光学近代物理

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1、光学1.光的直线传播、光的反射与平面镜成像⑴光的直线传播：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，在真空中传播的速度最大，其速度大小为。在不均匀的介质传播时，光线会发生弯折。⑵光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在线的两侧，反射角等于入射角。⑶平面镜成像：平面镜所成的像和物是大小相等、关于镜面对称，与平面镜的大小无关，是正立的虚像。平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的性质。2.光的折射与全反射⑴光的折射定律：光从一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象叫光的折射。光的折射遵守光的折射定律，其内容是：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，并且分居在法

2、线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，用公式表示为：⑵全反射：光从光密介质入射到光疏介质，光全部反射返回光密介质的现象叫光的全反射。产生全反射的条件是光由光密介质入射到光疏介质，且入射角大于临界角。3.光的本性⑴了解光的本性学说的发展简史：17世纪牛顿支持的微粒说惠更斯提出波动说麦克斯韦的光的电磁说爱因斯坦的光量子假说。⑵光的波动性：光的干涉和光的衍射是光具有波动性的实验证明。①光的干涉：两束频率相同的光才有可能是相干光，托马斯·杨巧妙地用双缝把一束光分解成两束相干光，成功完成了光的干涉实验。在用单色光做双缝干涉实验得到稳定的干涉图样，在光屏上距双缝的路程差是光波波长整数倍的地方出现明

3、条纹，在光屏上距双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方出现暗条纹；②光的衍射：光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象叫做光的衍射现象；只有在障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象；⑶光的电磁说：麦克斯韦提出，赫兹用实验验证了光的电磁说是正确的。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线是频率从小到大排列的电磁波谱，频率不同的电磁波有不同的作用，波长长的电磁波波动性显著，不同频率的电磁波产生的机理不同。⑷光的粒子性：光电效应是光的粒子性——光量子说的实验基础，光是一份份地传播的，每一份的能量是，用光量子说可解释光电效应，光电效应的基本规律可用四个结论(①任

4、何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；②光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，随入射光的频率的增大而增大，用公式表示为；③光电子的发射具有瞬时性；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比)表述。⑸光的波粒二象性：光具有波动性，又具有粒子性，大量光子产生的效果显示出波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，既不能理解为宏观概念中的波，也不能把光子看作宏观概念中的粒子。（三）近代物理初步1.原子的核式结构粒子散射实验观察到的实验现象：⑴绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向运动；⑵极少数粒子则发生了较大的偏转甚至返回。从而推

5、断了原子的核式结构。说明：核式结构并没有指出原子核的组成。2.原子核的衰变及三种射线⑴原子核的衰变：衰变和衰变。①衰变：②衰变：⑵和衰变次数的确定：先由质量数守恒确定衰变的次数，再由核电荷数确定衰变的次数。⑶半衰期T：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，衰变规律是。说明：原子核的衰变只由原子核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关。3.玻尔理论主要内容：⑴“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样相对稳定的状态称为定态。⑵“跃迁假设”：电子绕核运动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定

6、态发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差决定。⑶“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核运动的轨道半径是不连续，只能取某些确定的值。4.核能⑴爱因斯坦技能方程：；⑵核能的计算：①若以千克为单位，则；②若以原子的质量单位u为单位，则；⑶核能的获取途径：①重核的裂变，如：；②轻核的聚变，如：。说明：聚变反应是热核反应，物质的温度达到超高温状态（几百万摄氏度以上）才以发生。光的波粒二象性（一）光的干涉1.产生相干光源的方法（必须保证r相同）。⑴利用激光；⑵将一束光分为两束。2.双缝干涉的定量分析如图所示，缝屏间距L远大于双缝间距d，O

7、点与双缝S1和S2等间距，则当双缝中发出光同时射到O点附近的P点时，两束光波的路程差为δ＝r2－r1。条纹间距△x＝λ。上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生。当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，即kδ＝∝d。由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。若：ΔT＝2d＝nλ（n＝1，2，…）　则出现明纹。ΔT＝2d＝（2n－1）λ