高中物理——光的衍射 、光的电磁说 电磁波谱 、光谱和光谱分析
应掌握的概念、规律
一． 光的衍射
1、光的衍射：光绕过障碍物的偏离直线传播路径而进入阴影里的现象。
2、产生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸与光波的波长可以相比甚至比光的波长还要小。
3、光的衍射现象证明光是一种波。
二． 光的电磁说
1、麦克斯韦的光的电磁说：光是一种电磁波。（1）光和电磁波都可以在真空中传播；（2）光和电磁波在真空中速度相等，均为3×10—8m/s。
2、赫兹用实验证明了麦克斯韦的光的电磁说是正确的。（1）电磁波跟光波一样具有反射、干涉、衍射等性质；（2）测算出电磁波的波速等于光速。
三、电磁波谱
1、红外线、紫外线及伦琴射线的产生、特点和应用
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射线名称 |
红外线 |
紫外线 |
伦琴射线 |
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发现时间 |
1800年 |
1801年 |
1895年 |
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发现人 |
赫谢耳 |
里特 |
伦琴 |
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产生 |
一切物理都在不停地辐射 |
高温物体发出的光中含有 |
高速电子流射到固体上产生 |
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特点 |
热作用强 |
化学作用 |
穿透本领大 |
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主要应用 |
加热物体、远距离摄影、红外线遥感 |
分辨照相、激发荧光、杀菌消毒 |
透视人体、探测金属内部 |
2、电磁波谱：由无线电波、红外线、、可见光、紫外线、伦琴射线、
射线组合起来构成电磁波谱。
3、不同的电磁波产生的机理不同：（1）振荡电路中的自由电子振荡——无线电波；（2）原子外层电子受激——红外线、可见光、紫外线；（3）原子内层电子受激——伦琴射线；（4）原子核受激——
射线。
四．光谱和光谱分析
1、光谱的分类、产生和特点
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光谱的分类 |
产生办法 |
特点 |
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发射光谱 |
连续光谱 |
炽热固体、液体及高压气体发光 |
包括红光到紫光连续分布的一切光波 |
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线状谱 |
稀薄气体或金属蒸汽发光 |
只有一些不连续的亮线 |
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吸收光谱（特征光谱） |
高温物体发出的白光通过温度较低的物质 |
在连续谱的背景上出现一些暗线 |
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2、光谱分析：每种元素都有自己的特征谱线。根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成的方法，叫光谱分析。
应具有的能力：
1．了解光的电磁波，了解可见光是一定频率范围内的电磁波以及不同频率范围的电磁波的特点
2．了解光谱和光谱分析初步知识。
3．了解各种光谱产生的原由。
例题分析
1．关于衍射的下列说法正确的是：
A．衍射现象中条纹的出现，是光叠加后干涉的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切波都可能发生明显的衍射现象；
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实.
解析：在电磁波谱中，频率越高，粒子性越明显，波动性越弱，故选ABD.
2．把两根铅笔并在一起，中间留一条很窄的缝，放在眼前，通过这条缝去看远处的日光灯（使狭缝的方向与灯管平行），可以看到：
A、 平行的黑白相间的条纹；
B、 平行的彩色的条纹；
C、 圆弧形的黑白相间的条纹；
D、圆弧形的彩色的条纹。
解析：这是单缝衍射现象，日光灯发出的光可近似认为是白光，不同颜色的光波长不同，其衍射明条纹的位置不同，所以看到平行的彩色条纹。正确选项是B。
3．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是明线光谱
B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱.
C．进行光谱分析时，可以利用明线光谱，不能用连续光谱；
D．我们观察月亮射来的光谱，可以确定月亮的化学组成
解析：太阳光谱是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。月亮反射到地面的光谱是太阳光谱，煤气灯火焰中燃烧的纳蒸气，属稀薄气体发光，产生明线光谱，故选B、C.
4．在暗室中，一只点燃的蜡烛和纸屏之间放一不透明有小孔的板，说明当小孔直径由几厘米逐渐缩小至零点几毫米的过程中，从纸屏上将依次观察到哪些现象？
解析：当圆孔直径在几厘米时，蜡烛每个发光点都可在屏上形成一个光斑，屏上出现的就是圆光斑叠加而成的模糊图像，当圆孔缩至直径为几毫米时，由小孔成像原理在屏上出现倒立的火焰的像。小孔直径再缩至零点几毫米时可以观察到光的衍射现象，屏上可以看到圆孔衍射的彩色圆环条纹。
5、下列光谱中那些是线状光谱？那些是吸收光谱？（1）日光灯产生的光谱；（2）白炽灯产生的光谱；（3）煤气灯火焰中燃烧的钠蒸汽产生的光谱；（4）白光通过温度较低的钠蒸汽产生的光谱。
解析：日光灯是低压水银蒸汽导电发光，产生线状谱，而白炽灯是炽热的钨丝发光，其光谱为连续光谱，白光通过温度较低的钠蒸汽时，某些波长的光被钠所吸收，其光谱是吸收光谱，而煤气灯火焰中燃烧的钠蒸汽产生的光谱为线状谱。
[练习]
1．光波的衍射没有声波明显，是由于：
A．光速远大于声速
B．光是横波，而声波是纵波
C．光是电磁波，而声波是机械波
D．光的波长远比声波的波长小
2．能产生原子光谱的发光物体是：
A．高压气体 B．稀薄气体
C．炽热的液体 D．固液气三态均可
3．关于光谱与光谱分析，以下说法正确的是
A．白炽灯与蜡烛的光谱都是连续光谱
B．太阳光谱与煤气灯上燃烧纳盐的光谱都是吸收光谱.
C．霓虹灯与铁气化后发光的光谱都是明线光谱.
D．进行光谱分析必须用明线光谱或吸收光谱而不能用连续光谱.
4．关于红外线与紫外线的下述说法，正确的是：
A．红外线的热效应显著，而紫外线的粒子性比红外线显著
B．红外线的波动性比紫外线显著，而紫外线的粒子性比红外线显著.
C．红外线与紫外线产生的机理在本质上是相同的确良.
D．红外线与紫外线都是可见光的一部分
5．有一种射线是原子的外层电子受激发后产生的，波长比红光短，一切高温物体都含有这种射线，它是；
A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．Y射线
6．在观察光的衍射现象实验中，通过紧靠眼睛的长尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光管或线状白炽灯丝，可以看到.
A．彩色的直条纹.
B．彩然的弧形条纹.
C．黑白相间的直条纹
D．黑白相间的弧形条纹.
7．在以下的几种电磁波序列中，按电磁波波长由短到长的顺序排列的是
A．微波，红外线，紫外线
B．Y射线，X射线，紫外线
C．紫外线，红外线，无线电波
D．紫外线，X射线，Y射线
8．衍射现象的研究表明，光沿直线传播是一种近似规律，只有_______的情况下，光才可以看做是直线传播的。
9．分光镜是用来观察_______的，它是由_______和________组成的。
10．如图所示为摄谱仪示意简图。光源发出的光经过狭缝S和透镜L后成为平行光射到三棱镜P上。为了在照相底片MN上拍下清晰的光谱，在P和MN之间须放置一个____，黄、红、绿三种颜色光谱在照相底片上从M端到N端的次序为________。
参考答案：
1．D 2．B 3．A、C、D 4．A、B、C
5．B 6．A 7．B 8. 光的波长比障碍孔的尺寸小得多 9. 光谱、平行管、三棱镜、望远镜筒 10. 凸透镜 红、黄、绿。