高二物理 光的本性 ppt

高中物理第二册高中物理第二册第八章：光的本性第八章：光的本性一、光的微粒说和波动说二、双缝干涉三、课堂小结一、光的微粒说和波动说一、光的微粒说和波动说（一）光的微粒说（二）光的波动说（三）关于光的本性的争论（四）干涉现象和衍射现象的发现（五）电磁说的提出（六）光电效应及微粒性和波动性的统一 返回光的微粒说光的微粒说：光是沿直线高速传播的粒子流 。 牛顿支持微粒说牛顿支持微粒说。人们都认为牛顿是微粒说的代表。牛顿于1675年曾提出：“光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子”，这些粒子被发光体“一个接一个地发射出来”。 易解释易解释：光的直进性、影的形成、光的反射和折射等现象。 难解释难解释：（1）一束光入射到两种介质界面时，既有反射，又有折射。何种情况发生反射，何种情况下又发生折射呢?微粒说在解释这一点时遇到了很大的困难。 （2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一常见的现象，微粒说则完全无能为力了。 返回光的波动说光的波动说：某种振动，以波的形式向四周围传播。代表人物代表人物：是荷兰的物理学家惠更斯。易解释易解释：（1）光的反射、折射、光的反射和折射可以同时 发生。 例如：水波在传播时，反射与折射可以同时 发生 。 （2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一 常见的现象。例如：水波在传播时，一列水波在与另一列水波相遇时，可以毫无影响的相互通过 。（演示）难解释难解释：光的直进性和影的形成。返回17世纪关于光的本性的争论世纪关于光的本性的争论：微粒说与波动说之争 光的微粒说和波动说在解释光学现象时，都各有成功的一面，但都不能完满地解释当时所了解的各种光学现象。 在其后的100多年中，主要由于牛顿的崇高地位及声望牛顿的崇高地位及声望以及当时的波动说的本身的不完善波动说的本身的不完善，因而微粒说一直占主导地位微粒说一直占主导地位。返回干涉现象干涉现象：英国医生兼物理学家托马斯杨于1801年进行了 著名的杨氏干涉实验。衍射现象衍射现象：法国工程师菲涅耳于1818年演示了小孔衍射。 干涉和衍射是波动的重要特征，从而光的波动说得到迅速发展。人类对光的本性的认识达到一个新的阶段。返回电磁说的提出：随着物理学各方面的发展，麦克斯韦提出了电磁波的理论，进而了光是电磁波的结论，惠更斯的波动说发展到了麦克斯韦的电磁说。返回光电效应：19世纪末，光电效应被发现，光的波动说在光电效应面前束手无策，人们又认识到了光确实具有粒子性。爱因斯坦提出了光的量子理论-光子说.人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。返回二、双缝干涉二、双缝干涉一、光的干涉现象-杨氏干涉实验二、运用光的波动理论进行分析三、干涉条纹的间距与哪些因素有关四、波长和频率返回（一）通过实验我们可以得到以下（一）通过实验我们可以得到以下结论结论： （1）改变屏与缝之间的距离L-波长不变时，L越大亮（暗）纹间距越大。越大亮（暗）纹间距越大。（2）屏与缝之间距离不变，用不同的单色光进行实验：波长大的亮（暗）纹间距大波长大的亮（暗）纹间距大。（3）L， 不变，用双缝距离(d)不同的配件进行实验：d小的亮（暗）纹间距大小的亮（暗）纹间距大。下一步三、干涉条纹的间距与哪些因素有关三、干涉条纹的间距与哪些因素有关返回思考思考：（1）这是什么现象？演示 （2）是不是任何两列波在传播空间相遇都会 产生这样的现象？（干涉条件） 返回一、光的干涉现象、光的干涉现象-杨氏干涉实验杨氏干涉实验（1）干涉现象的演示（2）杨氏实验返回 装置特点装置特点：（1）双缝很近 0.1mm， （2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等， 目的目的：在两单缝S1、S2处光的振动不仅频率相同而且总是同相位。这样在S1和S2处就得到了满足光的干涉条件满足光的干涉条件的两束光。单缝双缝红滤色片SS1S2屏幕下一步干涉图样的特点干涉图样的特点： （1）形成明暗相间的条纹 （2）亮纹间等距、暗纹间等距 （3）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮 条纹-中央亮纹提出问题提出问题：（1）为什么会出现这样的图象？ （2）怎样用波动理论进行解释？返回 二、运用光的波动理论进行分析二、运用光的波动理论进行分析（1）演示两列频率相同，振动方向相同的两列波在一直线上叠加的情形。(演示） 结论一结论一：（：（1）两列波在波峰和波峰相遇）两列波在波峰和波峰相遇或波谷与波谷相遇时振幅变大，说明此点为振或波谷与波谷相遇时振幅变大，说明此点为振动加强点动加强点 。 （2）两列波在波峰和波谷相遇时）两列波在波峰和波谷相遇时振幅变小，说明此点为振动减弱点。振幅变小，说明此点为振动减弱点。下一步（2）一列波由近及远每隔T/2，传播/2时，波峰、波谷示意图（3）二列波每隔T/2，传播/2时，峰谷情况（讨论）（4）下面我们来演示一下杨氏干涉中明暗相间条纹的形成过程（示意图）下一步讨论可得：讨论可得： （1）空间的某点距离光源S1和S2 的路程差为0、1 、2 、3 、等波长的 整数倍时，该点为振动加强点。 （2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为 /2、3 /2、5/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。 返回下一步（5）屏幕上的点满足什么样的条件的时候产生亮条纹什么条件下产生暗条纹？ （讨论结果） 下一步结论二结论二：（：（1）当屏上某处与两个狭缝的路程差）当屏上某处与两个狭缝的路程差是波长的整数倍时，在这些地方，由是波长的整数倍时，在这些地方，由S1和和S2发发出的光就互相加强，产生亮条纹；出的光就互相加强，产生亮条纹； （2）凡路程差等于半波长的奇数倍的）凡路程差等于半波长的奇数倍的位置，产生暗条纹。位置，产生暗条纹。 表达式表达式： 亮纹：光程差 =k（ k=0，1，2，等），等） 暗纹：光程差 =（2k-1)/2 (k=1,2,3,等）等）返回（一）、 在双缝干涉现象里，用不同颜色的光做实验，红光的 明条纹或暗条纹之间的距离最大，而紫光最小定量的研究告诉我们，光波的波长越大，干涉条纹越之间的距离越大。从而可以得出：不同色的光的波长是不同的，红光的波长最长，紫光的波长最短。（二）、波长和频率的乘积等于波速，不同色的光在真空中的传播速度相同。所以： 波长越长频率越小，波长越短频率越大。返回下一步（2）亮（暗）纹间距的）亮（暗）纹间距的公式公式推导推导(x=l/d)下一步 杨氏实验杨氏实验 人物：英国物理学家托马斯杨 实验装置实验装置：双缝干涉仪下一步光的颜色波长(m)频率 f(1014Hz)光的颜色波长(m)频率 f(1014Hz)红0.770.623.94.8绿0.580.495.26.1橙0.620.64.85.0蓝靛0.490.456.16.7黄0.60.585.05.2紫0.450.406.77.5各色光在真空中的波长和频率的范围见下表：返回干涉条件：频率相同、相位差恒定。干涉条件：频率相同、相位差恒定。思考思考：1，光是否具有波动性？ 2，如果光具有波动性，光是不是也会发生干涉 现象？返回