這是咱第一次發(fā)專欄，作為山東課改第一年的物理的考生想分享一下自己的一些小經(jīng)驗

本篇所寫內(nèi)容全部是來自我對這部分知識淺顯的理解，若有錯誤敬請大佬指正。

那么我們開始正題：

首先擺出我的一系列記憶技巧：下面的邏輯鏈中任意兩條都可以相互推出，且在已知任意一條條件的情況下可以推出下面所有的條件。

僅用紫光與紅光作對比，突出紅光的性質(zhì)有：紅光—能量小—折射角大—折射率小—頻率小—周期長—波長長—速度快—不容易全反射—雙縫干涉條紋間距大—單縫衍射中間的最粗光帶粗—熱效應(yīng)強—不易發(fā)生光電效應(yīng)—激發(fā)的光電子最大初動能小—飽和光電流大？—遏制電壓小......

好的，上述內(nèi)容是我根據(jù)各種物理公式和現(xiàn)象總結(jié)的“邏輯推理鏈”。而且我們可以把紅光和紫光進一步的各抽象為波長長的光和波長稍短的光。因為我認為具體到可見色光更容易根據(jù)現(xiàn)象（標題圖）理解，所以這里那紅光和紫光作比較。

前置知識----光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：在這里，我們相對地將“光在其中傳播速度較大的介質(zhì)”稱為光疏介質(zhì)，將“光在其中傳播速度較小的介質(zhì)”稱為光密介質(zhì)。舉一個我自己認為生動但是略失科學性的例子：蚯蚓在疏松多孔的土壤中比在板結(jié)成塊的土壤中能更容易也能更快地挖掘移動（如果它想的話），光和介質(zhì)的關(guān)系與這個例子中蚯蚓和土壤的關(guān)系僅在“傳播速度”這個特點上是一樣的，介質(zhì)間的疏和密是相對的，而在“疏“的介質(zhì)中，光傳播速度快。這個知識將在下面用到，這里先解釋一下。

開始對上述邏輯鏈解釋：

能量?。和ㄟ^太陽高能量紫外線能曬傷皮膚得知，紫外線能量很大—紫外線波長比紫光短，紅光比紫光波長還短，所以紅光的能量相對小。對應(yīng)公式（E=普朗克常數(shù)x頻率，頻率等于周期的倒數(shù)，波速等于波長除以周期）

折射角大：從圖中看出，在混合光（圖上表示為黑線，記作紫光和紅光的混合光）入射角一定的情況下，紅光的折射角明顯小小于紫光的折射角，當入射光射入水中時，發(fā)生折射現(xiàn)象也就是發(fā)生關(guān)于入射光線延長線的偏折，而紅光基本上不發(fā)生偏折，但是紫光卻發(fā)生較大角度偏折，且偏向法線，所以紅光的折射角更大。另外不管從什么介質(zhì)間傳播，紅光發(fā)生關(guān)于入射光延長線偏折的角度都要小于紫光。

折射率?。捍_切的講是水對從空氣里射入的紅光的折射率小，接上一條，折射率我們可以看做是“介質(zhì)使光發(fā)生折射能力的量度”所以這里水折射紅光的能力較弱，也就是紅光在水中發(fā)生的折射現(xiàn)象不明顯，也就是幾乎不發(fā)生折射（也就是偏折）。而從空氣射入水是由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)折射角應(yīng)比入射角大。反過來當一束混合光從水中以較小入射角（不發(fā)生全反）射向空氣，那么此時仍然是紅光幾乎不發(fā)生偏折，而此時紫光的折射角將會小于紅光，因為此時的混合光入射角應(yīng)大于紅和紫光的折射角。本段敘述有些啰嗦，核心部分還是在于前面我對折射率的那個帶引號的解釋。

頻率小-周期長：對于這兩個物理量，我們放在一起來看。根據(jù)定義，周期的倒數(shù)是頻率，頻率的倒數(shù)是周期，而又根據(jù)光子的能量公式，我們知道能量=普朗克常數(shù)x光的頻率，也就是說光的頻率越大，對應(yīng)光子能量越大。這里我們可以嘗試用頻率更大的紫外線代表紫光來理解記憶，紫外線一般作為日常生活中能見到的高能射線，可用于鑒定紙幣真假、使膠片感光、殺菌消毒等。而這些用途都或多或少地依賴于紫外線光子的能量大，而跟紫外線頻率相差不多的紫光，相對紅光來說頻率也不會小太多，所以我們記住了紅光的頻率相對小，而取倒數(shù)后的周期相對長。

波長長：根據(jù)那個最質(zhì)樸的速度位移公式，我們知道速度x時間=位移，而對于光，這個公式仍然成立，只不過，我們這里的速度是一個定值，也就是真空中的光速。進而這里的時間也就是光的周期，光是一種電磁波，所以在一個周期內(nèi)傳播的位移就是波長。所以很明了了，紅光的周期長，光速是定值，那么波長就應(yīng)該比紫光更長。

速度快：這里說紅光速度相對快看似與上一條矛盾，但是這里的速度指的是入水后的速度，也就是說在水中傳播時，紅光的傳播速度比紫光大。沒錯，任何光在真空中的傳播速度都約等于三十萬千米每秒，但是光在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的，光在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的，光在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的！光在不同的介質(zhì)中傳播，不發(fā)生改變的是能量，也就是頻率不發(fā)生改變。根據(jù)光在介質(zhì)中的傳播速度改變特點，我們知道“介質(zhì)中的光速=真空中的光速 除以 折射率”而空氣、水、玻璃的折射率都大于一，一個正實數(shù)除以一個大于一的數(shù)都小于它本身，而紅光的折射率又小于紫光，所以這里紅光在入水后的速度大于紫光，而且不管是紫光還是紅光，從空氣射入水中后速度都會變慢，所以這里可以認為紅光入水后速度變慢得少一點。

另外再啰嗦一句，光從空氣射入水中后波長會變短，波長會變短，波長會變短！而且可以證明“入水后的波長=入水前的波長除以折射率”。這個很好證明，將“光的速度（不管是在介質(zhì)或者真空中的速度都可以）=波長除以周期”帶入“介質(zhì)中的光速=真空中的光速除以折射率”便可以得到“光在介質(zhì)中的波長=光在真空中的波長除以折射率”。但是這里卻沒有辦法像速度那樣，比較紫光和紅光入水前后波長的變化幅度。之所以速度這一物理量可以比較變化幅度，是因為紅光和紫光在真空中的光速都是定值，進而可以根據(jù)折射率比較變化幅度。而在真空中，紅光和紫光的頻率、波長不同，且都是帶有范圍的不精確物理量，所以根據(jù)我們上面得到的公式（光在介質(zhì)中的波長=光在真空中的波長除以折射率）就只能得出“單色光射入水中波長的確變小了，但是變小幅度不確定”這一結(jié)論。我們需要知道紅光和紫光的具體的波長或者頻率大小，才能求出各自的變化幅度。但是如果換一種色光或者取值，我們便又不得而知了，所以這個結(jié)論不具有普適性，故不列舉于上面的邏輯鏈。這個推理我想了很久，但是始終得出的結(jié)論都是如上內(nèi)容。

不容易發(fā)生全反射：這個地方就用到上面這張圖了，因為全反射僅發(fā)生在“光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)的過程中”。而光線從水中射入空氣發(fā)生全反射的條件是”入射角大于或等于臨界角“而臨界角的正弦值又等于折射率的倒數(shù)，思考一下，我們便可以知道，紅光的折射率小所以臨界角的正弦值大，在一般的折射現(xiàn)象中，入射角的值都是在0°到90°之間的某個值，所以這里紅光的臨界角大，所以，當混合可見光從水中射入空氣時，如果入射角從小變大，紅光則是最后發(fā)生全反射的，故稱“不容易發(fā)生全反射”。

雙縫干涉條紋間距大：這里涉及到人教版高中物理課本3-4中一個很重要的實驗了，關(guān)于這個實驗這里不多提及了。從課本上我們能得到一個等式（雙縫干涉條紋間距=雙縫屏到光屏間的距離L除以雙縫間距D的值再乘以對應(yīng)光的波長）在實驗中L和D都是定值，所以波長相對長的紅光的雙縫干涉條紋間距就大了。

單縫衍射中間的最粗光帶粗：這句話有點繞，正好借此區(qū)分一下單縫實驗和雙縫實驗的部分不同，首先單縫是“衍射”，雙縫是“干涉”，注意不要寫錯別字。然后在雙縫干涉中，我們也利用到了單縫，其作用是獲得線狀光源，這樣方便我們觀察光帶。經(jīng)過雙縫干涉形成的光帶是等間距（間距指相鄰亮條紋或暗條紋之間的距離）且粗細相同的光帶。而單縫衍射中得到的光帶是粗細不同且不等間距的光帶，其中最中間的光帶最粗最明亮。而不同的光發(fā)生單縫衍射時，形成的中間的最粗的光帶粗細也不同，根據(jù)實驗圖片，我們得出紅光的此光帶最粗，進而可以用于比較其他的光。稍微提一下，對于相同入射光，單縫越窄衍射現(xiàn)象越明顯，所以中間最粗光帶越粗，這是兩種不同的比較，請注意區(qū)分。

熱效應(yīng)強：這個性質(zhì)其實很復雜，而且不單單和光本身有關(guān)。因為這條結(jié)論來著于模擬題中的一個選項，所以也可能沒有很廣的普適度，但是就可見光而言，紅光的熱效應(yīng)是強于紫光的。這條性質(zhì)最初是來自于紅外線的熱效應(yīng)很強，所以我類推紅光的熱效應(yīng)應(yīng)該比紫光的熱效應(yīng)強（對于照射一般物體來說）。關(guān)于光的熱效應(yīng)我的理解是，光作為電磁波，能夠引起組成固體的粒子的振動，而當光的頻率等于或者接近固體粒子震動的固有頻率時，固體粒子發(fā)生共振，然后以光能作為能量源而產(chǎn)生內(nèi)能。微波是一種波長很長、周期很長、頻率很低、能量很小的電磁波，常用于給食物加熱，這是我們都知道的，而它加熱食物的原理，就是使食物中的水分子發(fā)生共振。當然，它的頻率肯定是接近水分子振動的固有頻率了。微波爐加熱完的食物一般都會很干，其中一個原因也是因為這個吧。

不易發(fā)生光電效應(yīng)：這里進入物理3-5中關(guān)于光電效應(yīng)的知識點了。我們知道當光照射到金屬表面時，金屬表層的自由電子會吸收光子并向外發(fā)散形成光電子，而一個電子一般只能吸收一個光子（當入射光是高能激光時可以吸收多個），而這一個光子就為這個電子提供的掙脫金屬原子束縛的能量。不難得知，光子的能量越大（這里也就是紫光），光電子的動能越大，越容易發(fā)生光電效應(yīng)。

激發(fā)的光電子最大初動能?。涸俳由蠗l，最大初動能指發(fā)生光電效應(yīng)的光電子在掙脫原子核束縛后所具有的最大能量，而掙脫原子核束縛的（最?。┠芰肯慕凶鲆莩龉?。也就是光電子克服原子核束縛力逸出金屬表面過程中所做的負功。光子的能量減去這個逸出功，便等于最大初動能。那么光電子的動能與那些物理量有關(guān)呢？我認為至少和光子能量、被激發(fā)電子所處的“深度”、射出金屬表面的方向、在逸出時是否碰撞其他粒子有關(guān)。具有最大初動能的光電子，應(yīng)該具有的特征是“被能量大的光子激發(fā)、位于金屬表面、垂直射出金屬表面且不發(fā)生與其他粒子（主要就是其他電子）的碰撞”。這樣，我們可以認為紅光激發(fā)的光電子的最大初動能就比紫光所激發(fā)的光電子的最大初動能小了。

飽和光電流大？：（在本條目中，我真的沒有得出一個精確的結(jié)論，但是我真的很感興趣，希望能和大家討論一下）在發(fā)生光電效應(yīng)之后，如果光電子因此產(chǎn)生了定向移動，我們說這個過程產(chǎn)生了光電流，如果在發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板與另一極板間加入給光電子加速的電場（也就是外接一個電源），那么光電流便會因為單位時間內(nèi)定向移動的光電子數(shù)量增加而增大，隨著外加電源的電動勢逐漸增大，如果單位時間的被激發(fā)的光電子全部都能定向移動到另一極板，那么此時再升高電勢差，也不會有更多的光電子逸出，此時的電流成為飽和電流。那么到底是紅光的飽和電流大還是紫光的飽和電流大呢，這其實也是一個因為定義不同而模棱兩可的問題，第一種解釋如果限制光照強度不變，且光照強度的定義是一束光單位時間射出的能量大小。那么根據(jù)紫光光子能量大于紅光光子這一性質(zhì)，我們知道紫光在單位時間所激發(fā)的光電子數(shù)量小于紅光所激發(fā)的光電子數(shù)量。所以這樣看似乎是紅光的飽和電流更大（如果這里每一個光子都能激發(fā)出光電子）但看第二種解釋，若光照強度的定義是單位時間在單位面積上光源發(fā)出的光子數(shù)量多少，那么紅光和紫光的飽和光電流就應(yīng)該是一樣大的了。這個問題更麻煩的是，紅光和紫光能激發(fā)位于金屬板不同深度的電子，而紫光恰恰激發(fā)的光電子原先所處的位置比紅光所激發(fā)的光電子所處位置要深，這正好是能夠駁斥上面兩中觀點的有力依據(jù)，因為如果紫光能夠激發(fā)更深層的電子，那么當光照強度（第二種解釋）高到一定程度時，紅光所能激發(fā)的電子全部逸出，而紫光卻能激發(fā)更多深層的電子，這樣解釋的話紫光的飽和電流就要更大了。我的物理老師給出的講解是高中階段認定第一種光照強度的定義且不考慮被激發(fā)的電子所處深度問題。如果這樣，那么就可以說，當光照強度一定且當紅紫光都能發(fā)生光電效應(yīng)時，紅光能激發(fā)的光電子數(shù)量大于紫光，紅光的飽和光電流大于紫光的飽和光電流。

遏制電壓小：關(guān)于這個物理量，結(jié)論就很精確且容易理解了。和上面相似，如果在發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板與另一極板間加入給光電子減速的電場，那么逸出金屬表面的光電子就又要克服電場力了，當具有最大初動能的光電子克服電場力做的功等于這個光電子的最大初動能時，此時的外接電動勢就是遏制電壓。從實驗現(xiàn)象上分析，具有最大初動能的電子將這份動能完全轉(zhuǎn)化為了電勢能而剛好移動到了另一極板，最終沒有進入電路，在那一瞬間速度為零，下一時刻便又反向加速回到金屬表面了。由此，我們知道光子的能量越大（這里就是紫光）最大初動能就越大，需要的這個用于減速電子的”遏制電壓“就越大。所以紅光的遏制電壓相對與紫光來說更小。

如果您能夠閱讀到這里，那么我向這樣耐心而熱愛物理的您致以最誠摯的感謝。作為一個正在準備高考的考生，完成這樣一篇文章算是為了自己的高考復習進行一次系統(tǒng)化的整理，而如果我的這篇文章能夠幫到屏幕前的您，或者給您帶來了一些啟發(fā)，我會非常自豪和榮幸，謝謝。同時，正因為是我只是一個普通的學生，這片斗膽發(fā)表的文章中可能存在一些不恰當、不科學、甚至錯誤的結(jié)論。我在這里虛心接受您的指正，并盡力地再去思考研究。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?濟南市歷城第一中學高三學子

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2020年5月25日

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