高三物理光学、原子物理练习.doc

物理思维与训练高中（三）
第一讲：光学、原子物理
一、光的本性：光的波粒二象性（在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其它物质作用时，往往表现为粒子性。）
①牛顿：微粒说；②惠更斯：波动说；③麦克斯韦：电磁说；④爱因斯坦：光子说；
1、光学现象：
（1）光的直线传播，光的反射现象；
（2）光的干涉、衍射现象；
（3）光电效应现象；
2、杨氏双缝干涉实验：相干光源(频率相同)；
等宽等亮的明暗相间条纹。
薄膜干涉：
3、光的衍射：光绕过障碍物（或孔隙）而偏离直线传播的现象。
要观察到明显的光的衍射现象，障碍物（或孔隙）的尺寸必须比光波的波长小或与它差不多。
（1）单缝衍射：中央亮纹较宽，其两侧亮纹的亮度明显递减。
（2）圆孔衍射：明暗相间的同心圆环。
（3）小圆盘衍射：“泊松亮斑”。
4、电磁波谱：
麦克斯韦提出光的电磁说，后经赫兹实验证实。
各种电磁波按照频率逐渐的顺序构成电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。在真空中有相同的传播速度c＝3.00×108m/s。
它们的波长λ，波速v，频率f的关系服从共同的规律
v＝λf
红外线最显著的是热作用；紫外线最显著的是化学作用；X射线有非常强的穿透能力；γ射线的穿透能力更强。
5、光电效应：
在光的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应。发射出的电子叫做光电子。
光电效应的规律：
（1）任何一种金属都有一个极限频率ν0（或极限波长λ0），入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；
（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大；
（3）光电子的发射几乎是瞬时的；
（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
光电效应规律中的前三条，都无法用经典的波动理论来解释。

爱因斯坦提出光子说：
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E＝hν，式中h叫做普朗克恒量，h＝6.63×10－34焦·秒。

【练习】
（多选）人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（）
（A）牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
（B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
（C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波
（D）光具有波粒二象性
2．下列现象中，属于光的干涉现象的是（）
（A）太阳光照射下肥皂泡上的彩色条纹 （B）雨后天边出现彩虹
（C）早晨东方天边出现红色朝霞 （D）荷叶上的水珠在阳光下出现彩色花纹
3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（）
A．现代防伪技术利用激光在图案表面刻细小的条纹，使照射到表面的光发生衍射而形成彩色条纹
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的干涉现象
C．阴极射线管是利用光电效应原理制成的光电元件
光屏
d
双缝
（a）
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
4．利用如图（a）所示的装置做双缝干涉实验，在仅改变某一个实验条件、而其他条件相同的情况下，得到的干涉图样分别如图（b）中的甲、乙所示。下列说法中正确的是（）
（A）可能是选用的光源不同，甲图对应的光源频率小
（B）可能是双缝到光屏的距离d不同，甲图对应的d较小
（b）
甲
乙
（C）可能是双缝的间距不同，甲图对应的间距较大
（D）可能是光源到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大

5.用a、b两束单色光分别照射到同一双缝干涉装置上，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光照射时形成的图样，图乙是b光照射时形成的图样，则关于a、b两束单色光，下列说法正确的是（）
A．在真空中，a光传播的速度较大
B．若遇到相同的障碍物，b光更容易发生衍射
C．若a光照在某金属上恰好能发生光电效应，则b光照在该金属上肯定能发生光电应
D．若把双缝中的一条缝遮上再分别用两束照射，都不会产生亮暗相间的条纹
6.我们平时从来也没有观察到从两只小灯泡发出的光在屏上产生干涉条纹，其主要原因是（ ）
（A）两只小灯泡灯丝的发光面积太大，不能看作点光源
（B）平时环境里外界杂散的光太强，干扰了对干涉条纹的观察
（C）两只小灯泡的灯丝离得较远，产生的干涉条纹太密，不能分辨
（D）小灯泡灯丝发出的光是大量原子被激发后随机辐射的，很难满足相干条件
7．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，其它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，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在
（C）任