高中物理有关物理光学的几个问题.doc

用心爱心专心115号编辑有关物理光学的几个问题在水波的单缝衍射实验中，衍射波的强度由中央向两边单调变化：逐渐减弱；而光的单缝衍射实验中，波的强度随位置改变而起伏变化：有衍射条纹。产生这种区别，原因是什么？在通常的水波单缝衍射实验中，缝宽小于或接近于波长；在通常的可见光单缝衍射实验中，缝宽是波长的若干倍，例如缝宽为0.05mm时，是绿波波长的100倍。双缝干涉不同级次的明条纹亮度是否相等？双逢干涉的图样不但与双缝的间隔有关，还与每条缝的宽度有关。如果缝宽小于波长，那么，每条缝相当于一个线光源，发出简单的柱面波，两列柱面波干涉，在较远的光屏上，级次相差不太大的明条纹，亮度几乎相等。用激光脉冲代替普通单色光，且缝宽小于波长，缝宽远小于双缝间隔，这种条件下，较远的光屏上相邻的明条纹，亮度应该很接近。通常的双缝干涉实验中，缝宽大于波长（例如100倍），以增加光通量。从每条缝衍射的光波的强度随位置改变而起伏变化，而次极大比主极大暗得多，因此干涉图样的明条纹随级次的增大基本上变暗，但略有起伏.必修本第二册彩图6似乎显示各级明条纹亮度很接近，这是底片曝光时间较长或制版印刷不佳造成的视觉效果。一个电子，是否可以同时吸收两个以上的光子，逸出金属，成为光电子？在使用普通光源时，一个电子同时吸收两个光子，几率近于零，几乎不能发生。但爱因斯坦早在他第一篇关于光电效应的论文中，就已指出，光强超过某一值，在适当的实验中就可以观测到电子吸收两个光子而发生的光电效应。1960年激光问世，从1964年到1975年，陆续实现了一个电子同时吸收两个，三个，四个乃至五个光子的光电效应。这些实验中，为避免金属表面温度明显上升发射热电子，使用的是激光脉冲。有的文章说，金属中的自由电子如吸收光子，将不能同时满足动量守恒定律与能量守恒定律，因此自由电子不能吸收光子。光电子都来源于束缚电子。这种说法可靠吗？不难理解：两个橡皮泥球发生完全非弹性碰撞，在要求满足动量守恒的前提下，总动能不守恒，一部分动能转化为球的内能，满足能量守恒；自由电子吸收光子，若要求满足动量守恒，则动能E（等于p/（2m））不守恒，而E也是全部能量，从而能量不守恒。这种计算依据的是早期量子论（也用到相对论），得到的推论如与量子电动力学不符，便不是可靠的。现在最精确的描述光的理论，是量子电动力学（量子场论）。关于光电效应中电子吸收光子，量子电动力学这样描述：电子与光子作用，生成一个虚电子（观测不到），虚电子在另一位置变为一个电子和一个虚光子，这个电子如逸出，便是光电子，而虚光子与另一电子结合。净效应是，一个电子吸收一个光子后交出部分能量给另一电子，自身成为光电子。涉及虚物质的虚过程不受动量守恒定律和能量守恒定律的约束。在量子电动力学中，自由电子吸收光子是允许的。太阳光谱中的暗线是否都是跟太阳大气层的吸收有关？在地面附近摄得的太阳光谱，其中的暗线一部分与太阳大气层的吸收有关，另一部分与地球大气层的吸收有关。光谱学家能够判明哪些谱线与太阳大气层有关。在地面参考系中，太阳有自转运动（不是指太阳每24小时环绕地球一周），太阳东缘及附近大气层有趋近我们的速度分量，西缘有远离我们的速度分量。东缘大气层与西缘大气层的吸收谱线分别向紫区和红区移动。将分别对着东缘和西缘所摄得的光谱照片相对照，未发生错动的谱线，是地球大气层产生的，发生错动的谱线，是太阳大气层产生的。