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时间:2018-09-23
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1、物理光学一、典型例题:[例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[解析]在双缝干涉实验的装置中,缝的宽度跟光的波长相差不多,在双缝分别放上红色和绿色滤光片之后,由于红光和绿光的频率不相等,在光屏上不可再出现干涉条纹了,但由于满足
2、产生明显衍射现象的条件,所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹,故正确的选项为C。[例2]某金属在一束黄光照射下,恰好能有电子逸出(即用频率小于这种黄光的光线照射就不可能有电子逸出),在下述情况下,逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变化?⑴增大光强而不改变光的频率;⑵用一束强度更大的红光代替黄光;⑶用强度相同的紫光代替黄光。[解析]“正好有电子逸出”,说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率。⑴增大光强而不改变光的频率,意味着单位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变,根据爱因斯坦光电效应方程,逸出的光电子最大初动能不变,但光电子
3、数目增大。⑵用一束强度更大的红光代替黄光,红光光子的频率小于该金属的极限频率,所以无光电子逸出。⑶用强度相同的紫光代替黄光,因为一个紫光光子的能量大于一个黄光光子的能量,而强度相同,因而单位时间内射向金属的紫光光子数将比原来少,因此,逸出的电子数将减少,但据爱因斯坦光电效应方程,光电子的最大初动能将增大。[例3]把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上,让光从上方射入(图甲),这时可以看到亮暗相间的同心圆(图乙),这个现象是牛顿首先发现的,这些同心圆叫做牛顿环,解释为什么会出现牛顿环。7[解析]凸透镜的弯曲上表面反射的光和下面的玻璃平面向
4、上反射的光相互叠加,由于来自这两个面的反射的光的路程差不同,在有些位置相互加强,在有些位置相互削弱,因此出现了同心圆状的明暗相间的条纹。[例4]把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入(如图),这时可以看到亮暗相间的条纹,下面关于条纹的说法中正确的是()A、将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,条纹变疏B、将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,条纹变疏C、将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动D、将上玻璃板平行上移,条纹远离劈尖移动[解析]楔形空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉,空气层厚度相同的地方
5、,两列波的路程差相同,故如果被测表面是平的,干涉条纹就是一组平行的直线,如上图,当劈角为α时,相邻两条纹间等于,当劈角增大为β时,相邻的条纹左移至A’、C’处,条纹间距变为。设-=△s,则-=△s,故=,=。因为β>α,所以>,故劈角增大时,条纹变密。同理,当上玻璃板平行上移时,易得A’C’CA为平行四边形,所以条纹向壁尖移动,且间距不变,本题选B、C。二、课堂练习1、先后用两种不同的单色光,在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验,在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同,其中间距较大的那种单色光比另一种单色光①在真空中的波长较短②在玻璃中传播速度较
6、大③在玻璃中传播时,玻璃的折射率较大④其光子的能量较小以上说法正确的是()A、①③B、②④C、①④D、②③2、a、b是两束相互平行的单色可见光,当它们从空气射入水中时各自发生如图所示的折射现象,已知折射角r1>r2,由此可以判定()①a光光子能量小;②在水中b光波长长一些;③让它们在同一双缝上发生干涉,所得相邻两条干涉条纹间距△xa>△xb;④a、b从水中射入空气时,则a光的临界角小一些。A、只有①②B、只有①③7C、只有②④D、只有②③3、下列说法正确的是:A、光波是一种概率波B、光波是一种电磁波C、单色光从密介质进入光疏介质时,光子的能
7、量改变D、单色光从光密介质进入光疏介质时,光的波长不变4、神光“II”装置是我国规模最大、国际上为数不多的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光。已知普朗克恒星h=6.63×10-34J·s,则该紫外激光所含光子数为多少个。(取两位有效数字)5、太阳光垂直射到地面上时,1m2地面接受的太阳光的功率为1.4kW,其中可见光部分约占45%。⑴假如认为可见光的波长约为0.55μm,日地间距离R=1.5×1011m,普朗克恒量h=6.6×10-34J·s,估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少。⑵若已知地球的
8、半径r=6.4×106m,估算地球接受的太阳光的总功率。6、已知锌板的极限波长λO=372nm,氢原子的基态能量为-13.6eV,若氢原子的核外电子从量子数n=2跃迁到n=1时所
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