中學物理光學實驗基本知識
中學物理光學實驗基本知識
實驗是物理學實驗的一門重要組成部分,是物理學的基礎,光學是物理學一個重要的分支,對于光學教學來說光學實驗則是光學不可或缺的部分,接下來學習啦小編為你整理了中學物理光學實驗基本知識，一起來看看吧。
中學物理光學實驗：重要概念和規(guī)律
(1)微粒說(牛頓)基本觀點： 認為光像一群彈性小球的微粒。 實驗基礎 光的直線傳播、光的反射現(xiàn)象。困難問題 無法解釋兩種媒質(zhì)界面同時發(fā)生的反射、折射現(xiàn)象以及光的獨立傳播規(guī)律等。
(2)波動說(惠更斯)基本觀點： 認為光是某種振動激起的波(機械波)。 實驗基礎： 光的干涉和衍射現(xiàn)象。
①光的干涉現(xiàn)象——楊氏雙縫干涉實驗
條件： 兩束光頻率相同、相差恒定。 裝置 (略)。 現(xiàn)象： 出現(xiàn)中央明條，兩邊等距分布的明暗相間條紋。解釋： 屏上某處到雙孔(雙縫)的路程差是波長的整數(shù)倍(半個波長的偶數(shù)倍)時，兩波同相疊加，振動加強，產(chǎn)生明條;兩波反相疊加，振動相消，產(chǎn)生暗條。 應用： 檢查平面、測量厚度、增強光學鏡頭透射光強度(增透膜).
?、诠獾难苌洮F(xiàn)象——單縫衍射(或圓孔衍射)
條件： 縫寬(或孔徑)可與波長相比擬。 裝置 ：(略)。 現(xiàn)象： 出現(xiàn)中央最亮最寬的明條，兩邊不等距發(fā)表的明暗條紋(或明暗鄉(xiāng)間的圓環(huán))。 困難問題： 難以解釋光的直進、尋找不到傳播介質(zhì)。
(3)電磁說(麥克斯韋)： 基本觀點： 認為光是一種電磁波。 實驗基礎： 赫茲實驗(證明電磁波具有跟光同樣的性質(zhì)和波速)。 各種電磁波的產(chǎn)生機理： 無線電波 自由電子的運動; 紅外線、可見光、紫外線 原子外層電子受激發(fā); x射線 原子內(nèi)層電子受激發(fā); γ射線 原子核受激發(fā)。 可見光的光譜： 發(fā)射光譜——連續(xù)光譜、明線光譜 ; 吸收光譜(特征光譜)。 困難問題： 無法解釋光電效應現(xiàn)象。
(4)光子說(愛因斯坦)： 基本觀點： 認為光由一份一份不連續(xù)的光子組成每份光子的能量E=hν。 實驗基礎： 光電效應現(xiàn)象。 裝置： (略)。 現(xiàn)象： ①入射光照到光電子發(fā)射幾乎是瞬時的;②入射光頻率必須大于光陰極金屬的極限頻率ν。;
③當ν>v0時，光電流強度與入射光強度成正比;④光電子的最大初動能與入射光強無關，只隨著人射光燈中的增大而增大。 解釋 ①光子能量可以被電子全部吸收.不需能量積累過程;②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功(逸出功)hν。;③入射光強。單位時間內(nèi)入射光子多，產(chǎn)生光電子多;④入射光子能量只與其頻率有關，入射至金屬表，除用于逸出功外。其余轉(zhuǎn)化為光電子初動能。 困難問題: 無法解釋光的波動性。
(5)光的波粒二象性: 基本觀點: 認為光是一種具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動性。又有粒子性。大量光子的運動規(guī)律顯示波動性，個別光子的行為顯示粒子性。 實驗基礎 :微弱光線的干涉，X射線衍射.
中學物理光學實驗：光的傳播
1.光在什么情況下是沿直線傳播的，小孔成像是怎么回事，什么是本影和半影，如何確定本影、半影的區(qū)域?如何確定影子的運動狀態(tài)?在何時、何地可以觀察到日全食、日偏食、日環(huán)食、月全食、月偏食?你知道幾種典型的測量光速的方法嗎?你能體會出為什么這一章又被稱為幾何光學嗎?
2.什么是光的反射定律，鏡面反射和漫反射的主要區(qū)別是什么?平面鏡的成像特點是什么?如何確定平面鏡成像的觀察范圍?我要想看到完整的臉，至少需要多大的矩形平面鏡?那我要想看到完整的三中辦公樓呢?如何確定物像的運動速度(速度垂直鏡面和不垂直鏡面兩種情況)?
3.什么是折射定律?與折射率相關的幾個表達式分別是什么?如何計算光射入介質(zhì)后的波長、波速和頻率?什么是視深?
4.什么是光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)，全反射的條件是什么?在求解全反射問題時，一般采用什么解題方法?什么是光導纖維?在已知入射角的情況下如何計算光導纖維的折射率，如果入射角未知呢?
5.什么是光的色散，產(chǎn)生的原因是什么?各種色光的頻率、折射率、速度有什么規(guī)律?你能定性畫出不同色光在界面上發(fā)生反射、折射時的情景嗎?反之根據(jù)這些情景你有能判斷出各色光的折射率、頻率、能量、臨界角的大小嗎?
6.你了解幾種典型的玻璃磚對光路的控制特點嗎?在三角形玻璃磚中，你知道幾個典型角的關系嗎?單色光、復色光、單色光點、復色光點通過三棱鏡會呈現(xiàn)什么景象呢?如果光疏棱鏡放在光密介質(zhì)中，上述現(xiàn)象還成立嗎?在圓形玻璃磚中，你知道如何確定法線，如何確定是否發(fā)生全反射，如何計算各次的偏折角嗎?在矩形玻璃磚中，你會求側(cè)移距離嗎?你能利用一個杯子測量液體的折射率嗎?
中學物理光學實驗：光的本性
1.十七世紀人們關于光的本性的認識有哪些觀點?分別能解釋什么，無法解釋什么?
2.什么是雙縫干涉、薄膜干涉，它們的相干光源是如何得到的，使用單色光和復色光時其干涉圖樣怎樣?如何判斷某個點是加強點還是減弱點。在雙縫干涉實驗中，相鄰兩條亮條紋之間的間距與什么有關?遮住其中一個縫，或用不同濾光片分別遮住兩個縫還會有干涉條紋嗎?還會有條紋嗎?在薄膜干涉中，應在何處觀察現(xiàn)象，薄膜的形狀對條紋的形狀及間距有何影響?你知道什么是增透膜嗎?它的厚度如何確定?如何使用薄膜干涉檢查物體表面的平整程度?在實際生活中如何區(qū)分干涉、衍射、色散、半影等問題?
3.什么是衍射，發(fā)生明顯衍射的條件是什么?雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的區(qū)別是什么?圓孔衍射與圓屏衍射呢?在衍射現(xiàn)象越來越明顯的過程中看到的現(xiàn)象是什么?光的直線傳播與光的衍射矛盾嗎?為什么我們常說光是沿直線傳播的?
4.光是一種什么波，這種觀點是誰提出的，提出的依據(jù)有哪些，又是誰驗證的?電磁波譜的排列順序是什么，它們的產(chǎn)生機理怎樣，能否結合電磁波和原子物理的知識加深理解。紅外線、紫外線、X射線、γ射線是怎樣產(chǎn)生的，有什么樣的特性及應用?倫琴射線管的構造是什么?
5.什么是偏振?偏振光和自然光有何區(qū)別?如何得到偏振光?偏振光在現(xiàn)實生活中有何應用?什么是激光?它的三個特性及相關應用是什么?
6.什么是光電效應，它是使用什么樣的裝置發(fā)現(xiàn)的，又是使用什么樣的裝置研究的。什么是飽和電流、截止電壓，有什么作用?光電效應的四條規(guī)律是什么?你會在做題中使用嗎?經(jīng)典波動理論為什么解釋不了，愛因斯坦的光子理論又是如何解釋的。你會利用光電效應方程解釋以及求解極限頻率、最大初動能嗎?你會連接簡單的光電管自動控制電路嗎?光強與哪些因素有關?相同強度的紫光、紅光照射同一金屬發(fā)生光電效應時有何區(qū)別?你理解最大初動能和頻率之間的函數(shù)圖象嗎?
7.在光子計算中，你能計算出點光源模型中，相距光源一定距離放置的面上得到的光子數(shù)嗎?在線光源模型中，你會計算單位長度上的光子數(shù)嗎?
8.什么是光的波粒二象性，如何理解?只有電磁波才具有波粒二象性嗎?什么是物質(zhì)波，誰提出的?物質(zhì)波的波長如何計算?
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