條紋如圖所示.干涉條紋有如下特點：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)若在圖裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋()A.變疏B.變密C.不變D.消失【解析】撤去一張紙片后，劈形空氣

34、薄膜的劈勢減緩，相同水平距離上，劈勢厚度變化減小，以致干涉時波程差變化減小，條紋變寬，數(shù)量變少(變疏).【答案】A【思維提升】本題考查了對薄膜干涉的正確理解，特別是同一條紋對應(yīng)的空氣膜厚度相同這一知識的靈活運(yùn)用，考查了學(xué)生的應(yīng)用能力.【拓展4】登山運(yùn)動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴(yán)重地?fù)p壞視力.有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014 Hz，那么它設(shè)計的這種“增反膜”的厚度至少是多少？【解析】“增反膜”與“增透膜”的區(qū)別是：“

35、增透膜”是增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，“增反膜”卻是減弱透射光的強(qiáng)度，故“增反膜”的前后表面的兩反射光的光程差為波長的整數(shù)倍，即光程差最小為光在膜中的一個波長介，由題中信息可知：紫外線在膜中波長介2.5×107 m所以d1.25×107 m 易錯門診【例5】如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是() A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加

36、形成的C.干涉條紋不等距是因為空氣膜厚度不是均勻變化D.干涉條紋不等距是因為空氣膜厚度是均勻變化【錯解】凸透鏡和平板玻璃組成薄膜，凸透鏡的上表面的反射光和平板玻璃的上表面的反射光形成薄膜干涉條紋，故B正確，A錯；根據(jù)薄膜干涉的應(yīng)用檢測工件的平整程度可知，凸透鏡上表面是圓弧，表面不是均勻變化，故干涉條紋不是均勻變化，故C正確，D錯.【錯因】上述錯誤的原因是沒有弄清凸透鏡和平板玻璃組成的哪部分是薄膜，把凸透鏡看成薄膜而錯選B，而實際上是凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜，反射光是薄膜的兩個表面的反射光干涉形成干涉條紋.【正解】由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透鏡

37、的下表面和平板玻璃的上表面，故A正確，由于凸透鏡的下表面是圓弧面，所以形成的薄膜厚度不是均勻變化，形成不等間距的干涉條紋，故C正確.【答案】AC【思維提升】本題中不易理解哪部分是薄膜，本題的關(guān)鍵是弄清楚薄膜，相干光是薄膜上下兩個表面的反射光.第 3 課時波粒二象性基礎(chǔ)知識歸納1.光的本性學(xué)說的發(fā)展史(1)牛頓的微粒說：認(rèn)為光是高速粒子流，它能解釋光的直進(jìn)、光的反射現(xiàn)象，不能解釋光的干涉、衍射現(xiàn)象.(2)惠更斯的波動說：認(rèn)為光是某種振動，以波的形式向四周傳播，它能解釋光的干涉、衍射現(xiàn)象，不能解釋光電效應(yīng)、光的直進(jìn).(3)麥克斯韋的電磁說：認(rèn)為光是電磁波，實驗依據(jù)是電火花實驗，證明了光與電磁波在真

38、空中傳播速度相等，且都為橫波，能夠解釋光在真空中的傳播、光的干涉、衍射，不能解釋光電效應(yīng).(4)愛因斯坦的光子說：認(rèn)為光的傳播是一份一份的，每一份叫做光子，其能量與頻率成正比，即Eh，能夠解釋光電效應(yīng)、光的直進(jìn)、光的反射，不能解釋光的干涉、衍射.(5)德布羅意的波粒二象性：認(rèn)為光既有粒子性，又有波動性，個別光子表現(xiàn)粒子性，大量光子表現(xiàn)波動性；光子頻率大的粒子性明顯，頻率小的波動性明顯.能夠解釋所有光現(xiàn)象.2.光的電磁說(1)內(nèi)容：光的本質(zhì)是電磁波.(2)意義：光的電磁說說明了光的電磁本質(zhì)，使人們認(rèn)識到光波與機(jī)械波的本質(zhì)不同，把光學(xué)和電磁學(xué)統(tǒng)一起來.(3)依據(jù)：光和電磁波的傳播都不需要介質(zhì)；光和

39、電磁波在真空中的傳播速度相同，即c3×108 m/s.3.光電效應(yīng)(1)現(xiàn)象：在光的照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng).(2)光電效應(yīng)的規(guī)律：任何一種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率，入射光的頻率必須大于這個頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大；光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時的，一般不超過109 s；當(dāng)入射光的頻率大于金屬極限頻率時，光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.(3)光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子的能量與其頻率成正比，即Eh.(4)光電效應(yīng)方程：逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值，即W

40、h0；光電效應(yīng)方程：Ek hW.4.康普頓效應(yīng)(1)康普頓效應(yīng)：即當(dāng)射線或X射線打在物質(zhì)上，與物質(zhì)中原子的核外電子發(fā)生相互作用，作用后產(chǎn)生散射光子和反沖電子的效應(yīng)；其作用過程為：當(dāng)入射X ()光子和原子內(nèi)一個軌道電子發(fā)生相互作用時，光子損失一部分能量，并改變運(yùn)動方向(散射光子)，電子獲得能量而脫離原子(反沖電子)，此種作用過程稱為康普頓效應(yīng).其結(jié)果是：產(chǎn)生了次級電子，反沖電子繼而將發(fā)生電子與物質(zhì)的相互作用.(2)意義：康普頓效應(yīng)是驗證光的波粒二象性的重要物理實驗之一.愛因斯坦光子理論圓滿解釋了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，而康普頓對康普頓效應(yīng)進(jìn)行了成功的解釋，使光量子說得到了實驗的證明，更有力地證明了愛

41、因斯坦光子理論的正確性.(3)康普頓效應(yīng)的解釋：經(jīng)典解釋(電磁波的解釋)：單色電磁波作用于比波長尺寸小的帶電粒子上時，引起受迫振動，向各方向輻射同頻率的電磁波.經(jīng)典理論解釋頻率不變的一般散射可以，但對康普頓效應(yīng)不能做出合理解釋；光子理論的解釋：光子不僅有能量h，而且有動量h/；模型：X射線光子與靜止的自由電子發(fā)生彈性碰撞；在碰撞過程中能量、動量守恒.(4)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實了光的粒子性.5.概率波在雙縫干涉圖樣中，不能肯定某個光子落在哪一點，即光子落在各點的概率是不一樣的.但光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小.光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動規(guī)律確定，所以光波是一種概率波.6.光的波

42、粒二象性(1)光既具有波動性，又有粒子性；大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性.(2)光子和電子、質(zhì)子等實物粒子一樣，具有能量和動量.與其他物質(zhì)相互作用時，粒子性起主導(dǎo)作用；在光的傳播過程中，光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的多少(概率)，由波動性起主導(dǎo)作用.(3)對不同頻率的光，頻率低、波長長的光，波動性特征顯著；而頻率高、波長短的光，粒子性特征顯著.7.不確定關(guān)系式，其中x表示粒子位置的不確定量，p表示粒子在x方向上的動量的不確定量.不確定關(guān)系式表明：(1)微觀粒子的坐標(biāo)測得愈準(zhǔn)確(x0)，動量就愈不準(zhǔn)確(p)；(2)微觀粒子的動量測得愈準(zhǔn)確(p0)，坐標(biāo)就愈不準(zhǔn)確(x

43、).但這里要注意，不確定關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn)；也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn)；更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn)；而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn).重點難點突破一、光電效應(yīng)“光電效應(yīng)”是光的粒子性的一個重要體現(xiàn)，也是光的本性中一個高考熱點，因此在復(fù)習(xí)過程中：1.要澄清一些易混淆的概念，如“光子”、“光電子”、“光子的能量”與“光電子的最大初動能”等，這對理解光電效應(yīng)的規(guī)律具有重要意義.(1)“光子”與“光電子”光子是指光在空間傳播時的每一份能量(即能量是不連續(xù)的)，光子不帶電，是微觀領(lǐng)域中的一種粒子；而光電子是金屬表面受到光照時發(fā)射出來的電子，因此其本質(zhì)就是電子.(2)“光子的

44、能量”與“入射光的強(qiáng)度”光子的能量是一份一份的，每一份的能量為Eh，其大小由光的頻率決定；而入射光的強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)入射光中包含光子數(shù)的多少，入射光的強(qiáng)度可表示為Pnh，其中n為單位時間內(nèi)的光子數(shù).(3)“光電子的最大初動能”與“光電子的動能”光照射到金屬表面時，電子吸收光子的能量，就可能向各個方向運(yùn)動，運(yùn)動過程中要克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分能量轉(zhuǎn)化為光電子的初動能.所以金屬表面的電子，只需克服原子核的引力做功就能從金屬表面逸出，那么這些光電子具有最大初動能，其值為EkmhW(式中W為金屬的逸出功).而不從金屬表面發(fā)射的光電子，在逸出的過程中損失的能量會更多，所以此

45、時光電子的動能Ek<Ekm.一個電子吸收一個光子的能量后，動量立即增大，不需要積累能量的過程.2.掌握兩條線索、明確各概念間的對應(yīng)關(guān)系由上圖可知，這兩條線索：一是光的頻率線，二是光的強(qiáng)度線.這兩條對應(yīng)關(guān)系線就是：光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流強(qiáng)度大；光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大.二、對光的波粒二象性的理解1.光的干涉、衍射現(xiàn)象和光的電磁說，表明了光不可懷疑地具有波動性；光電效應(yīng)和光子說，卻說明了光的波動性理論有一定的局限性，光還具有粒子性.光的一切行為只有光具有波粒二象性才能說明，所以我們認(rèn)為光具有波粒二象性.2.光子說并沒有否定光的電磁說，光子的能量Eh，其中頻率仍是

46、波的特征，我們不可以把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光子當(dāng)成宏觀概念中的粒子，對于宏觀物體來說，波粒二象性不可想象但在微觀世界卻是存在的.3.要認(rèn)識到不僅光具有波粒二象性，一切微觀粒子都具有波粒二象性，所以波粒二象性是微觀世界具有的特性.隨著研究對象的不同，我們的觀念、方法也要改變，宏觀現(xiàn)象和微觀現(xiàn)象的研究方法、理解方式是不相同的.4.對光的波粒二象性簡短的總結(jié)：(1)光波有一定的頻率和波長，光子有一定的能量(Eh)和動量(ph/)，是個矛盾對立的統(tǒng)一體，彼此含有對方的成分，共存于光的統(tǒng)一體中.Eh，p.事實上，不僅光具有波粒二象性，一切運(yùn)動的物體都具有波粒二象性，其波長 (德布羅意波長).宏

47、觀物體的德布羅意波長非常小，很難觀察到它們的波動性.(2)只有一個差異：在一定條件下波動性顯著，在另一條件下粒子性顯著，即我們觀察到這對矛盾的主要方面.具體地說就是：光在傳播過程中波動性顯著，光在與物質(zhì)作用時粒子性表現(xiàn)顯著；大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果則顯示出粒子性.頻率越低的光，波動性越顯著；頻率越高的光，粒子性越顯著.典例精析1.對光的波粒二象性的正確理解【例1】關(guān)于光的波粒二象性，下列說法正確的是()A.大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性B.光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，光跟物質(zhì)相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性C.頻率高的光波動性顯著，頻

48、率低的光粒子性顯著D.光既有波動性又有粒子性，說明光既是波又是粒子【解析】光在一定條件下波動性顯著，在另一條件下的粒子性顯著.大量光子的產(chǎn)生的效果顯示波動性，個別光子產(chǎn)生的效果則顯示出粒子性，A對，B對.頻率高的光波長短，波動性不明顯，C錯.不能將光的波粒二象性理解成光既是波又是粒子，它既不同于宏觀概念中的波，也不同于宏觀概念的粒子，D錯.【答案】AB【思維提升】波動性和粒子性在宏觀領(lǐng)域看起來是相互對立的，但在微觀領(lǐng)域，一切微觀粒子都具有波粒二象性.【拓展1】如圖所示，與鋅板相連的驗電器的鋁箔原來是張開的，現(xiàn)在讓弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后照射到鋅板，發(fā)現(xiàn)在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連

49、的驗電器的鋁箔張角變大，以上實驗事實說明( A )A. 光具有波粒二象性B. 驗電器的鋁箔原來帶負(fù)電C. 鋅板上亮條紋是平行等寬度的D. 若改用激光器發(fā)出的紅光照射鋅板，觀察到驗電器的鋁箔張角則一定會變得更大【解析】當(dāng)弧光燈發(fā)出的紫外線經(jīng)過狹縫照在鋅板上，鋅板上形成明暗相間的條紋，發(fā)生衍射現(xiàn)象，中心條紋寬度最寬，說明光有波動性；同時與鋅板相連的驗電器的鋁箔張角變大，發(fā)生了光電效應(yīng)，電子飛出，鋅板原來帶正電，說明光有粒子性.所以A正確，B、C錯誤.紅光的頻率小于鋅板的極限頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)，D錯誤.2.對光電效應(yīng)遵循的規(guī)律的理解及應(yīng)用【例2】對于光電效應(yīng)的解釋，下列選項正確的是()A.金屬內(nèi)

50、每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能從金屬表面逸出B.如果入射光子的能量小于金屬表面電子克服原子核的引力逸出時需做的最小功，光電效應(yīng)便不能發(fā)生C.發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動能也就越大D.由于不同金屬的逸出功不同，因此，使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率也不相同【解析】同一個電子是不可能實現(xiàn)雙光子吸收的，因同一個電子接收兩個光子的時間間隔相當(dāng)長，而金屬內(nèi)電子的碰撞又是極其頻繁的.兩次碰撞的時間間隔只有1015 s左右.所以一個電子接收一個光子后如不能立即逃逸出金屬表面，它來不及吸收第二個光子，原來吸收的能量就早已消耗殆盡了.

51、可見電子吸收光子的能量不能累加，則A錯.不同金屬內(nèi)原子核對電子的束縛程度是不同的，因此電子逃逸出來克服原子束縛力做功不同，若光子的能量Eh小于使金屬表面電子克服原子核引力逸出時所做功的最小值，那就不會有光電子逸出，即不會發(fā)生光電效應(yīng).可見要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子能量有一個最小值E0h0，這就對應(yīng)了一個極限頻率，則B對.同時注意到不同的金屬逸出功不同，則其產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率(即極限頻率)不同，則D對.如果光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，那么入射光線越強(qiáng)說明每秒照射到金屬表面單位面積上的光子數(shù)越多，這時產(chǎn)生的光電子數(shù)就越多，光電流就越大，但由于光子的能量是由光的頻率決定的，Eh與光子數(shù)的多

52、少無關(guān)，所以入射光的強(qiáng)度增大，但其頻率不改變時，光子的能量也不會改變，這時每個電子吸收光子的能量也不會增加，逸出的光電子的最大初動能就不會改變，故C錯.【答案】BD【思維提升】本題涉及光電效應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律，旨在考查學(xué)生對基本概念和基本規(guī)律的理解和掌握程度.同學(xué)們往往容易把光強(qiáng)、光子能量、光電流強(qiáng)度混淆.因此，同學(xué)們應(yīng)特別注意兩條對應(yīng)關(guān)系線.解答本題的關(guān)鍵是找好對應(yīng)關(guān)系，只要掌握了這兩條對應(yīng)關(guān)系線，就不難解答本題.【拓展2】一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三束光，分別照射到相同的金屬板a、b、c上，如圖所示.已知金屬板b有光電子放出，則可知( D )A.板a一定不放出光電子B.板a

53、一定放出光電子C.板c一定不放出光電子D.板c一定放出光電子【解析】平行光經(jīng)三棱鏡后，分解為a、b、c三束光，從圖可以看出，色光a、b、c的偏折角關(guān)系為a<b<c，所以折射率na<nb<nc，說明光的頻率a<b<c.題中說色光b照射到金屬板有光電子放出，可斷定，色光b的頻率大于金屬板的極限頻率，因而色光c照射到金屬板一定放出光電子，選項D正確.但由于從題圖中無法知道a比b小多少，也無法判定b比0(極限頻率)大多少，所以無法肯定a與0的關(guān)系，因而不能肯定色光a照射到金屬板上一定放出光電子或一定不放出光電子.所以答案為D.3.光電效應(yīng)方程EkmhW的應(yīng)用【例3】

54、如圖所示，陰極K用極限波長00.66 m的金屬線制成，用波長0.50 m的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個極板電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5 V時，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為0.64 A，求：(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能.(2)如果把照射陰極綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光電子和光電子飛出陰極的最大初動能.【解析】(1)光電流達(dá)到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n個4.0×1012 個根據(jù)愛因斯坦光電方程，光電子的最大初動能EkmhWh6.63×1034×3×108×

55、J9.6×1020 J(2)如果照射光的頻率不變，光強(qiáng)加倍，根據(jù)光電效應(yīng)實驗規(guī)律，陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)n2n8×1012個光電子的最大初動能仍然是Ekm9.6×1020 J【思維提升】解答有關(guān)光電管和光電效應(yīng)的問題，要注意以下幾個方面：(1)決定光電子最大初動能的是入射光的頻率，決定光電流大小的是光強(qiáng)的大小.(2)光電效應(yīng)發(fā)射出的光電子由一極到達(dá)另一極，是電路中產(chǎn)生電流的條件.(3)搞清楚加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用，還是減速作用.【拓展3】真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長分別為1和2)制成，板面積為S，間距為d.現(xiàn)用波長為(1<<2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器的最終帶電荷量Q正比于( D )A.B. C. D. 【解析】當(dāng)電容器極板為最終電荷量時，兩板間電壓為截止電壓，即此時最大初動能完全用來克服電場力做功，末速度為0.則有hh2eU又，C，U解得Q··由于為常數(shù)