光的波动性 同步练习(2)
1.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
2.关于薄膜干涉，下述说法中正确的是
A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C.干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等
D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧
3.以下说法中正确的是
A.当光的波长比圆孔直径小时，可产生明显的衍射现象
B.衍射现象的研究表明，光沿直线传播只是一种近似规律
C.用平行单色光垂直照射不透明小圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D.用平行单色光垂直照射一把刀片，发现刀片的阴影边缘模糊不清，这是光的衍射现象
4.关于光谱，下面说法中正确的是
A.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱
B.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相应的元素
C.线状光谱和暗线光谱都可用于对物质成分进行分析
D.发射光谱一定是连续光谱
5.纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.这是利用了激光的
A.单色性
B.方向性
C.高能量
D.粒子性
6.气象卫星发送回地面的红外云图是由设置在卫星上具有接收云层辐射的红外线感应器完成的，云图上的黑白程度由辐射红外线的云层的温度高低决定，这是利用了红外线的
A.不可见性
B.穿透性
C.热效应
D.化学效应
7.在光学仪器中，为了减小在光学元件（透镜、棱镜等）表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消.那么绿光在真空中的波长λ为
A.d/4
B.nd/4
C.4d
D.4nd
8.如图1—43—1所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则在这三种单色光中
图1—43—1
A.光子的能量关系是E a＞E b＞E c
B.在真空中传播速度的关系是v a＜v b＜v c
C.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距d a＜d b＜d c
D.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距d a＞d b＞d c
二、填空题(每小题6分，共24分)
9.白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹，在同一级彩色条纹中，比较红光与紫光到中央亮条纹中心的距离，可以看到红光的距离________于紫光的距离.
10.波长为0.4 μm的紫光以60°的入射角从空气射入玻璃，折射角是30°，则这束光在玻璃中的频率为________，光速为________，波长为________.
11.某脉冲激光器的耗电功率为2×103W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10-8s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为_______ W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为_______.
12.有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力.
（1）其原因是猫头鹰的眼睛_________.
A.不需要光线，也能看到目标
B.自身眼睛发光，照亮搜索目标
C.可对红外线产生视觉
D.可对紫外线产生视觉
（2）根据热辐射理论，物体发出光的最大波长λ与物体绝对温度T的关系满足维恩公式T·λ=2.9×10-3 m·K.若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27℃，则它发出光的最大波长为_______ m，属于_______波段.
三、计算题(共36分)
13.（10分）图1—43—2表示某双缝干涉装置，当用波长为0.40 μm的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧刚好各有三条亮条纹，若换用波长为0.60 μm的橙光做实验，那么像屏上除中央亮条纹外，两侧各有几条亮条纹？
图1—43—2
14.（12分）一般认为激光器发出的是频率为“v”的单色光，实际上它的频率并不是真
正单一的，激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv（也称频率宽度）.让单色光照射到薄膜表面，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分光称为乙光），甲、乙两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt，理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δt max与Δv的乘积近似等于1，即满足：Δt max·Δv≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象，已知某红宝石激光器发出激光频率v=4.32×1014Hz，它的频率宽度Δv=8.0×199Hz，让这束单色光由空气斜射到折射
率为n=2的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，如图1—43—3所示.
图1—43—3
（1）求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度.
（2）估算在图中的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度d m.
15.（14分）（2000年上海高考试题）阅读下列资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=δT4,其中常量δ=5.67×10-8 W/(m2·K4）.
在下面的问题中，把研究对象都简单地看做黑体.
有关数据及数学公式：太阳半径R s=696000 km，太阳表面温度T=5770 K，火星半径r= 3395 km，球面积S=4πR2，其中R为球半径.
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m~1×10-5m范围，求相应的频率范围.
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上.已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射.试估算火星的平均温度.
参考答案
一、1.C 运用相干条件分析.
2.AD
3.BD
4.AC
5.C
6.C
7.D λ0=nλ=n·(4d)=4n d
8.D 从图知，n a＜n b＜n c,则可得介质中v a′＞v b′＞v c′,真空中v a=v b=v c=c,v a＜v b＜v c,E a ＜E b＜E c,λa＞λb＞λc,因此在双缝干涉中条纹间距d a＞d b＞d c.
二、9.白，彩，大
10.7.5×1014 Hz,1.73×108 m/s;2.31×10-7 m 11.2×107,0.1%
12.(1)C (2)9.7×10-4,红外线
三、13.2
14.(1)设从O 点射入薄膜中的光线的折射角为r ，根据折射定律，有sin i =n sin r ,，故得r =arcsin(n i sin )=arcsin(2
45sin ?)=arcsin 21=30° 光在薄膜中传播的速率为v =c /n =2.12×108 m/s
(2)乙光通过薄膜经过的路程s =r
d cos 2 ① 乙光通过薄膜所用的时间：Δt =r
v d v s cos 2= ② 当Δt 取最大值Δt m 时，对应薄膜的厚度最大，又因为Δt m ·Δv =1,
则由②式，得
v
r v d m ?≈1cos 2 所以d m ≈v
r v ?2cos =1.15×10-2 m 15.（1）由v =λ
c 得 v 1=78
10
2100.3-??Hz=1.5×1015 Hz, v 2=5810
1100.3-??Hz=3×1013 Hz, 所以，太阳的辐射频率范围是
3×1013 Hz~1.5×1015 Hz.
(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为
E =4πδR s 2T 4t ,
代入数据得 E =1.38×1030 J
(3)设火星表面温度为T ′，太阳到火星的距离为d ,火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为
P 入=4πR s 2δT 422
4d r ππ,d =400R s ,
所以 P 入=224)400(r T πδ.
火星单位时间内向外辐射电磁波的能量为
P 出=4πδr 2T ′4,
火星处于平衡状态，P 入=P 出，即
22
4)400(r T πδ=4πδr 2T ′4,
所以 T ′=800T K=204 K.
2009届高三物理综合能力强化训练小金卷（6） 1、当两个中子和一个质子结合成氚核时，产生γ光子辐射对这一实验事实，下列说法正确的是（ ） A ．核子结合成原子核时，要放出一定的能量 B ．原子核分裂成核子时，要放出一定的能量 C ．γ光子的质量为零，氚核的质量等于中子与质子的质量之和 D ．γ光子具有一定的能量，氚核的质量小于中子与质子的质量之和 2、在交通信号灯的设置中，通常把红色的信号灯设置为禁止同行的标志，这是除了红色容易引起人的视觉注意外，还有一个重要的原因是由于它（ ） A ．比其它可见光更容易发生衍射 B ．比其它可见光更容易发生干涉 C ．比其它可见光的光子能量更大 D ．比其它可见光更容易发生光电效应 3、如图1—1所示，是同一轨道平面上的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是（ ） A ．根据v gr = ，可知B A C v v v << B ．根据万有引力定律，可知B A C F F F >> C ．角速度B A C ωωω<< D ．向心加速度B A C a a a << 图1—1 4、AB ，CD 为圆的两条相互垂直的直径，圆心为O 。将等量q 的正、 负点电荷放在圆周上关于AB 对称且相距等于圆的半径的位置，如 图1—2所示，要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个 适当电量的电荷Q ，则该点电荷Q （ ） A ．应放在C 点，带电何q - B ．应放在D 点，带电何q - C ．应放在A 点，带电何2q D ．应放在D 点，带电何2q - 图1—2 5、如图1—3所示，内壁光滑、两端开口的圆柱形容器用活塞A 、B 封闭着一定质量的理 地球 A C D O +q -q
波动光学习题解答 1-1 在氏实验装置中，两孔间的距离等于通过光孔的光波长的100倍，接收屏与 双孔屏相距50cm 。求第1 级和第3级亮纹在屏上的位置以及它们之间的距离。 解： 设两孔间距为d ，小孔至屏幕的距离为D ，光波波长为λ，则有=100d λ. (1)第1级和第3级亮条纹在屏上的位置分别为 -5150==510m 100D x d λ=?? -42503==1.510m 100 D x d λ=?? (2)两干涉条纹的间距为 -42=1.010m D x d λ?=?? 1-2 在氏双缝干涉实验中，用0 6328A =λ的氦氖激光束垂直照射两小孔，两小孔的间距为1.14mm ，小孔至屏幕的垂直距离为1.5m 。求在下列两种情况下屏幕上干涉条纹的间距。 （1）整个装置放在空气中； （2）整个装置放在n=1.33的水中。 解： 设两孔间距为d ，小孔至屏幕的距离为D ，装置所处介质的折射率为n ，则两小孔出射的光到屏幕的光程差为 21()x n r r nd D δ=-= 所以相邻干涉条纹的间距为 D x d n λ?=? （1）在空气中时，n ＝1。于是条纹间距为 943 1.5 632.8108.3210(m)1.1410 D x d λ---?==??=?? （2）在水中时，n ＝1.33。条纹间距为 9 43 1.563 2.810 6.2610(m)1.1410 1.33 D x d n λ---???=?==??? 1-3 如图所示，1S 、2S 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为1r 和2r 。路径1S P 垂直穿过一块厚度
为1t 、折射率为1n 的介质板，路径2S P 垂直穿过厚度为2t ，折射率为2n 的另一块介质板，其余部分可看做真空。这两条路径的光程差是多少？ 解：光程差为 222111[r (n 1)t ][r (n 1)t ]+--+- 1-4 如图所示为一种利用干涉现象测定气体折射率的原理性结构，在1S 孔后面放 置一长度为l 的透明容器，当待测气体注入容器而将空气排出的过程中幕上的干涉条纹就会移动。由移过条纹的根数即可推知气体的折射率。 （1）设待测气体的折射率大于空气折射率，干涉条纹如何移动？ （2）设 2.0l cm =，条纹移过20根，光波长为 589.3nm ，空气折射率为1.000276，求待测气体（氯气）的折射率。 1-5 用波长为500 nm 的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边1=1.56 cm 的A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。 （1）求此空气劈尖的劈尖角θ； （2）改用600 nm 的单色光垂直照射到此劈尖上，仍观察反射光的干涉条纹，A 处是明条纹还是暗条纹？ （3）在第（2）问的情形从棱边到A 处的围共有几条明纹，几条暗纹？
2019届高三物理二轮复习光的粒子性题型归纳 类型一、光的本性的认识 例1、关于光的本性，下列说法中正确的是（） A、关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们 都说明了光的本性 B、光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上 的粒子 C、光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D、光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来 【思路点拨】理解光的本性，波动性的特征及代表人物，粒子性的特征及代表人物。 【答案】C 【解析】光具有波粒二象性，这是现代物理学关于光的本性的认识，光的波粒二象性不同于牛顿提出的微粒说和惠更斯的波动说，是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说的统一。光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故ABD错误，C对。【总结升华】光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这就是光的本性。 举一反三 【变式1】根据爱因斯坦的“光子说”可知（） A. “光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B. 光的波长越大，光子的能量越小 C. 一束单色光的能量可以连续变化 D. 只有光子数很多时，光才具有粒子性 【答案】B 【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A错误。由 c E h λ =可 知选项B正确。一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C 错误。光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项D错误。 【变式2】关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（） A. 有的光是波，有的光是粒子 B. 光子与电子是同样的一种粒子 C. 光的波长越长，其波动性就越显著；波长越短，其粒子性就越显著 D. 光子的数量越少波动性就越显著；光子的数量越多粒子性就越显著
北京市丰台区2021届高三物理下学期综合练习（一模）试题（一）本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．下列说法正确的是 A.气体分子平均动能越大，其压强一定越大 B.两种物质温度相同时，其分子平均动能不一定相同 C.当分子之间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大 D.液体中悬浮微粒的布朗运动是由做无规则运动的液体分子撞击引起的 2．负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以大大减少医务人员被感染的机会，病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同，负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体，则以下说法正确的是 A. 负压病房内气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能 B. 负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率 C. 负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数 D. 相同面积负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力 3．以下说法正确的是 A. 光电效应显示了光的粒子性 B. 轻核聚变后核子的总质量大于聚变前核子的总质量 C. 汤姆孙研究阴极射线，提出原子具有核式结构 D. α粒子散射实验证明了中子是原子核的组成部分 4．下列说法正确的是 A. 海市蜃楼是光发生干涉的结果 B. 照相机镜头的增透膜，应用了光的衍射原理 C. 用双缝干涉实验装置观察白光的干涉现象，中央条纹是红色的 D. 肥皂膜上看到的彩色条纹是膜的两表面反射光干涉的结果 5．右图所示为交流发动机的示意图。线圈abcd转动方向为逆时针方向，产生的交流电电动势的最大值为102V，线圈abcd电阻为1Ω，小灯泡电阻为4Ω，其他电阻忽略不计。以 下说法正确的是 A．小灯泡两端电压为10V B．图示位置时，通过线圈的磁通量最大 C．线圈所在图示位置时产生的感应电动势最大 D．线圈所在图示位置时，ab边的电流方向为b a 6．图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当电键断开时，电流表的指针向右偏转。则能使电流表指针向左偏转的操作是 A．拔出线圈A B．在线圈A中插入铁芯
天一大联考 2018—2019学年高中毕业班阶段性测试（四) 理科综合--物理 二、选择题:本题共8小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14 ~ 18题只有_项符合题目要 求，第19-21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 14.根据玻尔理论可知，处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能级，下列说法正确的是 A.核外电子的动能增加 B.氢原子的电势能减少 C.氢原子的能量增加 D.氢原子更加稳定 15.如图所示,质量为M 的长木块放在水平面上，子弹沿水平方向射人木块并留在其中，测出木块在水平面上滑行的距离为s ，已知木块与水平面间的动摩擦因数为μ，子弹的质量为重力加速度为仏空气阻力可忽略不计,则由此可得子弹射入木块前的速度大小为 A. gs m M m μ2+ B. gs m m M μ2- C. gs M m m μ+ D. gs m M m μ- 16.如图所示，扇形金属线框aOb 放在光滑绝缘的水平面上，有界匀强磁场垂直于水平面竖直向上，虚线M/V 为有界匀强磁场的边界，且MAT 为扇形金属线框的对称轴。当磁场的磁感应强度增大时，关于金属线框的运动情况，下列说法正确的是 A.绕0点顺时针转动 B.绕0点逆时针转动 C.垂直MN 向左平动 D.垂直向右平动 17.我国计划在2020年左右发射“織娥六号”卫星，到时将在“嫦娥六号”的轨道器和着陆器上为国际合作伙伴提供10公斤的载荷，充分展示中国航天向世界开放的姿态。假设“嫦娥六号”发射后绕月球表面飞行的周期为，地球表面近地飞行卫星的周期为r2，已知地球的半径约为月球半径的4倍，地球表面的重力加速度约为月球表面的6倍，则g 约为 A.62 B. 26 C. 36 D. 12 6 18.如图所示为理想自耦变压器电路，电流表为理想电表，在a 、b 端输入)(sin 2100V t u π=
一、选择题(每题4分，共20分) 1．如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为2n 的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉。若薄膜厚度为e ，而且321n n n >>，则两束反射光在相遇点的位相差为（B （A ） 22πn e λ ； （B ） 24πn e λ ； （C ） 24πn e πλ -； （D ） 24πn e πλ +。 2．如图示，用波长600λ=nm 的单色光做双缝实验，在屏P 处产生第五级明纹，现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P （A ）5.0×10-4cm ；（B ）6.0×10-4cm ； （C ）7.0×10-4cm ；（D ）8.0×10-4cm 。 3．在单缝衍射实验中，缝宽a =0.2mm ，透镜焦距f =0.4m ，入射光波长λ=500nm 位置2mm 处是亮纹还是暗纹？从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带？（ D ） (A) 亮纹，3个半波带； (B) 亮纹，4个半波带；(C) 暗纹，3个半波带； (D) 暗纹，4个半波带。 4．波长为600nm 的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm 的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现的全部级数为（B ） (A) 0、1±、2±、3±、4±； (B) 0、1±、3±；(C) 1±、3±； (D) 0、2±、4±。 5． 自然光以60°的入射角照射到某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则（ B ） (A) 折射光为线偏振光，折射角为30°； (B) 折射光为部分偏振光，折射角为30°； (C) 折射光为线偏振光，折射角不能确定； (D) 折射光为部分偏振光，折射角不能确定。 二、填空题(每小题4分，共20分) 6．波长为λ的单色光垂直照射在空气劈尖上，劈尖的折射率为n ，劈尖角为θ，则第k 级明纹和第3k +级明纹的间距l = 32s i n λn θ 。 7．用550λ=nm 的单色光垂直照射牛顿环装置时，第4级暗纹对应的空气膜厚度为 1.1 μm 。 8．在单缝夫琅和费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小。若1600nm λ=为入射光，中央明纹宽度为 3m m ；若以2400nm λ=为入射光，则中央明纹宽度为 2 mm 。 9．设白天人的眼瞳直径为3mm ，入射光波长为550nm ，窗纱上两根细丝之间的距离为3mm ，人眼睛可以距离 13.4 m 时，恰能分辨。 10.费马原理指出，光总是沿着光程为 极值 的路径传播的。 三、计算题(共60分) 11.（10分）在杨氏双缝实验中，双缝间距d =0.20mm ，缝屏间距D ＝1.0m ，试求：(1)若第二级明条纹离屏中心的距离为6.0mm ，计算此单色光的波长；(2)相邻两明条纹间的距离． 解：(1)由λk d D x = 明知，23 0.26002110 x nm λ= =??， 3 n e