物理Ⅰ›波动

光与电磁波

Light and Electromagnetic Waves

光是电磁波!
💡 光的本质
①光是电场和磁场相互垂直振动并传播的波
②无介质也可传播 — 也能穿越太空(真空中c = 3×10⁸ m/s)
③按波长从γ射线到无线电波命名不同
④可见光只是电磁波的极小部分!
电磁波谱
550 nm
🌈 可见光范围
①可见光:380nm(紫) ~ 780nm(红)
②紫光(λ短) → 能量高 / 红光(λ长) → 能量低
③紫外线:晒伤皮肤的原因 = 能量高于可见光
④红外线:遥控器、热成像相机

总结

📋电磁波类型特点
γ射线
核反应释放,医用消毒
λ < 0.01 nm
X射线
骨骼摄影,穿透力强
0.01 ~ 10 nm
紫外线
消毒、晒伤、合成维生素D
10 ~ 380 nm
可见光
人眼可感知的唯一波段
380 ~ 780 nm
红外线
热能、遥控、热成像
780 nm ~ 0.1 mm
微波
微波炉、通信
0.1 mm ~ 10 cm
无线电波
电视、广播、手机通信
> 10 cm
光子能量 E = hf
光子能量
E = hf = hcλ
h = 6.63×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s
✨ 波粒二象性
①光既是波(干涉·衍射)又是粒子(光电效应)
②光电效应:光照金属时电子被打出
③低于阈值频率时无论光多强都不发射电子
④因为光以hf的能量量子(光子)作用
⑤爱因斯坦凭解释光电效应获诺贝尔奖(1921)
总结
速度
c = fλ
3×10⁸ m/s
能量
E = hf
光子能量
🎯 考试重点
①所有电磁波在真空中速度均为 c = 3×10⁸ m/s
②波长越短 f↑、E↑(γ射线最危险)
③可见光范围:380nm(紫) ~ 780nm(红)
④波粒二象性:干涉·衍射→波 / 光电效应→粒子
⑤光电效应:E = hf − W(逸出功) — 低于阈值频率不发射