光的波動(dòng)性
一、光的干涉
一、光的干涉現(xiàn)象
兩列波在相遇的疊加區(qū)域，某些區(qū)域使得“振動(dòng)”加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；某些區(qū)域使得振動(dòng)減弱，出現(xiàn)暗條紋。振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，出現(xiàn)明暗相間條紋的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。
二、產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：
兩列波頻率相同，振動(dòng)步調(diào)一致(振動(dòng)方向相同)，相差恒定。兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，即相干波源
1.產(chǎn)生相干光源的方法（必須保證 相同）。
⑴利用激光 (因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光)；
⑵分光法(一分為二)：將一束光分為兩束頻率和振動(dòng)情況完全相同的光。(這樣兩束光都來(lái)源于同一個(gè)光源,頻率必然相等)
下面4個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖
點(diǎn)(或縫)光源分割法：楊氏雙縫(雙孔)干涉實(shí)驗(yàn)；利用反射得到相干光源：薄膜干涉
利用折射得到相干光源：
2．雙縫干涉的定量分析
如圖所示，縫屏間距L遠(yuǎn)大于雙縫間距d，O點(diǎn)與雙縫S1和S2等間距，則當(dāng)雙縫中發(fā)出光同時(shí)射到O點(diǎn)附近的P點(diǎn)時(shí)，兩束光波的路程差為 δ=r2－r1；由幾何關(guān)系得：r12=L2+(x－ )2， r22=L2+(x+ )2.
考慮到 L》d 和 L》x，可得 δ= .若光波長(zhǎng)為λ，
⑴亮紋：則當(dāng)δ=±kλ(k=0,1,2,…) 屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩束光疊加干涉加強(qiáng)；
⑵暗紋：當(dāng)δ=±(2k－1) (k=0,1,2,…)屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩束光疊加干涉減弱，
據(jù)此不難推算出： (1)明紋坐標(biāo) x=±k λ (k=0，1，2，…） (2)暗紋坐標(biāo) x=±(2k－1) ? (k=1，2，…）
測(cè)量光波長(zhǎng)的方法 (3)條紋間距[相鄰亮紋(暗紋)間的距離] △x= λ. (縫屏間距L，雙縫間距d)
用此公式可以測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。則出n條亮條紋(暗)條紋的距離a,相鄰兩條亮條紋間距
用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),由于白光內(nèi)各種色光的波長(zhǎng)不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現(xiàn)彩色條紋。
結(jié)論：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)兩狹縫后形成兩列光波疊加產(chǎn)生．
①當(dāng)這兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即δ=kλ，該處的光互相加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；
②當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)，既δ= ，該點(diǎn)光互相消弱，出現(xiàn)暗條紋；
③條紋間距與單色光波長(zhǎng)成正比． (∝λ)，
所以用單色光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏的中央是亮紋，兩邊對(duì)稱地排列明暗相同且間距相等的條紋
用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏的中央是白色亮紋，兩邊對(duì)稱地排列彩色條紋，離中央白色亮紋最近的是紫色亮紋。
原因：不同色光產(chǎn)生的條紋間距不同，出現(xiàn)各色條紋交錯(cuò)現(xiàn)象。所以出現(xiàn)彩色條紋。
將其中一條縫遮�。簩⒊霈F(xiàn)明暗相間的亮度不同且不等距的衍射條紋
【例1】．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差0．6μm，若分別用頻率為f1=5.01014Hz和f2= 7．51014Hz的單色光垂直照射雙縫，則 P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是（）
A．單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋
B．單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋
c．單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)略條紋
D．單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)明條紋
解析：如圖所示，雙縫S1、S2，到光屏上任一點(diǎn)P的路程之差d＝S2 S2／，當(dāng)d等于單色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)．由S1和S2發(fā)出的光在P點(diǎn)互相加強(qiáng)，P點(diǎn)出現(xiàn)明條紋，當(dāng)d等于單色光半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)．這樣由S1和S2發(fā)出的光在P，互相抵消，出現(xiàn)暗條紋
本題中單色光f1的波長(zhǎng)為λ1＝C／f1＝0．6μm，單色光f2的波長(zhǎng)為λ2＝C／f2＝0．4μm
可見(jiàn)d=λ1、d=3λ1/2 答案：C
【例2】 用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有
A.如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx 將增大
B.如果增大雙縫之間的距離，Δx 將增大
C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大
D.如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大
解：公式 中l(wèi)表示雙縫到屏的距離，d表示雙縫之間的距離。因此Δx與單縫到雙縫間的距離無(wú)關(guān)，于縫本身的寬度也無(wú)關(guān)。本題選C。
3．薄膜干涉現(xiàn)象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而成．劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間條紋，
兩列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的兩倍，即Δδ=2d。 由于膜上各處厚度不同，故各處兩列反射波的路程差不等。 若：Δδ=2d=nλ(n=1,2…)則出現(xiàn)明紋。
Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)則出現(xiàn)暗紋。
應(yīng)注意：干涉條紋出現(xiàn)在被照射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散現(xiàn)象。
單色光明暗相間條紋，彩色光出現(xiàn)彩色條紋。
薄膜干涉應(yīng)用：肥皂膜干涉、兩片玻璃間的空氣膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛頓環(huán)、蝴蝶翅膀的顏色等。
光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的兩列光疊加。看到膜上出現(xiàn)明暗相間的條紋。
(1)透鏡增透膜(氟化鎂)：透鏡增透膜的厚度應(yīng)是透射光在薄膜中波長(zhǎng)的1／4倍。使薄膜前后兩面的反射光的光程差為半個(gè)波長(zhǎng)，(ΔT=2d=½λ，得d=¼λ)，故反射光疊加后減弱。大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度，這種薄膜叫增透膜。光譜中央部分的綠光對(duì)人的視覺(jué)最敏感，通過(guò)時(shí)完全抵消，邊緣的紅、紫光沒(méi)有顯著削弱。所有增透膜的光學(xué)鏡頭呈現(xiàn)淡紫色。
從能量的角度分析E入=E反+E透+E吸。 在介質(zhì)膜吸收能量不變的前提下，若E反=0，則E透最大。增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度。
(2)“用干涉法檢查平面”：如圖所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測(cè)平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。 如果某處凸起來(lái)，則對(duì)應(yīng)明紋(或暗紋)提前出現(xiàn)，如圖甲所示；如果某處凹下，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示。 (注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左向右的順序位置上。 )
注意：由于發(fā)光物質(zhì)的特殊性，任何獨(dú)立的兩列光疊加均不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。只有采用特殊方法從同一光源分離出的兩列光疊加才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。
4．光的波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系v＝λf。光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，其頻率f不變，其波長(zhǎng)λ與光在介質(zhì)中的波速v成正比．色光的顏色由頻率決定，頻率不變則色光的顏色也不變。
【例2】．如圖所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋．
B．人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋
C．彩色條紋平行排列 D．彩色條紋豎直排列
解析：白光從左側(cè)照射到薄膜上．經(jīng)兩個(gè)表面反射回來(lái)的光相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．這樣人從左側(cè)向右看可以看到彩色條紋。故選B棄A．由于薄膜從上到下逐漸變厚，且同一水平線上厚度相同，兩列反射光疊加時(shí)振幅相同，故彩色條紋是水平的，選C棄D． 答案：BC
［例3］劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖（1）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(gè)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（2）所示.干涉條紋有如下特點(diǎn)：（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(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)若在圖（1）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，從上往下看到的干涉條紋
A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失
【解析】 由薄膜干涉的原理和特點(diǎn)可知，干涉條紋是由膜的上、下表面反射的光疊加干涉而形成的，某一明條紋或暗條紋的位置就由上、下表面反射光的路程差決定，且相鄰明條紋或暗條紋對(duì)應(yīng)的該路程差是恒定的，而該路程差又決定于條紋下對(duì)應(yīng)膜的厚度差，即相鄰明條紋或暗條紋下面對(duì)應(yīng)的膜的厚度差也是恒定的.當(dāng)抽去一紙片后，劈形空氣膜的劈尖角――上、下表面所夾的角變小，相同的厚度差對(duì)應(yīng)的水平間距離變大，所以相鄰的明條紋或暗條紋間距變大，即條紋變疏.答案A正確.
【例4】市場(chǎng)上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館，商店等處，這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。 以λ表示此紅外線的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為：
A.λ/8 B.λ/4 C.λ/2 D.λ
解析：若使膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)，即讓膜的前后兩表面反射光疊加作用減弱,為減小反射的熱效應(yīng)顯著的紅外線，則要求紅外線在薄膜的前后表面反射后疊加作用減弱，即光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故膜的最小厚度為紅外線在該膜中波長(zhǎng)的1/4�！敬鸢浮緽
二、光的衍射。
1.光的衍射現(xiàn)象是光離開(kāi)直線路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象．
單縫衍射：中央明而亮的條紋，兩側(cè)對(duì)稱排列強(qiáng)度減弱，間距變窄的條紋。
圓孔衍射：明暗相間不等距的圓環(huán)，（與牛頓環(huán)有區(qū)別的）
2.泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的極小圓板上時(shí)，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑。當(dāng)形成泊松亮斑時(shí)，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。
【趣味故事】法國(guó)數(shù)學(xué)家柏松(波動(dòng)學(xué)說(shuō)反對(duì)者)菲涅耳的光波動(dòng)理論推算出圓板陰影中心應(yīng)有一個(gè)亮斑。
由于從來(lái)沒(méi)人報(bào)道這件事情，當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件也無(wú)法在影子的中央找到亮斑，似乎十分茺謬的。柏松以為駁倒了菲涅耳的波動(dòng)理論，事于愿違：后來(lái)實(shí)驗(yàn)的精確和改進(jìn)，在圓板影的中心確實(shí)找到了這樣一個(gè)亮斑。這一亮斑的發(fā)現(xiàn)，柏松反而為光的波動(dòng)理論幫了大忙，光的波動(dòng)理論反而被確切無(wú)疑證實(shí)了。
3.各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。至使輪廓模糊不清，
4.產(chǎn)生明顯衍射的條件：
障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長(zhǎng)相比，甚至比波長(zhǎng)還小。(當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時(shí)，有明顯衍射現(xiàn)象)
Δd≤300λ 當(dāng)Δd=0.1mm=1300λ時(shí)看到的衍射現(xiàn)象就很明顯了。
小結(jié)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，但存在明顯的區(qū)別：
單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側(cè)條紋逐漸變窄變暗，
干涉條紋則是等間距，明暗亮度相同。
白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。
意義：①干涉和衍射現(xiàn)象是波的特征：證明光具有波動(dòng)性。λ大，干涉和衍射現(xiàn)明顯，越容易觀察到現(xiàn)象。
②衍射現(xiàn)象表明光沿直線傳播只是近似規(guī)律，當(dāng)光波長(zhǎng)比障礙物小得多和情況下(條件)光才可以看作直線傳播。(反之)
③在發(fā)生明顯衍射的條件下，當(dāng)窄縫變窄時(shí)，亮斑的范圍變大，條紋間距離變大，而亮度變暗。
光的直進(jìn)是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，光的衍射現(xiàn)象并沒(méi)有完全否認(rèn)光的直進(jìn)，而是指出光的傳播規(guī)律受一定條件制約的， 任何物理規(guī)律都受一定條件限制。(光學(xué)顯微鏡能放大2000倍，無(wú)法再放大，再放大衍射現(xiàn)象明顯了。)
【例5】某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，出以下幾點(diǎn)，你認(rèn)為正確的是
A.若狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行
B.若狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與狹縫垂直
C.衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)
D.衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān) 【答案】 ACD
【例6】平行光通過(guò)小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說(shuō)法中正確的有
A.在衍射圖樣的中心都是亮斑
B.泊松亮斑中心亮點(diǎn)周圍的暗環(huán)較寬
C.小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑
D.小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的
解：從課本上的圖片可以看出：A、B選項(xiàng)是正確的，C、D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。
(以下新教材適用)
三.光的偏振
橫波只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做波的偏振。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。
根據(jù)波是否具有偏振現(xiàn)象來(lái)判斷波是否橫波，實(shí)驗(yàn)表明，光具有偏振現(xiàn)象，說(shuō)明光波是橫波。
（1）自然光。太陽(yáng)、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。自然光通過(guò)偏振片后成形偏振光。
（2）偏振光。自然光通過(guò)偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，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(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通�？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光。除了直接從光源發(fā)出的光外。
偏振片(起偏器)由特定的制成，它上面有一個(gè)特殊方向(透振方向)只有振動(dòng)方向和透振方向平行的光波才能通過(guò)偏振片。
（3）只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。
各種電磁波中電場(chǎng)E的方向、磁場(chǎng)B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。
（4）光波的感光作用和生理作用主要是由電場(chǎng)強(qiáng)度E引起的，因此將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)。
（5）應(yīng)用：立體電影、照相機(jī)的鏡頭、消除車燈的眩光等。
【例7】如圖所示，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P和Q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：
A.光是電磁波 B.光是一種橫波
C.光是一種縱波 D.光是概率波
【分析】太陽(yáng)光或白熾燈發(fā)出的光是自然光，它包含有垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，且沿著各個(gè)振動(dòng)方向的光強(qiáng)相同。當(dāng)這種光經(jīng)過(guò)偏振片后，就變成了偏振光，即只有振動(dòng)方向與偏振片透振方向平行的光通過(guò)了偏振片P，形成偏振光，這種偏振光傳到偏振片Q時(shí)，當(dāng)偏振片P和Q透振方向平行時(shí)，會(huì)完全穿過(guò)，垂直時(shí)不會(huì)穿過(guò)，透射程度與二偏振片的透振方向間的夾角有關(guān)，因此才出現(xiàn)題中所述的現(xiàn)象，該現(xiàn)象說(shuō)明：光是一種橫波。【答案】B
【例8】有關(guān)偏振和偏振光的下列說(shuō)法中正確的有
A.只有電磁波才能發(fā)生偏振，機(jī)械波不能發(fā)生偏振
B.只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振
C.自然界不存在偏振光，自然光只有通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠窆?br>D.除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通�？吹降慕^大部分光都是偏振光
解：機(jī)械能中的橫波能發(fā)生偏振。自然光不一定非要通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠窆�。本題應(yīng)選BD。
四、麥克斯韋光的電磁說(shuō)．
1、光的干涉與衍射充分地表明光是一種波，光的偏振現(xiàn)象又進(jìn)一步表明光是橫波。
提出光電磁說(shuō)的背景：麥克斯韋對(duì)電磁理論的研究預(yù)言了電磁波的存在，并得到電磁波傳播速度的理論值3.11×108m/s，這和當(dāng)時(shí)測(cè)出的光速3.15×108m/s非常接近，在此基礎(chǔ)上
⑴麥克斯韋提出了光在本質(zhì)上是一種電磁波―――這就是所謂的光的電磁說(shuō)。
光電磁說(shuō)的依據(jù)：赫茲在電磁說(shuō)提出20多年后，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，測(cè)得電磁波的傳播速度確實(shí)等于光速，并測(cè)出其波長(zhǎng)與頻率，并且證明了電磁波也能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉、偏振等現(xiàn)象。用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的電磁說(shuō)的正確性。
光電磁說(shuō)的意義：揭示了光的電磁本性，光是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波；把光現(xiàn)象和電磁學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，說(shuō)明光與電和磁存在聯(lián)系。
說(shuō)明了光能在真空中傳播的原因：電磁場(chǎng)本身就是物質(zhì)，不需要?jiǎng)e的介質(zhì)來(lái)傳遞。
⑵電磁波譜：
按波長(zhǎng)由大到小的順序排列為：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光(七色)、紫外線、X射級(jí)、γ射線，除可見(jiàn)光外，相鄰波段間都有重疊。
各種電磁波產(chǎn)生的基理、性質(zhì)差別、用途。
電磁波種類無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光紫外線倫琴射線γ射線
頻率(Hz)104～3×10121012～3.9×10143.9×1014～7.5×10147.5×1014～5×10163×1016～3×10203×1019以上
真空中波長(zhǎng)(m)3×1014～10―43×104～7.7×10―77.7×10―7～4×10―74×10―7～6×10―910―8～10―1210―11以下
組成頻率波
波長(zhǎng)：大 小 波動(dòng)性：明顯 不明顯
頻率：小 大 粒子性：不明顯 明顯
觀察方法無(wú)線電技術(shù)利用熱效應(yīng) 激發(fā)熒光 利用貫穿本領(lǐng)
照相底片感光（化學(xué)效應(yīng)）核技術(shù)
各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理LC電路中自由電子的的振蕩原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)
特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)引起視覺(jué)化學(xué)作用、熒光效應(yīng)、殺菌貫穿作用強(qiáng)貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)
用途通訊，廣播，導(dǎo)航加熱烘干、遙測(cè)遙感，醫(yī)療，導(dǎo)向等照明，照相，加熱日光燈，黑光燈手術(shù)室殺菌消毒，治療皮膚病等檢查探測(cè)，透視，治療等探測(cè)，治療等
①?gòu)臒o(wú)線電波到γ射線，都是本質(zhì)上相同的電磁波，它們的行服從同的波動(dòng)規(guī)律。
②由于頻率和波長(zhǎng)不同，又表現(xiàn)出不同的特性：波長(zhǎng)大(頻率小)干涉、衍射明顯，波動(dòng)性強(qiáng)。
現(xiàn)在能在晶體上觀察到γ射線的衍射圖樣了。
③除了可同光外，上述相鄰的電磁波的頻率并不絕對(duì)分開(kāi)，但頻率、波長(zhǎng)的排列有規(guī)律。
(3)紅外線、紫外線、X射線的性質(zhì)及應(yīng)用。
種 類產(chǎn) 生主要性質(zhì)應(yīng)用舉例
紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應(yīng)遙感、遙控、加熱
紫外線一切高溫物體能發(fā)出化學(xué)效應(yīng)熒光、殺菌、合成VD2
X射線陰極射線射到固體表面穿透能力強(qiáng)人體透視、金屬探傷
⑷實(shí)驗(yàn)證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)λm和物體溫度T之間滿足關(guān)系λm? T = b（b為常數(shù)）。
可見(jiàn)高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學(xué)中，可以根據(jù)接收到的恒星發(fā)出的光的頻率，分析其表面溫度。
⑸可見(jiàn)光：頻率范圍是3.9-7.5×1014Hz，波長(zhǎng)范圍是400-770nm。
例15. 為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況，在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)，用于發(fā)射廣播電臺(tái)和電視臺(tái)兩種信號(hào)。其中廣播電臺(tái)用的電磁波波長(zhǎng)為550m，電視臺(tái)用的電磁波波長(zhǎng)為0.566m。為了不讓發(fā)射場(chǎng)附近的小山擋住信號(hào)，需要在小山頂上建了一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)站，用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)_____信號(hào)，這是因?yàn)樵撔盘?hào)的波長(zhǎng)太______，不易發(fā)生明顯衍射。
解：電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生明顯衍射，波長(zhǎng)越短衍射越不明顯，表現(xiàn)出直線傳播性。這時(shí)就需要在山頂建轉(zhuǎn)發(fā)站。因此本題的轉(zhuǎn)發(fā)站一定是轉(zhuǎn)發(fā)電視信號(hào)的，因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)太短。
【例9】．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中哪些是正確的（ ）
A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無(wú)線電波
B．紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的
C．γ射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的
D．紅外線的波長(zhǎng)比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)，它的顯著作用是熱作用
解析：電磁波服從共同的規(guī)律，波長(zhǎng)較大的無(wú)線電波是電磁波中最容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象的，電磁波之間的差異來(lái)源于它們產(chǎn)生的機(jī)理的不同，紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的，倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的，γ射線則是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的． 答案：ABD
五、光譜和光譜分析（可用光譜管和分光鏡觀察）由色散形成的，按頻率的順序排列而成的彩色光帶叫做光譜
1．發(fā)射光譜 (1)連續(xù)光譜：包含一切波長(zhǎng)的光，由熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生；
(2)明線光譜：又叫原子光譜，只含原子的特征譜線．由稀薄氣體或金屬蒸氣發(fā)光產(chǎn)生。
2．吸收光譜：連續(xù)光通過(guò)某一物質(zhì)被吸收一部分光后形成的光譜，能反映出原子的特征譜線．
每種元素都有自己的特征譜線，根據(jù)不同的特征譜線可確定物質(zhì)的化學(xué)組成，光譜分析既可用明線光譜，也可用吸收光譜．
【例10】．關(guān)于光譜和光譜分析，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）
A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是明線光譜
B．霓虹燈和煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜都是明線光譜
C．進(jìn)行光譜分析時(shí)．可以利用明線光譜，不能用連續(xù)光譜“
D．我們觀察月亮射來(lái)的光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成
解析：這類問(wèn)題首先需要弄清連續(xù)光譜，明線光譜和吸收光論的產(chǎn)生機(jī)理．太陽(yáng)光譜是我們從地球上觀察的，所以是吸收光譜．月亮反射到地面的光譜是太陽(yáng)光譜，煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣，屬稀薄氣體發(fā)光，產(chǎn)生明線光譜．答案：B
六．.激光的主要特點(diǎn)及應(yīng)用
(1)激光是人工產(chǎn)生的相干光，可應(yīng)用于光纖通信。普通光源發(fā)出的光是混合光，激光頻率單一，相干性能好非常好，顏色特別純。
(2)平行度和方向性非常好。應(yīng)用于激光測(cè)距雷達(dá)，可精確測(cè)距(s=c?t/2)、測(cè)速、目標(biāo)跟蹤、激光光盤、激光致熱切割、激光核驟變等。
(3)亮度高、能量大，應(yīng)用于切割各種物質(zhì)、打孔和焊接金屬。醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來(lái)做外科手術(shù)。
七．注意問(wèn)題
1．知道反映光具有波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)及有關(guān)理論．
2．光的干涉只要求定性掌握，要能區(qū)分光的干涉和衍射現(xiàn)象：凡是光通單孔、單縫或多孔．多縫所產(chǎn)生的現(xiàn)象都屬于衍射現(xiàn)象，只有通過(guò)雙孔、雙縫、雙面所產(chǎn)生的現(xiàn)象才屬于干涉現(xiàn)象；干涉條紋和衍射條紋雖然都是根據(jù)波的疊加原理產(chǎn)生的，但兩種條紋有如下區(qū)別（以明暗相同的條紋為例）：干涉紋間距相等，亮條紋亮度相同．衍射條紋，中央具有寬而明亮的亮條紋，兩側(cè)對(duì)稱地排列著一系列強(qiáng)度較弱．較窄的亮條紋．
規(guī)律方法 1.理解光的波動(dòng)性
【例11】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于涉條紋，其它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，其它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
解析：由于雙縫前各有一塊濾光片，分別都透過(guò)紅光和綠光，這兩種色光不能發(fā)生干涉，故在屏上無(wú)雙縫干涉條紋，但是這兩種色光通過(guò)每個(gè)單縫時(shí)發(fā)生單縫衍射，故屏上仍有光亮．所以C選項(xiàng)正確，
【例12】 用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有
A.如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx 將增大
B.如果增大雙縫之間的距離，Δx 將增大
C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大
D.如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大
解：公式 中l(wèi)表示雙縫到屏的距離，d表示雙縫之間的距離。因此Δx與單縫到雙縫間的距離無(wú)關(guān)，于縫本身的寬度也無(wú)關(guān)。本題選C。
【例13】 登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz，那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少？
解：為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)該使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射形成的光疊加后加強(qiáng)，因此光程差應(yīng)該是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的1/2。紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ=c/ν=3.7×10-7m，在膜中的波長(zhǎng)是λ/=λ/n=2.47×10-7m，因此膜的厚度至少是1.2×10-7m。
2.理解電磁波的產(chǎn)生機(jī)理
【例14】圖為X射線的結(jié)構(gòu)示意圖，E為燈絲電源。要使射線管發(fā)出X射線，須在 K、A兩電極間加上幾萬(wàn)伏的直流高壓，且（ ）
A．高壓電源正極應(yīng)接在Q點(diǎn)，X射線從A極發(fā)出
B．高壓電源正極應(yīng)接在Q點(diǎn)，X射線從K極發(fā)出
C．高壓電源正極應(yīng)接在P點(diǎn)， X射線從 A極發(fā)出
D．高壓電源正極應(yīng)接在P點(diǎn)，X射線從K極發(fā)出
解析：X射線管發(fā)出X射線要有兩個(gè)條件：第一，燈絲K要發(fā)射電子，所以燈絲K的兩端要接低壓電源，使燈絲能發(fā)射電子；第二，燈絲K發(fā)射的電子在K、A之間要加速獲得很大的動(dòng)能打在A上，從A發(fā)射出X射線，故K、A之間要加直流高壓．基于以上兩點(diǎn)，可知A選項(xiàng)正確．
例16. 右圖是倫琴射線管的結(jié)構(gòu)示意圖。電源E給燈絲K加熱，從而發(fā)射出熱電子，熱電子在K、A間的強(qiáng)電場(chǎng)作用下高速向?qū)﹃帢OA飛去。電子流打到A極表面，激發(fā)出高頻電磁波，這就是X射線。下列說(shuō)法中正確的有
A.P、Q間應(yīng)接高壓直流電，且Q接正極
B.P、Q間應(yīng)接高壓交流電
C.K、A間是高速電子流即陰極射線，從A發(fā)出的是X射線即一種高頻電磁波
D.從A發(fā)出的X射線的頻率和P、Q間的交流電的頻率相同
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