光学原子物理李嘉森

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1、光学原子物理光的折射n光的折射---光从一种介质进入另一种介质中时，传播方向通常发生改变的现象（垂直入射除外）n折射定律---三线共面、法线居中；垂直入射时，折射角等于入射角等于0度。斜射时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。n折射率---光从真空中射入介质中时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值，叫这种介质的折射率。n计算：n应用---蜃景、光导纤维。光的色散n全反射棱镜---截面为等腰直角三角形的棱镜。n光的色散---原因棱镜材料对不同色光的的折射率不同。对红光的折射率最小---偏折较少；对紫光的折射率最大---偏折较多。红

2、橙黄绿蓝靛紫七色光的频率越来越大。全反射n全反射---光从光密质（n大的）射入光疏质（n小的）时，光全部反射（没有折射）的现象。n条件---（1）光从密质进入疏质；（2）入射角i大于临界角C。n临界角---刚好发生全反射时的入射角，此时折射角等于90度。n计算---光的波动性和微粒性n1. 光的本性说的发展简史。n2.光的干涉现象、双缝干涉、薄膜干涉，双缝干涉的条纹间距与波长的关系。n3.光的衍射。n4.光的偏振现象。n5.光谱和光谱分析，红外线、紫外线、X射线、γ射线以及它们的应用，光的电磁本性，电磁波谱。n6.光电效应、光

3、子、爱因斯坦光电效应方程。*n7.光的波粒二象性，物质波。n8.激光的特性及应用。光的本性说的发展简史n17世纪---牛顿：光的微粒说；惠更斯：光的波动说。n1801英国的托马斯●杨---光的干涉实验成功。n19世纪60年代---麦克斯韦的电磁波的预言。n19世纪80年代末---赫兹验证了电磁波的存在。n19世纪末---光电效应。n20世纪初---爱因斯坦的光子说。n光即具有波动性，又具有粒子性。光的干涉n光的干涉现象---相干光在屏上出现的明暗相间的条纹。n双缝干涉---光线通过单缝，再通过双缝（相干光源）在屏上出现明暗相间

4、的条纹。n条纹宽度---△x=Lλ/dn薄膜干涉---透明物体两个反射面的反射光线的叠加成干涉图样。n薄膜干涉应用：检查物体表面的光滑平整程度；增透膜。光的衍射n定义---光绕过障碍物传播的现象。n明显衍射的条件---障碍物或小孔的尺寸与光的波长差不多，或比光的波长小。n现象---透过纱巾看、通过狭缝观察、光学显微镜、泊松亮斑。光的偏振现象n结论---光是一种横波。n应用---偏振镜头等等。电磁波谱n光谱和光谱分析---用来分析物体的组成成分（原子光谱---明显光谱、暗线光谱）n满足---n红外线---波长在770nm~106

5、nm之间。一切物体都向外辐射红外线，它是热传递的一种方式。温度高、颜色深辐射力强。红外遥感、遥控、红外线频率根接近物体分子的固有频率，所以可以用来加热物体，主要体现热效应。n紫外线---波长在400nm~5nm之间。有荧光作用、促进人体合成维生素D、消毒杀菌。nX射线---波长比紫外线还短。德国物理学家伦琴1895年发现的。穿透能力强，穿透物质的厚度跟物质的密度有关，工业上检查金属内部是否有砂眼、裂纹等缺陷，在医学上透视人体内的病变及骨骼。nγ射线---波长在10-10nm以下，电离作用非常小，贯穿本领很强，甚至能穿透几厘米厚

6、的铅板。n光的电磁本性---光是一种电磁波。n电磁波谱---频率从低到高的顺序为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。光电效应n光电效应---在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应。n波动说遇到的困惑---n1.极限频率的问题，光电效应的条件是入射光的频率高于极限频率，而不是和入射光的强度有关；n2.光电效应的瞬时性，不超过10-9秒；n3.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。光子说n光子说---爱因斯坦（1879——1955）于1905年提出，在空间传播的光不是连续的，而是

7、一份一份的，每一份叫做一个光量子，它的能量跟光的频率成正比且满足---E=hγ其中h=6.63×10-34js---普朗克常量n爱因斯坦光电效应方程：Ek=hγ—W---其中Ek为光电子的最大初动能；W为金属的逸出功。逸出功---是电子脱离某种金属所做功的最小值。光的波粒二象性n光的波粒二象性---光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。n概率波—光子在空间各点出现的可能性的大小（概率）可用波动规律来描述。n物质波---1924年法国物理学家德布罗意（1892——1987）任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到星星、

8、太阳都有一种波与它对应，波长是---λ=h/pn物理学把物质分为两大类---实物和场。激光n1.激光是一种人工产生的相干光---可调制用来传递信息；n2.平行度非常好---远距离传播仍能保持一定强度可以用来测远距离、雷达、跟踪运动目标测速度；n3.聚到很小的一点---读光盘；