光的波粒二象性复习课程.ppt
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1、光的波粒二象性光到底是什么?光到底是什么?1717世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说由于波动说没有由于波动说没有数学基础以及牛数学基础以及牛顿的威望使得微顿的威望使得微粒说一直占上风粒说一直占上风1919世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波动说的正确性这里的光子完全不同于牛顿所说的这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒微粒”1919世纪末光电效应现象使得世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪初提出了世纪初提出了光子说:光具有粒子性光子说:光具有粒子性 电磁说的提出:随着物理学各方面的发电磁说的提出:随着物理学各方面
2、的发展,麦克斯韦提出了电磁波的理论,进而展,麦克斯韦提出了电磁波的理论,进而了光是电磁波的结论,惠更斯的波动说发了光是电磁波的结论,惠更斯的波动说发展到了麦克斯韦的电磁说。展到了麦克斯韦的电磁说。光的电磁说 1 1、麦麦克克斯斯韦韦根根据据电电磁磁理理论论,发发现现电电磁磁波波的的波波速速与与光光速速相相同同,提提出出了了光光是是一一种种电电磁磁波波的的假假说说赫赫兹兹通通过过实实验验证证实实了了光光的的电电磁磁本本质质,光光的电磁说把光学和电学统一起来了的电磁说把光学和电学统一起来了 2 2、光光的的颜颜色色是是由由电电磁磁波波的的频频率率决决定定的的不不同同频频率率的的色色光光在在真真空空
3、中中波波速速相相同同,在在介介质质中中波波速速不不同同同同一一色色光光在在不不同同介介质质中中,频频率率(颜颜色色)不不变变,波波长长和和波波速速都都要要改改变变在在同同一一介介质质中中,频频率率越越高高,波速起小波速起小 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较:共共同同点点:都都能能产产生生干干涉涉和和衍衍射射现现象象;它它们们波波动动的的频频率率都都取取决决于于波波源的频率;在不同介质中传播,频率都不变源的频率;在不同介质中传播,频率都不变 不不同同点点:机机械械波波的的传传播播一一定定需需要要介介质质,其其波波速速与与介介质质的的性性质质有有关关,与与波波的的频频率率无无关关
4、而而电电磁磁波波本本身身就就是是一一种种物物质质,它它可可以以在在真真空空中中传传播播,也也可可以以在在介介质质中中传传播播电电磁磁波波在在真真空空中中传传播播的的速速度度均均为为3.0103.0108 8m ms s,在在介介质质中中传传播播时时,波波速速和和波波长长不不仅仅与与介介质质性性质质有有关关,还还与与频频率率有有关关关于光的电磁说的几点强调关于光的电磁说的几点强调 返回目录返回目录光电效应:光电效应:1919世纪末,光电效应被发现,光的波世纪末,光电效应被发现,光的波动说在光电效应面前束手无策,人们又认识到了动说在光电效应面前束手无策,人们又认识到了光确实具有粒子性。爱因斯坦提出
5、了光的量子理光确实具有粒子性。爱因斯坦提出了光的量子理论论-光子说光子说.人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。18011801年,英国物理学家托马斯年,英国物理学家托马斯杨杨(1773182917731829)在实验室里成功的观察到了光的干涉)在实验室里成功的观察到了光的干涉光的干涉光的干涉一一、光的干涉现象、光的干涉现象-杨氏干涉实验杨氏干涉实验1 1、装置特点、装置特点:(1 1)双缝很近双缝很近 0.1mm 0.1mm,(2 2)双缝)双缝S S1 1、S S2 2与单缝与单缝S S的距离相等,的距离相等,单缝单缝 双缝双缝红滤色片红滤色片
6、S1SS2屏幕屏幕2 2、要用单色光要用单色光 单孔的作用:单孔的作用:是获得点光源是获得点光源 双双孔孔的的作作用用:相相当当于于两两个个振振动动情情况况完完全全相相同同的的光光源源,双双孔孔的的作作用用是获得相干光源是获得相干光源 用狭缝代替小孔,可以得到同样清晰,用狭缝代替小孔,可以得到同样清晰,但明亮得多的干涉条纹。但明亮得多的干涉条纹。得到相干光源:得到相干光源:一分为二一分为二的思想的思想光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉激激光光束束双双缝缝屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹双缝双缝S1S2屏幕屏幕P1 第一亮纹第一亮纹 =P 中央亮纹中央亮纹 =0P2 第二亮纹第二亮
7、纹 =2P3/第三亮纹第三亮纹 =3P3 第三亮纹第三亮纹 =3P3/第二亮纹第二亮纹 =2P3/第一亮纹第一亮纹 =Q2 第二暗纹第二暗纹Q 1 第一暗纹第一暗纹Q3 第三暗纹第三暗纹Q3/第三暗纹第三暗纹Q2/第二暗纹第二暗纹Q1/第一暗纹第一暗纹=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2dr1r2S1S2POxl相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离 x为:为:l 档板与光屏的距离档板与光屏的距离波长波长d 两狭缝间的距离两狭缝间的距离 其中(其中(ld)x结论:结论:两缝间距离越小、缝到屏的距离越大,光两缝间距离越小、缝到屏的距离越大,光波的波长越大,条纹的宽度
8、就越大。波的波长越大,条纹的宽度就越大。深入研究:深入研究:当实验装置一定,红光的条纹间距最当实验装置一定,红光的条纹间距最大,紫光的条纹间距最小。表明不同色光的波大,紫光的条纹间距最小。表明不同色光的波长不同,红光最长,紫光最短。长不同,红光最长,紫光最短。如果用白光做双缝干涉实验,得到的是中央形成亮纹,两侧如果用白光做双缝干涉实验,得到的是中央形成亮纹,两侧为彩色的干涉条纹,思考:中央亮条纹为什么是白色的?为彩色的干涉条纹,思考:中央亮条纹为什么是白色的?原因:原因:1、各种色光均在中央形成亮纹,复合后为白光。、各种色光均在中央形成亮纹,复合后为白光。2、各种色光形成的干涉条纹间距不同,所
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