高中物理 第十六章 光的波动性和粒子1练习

用心 爱心 专心 第十六章第十六章 光的波动性和粒子性光的波动性和粒子性 考点解读考点解读 知识内容要求说明 94 光本性学说的发展简史 95 光的干涉现象 双缝干涉 薄膜干涉 双缝干涉的条 纹间距与波长的关系 96 光的衍射 97 光的偏振现象 98 光谱和光谱分析 红外线 紫外线 X 射线 射线 以及综合应用 光的电磁本性 电磁波谱 99 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程 100 光的波粒二象性 物质波 101 激光的特性及应用 知识网络知识网络 解题方法指导解题方法指导 光的本性 光谱 光的波动性 光的粒子性 发射光谱 由发光物体直接产生 的光谱叫发射光谱 吸收光谱 连续光谱中某些波长 的光被物质吸收后产生的光谱叫 吸收光谱 光的干涉 光的衍射 双缝干涉 薄膜干涉 干涉的应用 光电效应 在光的照射 下 物体发射电子的现 象叫光电效应 光电效 应的特点 入射光的 频率必须大于被照射金 属的极限频率 才可以 发生 光电子的最大 初动能随入射光的频率 增大而增大 光电子 的发射是光照瞬间进行 的 光电流的强度与 入射光强度成正比 光子 光在空间传播不 是连续的 是一份一份 的 每一份叫做一个光 子 光子的能量 E hv h 6 63 10 34 焦 秒 称普朗克常量 爱因斯坦的光电方程 hv W mv2 其中 2 1 W 为逸出功 mv2为 2 1 光电子最大初动能 光的波粒二象性 光既有波动性 又有 粒子性 故认为光具有波粒二象性 这 里的波动性和粒子性都是微观世界中的 意义 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 伦琴射线 r 射线 由低频到 高频 构成了范围非常广阔的电磁波谱 连续光谱 由连续分布的一切波 长的光组成的光谱 明线光谱 线状谱 由一些不 连续的亮线组成的光谱 各种元素都有一定的线状谱 元 素不同 线状谱也不同 故线状 谱又称原子光谱 光谱分析 根据光谱来鉴别质和确定它 的化学组成 这种方法叫光谱分析 做 光谱分析时 可利用明线光谱也可以利 用吸收光谱 用心 爱心 专心 例例 1 1 一光电管的阴极用极限波长 0 5000 的钠制成 用波长 3000 的紫外线照射阴极 光电管阳 极 A 和阴极 K 之间的电势差 u 2 1V 光电流的饱和值 I 0 56mA l 求每秒内由 K 极发射的电子数 2 求电子到达 A 极时的最大动能 3 如果电势差 U 不变 而照射光的强度增到原值的 3 倍 此时电子到达 A 极时的最大动能是多少 普朗克恒量 h 6 63 10 34J s 电子的电量 e 1 6 10 19C 错解错解 1 由于 Q It 所以 t 1 秒内发射电子数为 2 根据爱因斯坦光电效应方程可知 在阴极 K 逸出电子的最大动能为 3 当光强度增到原值的三倍时 电子到达 A 极时的最大动能也变为原来的三倍 错解原因错解原因 对于这道考题 不少考生只求出了阴极 K 逸出电子的最大动能 没有按题意要求进而计算 出到达 A 极的动能 在计算中 埃是长度单位 应化成国际单位进行计算 根据光电效应现象的特点 逸出光电子的动能只与入射光的频率有关 与入射光强度无关 所以第三问的最大动能不变 分析解答分析解答 1 每秒内由 K 极发射的电子数 2 由爱因斯坦光电效应方程得 用心 爱心 专心 再由动能定理 在阴极 K 逸出的电子经过电势差为 u 的电场加速 到达 A 极时的最大动能为 3 当光强度增到原值三倍时 电子到达 A 极时的最大动能不变 评析评析 本题的第一问是力学与爱因斯坦光电效应方程相结合的综合题 在做题之前一定要掌握光电效应 的全过程 只有理解了光电效应实验现象发生的全过程 即大于极限频率的光照射在阴极上 光子激发 出光电子 光电子在电源形成的电场的作用下加速 或减速 打在光电管的阳极上 形成回路中的光电流 才可能理解题目之所求 进而加上电场加速的那一步计算过程 实战训练场实战训练场 1 在观察光的衍射现象的实验中 通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝 观看远处的日光灯管或线状 白炽灯丝 灯管或灯丝都要平行于狭缝 可以看到 A 黑白相间的直条纹 B 黑白相间的弧形条纹 C 彩色的直条纹 D 彩色的弧形条纹 2 白光通过双缝在屏上观察到干涉条纹 除中央为白色明纹外 两侧还出现彩色条纹 它的原因是 A 各色光的波长不同 B 各色光的速度不同 C 各色光的色散不同 D 各色光的强度不同 3 用杨氏双缝实验演示光的干涉 影响条纹位置的因素是 A 光的强度 B 光的波长 C 屏与狭缝的距离 D 两狭缝间的距离 4 两只功率相同的日光灯 当它们照到同一地方时 不能产生干涉条纹的原因是 A 日光灯发的是白光而不是单色光 B 日光灯所发的光是不稳定的 C 两只日光灯不是相干光源 D 两只日光灯不是点光源 5 下面的说法正确的是 A 肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的 B 天空中彩虹是光的干涉现象造成的 用心 爱心 专心 C 圆屏阴影中心的亮斑 泊松亮斑 是光的衍射现象造成的 D 在阳光照射下 电线下面没有影子 是光的衍射现象造成的 6 将下列电磁波按波长的顺序由小到大排列 正确的排列是 A 微波 紫外线 X射线 B 紫外线 X射线 微波 C X射线 微波 紫外线 D X射线 紫外线 微波 7 一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝 红光通过这两条窄缝后在屏幕上呈现明暗交替间隔均匀的 红色条纹 若将其中一条窄缝挡住而让另一条窄缝通过红光 那末在屏幕上可以观察到 A 形状与原来相同的明暗交替间隔均匀的条纹 B 形状与原来不同的明暗交替间隔不均匀的条纹 C 没有条纹 只有一片红光 D 既不是条纹也不是红光一片 而是呈现光源的像 8 现代光学装置中的透镜 棱镜的表面常涂上一层薄膜 一般用氟化镁 当薄膜的厚度是入射光在薄 膜中波长的1 4时 可以大大减少入射光的反射损失 从而增强透射光的强度 这种作用是应用了光的 A 色散现象 B 全反射现象 C 干涉现象 D 衍射现象 9 以下现象或实验结果 说明了光的波动性的是 A 肥皂薄膜上的彩色条纹 B 泊松亮斑 C 日 月食现象 D 小孔成像 10 双缝干涉的实验中 如果在光屏上的P是亮条纹 那么光波从缝S1 S2到P的路程差 r1 r2应是 A 波长的整数倍 B 半波长的奇数倍 C 只是波长的奇数倍 D 只是半波长的奇数倍 11 某同学在做双缝干涉实验中 测得红光的波长为 0 75 m 红光的频率是 Hz 12 光的颜色是由频率决定的 光在不同介质中传播时速度不同 但频率不变 一束黄光从空气射入 水中后 在水中它的颜色是 它的波长将 填增大或减小 13 在一个小电灯和光屏之间 放一个带圆孔的遮光板 在圆孔直径从 1 cm 左右逐渐变小直到闭合的 整个过程中 在屏上依次可看到 几种现象 选择下列现象 将序号 填入空中 完全黑暗 小孔成像 衍射光环 圆形亮斑 14 光和无线电波都是电磁波 为什么无线电波能绕过障碍物到达屋子里 而光波一般却不能 这主要 是由于 的缘故 15 如图表示双缝干涉的原理 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 如果屏分别放 在A B C三个位置上 那么 在 用顿号隔开 位置上出现亮条纹 在 位置 用心 爱心 专心 上出现暗条纹 光从狭缝S1 S2到A的路程差是 个波长 图中s1 s2半圆每组均为一实一虚分布 而不是全虚和全实 能力提升篇能力提升篇 1 关于光的干涉和衍射的论述正确的是 A 光的干涉是遵循光波的叠加原理 衍射不遵循这一原理 B 光的干涉呈黑白相间的条纹 而衍射呈彩色条纹 C 光的干涉说明光具有波动性 光的衍射只说明光不是沿直线传播的 D 光的干涉和衍射都可看成是两列波或多列波叠加的结果 2 如图1是一竖立的肥皂液薄膜的横截面 关于竖立肥皂液薄膜上产生光的干涉现象 的下涉陈述中正确的是 A 干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波 的叠加 B 干涉条纹的暗纹是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加而成 C 用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时小 D 薄膜上干涉条纹基本上是竖立的 3 用单色光做双缝干涉实验 下述说法中正确的是 A 相邻干涉条纹之间的距离相等 B 中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C 屏与双缝之间距离减小 则屏上条纹间的距离增大 D 在实验装置不变的情况下 红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 4 用卡尺观察单缝衍射现象 当缝宽由0 1 mm逐渐增大到0 5 mm的过程中 A 衍射条纹间距变窄 衍射现象逐渐消失 B 衍射条纹间距离变宽 衍射现象越加显著 C 衍射条纹间距不变 亮度增加 D 衍射条纹间距不变 亮度减小 5 某单色光通过双缝在屏上产生干涉图样 图样暗条纹中一点到双缝的距离差满足 n为整数 AnB n CnD n 1 222 1 6 用白光进行双缝干涉实验时 若用红色和绿色滤光片分别挡住二缝 则在屏上出现的图景是 A 红色明暗相间的条纹 B 绿色明暗相间的条纹 C 红 绿相间的条纹 D 没有干涉条纹 7 如图 2 甲所示为用干涉法检查某块厚玻璃板的上表 面是否平的装置 若待验板的上表面平整 则当平行的 单色光照射到标准板上时 可从标准板上方观察到平行 ba 图 2 单色光 标准板 待验板 a b 甲 乙 图 1 用心 爱心 专心 的 明暗相间的干涉条纹 若观察到的条纹如图 2 乙所示 则说明待验板的上表面 A 有一个凸起的圆台 B 有一凹陷的圆坑 C 有一个沿 ab 方向凸起的高台 D 有一个沿 ab 方向凹陷的沟 8 波长约为10 4 m的红外线辐射 通过一个给定的小孔产生明显的衍射 假设一列声波通过同一个小 孔产生程度相同的衍射 那么该声波的频率以Hz为单位的数量级是 空气中声速取330 m s 9 在双缝干涉实验中 用频率f 5 1014 Hz 的单色光照射双缝 若屏上一点 P 到双缝的距离之差为 0 9 m 则 P 点处将出现 条纹 若在折射率n 2 的介质中作上述实验 则 P 点处将出现 条纹 10 红光在水中的波长与绿光在真空中的波长相等 水对红光的折射率为 4 3 则红光与绿光频率之比 为 11 如图3是杨氏实验装置示意图 图中太阳光投射到单孔屏A上 此单孔S 的作用是 后面是一双孔屏 两孔距离很 且与前一个小孔距离 其作用是保证任何时刻从前一小孔 发出的光都会同时传到这两个小 孔 这两个小孔即为 MN为像屏 像屏在双孔屏后任意位置 屏上都呈现 12 在双缝干涉的实验中 光源发射波长为