光的粒子性和波动性的区别是什么

波需要大量粒子作用!

电磁波具有波粒二象性,当光子只有一个或少数时表现出粒子性,当光子多了又会表现出波的特性他不是波,也不是粒子,就是电磁波,它不需要介质

机械波不是粒子,他只使能量的一种传播形式,它必须要外界物质做介质来传递,如声波

波动性:光的干涉,衍射,偏振光透过偏振器件光强所遵循的马吕斯定律也可以说明光的波动性

粒子性:光电效应,康普顿效应

a粒子的散射实验证明的是原子的核式结构,而不是光的粒子性追问：

如果光是波动的,那么宇宙空间必然存在着一种连续的媒介,此时光的粒子性就无法解释；如果光是粒子,那么空间中绝对不可能存在连续的媒介,否则阻力将使光无法以光速运动但是光的波动性和粒子性却是在同一种物质现象中表现出来的不同性质,所以他们没有本质区别

1、波动性：光的干涉，衍射，偏振光透过偏振器件光强所遵循的马吕斯定律也可以说明光的波动性。

2、粒子性：光电效应，康普顿效应。

3、a粒子的散射实验证明的是原子的核式结构，而不是光的粒子性。

4、如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。

1,光电效应-认为光的能量是一份一份的，说明光具有粒子性。

2，双缝干涉，认为光会叠加产生增强或减弱的效果，说明光具有波动性。

3，衍射，认为光会绕过障碍物，说明光具有波动性。

4，α粒子散射，验证了原子模型，利用了带电粒子在电场中的运动，说明α射线（光）的粒子性

答案，2和3

定义：光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时，传播方向发生改变的现象叫做光的折射。

折射规律：传播速度越快，角越大。

入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线垂直入射时，折射光线、法线和入射光线在同一直线上。

入射角增大，折射角也增大。入射角大于折射角。

光垂直入射时，传播方向不变，但光速改变。

在光的折射中，光路是可逆的。

不同介质对光的折射能力是不同的。

光在同一种物质(或均匀介质)中沿着直线传播光在不同介质中传播的速度不同,在真空中传播速度最大,约为3×10⒏米/秒

光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时，折射的程度与后者的折射率有关。

一,光的波动性

1光的干涉:两列光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,某些区域减弱,相间的条纹或者彩色条纹的现象

光的干涉的条件:是有两个振动情况总是相同的波源,即相干波源(相干波源的频率必须相同)

形成相干波源的方法有两种:

①利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)

②设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源,因此频率必然相等)

(3) 杨氏双缝实验:

亮纹:屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍,即δ= nλ(n=0,1,2,……)

暗纹:屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍,即δ=(n=0,1,2,……)

相邻亮纹(暗纹)间的距离用此公式可以测定单色光的波长用白光作双缝干涉实验时,由于白光内各种色光的波长不同,干涉条纹间距不同,所以屏的中央是白色亮纹,两边出现彩色条纹

(4) 薄膜干涉:

应用:

使被检测平面和标准样板间形成空气薄层,用单色光照射,入射光在空气薄层上下表面反射出两列光波,在空间叠加干涉条纹均匀:表面光滑;不均匀:被检测平面不光滑

增透膜:镜片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的,在薄膜的两个表面上反射的光,其光程差恰好等于半个波长,相互抵消,达到减少反射光增大透射光强度的作用

其他现象:阳光下肥皂泡所呈现的颜色

例1 用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出绿,暗相间的条纹,相邻两条绿条纹间的距离为Δx下列说法中正确的有

A如果增大单缝到双缝间的距离,Δx 将增大

B如果增大双缝之间的距离,Δx 将增大

C如果增大双缝到光屏之间的距离,Δx将增大

D如果减小双缝的每条缝的宽度,而不改变双缝间的距离,Δx将增大

解:公式中l表示双缝到屏的距离,d表示双缝之间的距离因此Δx与单缝到双缝间的距离无关,于缝本身的宽度也无关本题选C

例2 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损坏视力有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜他选用的薄膜材料的折射率为n=15,所要消除的紫外线的频率为81×1014Hz,那么它设计的这种"增反膜"的厚度至少是多少

解:为了减少进入眼睛的紫外线,应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强,因此光程差应该是波长的整数倍,因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=37×10-7m,在膜中的波长是λ/=λ/n=247×10 -7m,因此膜的厚度至少是12×10-7m

2光的衍射:

注意关于衍射的表述一定要准确(区分能否发生衍射和能否发生明显衍射)

⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射

⑵发生明显衍射的条件是:障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比,甚至比波长还小

(3)衍射现象:明暗相间的条纹或彩色条纹

(与干涉条纹相比,中央亮条纹宽两边窄,是不均匀的若为白光,存在一条白色中央亮条纹)

例3 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较,下列说法中正确的有

A在衍射图样的中心都是亮斑

B泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽

C小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑,泊松亮斑图样的中心是亮斑

D小孔衍射的衍射图样中亮,暗条纹间的间距是均匀的,泊松亮斑图样中亮,暗条纹间的间距是不均匀的

解:从课本上的可以看出:A,B选项是正确的,C,D选项是错误的

3光谱:

光谱分析可用原子光谱,也可用吸收光谱太阳光谱是吸收光谱,由太阳光谱的暗线可查知太阳大气的组成元素

4光的电磁说:

⑴麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同,提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说,赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性

⑵电磁波谱波长从大到小排列顺序为:无线电波,红外线,可见光,紫外线,X射线,γ射线各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有重叠

各种电磁波的产生机理分别是:无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的;红外线,可见光,紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的;伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的;γ射线是原子核受到激发后产生的

⑶红外线,紫外线,X射线的主要性质及其应用举例

种 类

产 生

主要性质

应用举例

红外线

一切物体都能发出

热效应

遥感,遥控,加热

紫外线

一切高温物体能发出

化学效应

荧光,杀菌

X射线

阴极射线射到固体表面

穿透能力强

人体透视,金属探伤

例4 为了转播火箭发射现场的实况,在发射场建立了发射台,用于发射广播电台和电视台两种信号其中广播电台用的电磁波波长为550m,电视台用的电磁波波长为 0566m为了不让发射场附近的小山挡住信号,需要在小山顶上建了一个转发站,用来转发_____信号,这是因为该信号的波长太______,不易发生明显衍射

解:电磁波的波长越长越容易发生明显衍射,波长越短衍射越不明显,表现出直线传播性这时就需要在山顶建转发站因此本题的转发站一定是转发电视信号的,因为其波长太短

例5 右图是伦琴射线管的结构示意图电源E给灯丝K加热,从而发射出热电子,热电子在K,A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去电子流打到A极表面,激发出高频电磁波,这就是X射线下列说法中正确的有

AP,Q间应接高压直流电,且Q接正极

BP,Q间应接高压交流电

CK,A间是高速电子流即阴极射线,从A发出的是X射线即一种高频电磁波

D从A发出的X射线的频率和P,Q间的交流电的频率相同

解:K,A间的电场方向应该始终是向左的,所以P,Q间应接高压直流电,且Q接正极从A发出的是X射线,其频率由光子能量大小决定若P,Q间电压为U,则X射线的频率最高可达Ue/h本题选AC

二,光的粒子性

1光电效应

⑴在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应(右图装置中,用弧光灯照射锌版,有电子从锌版表面飞出,使原来不带电的验电器带正电)

(2)爱因斯坦的光子说光是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量E跟光的频率ν成正比:E=hν

(3)光电效应的规律:

各种金属都存在极限频率ν0,只有ν≥ν0才能发生光电效应;

瞬时性(光电子的产生不超过10-9s)

③光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随着入射光的的频率的增大而增大;

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

⑷爱因斯坦光电效应方程:Ek= hν - W(Ek是光电子的最大初动能;W是逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功)

例6 对爱因斯坦光电效应方程EK= hν-W,下面的理解正确的有

A只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EK

B式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功

C逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W= hν0

D光电子的最大初动能和入射光的频率成正比

解: 爱因斯坦光电效应方程EK= hν-W中的W表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功,因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的其它光电子的初动能都小于这个值若入射光的频率恰好是极限频率,即刚好能有光电子逸出,可理解为逸出的光电子的最大初动能是0,因此有W= hν0由EK= hν-W可知EK和ν之间是一次函数关系,但不是成正比关系本题应选C

三,光的波粒二象性

1光的波粒二象性

干涉,衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子;因此现代物理学认为:光具有波粒二象性

2正确理解波粒二象性

波粒二象性中所说的波是一种概率波,对大量光子才有意义波粒二象性中所说的粒子,是指其不连续性,是一份能量

⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性

⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出波动性

⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性

⑷由光子的能量E=hν,光子的动量表示式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ

⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性

⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出波动性

⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性

可见光的波动性是由于大量光子引起的,或是传播引起的,或是有光子的频率引起的

其二,要是入射的是电子可以大于两定态的能量差,如果入射的是光子就必须是两定态的能量差题目说的是粒子（不知道是电子还是光子）

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