人教版 (新课标)选修3选修3-5第十七章 波粒二象性3 崭新的一页：粒子的波动性教学ppt课件

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人民教育出版社 高二 |选修3-5
　　一、光的本性学说的发展简史　　光的本性学说的发展史上的五个学说：　　1.牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流，它能解释光的直射现象和光的反射现象.　　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.　　3.麦克斯韦的电磁说：认为光是电磁波，依据的实验是赫兹实验，它证明了光与电磁波在真空中传播速度相等且均为横波.　　4.爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量与它的频率成正比，即E=hν（频率）,光子说能成功地解释光电效应现象. 5.光的波粒二象性学说：认为光既有粒子性，又有波动性，少量光子易表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；频率大的光子粒子性明显，而频率小的光子波动性明显.
　　二、光的干涉1.产生稳定干涉的条件：两个光源发出的光频率相同.
2.双缝干涉：(1)让两束具备干涉条件的光通过相距很近的两条狭缝，则在狭缝另一侧的光屏上，就会出现明暗相间的条纹，这种干涉图样称为双缝干涉．
(2)图样特点：单色光干涉图样的中央为亮条纹，往两边是明暗相间且间距相等的条纹；白光干涉图样的中央亮条纹为白色，中央白光边缘呈红色，在两侧依次出现彩色条纹，紫光最靠近中央，红光最远．
(4)条纹间距与光的波长的关系屏上明条纹与暗条纹之间的距离总是相等的．其距离大小Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离L及光的波长λ有关，即 Δx＝ .在L和d不变的情况下，Δx和波长λ成正比．应用上式可测光的波长λ.
式中Δx为两相邻(亮)暗条纹之间的间距，L为狭缝与屏间的距离，d为两狭缝间距，λ为光的波长．
例.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（　　）　A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失　B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在　C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮　D.屏上无任何光亮
若是将一缝挡住，则如何？
例.如图所示为双缝干涉的实验装置，绿光通过单缝S后，照射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2到单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的光屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1、S2的距离相等，P点在距O点最近的第一条亮纹的中心线上，如果将入射的单色光分别换成红光和蓝光，下列说法正确的是(　　)
A．O点在红光的亮条纹中心线上B．O点不在蓝光的亮条纹中心线上C．红光的第一条亮条纹中心线在P点的上方D．蓝光的第一条亮条纹中心线在P点的上方
4．薄膜干涉(1)薄膜干涉：光照射在薄膜上，从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇，而产生的干涉现象．
(2)图样特点：单色光入射时形成明暗相间的条纹；白光入射时形成彩色条纹．
同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度完全相等．单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状亮暗相间条纹(白光入射形成彩色条纹)．
(3)应用：检查工件平整度、增透膜．①增透膜的使用：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的 ，使薄膜前后两面的反射光的路程差为波长的一半，故反射光叠加后减弱，增强透射光的强度．
②用干涉光检查平面：如下图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的．如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)提前出现，如下图(甲)所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如下图(乙)所示．(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指在由左向右的顺序位置上．)
例.如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是（　　）　A.人从右侧向左看，可以看到彩色条纹　B.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹　C.彩色条纹水平排列　D.彩色条纹竖直排列　
劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如下图(甲)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，从上往下看到的干涉条纹如下图(乙)所示，干涉条纹有如下特点：
①任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；②任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，现若在图(甲)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，从上往下观察到的干涉条纹变疏．
将一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上,让单色光从上方射入，如图甲所示,这时可以看到亮暗相间的同心圆，如图乙所示.这个现象是牛顿首先发现的,所以这些同心圆叫做牛顿环.为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环),则应（　　）　A.将凸透镜的曲率半径变大　B.将凸透镜的曲率半径变小　C.改用波长更长的单色光照射　D.改用波长更短的单色光照射
　三、光的衍射　1.概念:光离开直线路径绕过障碍物传播到障碍物后面的现象叫光的衍射.　2.产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长差不多或比光波的波长还要小.
(1)单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹较宽，其余亮条纹变窄．白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹．
(3)泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）.
(2)圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)，在屏上会出现明暗相间的不等环．
例.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝的规律相同.下列说法正确的是(　　) A.这是利用光的干涉现象 B.这是利用光的衍射现象 C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
干涉与衍射的不同点和相同点
例.如图所示的4种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是 ( )A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
例.(上海物理卷)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图甲是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐）,图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是（　　）　A.当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°　　　　　　　　　　　　B.当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°　C.当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°　D.干涉条纹保持不变
1.自然光：在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同的光．
2.偏振光：自然光通过偏振片后，只沿一个特定方向振动的光．
3.偏振光的理论意义和应用：①光的干涉、衍射现象说明了光的波动性，光的偏振现象说明光是横波．
偏振现象是横波特有的现象．
②应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯炫光等.　说明：除从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光.
如图所示，偏振片P称为起偏器，自然光通过P后成为偏振光，偏振片Q称为检偏器，沿垂直于光的传播方向旋转Q，光屏上光的强度发生周期性变化，透振方向平行时最强，透振方向垂直时最弱．
①自然光通过起偏器:通过两个共轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片（起偏器）的作用是把自然光变成偏振光.第二个偏振片(检偏器）的作用是检验光是否为偏振光.其实,偏振片并非刻有狭缝,而是具有一种特性,即存在一个偏振化方向,只让平行于该方向振动的光通过,其他振动方向的光则被吸收了.
②自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方向合适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直.
例.(全国理综卷Ⅱ)如图所示，P是一偏振片，P的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向.下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光(　 　)　A.太阳光　　　　　　　　　　　　　　　B.沿竖直方向振动的光　C.沿水平方向振动的光　D.沿与竖直方向成45°角振动的光
例.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中，不能反映光的偏振特性的是（　　）　　A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光　　C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰　　D.通过两并在一起的铅笔缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹