高中物理 第十六章 光的波动性和粒子1练习

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1、第十六章 光的波动性和粒子性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光谱光的本性光谱分析 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。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

2、状谱又称原子光谱。连续光谱 由连续分布的一切波长的光组成的光谱。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。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）。干涉的应用薄膜干涉双缝干涉光的衍射光的干涉吸收光谱 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发射光谱 由发光物体直接产生的光谱叫发射光谱。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=6.631034焦秒，称普朗克常量。爱因斯坦的光电方程：hvW=mv2，其中W为

3、逸出功，mv2为光电子最大初动能。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。光的波动性光的粒子性解题方法指导例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

4、的最大动能是多少？(普朗克恒量h=6.6310-34Js，电子的电量e=1.610-19C)。【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】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】(1)每秒内由K极发射的电子数(2)由爱

5、因斯坦光电效应方程得再由动能定理，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】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

6、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

7、（）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CX射线、微波、紫外线 DX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

8、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14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，

9、测得红光的波长为0.75 m，红光的频率是_Hz12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

10、上那么，在_(用顿号隔开)位置上出现亮条纹，在_位置上出现暗条纹，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图1 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

11、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

12、样暗条纹中一点到双缝的距离差满足(n为整数)（）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a bC红、绿相间的条纹 D没有干涉条纹图2 单色光标准板待验板a b甲 乙 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，

13、 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f51014 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n2的介质中作上述实验，则P点处将出现 条纹图3 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6.010-7 m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色的相间的干涉条纹，光屏上的A点恰是中央亮条纹上面的第二个亮条纹现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上的A点是暗条纹的位置，则入射的可见光的频率是多少？（可见光的频率范围是：3.91014 Hz7.51014 Hz） 13照相机镜头的表面镀一层折射率为1.38的氟化镁的透明材料作为增透膜，对于真空中波长为5 50010-10 m的光来说，这层薄膜的厚度至少为多少？