光的波动性和微粒性
光的波动性和粒子性
专题二光的波动性和粒子性考情动态分析该专题内容，以对光的本性的认识过程为线索，介绍了近代物理光学的一些初步理论，以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象.由于该部分知识和大学物理内容有千丝万缕的联系，且涉及较多物理学的研究方法，因此该部分知识是高考必考内容之一.难度适中.常见的题型是选择题，其中命题率最高的是光的干涉和光电效应，其次是波长、波速和频率.有时与几何光学中的折射现象、原子物理中的玻尔理论相结合，考查学生的分析综合能力.此外对光的偏振降低了要求，不必在知识的深度上去挖掘.考点核心整合1.光的波动性光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光波为横波，光的电磁说则揭示了光波的本质——光是电磁波.（1）光的干涉①光的干涉及条件由频率相同（相差恒定）的两光源——相干光源发出的光在空间相遇，才会发生干涉，形成稳定的干涉图样.由于发光过程的量子特性，任何两个独立的光源发出的光都不可能发生干涉现象.只有采用特殊的“分光”方法——将一束光分为两束，才能获得相干光.如双缝干涉中通过双缝将一束光分为两束，薄膜干涉中通过薄膜两个表面的反射将一束光分为两束而形成相干光.②双缝干涉在双缝干涉中，若用单色光，则在屏上形成等间距的、明暗相间的干涉条纹，条纹间距L Δx和光波的波长λ成正比，和屏到双缝的距离L成正比，和双缝间距d成反比，即Δx=d λ.若用白光做双缝干涉实验，除中央亮条纹为白色外，两侧为彩色条纹，它是不同波长的光干涉条纹的间距不同而形成的.③薄膜干涉在薄膜干涉中，薄膜的两个表面反射光的路程差（严格地说应为光程差）与膜的厚度有关，故同一级明条纹（或暗条纹）应出现在膜的厚度相同的地方.利用这一特点可以检测平面的平整度.另外适当调整薄膜厚度.可使反射光干涉相消，增强透射光，即得增透膜.（2）光的衍射①条件光在传播过程中遇到障碍物时，偏离原来的直线传播路径，绕到障碍物后面继续传播的现象叫光的衍射.在任何情况下，光的衍射现象都是存在的，但发生明显的衍射现象的条件应是障碍物或孔的尺寸与光波的波长相差不多.②特点在单缝衍射现象中，若入射光为单色光，则中央为亮且宽的条纹，两侧为亮度逐渐衰减的明暗相间条纹；若入射光为白光，则除中央出现亮且宽的白色条纹外，两侧出现亮度逐渐衰减的彩色条纹.（3）光的偏振在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向均匀分布的光称为自然光，光振动沿着特定方向的光即为偏振光.自然光通过偏振片（起偏器）之后就成为偏振光.光以特定的入射角射到两种介质界面上时，反射光和折射光也都是偏振光.偏振现象是横波特有的现象，所以光的偏振现象表明光波为横波.（4）光的电磁本性麦克斯韦的电磁理论预见了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波理论的正确性.由于光波和电磁波都为横波、传播都不需要介质、在真空中传播速度相同（皆以光速c=3×108 m/s的速度传播），人们很自然地认为光波为电磁波.电磁波的频率范围很广，光波只是电磁波的一个小小的分支，不同电磁波的产生机理不同，且有不同的作用效果.将电磁波按一定的顺序排列即形成电磁波谱.其中的光谱，按成因可分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为连续光谱和明线光谱.可用于光谱分析的是原子特征谱线——明线光谱和吸收光谱.2.光的粒子性（1）光电效应及其规律金属在光照射下发射电子的现象叫光电效应现象，其实验规律如下：①任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属，才会发生光电效应现象.②在入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的，时间不超过10-9s.③光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关.④单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比.（2）光子说因光电效应的规律无法用光的波动理论解释，为解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光量子说：光是一份一份的，每一份叫一个光量子，每个光量子的能量为E=hv.并给出光电效应方程：E k m=hv-W.3.光的波粒二象性光在某些现象中显示波动性，在另外的现象中又显示粒子性，为说明光的全部性能，只能说光具有波粒二象性.大量光子的行为往往显示波动性，少数光子的行为往往显示粒子性；频率越低的光子波动性越强，频率越高的光子粒子性越强.链接·提示我们现在所说的光具有波粒二象性,与17世纪惠更斯的光的波动说和牛顿的光的微粒说有本质的区别:惠更斯的光的波动说和牛顿的光的微粒说是截然对立的、互不相容的两种学说,而我们现在所说的光的波粒二象性是既对立又统一的,如表征光的粒子性的光子说中,光的能量E=hv中v为光的频率,就是描述光的波动性的物理量;同样光的波动性实质是大量光子运动所表现出来的几率波.考题名师诠释【例1】如图4-2-1，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零.合上电键，调节滑线变阻器，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.由此可知阴极材料的逸出功为（）图4-2-1A.1.9 eVB.0.6 eVC.2.5 eVD.3.1 eV解析：S断开时电流表示数不为零，说明光电管在光照射下已经发生了光电效应现象.合上开关S后，光电管的两极间加上了一定的电压，两极间形成一定强弱的电场，但该电场是阻碍光电子向光电管的阴极运动的.当电压不够高、电场不够强的情况下，具有初动能的光电子仍可到达阳极而在电路中形成光电流，但当电压增大到一定数值后，若具有最大初动能的光电子不能到达阳极时，则电路中即不能形成光电流.由题设解得，具有最大初动能的光电子恰好克服0.60 V的电压做功后能到达阳极，即光电子的最大初动能E km=0.60 eV.由爱因斯坦光电效应方程E km=hv-W得：W=hv-E k m=(2.5-0.60) eV=1.9 eV.即选项A正确.答案：A点评：本题考查的就是对光电效应规律的理解，具有一定的难度，因为题目中给光电管加的已不是课本上常见的正向电压，而是反向电压.只有看懂电路图并真正理解了光电效应的规律，才有可能给出正确的解答.所以对各物理规律，一定要在理解上下工夫，真正弄懂弄通. 链接·思考若让你设计一个实验,测定某光电效应现象中逸出的光电子的最大初动能,应如何进行? 答案：实际上,该例题就提供了一个测定光电子最大初动能的方法:给光电管两极加一反向电压——光电管阳极接低电势、阴极接高电势,逐渐增大反向电压的大小,并观察串联于电路中的微安表,当电压增大至某一值时,电路中光电流恰为零,该反向电压即称为截止电压.由动能定理知,E km=eU止.可见,只要测出了截止电压v止,即可求出光电子的最大初动能E km.【例2】(经典回放)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4-2-2（1）所示.将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到干涉条纹如图（2）所示.干涉条纹有如下特点： ①任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；②任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若在图（1）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，从上往下看到的干涉条纹（）A.变疏B.变密C.不变D.消失图4-2-2解析：由薄膜干涉的原理和特点可知：干涉条纹是由膜的上、下表面反射的光叠加干涉而形成的，某一明条纹或暗条纹的位置就由上、下表面反射光的路程差决定，且相邻明条纹或暗条纹对应的该路程差是恒定的，而该路程差又决定于条纹下对应膜的厚度差，即相邻明条纹或暗条纹下面对应的膜的厚度差也是恒定的.当抽去一纸片后，劈形空气膜的劈尖角——上、下表面所夹的角变小，相同的厚度差对应的水平间距离变大，所以相邻的明条纹或暗条纹间距变大，即条纹变疏.选项A正确.答案：A点评：此题的难度实际已超出课本要求的难度，但在题干中对劈形薄膜的干涉特点作了必要的补充说明，属“信息给予”类题型.对此类题的解答，关键在于对题给信息的全面正确理解.此种题型可以考查考生的阅读能力、提取有用信息的能力、理解能力等多种能力，可能代表一种命题倾向，平时做些此类练习，还是有一定好处的.链接·拓展我们观察漂浮在水面上的油膜时,也会观察到彩色的干涉条纹,但水面上的油膜厚度基本上是等厚的,干涉条纹又是如何形成的呢?答案：水面上油膜产生的干涉现象是与劈尖干涉不同的另一种干涉现象,发生干涉的两列光仍是油膜上、下表面的反射光.尽管各处膜的厚度相同,但对同一处膜的上、下表面反射的两列光的路程差除了与膜的厚度有关外,还与观察的角度有关,即在不同角度观察,会产生不同的路程差而出现或明或暗的干涉条纹.仔细观察油膜干涉现象,你会发现:当你改换观察角度时,油膜上彩色条纹的位置(分布情况)也发生相应的变化.为把这两种干涉现象加以区别,通常把劈尖干涉称为等厚干涉,而把后一种干涉称为等倾干涉.【例3】假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞后,电子向某一方向运动.光子将偏离原运动方向,这种现象称为光子的散射,散射后的光子跟原来相比（）A.光子将从电子处获得能量,因而频率增大B.散射后的光子运动方向将与电子运动方向在同一直线上,但方向相反C.由于电子受到碰撞,散射光子的频率低于入射光子的频率D.散射光子虽改变原来的运动方向,但频率不变解析：由能的转化和守恒定律知,光子与电子碰撞后能量将减少,由光子能量E=hv知,碰后光子频率低于碰前光子频率,即选项C正确.答案：C点评：动量守恒定律和能的转化和守恒定律是自然界中普遍适用的两大主要定律,因此,在讨论任何问题时(无论是宏观问题还是微观问题),一定要注意这两个定律的应用.。
高中物理光的波动性和微粒性知识点总结
高中物理光的波动性和微粒性知识点总结高中物理中光的波动性和微粒性是每年高考的必考的知识点，可见其是很重要的，下面为同学们详细的介绍了光本性学说的发展简史、光的电磁说等知识点。
1.光本性学说的发展简史(1)牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流.它能解释光的直进现象，光的反射现象.(2)惠更斯的波动说:认为光是某种振动，以波的形式向周围传播.它能解释光的干涉和衍射现象.光的干涉的条件是：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。
(相干波源的频率必须相同)。
形成相干波源的方法有两种：⑴利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。
⑵设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等)。
下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
2.干涉区域内产生的亮、暗纹⑴亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ=nλ(n=0，1，2，……)⑵暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ= (n=0，1，2，……)页 1 第相邻亮纹(暗纹)间的距离。
用此公式可以测定单色光的波长。
用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
3.衍射----光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。
⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
⑵发生明显衍射的条件是：障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。
(当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm 时，有明显衍射现象。
)⑶在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。
4、光的偏振现象：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。
光的偏振说明光是横波。
光的电磁说5.⑴光是电磁波(麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。
)⑵电磁波谱。
波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
高考物理知识点：光的波动性和微粒性
高考物理知识点：光的波动性和微粒性 1.光本性学说的发展简史 （1）牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流。
它能解释光的直进现象，光的反射现象。
（2）惠更斯的波动说：认为光是某种振动，以波的形式向周围传播。
它能解释光的干涉和衍射现象。
2.光的干涉 光的干涉的条件是：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。
（相干波源的频率必须相同）。
形成相干波源的方法有两种：⑴利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。
⑵设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。
下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
3.干涉区域内产生的亮、暗纹 ⑴亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ=nλ（n=0，1，2，……） ⑵暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍， 相邻亮纹（暗纹）间的距离。
用此公式可以测定单色光的波长。
用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
4.衍射----光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。
⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
⑵发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。
（当障碍物或孔的尺寸小于0。
5mm时，有明显衍射现象。
） ⑶在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。
5.光的偏振现象：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。
光的偏振说明光是横波。
6.光的电磁说 ⑴光是电磁波（麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。
） ⑵电磁波谱。
波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、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。
光的散射现象
光的散射现象光的散射是指光线在物体表面或介质中传播时，受到物体粗糙表面或微粒介质的影响，发生改变方向和强度的现象。
在这篇文章中，我将为您介绍光的散射现象的原理、应用以及对我们生活的影响。
一、光的散射原理光的散射是由于光与物体或介质的相互作用而发生的。
当光线照射到物体表面时，其中的分子或原子会对光进行吸收、发射和重新辐射，导致光的改变方向和强度。
这种现象可以通过光的波动性和粒子性来解释。
根据光的波动性，当光波传播到物体表面时，会发生折射、反射和散射。
散射是其中一种可能的结果，它是由于物体表面的不规则形状或粗糙度导致光线在不同方向上的改变。
此外，光的散射还与光的波长有关，较短波长的光（如紫外线）更容易发生散射。
根据光的粒子性，光被看作由光子组成的粒子。
当光通过物体表面时，与物体上的分子或原子相互作用，光子会被吸收并重新发射。
这种重新发射使得原始光线改变了方向和强度，形成了散射现象。
二、光的散射应用光的散射现象在许多领域都有重要的应用。
1. 显微镜中的散射：显微镜通过观察样品中的散射光，使得原本无法被肉眼看到的微小颗粒或细胞等变得可见。
显微镜中的干涉散射技术可以提供更高分辨率的图像，对于科学研究和医学诊断具有重要意义。
2. 激光散斑：激光通过非均匀介质时，由于光的散射而形成的光斑现象。
激光散斑常用于表面粗糙度测量、材料质量检测等领域。
通过分析激光散斑的特征，可以获得有关物体表面或介质性质的信息。
3. 天文学观测：在天文学中，光的散射现象对于观测和研究天体非常重要。
大气层中的散射现象会导致星光在传播过程中发生改变，从而影响天体观测的精度和清晰度。
科学家们通过研究和建模光的散射现象，可以提高天文观测的准确性。
三、光的散射对我们生活的影响光的散射现象对我们的日常生活有一定的影响。
1. 天空的蓝色：当太阳光穿过大气层时，会与空气分子发生散射。
由于散射现象更容易发生在较短波长的光中，所以蓝色光波被散射得最多，导致我们看到的天空呈现出蓝色。
光的微粒说和波动说
光的微粒说和波动说光既是一种波动现象，又是由微粒组成的，这是一个长期以来受到科学界争论的话题。
本文将对光的微粒说和波动说进行探讨，以期深入理解光的本质。
首先，我们要了解光的微粒说。
光的微粒说是由爱因斯坦提出的，他认为光是由具有能量和动量的微观粒子组成的。
根据这一观点，光的传播可以看作是微粒在空间中传播的过程。
光的微粒说可以解释光的很多现象，如光的直线传播和反射等。
微粒说揭示了光的粒子性质，使人们对光的本质有了更深入的认识。
其次，我们来了解光的波动说。
光的波动说是由赫兹和麦克斯韦等科学家提出的，他们认为光是一种电磁波的传播。
根据波动说，光的传播是通过电磁场相互作用而产生的波动现象。
波动说可以解释光的干涉、衍射等现象，揭示了光的波动性质。
光的波动说为我们理解光的传播和相互作用提供了重要的理论依据。
光的微粒说和波动说虽然在一定程度上相互矛盾，但事实上它们是可以统一起来的。
根据量子力学的理论，光既可以看作是微观粒子的集合，也可以看作是电磁波的传播。
这一观点被称为光的波粒二象性。
根据波粒二象性，光既表现出粒子性质，也表现出波动性质。
这一理论的提出揭示了光的本质的复杂性和丰富性，为我们对光的认识提供了更深入的视角。
总结起来，光的微粒说和波动说分别强调了光的微粒性质和波动性质。
虽然在一定程度上有相互矛盾之处，但通过波粒二象性的统一理论，我们可以更全面地认识光的本质。
了解光的微粒说和波动说对于深入理解光的特性和应用具有重要意义。
总的来说，光的微粒说和波动说为我们揭示了光的本质和特性。
通过对这两种理论的研究，我们可以更加全面地认识和理解光的行为。
在实际应用中，我们可以根据光的微粒性质和波动性质选择不同的方法和理论来解释和描述光的现象。
对于光学领域的研究和应用，光的微粒说和波动说的综合理论将起到重要的指导作用。
综上所述，光的微粒说和波动说是对光本质的两种不同解释。
通过对光的微粒说和波动说的探讨，我们可以更好地理解光的行为和特性。
仪器分析-光学分析导论
波长λ：相邻两个波峰或波谷 间的直线距离。
c
1
波数： 每厘米长度内含有的波 长数目。
2、光的微粒性 电磁波的波动性不能解释辐射的发 射和吸收现象。对于光电效应及黑 体辐射的光谱能量分布等现象，需 要把辐射视为微粒（光子）才能满 意地解释。
3、电磁波谱图
复习思考：
1 通常将仪器分析分为哪几类？
第二章 光学分析法导论
一、光的二象性
1、 光的波动性 光是一种电磁波，电磁波具 有波动性和微粒性。
周期 T ：相邻两个波峰或波谷通过空 间某一固定点所需要的时间间隔称为 周期，单位为s（秒）。
频率 ：单位时间内通过传播方向上 某一点的波峰或波谷的数目，即单位 时间内电磁场振动的次数称为频率， 它等于周期的倒数1／T。
发射线是514.5 nm和488.0 nm。另外Kr+激 光器也是激光光谱仪的常备激光器。
(2) 固体激光器 光谱分析中常用的固体激光 器是红宝石（Al2O3掺Cr3+）激光器和Nd： YAG （掺钕的钇铝石榴石）激光器。前者的 激光波长为694.3 nm，后者使用的激光波长是 1064 nm。
二、 单色器
1、单道光子检测器 (1) 光电池 硒光电池是最常用的阻挡层光电 池。将一层半导体硒涂在铁或铝的金属底板 上，金属底板和硒之间是欧姆接触。在硒表 面再涂一层导电性和透光性良好的金属薄膜 如金、银等作为收集极，然后再在金属薄膜 表面涂一层保护层即成。 图10-17
(2) 光电管 光电管也称真空光电二极管。
光谱，这种光谱法有原子发射光
谱和火焰光度法等。
图10-6
光致发光 物质吸收光能后跃迁至
激发态，当回到低能态或基态时将
发射辐射，这种光谱法有原子荧光
光的波动性
白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，屏上出现， 中央白色明条纹，两侧彩色条纹．
是不是只有双缝射出的相干光才能发生干涉呢？
三、薄膜干涉
1 、一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反 射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．
光的直线传播
二、 十九世纪初，人们成功地观察到光的干 涉、衍射现象，确立了波动说。 三、 19世纪60年代麦克斯韦预言电磁波的存 在，并提出光的电磁说，认为光是一种电磁波。 赫兹通过实验证明了光是一种电磁波。 四、19世纪末,光电效应现象的发现，对波动说提 出挑战。20世纪初爱因斯坦提出光子说，解释了 光电效应现象，说明光子具有粒子性。
蓝光干涉
白光干涉
二、光的干涉
1、干涉条件：
1、两束振动情况完全相同的光在空间相互叠加，形成明 暗相间条纹的现象，叫做光的干涉。
2、干涉现象
3、干涉成因
光 束 缝双
屏上看到明暗相间的条纹 屏
4、干涉条纹规律 P1 S1 S2
Δr
P
P1 P2
P
Δx
相干光源 光程差
S1、S2
Δ r =P1S2－P1S1
d s
s1 s2
2、薄膜两表面的反射光的叠加
d1 d2
明 暗
2d1 = n
2d2=(2n +1) /2
——液膜中的波长
3、人与火焰同侧（入射光侧）,可以观察到水平的干涉条纹。
4、薄膜干涉在生产技术中的应用：
（1）用干涉法检查表面是否平整
a
a
a处条纹弯曲，被测表面有什么问题？
《仪器分析》第十章光学分析法导论
λ1 λ2 λ3
θ1
b
等边型棱镜的色散
θ2
λ1
λ2
λ3
棱镜对相邻波长的光的色散能力可以用棱镜的角色散率 来衡量，即以折射角θ作为波长的函数而改变的速率：dθ/dλ
d d dn d dn d
dθ/dn是指θ棱镜材料折射率n的变化，dn/dλ代表折射率随着 波长的变化。前者取决于棱镜的几何形状，后者就是棱镜材 料的色散率。
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
光谱分析法
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
电磁波谱区及常用光学分析方法
光谱区域 γ射线 X射线 光学区
ni=c/vi 因为光传播的速度与频率有关，而c是常数，因此折射率是随 着频率改变而改变的，即波长不同的光的折射率不同。
当光束从一种介质到另一种介质时，由于两个介质的 密度不同使得光束在二介质中的传播速度不同，并且方向 也发生改变的现象成为折射。折射由斯涅耳（Snell）定律 表示：
入射
反射
i1 r1 1
5、光学方析法的应用
光学分析法是仪器分析中种类最多的一大类分析方法， 目前已达几十种之多，应用范围十分广泛：工农业生产、 国防、医药卫生、生物、地质矿产、环境保护等各领域， 几乎所有需要分析测试的领域，都有可能用到光学分析方
6、光学分析仪器的组成
（1）光源 （2）波长选择器 （3）样品池 （4）检测器 （5）信号处理器及读出装置
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光的波动性和微粒性
1、光本性学说的发展简史
（1）牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流.它能解释光的直进现象，光的反射现象.
（2）惠更斯的波动说:认为光是某种振动，以波的形式向周围传播.它能解释光的干涉和衍射现象.
2、光的干涉
光的干涉的条件：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。
（相干波源的频率必须相同）。
形成相干波源的方法有两种：
（1） 用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。
（2）设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。
下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
3、干涉区域内产生的亮、暗纹
亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= n λ（n=0，1，2，……）
暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=)12(2-n λ
（n=0，1，2，……）
相邻亮纹（暗纹）间的距离：λλ∝=∆d
l x （此公式可以测定单色光的波长）。
用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
4、衍射----光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。
（1）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
（2）发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。
（当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm 时，有明显衍射现象。
）
（3）在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。
5、光的偏振现象：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。
光的偏振说明光是横波。
6、光的电磁说
（1）光是电磁波（麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。
）
（2）电磁波谱。
波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、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。
S S
b
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。
（3）红外线、紫外线、X 射线的主要性质及其应用举例。
★★7、光电效应
（1）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。
）
（2）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瞬时性（光电子的产生不超过10-9s ）。
（3）爱因斯坦的光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E 跟光的频率ν成正比：E=h ν
（4）爱因斯坦光电效应方程：E k = h ν --W （E k 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。
）
8、光的波粒二象性
（1）光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振表明光是一种波；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。
①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。
②ν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。
③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。
④由光子的能量E=h ν，光子的动量λ
h p =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=λν还可以得出：E = p c。