高二下學(xué)期高中物理競賽講義：光的本性+原子物理

PAGE3PAGE上海市高中物理競賽（向明中學(xué)）光的本性原子物理講義（1）一、遷移法例：劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如左圖所示．將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄層．當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如右圖所示．干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄層厚度相等；(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄層厚度差相等．現(xiàn)若在左圖裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄層后，從上往下觀察到的干涉條紋（）（A）變疏（B）變密（C）不變（D）消失練習(xí)：1、如圖所示，讓一束單色光射到一個(gè)單孔屏?xí)r，光從小孔出來，射到兩個(gè)小孔離得很近的雙孔屏上，這時(shí)像屏上出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋，當(dāng)移動(dòng)像屏?xí)r，以下說法正確的是（）（A）當(dāng)像屏向雙孔屏略微移動(dòng)時(shí)，像屏上的條紋變得模糊不清（B）當(dāng)像屏遠(yuǎn)離雙孔屏略微移動(dòng)時(shí)，像屏上的條紋變得模糊不清（C）當(dāng)像屏向雙孔屏略微移動(dòng)時(shí)，像屏上的條紋仍然清晰（D）當(dāng)像屏遠(yuǎn)離雙孔屏略微移動(dòng)時(shí)，像屏上的條紋仍然清晰二、數(shù)學(xué)法例：有一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)，求這些氫原子最多能發(fā)出幾種頻率的光子?三、對(duì)稱法例：如圖，兩束平行的紅光和紫光，距離為d，斜射到玻璃磚上，問：它們從玻璃磚的下面射出平行光之間的距離是大于d還是小于d．四、量綱法例：頻率的光子由地球表面某處豎直向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它上升H的高度時(shí)，由于地球引力作用，它的波長變長，我們稱此為引力紅移，設(shè)光速為c，則該光子頻率的紅移量△與原有頻率之比為()(A)H／c2(B)gH／c2(C)H／(gc2)(D)gc2／H上海市高中物理競賽（向明中學(xué)）光的本性原子物理綜合練習(xí)(1)1．光電管在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道的路燈自動(dòng)控制開關(guān)就是其應(yīng)用之一。如圖所示為其模擬電路，其中A為光電管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈．試簡述其日出路燈熄，日落路燈亮的工作原理．2．激光液面控制儀的原理如圖(a)所示，其原理是：固定的一束激光AO以入射角θ照射到液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光電管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，光電管的原理如圖(b)所示．在光電管上加上正向電壓，就能正常工作．把電信號(hào)輸入控制系統(tǒng)用以控制液面的高度，如果發(fā)現(xiàn)反射光點(diǎn)B在屏上向右移動(dòng)ΔL距離至B/(1)在圖上標(biāo)出電源的正負(fù)極．(2)入射光應(yīng)照射在極上?(3)若電流表讀數(shù)為10μA，則每秒從光電管陰極發(fā)射的電子數(shù)至少為多少?(4)液面是升高還是降低?變化多少?3.如圖所示，是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖．(1)試簡述自動(dòng)控制的原理．(2)如果工廠生產(chǎn)的是厚度為lmm的鋁板，在α、β和γ的三種射線中，哪一種射線對(duì)鋁板的厚度控制起主要作用?4．各種元素原子光譜都是不同的線狀譜，為什么熾熱的和上述元素化學(xué)組成相同的固體、液體、高壓氣體光譜都是連續(xù)譜?5．吸收光譜中暗線是如何產(chǎn)生的?為什么暗線通常又比明線光譜中的譜線少一些?6．為什么兩個(gè)獨(dú)立的普通光源，即使發(fā)出的光頻率相同，也不是相干光源?7．光學(xué)元件表面涂上一定厚度的增透膜，可使反射光互相抵消，為什么增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度?8.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損為△m，相應(yīng)的能量△E=△mc2=2.2MeV是氘核的結(jié)合能．下列說法正確的是()(A)用能量小于2.2MeV的光子照射靜止的氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子(B)用能量等于2.2MeV的光子照射靜止的氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零(C)用能量大于2.2MeV的光子照射靜止的氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零(D)用能量大于2.2MeV的光子照射靜止的氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零9.閱讀如下資料并回答問題：自然界中的物體由于具有一定的溫度，會(huì)不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射．熱輻射具有如下特點(diǎn)：①輻射的能量中包含各種波長的電磁波；②物體溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；③在輻射的總能量中，各種波長所占百分比不同．處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果它處在平衡狀態(tài)，則能量保持不變．若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100％地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物質(zhì)稱為黑體．單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對(duì)溫度的四次方成正比，即P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8W／(m2K4)．在下面的問題中，把研究對(duì)象都簡單地看作黑體．有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽半徑RS=696000km，太陽表面溫度T=5770K，火星半徑r=3395km．球面積S=4R2，其中R為球半徑．(1)太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×10-7m一1×10-5m范圍內(nèi)，求相應(yīng)的頻率范圍．(2)每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少?(3)火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為r2(r為火星半徑)的圓盤上．已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍，忽略其它天體及宇宙空間原輻射，試估算火星的平均溫度．10.已知?dú)湓幽芗?jí)公式：En=-13.6／n2．試根據(jù)此公式計(jì)算