（新課標(biāo)）2013年高考物理 考前預(yù)測(cè)核心考點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)突破 光學(xué)精練 (2)

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1、新課標(biāo)2013年高考考前預(yù)測(cè)核心考點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)突破 光學(xué)精練 精練一（光的干涉和衍射） 1．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過(guò)紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過(guò)綠光），這時(shí)（ ） （A）只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失 （B）紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在 （C）任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮 （D）屏上無(wú)任何光亮 2．聲波、光波都是波動(dòng)，但聲波能繞過(guò)一般障礙物（如“隔墻有耳”），而光波卻不能，這是因?yàn)椋? ） （A）聲波是縱波而

2、光是橫波 （B）光只能直線傳播 （C）聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，而光波的波長(zhǎng)很短 （D）聲波的波速小，光波的波速大 3．在紫外線、紅外線、X射線和無(wú)線電波中，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象最明顯的是（ ） （A）X射線 （B）紫外線 （C）紅外線 （D）無(wú)線電波 4．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紅光照射雙縫，在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，則（ ） （A）只有在波峰與波谷疊加的地方出現(xiàn)暗條紋 （B）只有在波峰與波峰疊加的地方出現(xiàn)亮條紋 （C）將黃光代替紅光照射雙縫，在屏上明暗條紋的寬度增大 （D）將黃光代替紅光照射雙縫，在屏上明暗條紋的寬度不變 精練二（光電效應(yīng)光的波粒二象性） 1

3、．當(dāng)用綠光照射某金屬時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用強(qiáng)度比綠光弱的紫光照射該金屬，則 （ ） （A）光電子的最大初動(dòng)能減小，光電流減弱 （B）光電子的最大初動(dòng)能增大，光電流減弱 （C）光電子的最大初動(dòng)能減小，光電流增大 （D）不能發(fā)生光電效應(yīng) 2．關(guān)于光的波粒二象性，以下說(shuō)法中正確的有（ ） （A）光的波粒二象性是對(duì)牛頓微粒說(shuō)及惠更斯波動(dòng)說(shuō)的歸納總結(jié) （B）光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性 （C）光的波動(dòng)性是大量光子表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象，光的粒子性是少量光子表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象 （D）光在傳播過(guò)程中主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；光與微觀粒子作用時(shí)主要表現(xiàn)為粒子性 3．某金屬的逸出功W＝3.32×10

4、－19J，使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)照射光的最大波長(zhǎng)是 。 4．金屬鎢的逸出功是4.52eV，則金屬鎢的極限頻率是 ，如果用可見(jiàn)光（頻率是3.9×1014～7.5×1014Hz）照射鎢，則 （填“能”或“不能”）產(chǎn)生光電效應(yīng)。 光學(xué)綜合導(dǎo)學(xué) 知識(shí)要點(diǎn) 1．光的干涉 兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源發(fā)出的光在空間互相疊加，空間某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)因而產(chǎn)生亮點(diǎn)，空間某些點(diǎn)振動(dòng)始終減弱因而產(chǎn)生暗點(diǎn)，且亮點(diǎn)和暗點(diǎn)相互間隔的現(xiàn)象，叫作光的干涉。 2．光的衍射 光離開(kāi)直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射.要觀察到明顯的光的衍射現(xiàn)象，必須使障礙物（或小孔）的尺

5、寸能跟光波的波長(zhǎng)相比擬或者比光的波長(zhǎng)要小。由光的衍射現(xiàn)象可知，光的直線傳播規(guī)律是一種近似規(guī)律。 干涉和衍射是波動(dòng)所特有的現(xiàn)象，光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性。 3．光是一種電磁波 各種無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線及y射線組成了電磁波的“大家族”，按頻率（波長(zhǎng)）排列成電磁波譜。 麥克斯韋提出光是一種電磁波，這就是光的電磁說(shuō)。赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，麥克斯韋提出的光的電磁理論的正確性。 4．光電效應(yīng) 在光的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子。實(shí)驗(yàn)表明： ①各種金屬都有一個(gè)極限頻率ν0，入射光的頻率低于這個(gè)頻率的光，無(wú)論強(qiáng)度如

6、何，照射時(shí)間多長(zhǎng)，也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)； ②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大； ③當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流與入射光強(qiáng)度成正比； ④光電子的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的。 光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。 由于光不僅具有波動(dòng)性而且還有粒子性，光具有的這種性質(zhì)稱(chēng)為光的波粒二象性。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 1．光的干涉 按照波的理論。兩列相同的波在相遇時(shí)會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。教室里常將兩支相同的日光燈平行放置，它們同時(shí)發(fā)光，但我們誰(shuí)也見(jiàn)到過(guò)在課桌上因光的干涉而出現(xiàn)明暗相間的“斑馬條”。為什么兩支相同的日光燈發(fā)出的光不能發(fā)生光的干涉現(xiàn)象？ 日光燈由許許多多個(gè)發(fā)光點(diǎn)組成，各點(diǎn)的發(fā)光

7、情況不相同，它們發(fā)出的光無(wú)論頻率方向都不相同，且不斷隨時(shí)間而變化，不能成為相干波源。 英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊最初的實(shí)驗(yàn)是在擋板上鉆兩個(gè)靠得很近的小孔，用一束光照射它們，在擋板的光屏上得到干涉圖像。以后又改為兩條狹縫（圖），使干涉圖像更加明亮。楊氏是從一小束光中取出兩份組成兩個(gè)波源，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)波源完全同步的條件，成為相干波源。在這以后，又有科學(xué)家用光照射豎直放置的肥皂膜，光在肥皂膜的前后兩個(gè)表面分別反射，同樣是從一小束光中取出兩份組成兩個(gè)波源，滿(mǎn)足相干波源的條件而見(jiàn)到干涉圖像，這就是薄膜干涉。由于肥皂膜是豎直放置，受重力作用使其截面呈梯形，上薄下厚，它的圖像是橫條紋。 如果光源發(fā)出的光是單色

8、光，那么干涉圖樣是明暗間隔的條紋.如光源發(fā)出的光是白光，那么干涉圖樣是彩色條紋.雙縫干涉的圖樣特征是相鄰兩條明條紋或暗條紋平行和它們之間的距離總是相等的。在狹縫間的距離和狹縫與屏之間的距離都不變的條件下，用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn)，條紋問(wèn)的間隔是不同的，紅光最寬，紫光最狹.定量研究指出，相鄰兩明條紋間的間距跟光波的波長(zhǎng)成正比。 2．光的衍射 由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在1μm以下，當(dāng)通常情況下，障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，因此不能見(jiàn)到顯著的衍射現(xiàn)象。光照射在物體上，我們?cè)谖矬w后面的光屏上見(jiàn)到的是物體的影子。但是當(dāng)光射向一個(gè)針孔、一條狹縫、一根細(xì)絲時(shí)就可以清楚地看到光的衍射。光偏離了原來(lái)直線傳播的方向，

9、當(dāng)狹縫或細(xì)絲越細(xì)，光偏離就越嚴(yán)重，衍射現(xiàn)象越顯著.我們說(shuō)光沿直線傳播，是有條件的，在沒(méi)有障礙物的均勻媒質(zhì)中，光沿直線傳播.在障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)時(shí)，衍射不明顯，也可認(rèn)為光沿直線傳播。當(dāng)障礙物的尺寸接近光的波長(zhǎng)甚至小于光的波長(zhǎng)時(shí)，衍射十分明顯，就不可說(shuō)光沿直線傳播了。 干涉圖像與衍射圖像有明顯區(qū)別，干涉圖像是間隔相等的條紋，衍射圖像則為中間特別明亮而寬的間隔不相等的條紋（圖）。干涉條紋的間距跟光波的波長(zhǎng)成正比。 3．各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理和特點(diǎn) 各種電磁波按頻率由低到高的順序排列構(gòu)成了電磁波譜，即：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理是不同的：

10、無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。 紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 上述電磁波本質(zhì)相同，服從共同規(guī)律，但由于頻率不同又表現(xiàn)出不同的特性，例如紅外線最顯著的是熱作用，紫外線最顯著的是化學(xué)作用，x射線和y射線有很強(qiáng)的穿透能力。 4．光子說(shuō)及其對(duì)光電效應(yīng)的解釋 德國(guó)物理學(xué)家普朗克發(fā)現(xiàn)，電磁波的輻射和吸收是不連續(xù)的，是一份一份進(jìn)行的，每一份的能量E和頻率ν成正比，即E＝hν，式中h是一個(gè)普適常量，叫做普朗克常量。為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，愛(ài)因斯坦提出在空間傳播的光也是一份一份

11、的，每一份是一個(gè)光子，光子的能量跟它的頻率成正比，即E＝hν，這就是光子說(shuō)。 能量為E＝hν的光子照射到金屬上時(shí)，被金屬中的某個(gè)電子吸收： ①由于每種金屬都有一定的逸出功W，當(dāng)表面電子吸收光子的能量大于或等于逸出功時(shí)，才能成為光電子而產(chǎn)生光電效應(yīng)，這就是各種金屬都有一個(gè)極限頻率的原因。 ②當(dāng)電子吸收光子的能量后，一部分用于克服逸出功，余下的部分就轉(zhuǎn)化為逸出的電子的最大初動(dòng)能：.所以入射光的頻率越大，光子的能量就越大，逸出電子的初動(dòng)能也越大。 ③光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)入射光子的數(shù)目越多，但是因?yàn)橐粋€(gè)電子吸收一個(gè)光子，所以光電子的初動(dòng)能跟光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 ④光電子的數(shù)量跟光的強(qiáng)度成正比。

12、光電流的大小與單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)的多少有關(guān)，所以光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。 5．光電管及其應(yīng)用 光電管是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置，這種裝置的原理就是光電效應(yīng)。 將光電管接入電路（圖），在真空玻璃管里，A是普通金屬做的陽(yáng)極，K為活潑金屬銫做的陰極（可見(jiàn)光照射下就能產(chǎn)生光電效應(yīng)），當(dāng)光照射到陰極K，電路里就產(chǎn)生電流.因電流的強(qiáng)度取決于照射光的強(qiáng)度，這樣電路中將出現(xiàn)隨光信號(hào)的強(qiáng)弱的變化而變化的電信號(hào)，應(yīng)用時(shí)再將電信號(hào)放大。 光電管用在各種自動(dòng)化裝置、無(wú)線電傳真等技術(shù)裝置里。 6．光的學(xué)說(shuō)的發(fā)展歷史 微粒說(shuō)認(rèn)為光是沿直線傳播的高速粒子流，微粒具有彈性，這種學(xué)說(shuō)得到著名物理學(xué)

13、家牛頓的支持.光的微粒說(shuō)能成功地解釋光的直進(jìn)、反射等物理現(xiàn)象，然而在解釋光的折射、光的交叉相遇后會(huì)彼此毫無(wú)妨礙地繼續(xù)向前傳播等現(xiàn)象時(shí)，卻發(fā)生了很大的困難。 荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出了光的波動(dòng)說(shuō)，波動(dòng)說(shuō)能成功地解釋光的干涉、衍射、折射、光相遇時(shí)互不相干擾地向前傳播等物理現(xiàn)象，但在解釋光的直進(jìn)、光介質(zhì)等問(wèn)題上遇到了很大的困難。 英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋提出了光的電磁說(shuō)，認(rèn)為光是一種頻率很高的電磁波.電磁說(shuō)進(jìn)一步揭示了光的物質(zhì)性，成功地解釋了惠更斯波動(dòng)說(shuō)所不能解釋的光介質(zhì)的問(wèn)題，但在解釋光電效應(yīng)等物理現(xiàn)象時(shí)，遇到了極大的困難。 愛(ài)因斯坦在普朗克量子論的基礎(chǔ)上提出了光子說(shuō)，光子說(shuō)能很好地解釋光電效應(yīng)等

14、物理現(xiàn)象。 7．如何正確理解光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性？ 光的干涉、衍射等現(xiàn)象，證實(shí)了光是一種波。在麥克斯韋揭示了光的電磁本質(zhì)以后，光是一種頻率很高的電磁波已成為不容置疑的事實(shí).但是愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)圓滿(mǎn)地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象后，光又是粒子的事實(shí)也已被證實(shí)。那么，光到底是什么？現(xiàn)代物理學(xué)的回答是光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。下面所述實(shí)驗(yàn)可對(duì)此作一個(gè)說(shuō)明。用右圖所示裝置進(jìn)行光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，所用的光很微弱，感光膠片放在光屏位置，用不同曝光時(shí)間得到下圖所示的3張照片。照片（a）中的曝光時(shí)間很短，照片（b）其次，照片（c）的曝光時(shí)間較長(zhǎng)，照片上的白點(diǎn)是光子打在感光膠片上的

15、痕跡，這些照片顯示了光的粒子性。比較3張照片，可以看到照片（a）中有若干個(gè)較散亂的白點(diǎn)，因光很微弱作用時(shí)間很短，粒子性較顯著.照片（c）中白點(diǎn)已經(jīng)構(gòu)成明暗相間的條紋，因作用時(shí)間較長(zhǎng)，光子很多，波動(dòng)性就很顯著.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光與金屬原子中高速運(yùn)動(dòng)的電子相互作用，作用的時(shí)間極短，涉及到的光必定是極細(xì)一束，此時(shí)光表現(xiàn)出來(lái)的主要是粒子性.光的干涉和衍射是宏觀范圍內(nèi)的持續(xù)現(xiàn)象，光表現(xiàn)出來(lái)的主要是波動(dòng)性。 一般說(shuō)來(lái)，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.或者說(shuō)，當(dāng)光在傳播過(guò)程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；當(dāng)光與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性.光所表現(xiàn)的這兩種性質(zhì)，反映了光的本性。