中学物理光学实验基本知识
中学物理光学实验基本知识
实验是物理学实验的一门重要组成部分,是物理学的基础,光学是物理学一个重要的分支,对于光学教学来说光学实验则是光学不可或缺的部分,接下来学习啦小编为你整理了中学物理光学实验基本知识，一起来看看吧。
中学物理光学实验：重要概念和规律
(1)微粒说(牛顿)基本观点： 认为光像一群弹性小球的微粒。 实验基础 光的直线传播、光的反射现象。困难问题 无法解释两种媒质界面同时发生的反射、折射现象以及光的独立传播规律等。
(2)波动说(惠更斯)基本观点： 认为光是某种振动激起的波(机械波)。 实验基础： 光的干涉和衍射现象。
①光的干涉现象——杨氏双缝干涉实验
条件： 两束光频率相同、相差恒定。 装置 (略)。 现象： 出现中央明条，两边等距分布的明暗相间条纹。解释： 屏上某处到双孔(双缝)的路程差是波长的整数倍(半个波长的偶数倍)时，两波同相叠加，振动加强，产生明条;两波反相叠加，振动相消，产生暗条。 应用： 检查平面、测量厚度、增强光学镜头透射光强度(增透膜).
②光的衍射现象——单缝衍射(或圆孔衍射)
条件： 缝宽(或孔径)可与波长相比拟。 装置 ：(略)。 现象： 出现中央最亮最宽的明条，两边不等距发表的明暗条纹(或明暗乡间的圆环)。 困难问题： 难以解释光的直进、寻找不到传播介质。
(3)电磁说(麦克斯韦)： 基本观点： 认为光是一种电磁波。 实验基础： 赫兹实验(证明电磁波具有跟光同样的性质和波速)。 各种电磁波的产生机理： 无线电波 自由电子的运动; 红外线、可见光、紫外线 原子外层电子受激发; x射线 原子内层电子受激发; γ射线 原子核受激发。 可见光的光谱： 发射光谱——连续光谱、明线光谱 ; 吸收光谱(特征光谱)。 困难问题： 无法解释光电效应现象。
(4)光子说(爱因斯坦)： 基本观点： 认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量E=hν。 实验基础： 光电效应现象。 装置： (略)。 现象： ①入射光照到光电子发射几乎是瞬时的;②入射光频率必须大于光阴极金属的极限频率ν。;
③当ν>v0时，光电流强度与入射光强度成正比;④光电子的最大初动能与入射光强无关，只随着人射光灯中的增大而增大。 解释 ①光子能量可以被电子全部吸收.不需能量积累过程;②表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功(逸出功)hν。;③入射光强。单位时间内入射光子多，产生光电子多;④入射光子能量只与其频率有关，入射至金属表，除用于逸出功外。其余转化为光电子初动能。 困难问题: 无法解释光的波动性。
(5)光的波粒二象性: 基本观点: 认为光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性。又有粒子性。大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性。 实验基础 :微弱光线的干涉，X射线衍射.
中学物理光学实验：光的传播
1.光在什么情况下是沿直线传播的，小孔成像是怎么回事，什么是本影和半影，如何确定本影、半影的区域?如何确定影子的运动状态?在何时、何地可以观察到日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食?你知道几种典型的测量光速的方法吗?你能体会出为什么这一章又被称为几何光学吗?
2.什么是光的反射定律，镜面反射和漫反射的主要区别是什么?平面镜的成像特点是什么?如何确定平面镜成像的观察范围?我要想看到完整的脸，至少需要多大的矩形平面镜?那我要想看到完整的三中办公楼呢?如何确定物像的运动速度(速度垂直镜面和不垂直镜面两种情况)?
3.什么是折射定律?与折射率相关的几个表达式分别是什么?如何计算光射入介质后的波长、波速和频率?什么是视深?
4.什么是光疏介质、光密介质，全反射的条件是什么?在求解全反射问题时，一般采用什么解题方法?什么是光导纤维?在已知入射角的情况下如何计算光导纤维的折射率，如果入射角未知呢?
5.什么是光的色散，产生的原因是什么?各种色光的频率、折射率、速度有什么规律?你能定性画出不同色光在界面上发生反射、折射时的情景吗?反之根据这些情景你有能判断出各色光的折射率、频率、能量、临界角的大小吗?
6.你了解几种典型的玻璃砖对光路的控制特点吗?在三角形玻璃砖中，你知道几个典型角的关系吗?单色光、复色光、单色光点、复色光点通过三棱镜会呈现什么景象呢?如果光疏棱镜放在光密介质中，上述现象还成立吗?在圆形玻璃砖中，你知道如何确定法线，如何确定是否发生全反射，如何计算各次的偏折角吗?在矩形玻璃砖中，你会求侧移距离吗?你能利用一个杯子测量液体的折射率吗?
中学物理光学实验：光的本性
1.十七世纪人们关于光的本性的认识有哪些观点?分别能解释什么，无法解释什么?
2.什么是双缝干涉、薄膜干涉，它们的相干光源是如何得到的，使用单色光和复色光时其干涉图样怎样?如何判断某个点是加强点还是减弱点。在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹之间的间距与什么有关?遮住其中一个缝，或用不同滤光片分别遮住两个缝还会有干涉条纹吗?还会有条纹吗?在薄膜干涉中，应在何处观察现象，薄膜的形状对条纹的形状及间距有何影响?你知道什么是增透膜吗?它的厚度如何确定?如何使用薄膜干涉检查物体表面的平整程度?在实际生活中如何区分干涉、衍射、色散、半影等问题?
3.什么是衍射，发生明显衍射的条件是什么?双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的区别是什么?圆孔衍射与圆屏衍射呢?在衍射现象越来越明显的过程中看到的现象是什么?光的直线传播与光的衍射矛盾吗?为什么我们常说光是沿直线传播的?
4.光是一种什么波，这种观点是谁提出的，提出的依据有哪些，又是谁验证的?电磁波谱的排列顺序是什么，它们的产生机理怎样，能否结合电磁波和原子物理的知识加深理解。红外线、紫外线、X射线、γ射线是怎样产生的，有什么样的特性及应用?伦琴射线管的构造是什么?
5.什么是偏振?偏振光和自然光有何区别?如何得到偏振光?偏振光在现实生活中有何应用?什么是激光?它的三个特性及相关应用是什么?
6.什么是光电效应，它是使用什么样的装置发现的，又是使用什么样的装置研究的。什么是饱和电流、截止电压，有什么作用?光电效应的四条规律是什么?你会在做题中使用吗?经典波动理论为什么解释不了，爱因斯坦的光子理论又是如何解释的。你会利用光电效应方程解释以及求解极限频率、最大初动能吗?你会连接简单的光电管自动控制电路吗?光强与哪些因素有关?相同强度的紫光、红光照射同一金属发生光电效应时有何区别?你理解最大初动能和频率之间的函数图象吗?
7.在光子计算中，你能计算出点光源模型中，相距光源一定距离放置的面上得到的光子数吗?在线光源模型中，你会计算单位长度上的光子数吗?
8.什么是光的波粒二象性，如何理解?只有电磁波才具有波粒二象性吗?什么是物质波，谁提出的?物质波的波长如何计算?
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