北京益智学校春季班学生版第六讲光的本性

北京益智学校春季班讲义第六讲光的本性一、选择题：在下列每小题给出的四个答案中，至少有一个是正确的，把正确答案全选出来．1．下列关于波的叙述中正确的是（）A．光的偏振现象表明光是一种横波B．超声波可以在真空中传播C．白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大D．当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的2．关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是（）A．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性B．光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比C．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率多的地方D．氢原子的能级是不连续的，但辐射光子的能量却是连续的3．以下关于光的有关说法中正确的是（）A．光导纤维是应用了光的全反射现象，无影灯主要是应用了光的衍射B．天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象C．自然光是光振动沿各个方向均匀分布的光，偏振光是光振动沿着特定方向的光D．现在我们知道，光就是一份一份的能量4．甲、乙两种单色光分别垂直进入一块厚玻璃砖，已知它们通过玻璃中的时间乙甲tt，那么，甲、乙两种单色光光子的能量关系是（）A.乙甲EEB.乙甲EEC.乙甲EED．不能确定5．在图甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电流，其负极与电极A相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流．当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为截止电压，当改变照射光的频率，截止电压Uc也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量，则（）A.可得该金属的极限频率B.可求得该金属的逸出功C.可求得普朗克常量D.可求得电子的质量6．一细光束中包含有红和蓝两种单色光，由真空中以不等于00的入射角照射到透明的平板玻璃上，透过玻璃板后，又射出到真空中，则下列说法中正确的是（）A.进入玻璃板的光线从玻璃板的表面射出时（即光线经过下表面时），红光和蓝光的入射角不同，折射角也不同B.红光在玻璃中的波长与在真空的波长相比大于蓝光在玻璃中的波长与在真空中的波长之比C.无论蓝光或红光由真空射入玻璃后，其速度都变小，所以光子的能量都变小D.红光在玻璃板中所经历的路程比蓝光的短7．如图所示是伦琴射线管的装置示意图，关于该装置，下列说法中正确的是（）A.E1可用低压交流电源，也可用直流电源（蓄电池）B.E2是高压直流电源，且E2的右端为电源的正极C.射线a、b均是电子流D.射线a是电子流、射线b是X射线8．如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，各电池的电动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5eV，现分别用能量不同的光子照射钨板（各光子的能量也已在图上标出），那么下列图中电子不能到达金属网的是（）9.如图所示，已知用光子能量为2.82eV的紫光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转。若将电路中的滑动变阻器的滑头P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1V，则该金属涂层的逸出功约为（）A.2.9×10-19JB.4.5×10-19JC.2.9×10-26JD.4.5×10-26J10.A、B两束不同频率的光波均能使某金属发生光电效应，如果产生光电流的最大值分别为IA和IB，且IAIB，则下列关系正确的是（）A．照射光的波长BAB．照射光的光子能量BAEEC．单位时间内照射到金属板的光子数BANND．照射光的频率BA11.频率为的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为Ekm，改用频率为2的光照射同一金属材料，则所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）（）A.2EkmB.Ekm+hC.Ekm－hD.Ekm＋2h12．由于地球表面存在大气层，使太阳光覆盖地球面积与没有大气层时不同，则有大气层时太阳光覆盖面积是较大还是较小？地球某处清晨接收到的第一缕阳光是何种颜色？（设大气层为均匀介质）（）A．较小，紫色B.较小，红色C．较大，红色D.较大，白色13.2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨双缝干涉实验”装置进行电子干涉的实验．从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（）A.光具有波动性B.光具有波、粒二象性C.微观粒子也具有波动性D.微观粒子也是一种电磁波14．我们经常可以看到，在路边施工处总挂着红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（）A．比其他色光更容易发生衍射B．比其他色光的光子能量大C．比其他色光更容易发生干涉D．比其他色光更容易发生光电效应15．如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互相平行，则（）A.a光的频率高B.b光的波长大C.a光穿过三棱镜的时间短D.b光穿过三棱镜的时间短16．如图所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（）A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光B．光屏上亮、暗交替变化C．光屏上亮度不变D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动17．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透偏方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体，假设所有的汽车前窗和前灯玻璃均按同一要求设置，下面的措施中可行的是（）A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上450，车灯玻璃的透振方向是斜向左上450D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45018．如图所示是用光学的方法来检查一物体表面光滑程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其表面光滑程度的物体，C为单色入射光，如果要说明能检查平面光滑程度的道理，则需要用到下列哪些光学概念？（）A．反射和干涉B．全反射和干涉C．反射和衍射D.全反射和衍射19．如图所示，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为r，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从O点射入a板，且射出b板后的两束单色光通过空气射在地面上M、N两点，由此可知（）A．若射到M、N两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到M点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光，光子的能量大B．若射到M、N两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到M点的光形成干涉条纹的间距大，这束光为红光，光子的能量小C．射到N点的光为蓝光，光子的能量小，较容易发生衍射现象D．射到N点的光为红光，光子的能量大，较难发生衍射现象20．在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物可能是（）A．很小的不透明圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明档板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板21．如图所示，劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图(a）所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图(b)所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或者暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图(a)装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（）A．变疏B．变密C．不变D．消失22．用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射时形成的，图乙是b光照射时形成的．则关于a、b两束单色光，下述正确的是（）A．a光光子的能量较大B．在水中a光传播的速度较大C．若用a光照射某金属时不能打出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子D．若a光是氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时产生的41．单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，则可观察到如图所示的图象是（）23.1924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何一个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长为=h/p,p为物体运动的动量,h是普朗克常量．同样光也具有粒子性，光子的动量为p=h/．根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一个光子，会发生下列情况：设光子频率为，则E=h,p=h/=h/c，被电子吸收后有h=mev2/2,h/c=mev．由以上两式可解得：v=2c，电子的速度为两倍光速，显然这是不可能的．关于上述过程以下说法正确的是（）A．因为在微观世界动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个光子B．因为在微观世界能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个光子C．动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个光子D．若光子与一个静止的自由电子发生作用，则光子被电子散射后频率不变24．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（）A．这主要是光的干涉现象B．这主要是光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细25.1961年德国学者约恩孙发表了一篇论文，介绍了他用电子束的一系列衍射和干涉实验．其中他做的双缝干涉实验，与托马斯·杨用可见光做的双缝干涉实验所得的图样基本相同，这是对德布罗意的物质波理论的又一次实验验证．根据德布罗意理论，电子也具有波泣二象性，其德布罗意波长=h/p，其中h为普朗克常量,p为电子的动量．约恩孙实验时用50kV电压加速电子束，然后垂直射到间距为毫米级的双缝上，在与双缝距离约为35cm的衍射屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小．下面所说的4组方法中，哪些方法一定能使条纹间距变大？（）A．降低加速电子的电压，同时加大双缝间的距离B．降低加速电子的电压，同时减小双缝间的距离C．加大双缝间的距离，同时使衍射屏靠近双缝D．减小双缝间的距离，同时使衍射屏靠近双缝26．在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法,A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜，现在用波长为的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性地变化，当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则（）A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B.出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加4D.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加2二、填空题：把答案填在题中横线上．27．为验证小灯泡（点光源）光能的球面散射规律并测定其发光效率，有同学设计并进行了如图所示的实验：将一个“6V8.0W”的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强探头，以测定与光源间距为d时相应的光强值I，其测得以下9组数据（下表）；并用一数字图象处理器将表内数据分别在I—d,I—d-1和I—d-2坐标平面内标得如下数据点，如图所示。(1)根据图中三个数据点图，可看出I与哪个量存在线性关系，因此可将I与d之间的数学关系式表达为，其中的常量为。(