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时间:2018-10-23
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1、光的波动性和光的粒子性【教学结构】光的波动性:一.讲述人类对光的本性的认识过程。有益掌握教材内容的层次和系统,学生主动学习。二.光的干涉1.复习机械波的叠加,干涉现象,干涉产生条件,干涉现象的成因。2.做好双缝干涉实验,注意向学生介绍实验装置,观察实验现象。3.光的干涉现象:用太阳光实验时光屏上有彩色条纹,中间为白色光,两侧由紫到红,用单色光实验时,屏上呈明暗相间条纹,中间为亮纹。干涉现象是波特有的现象,光的干涉现象说明光是波,但不是机械波。光的频率、波长、波速是描述光的特征量。4.光的干涉条件:必须是相干光源产生的光叠加时才能出现干涉现象。杨氏相干光源:
2、如图1所示,光线入射单缝S,S为光源,双缝S1、S2相距很近且距离S等距离,S光源的光传播到S1、S2时,S1、S2成为两个完全相同的光源,它们具有相同频率,恒定相差。5.光的干涉现象的成因:如图2所示。O点距S1、S2距离相等,两束光到O点时“振动”情况完全相同,叠加时互相加强,应为明纹或白光。屏上任意一点A,距S1、S2分别为L1、L2,=L1-L2,为光传播路程之差。当时,两束光应相互加强,为明纹,n为1、2、3……,λ为波长。时,两束光应相互减弱为暗纹。n为0、1、2……。6.薄膜干涉演示实验:金属丝圆环蘸一下肥皂液,形成一层肥皂膜,用单色光照射肥
3、皂膜,圆环肥皂膜上就产生明暗相间的干涉条纹。如何用光的干涉知识解释这一现象,是教学过程中的关键问题。(1)实验装置的特点,肥皂膜在重力作用下而成上薄下厚的楔形,我们虽然不能明显观察到上薄下厚,但是这样微小的厚度之差与光的波长相比还是相当大的。(2)前后膜对入射光线的反射的两列光波同频率。相差恒定满足光产生干涉的条件。(3)前后膜反射两列光波的路程不同,后膜反射光的路程与前膜反射光路之差正好为入射处膜厚度的2倍,对于不同的入射处膜厚度不同,某处膜厚度的2倍正好为波长整数倍时,该处两列光波互相加强,出现明纹,若正好半个波长的奇数倍,互相减弱则为暗纹。薄膜干射的
4、应用:检查精密零件表面质量,增透膜。认真阅读教科书,掌握书上的知识就可以了。关于增透膜的理解问题:只要从能量角度去分析即可顺当理解,两列反射光波互相低消,但不是能量消失,而减少反射光线,增加透过光的强度。三.光的衍射51.衍射现象也是波特有现象,光能发生衍射说明光是波。2.做好衍射实验,用激光做实验效果好,如图3所示,S为点源,当档板小孔较大,在光屏上出现亮斑,亮斑大小由光沿直线传播规律决定如甲、乙图示规律,当小孔很小时,光斑不仅不减小反而增大,出现明暗相间的圆环,光线能传播到被挡板挡住的区域,如丙所示。光线绕过障碍物的现象叫光的衍射。利用单缝也能产生光的
5、衍射现象。3.产生明显衍射的条件:小孔或障碍物的大小与光的波长差不多时可产生明显衍射。关于光的干涉,衍射不仅要掌握干涉,衍射现象,产生条件,会区分干涉和衍射,还应该清楚光的干涉、衍射现象说明光具有波动性。四.光的颜色和频率的关系。光的颜色是由频率决定的,当频率不变时,光的颜色不变。可见光中的七色光的由红到紫频率逐渐增大,红光频率最小,紫光频率最大。在真空中各种色光传播速度相同,根据C=,可知红光波长最大,紫光波长最小。在不同介质中光传播速度不同,同一种介质中各种色光传播速度也不同。介质对频率高的色光折射率大,对红光的折射率最小,传播波速最大,对紫光的折射率
6、最大,传播速度最小。无论在什么介质中光的频率均不变化。五.光是电磁波1.光和电磁波有很多相同点:传播速度都为C=3.00×108m/s,都可在真空中传播,都能产生反射、折射、干涉、衍射等现象,且其规律相同,实验证实光是电磁波。2.电磁波谱可见光:能够引起人视觉的光线,在电磁波中是一个很窄的波段。红外线:在光谱的红光区外侧一种看不见的光线。特点:热效应。温度高的物体发出红外线较多。红外线的应用:①利用红外线热作用加热,例如:红外线炉,红外线烤箱,红外线干燥器。②远距离摄影,红外线遥感,军事上用的夜视仪。红外线的频率比红光还低。紫外线:在光谱的紫光区外侧的一种
7、看不见的光线,特点:化学效应。一切高温物体发出的光都含紫外线,紫外线的应用:①利用紫外线很容易使照相底片感光,用紫外线照相能分辨出细微的差别。②紫外线有消毒杀菌的作用,紫外线频率比紫光频率高。伦琴射线:比紫外线频率还高的一种电磁波,又称x射线,有很强的穿透能力,例如:人体透视,检查金属部件是否有砂眼,裂纹。γ射线:比伦琴射线频率还高的一种电磁波,穿透能力很强。电磁波谱:无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线结合起来,构成了范围广泛的电磁波谱。按上列顺序应是频率由低到高的排列。上述各种光本质上都是相同的都是电磁波,只是产生的机理不同。由频率不同各
8、自表出不同的特性。六.光谱和光谱分析51.分光镜:结构和原理:如图
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