光學、原子物理學百題判斷

1、光學和原子物理百題判斷題1 .陽光在樹林地面上形成圓形光斑是光的衍射現(xiàn)象兩口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井水面在井口之下），兩井底都各有一只青蛙，則 兩只青蛙覺得井口一樣大，水井中青蛙看到井外的范圍比較大。光導纖維絲的內芯材料的折射率比外套材料的折射率小4題圖8題圖10題圖如圖所示某三棱鏡頂角 =41.30。，一束白光以較大的入射角i通過棱鏡后，在光屏上形形成紅到紫 的彩色光帶，當入射角i逐漸減小到零的過程中，屏上彩色光帶會發(fā)生變化（已知幾種色光的臨界角C 紅=41%。，C橙=41抨，C黃=4技4，J = 41.17，C紫=40.74測當入射角i逐漸減小到零的過程中 屏上紅光最先消

2、失，紫光最后消失如圖所示，兩束單色光A、B自空氣射向玻璃，經折射形成復合光束C，則下列說法中正確的是在 玻璃中，A光的光速小于B光的光速兩細束平行光a、b的間距為%，斜射到一塊矩形玻璃磚的同一表面上.已知在玻璃中的傳播速度 vavb，設經玻璃磚兩次折射后的出射光線間距為乂2，則八x2不可能小于 x1在做完化學實驗后清洗試管時，我們會發(fā)現(xiàn)，當空試管插入水中時，從水槽側上方看水中的試管,試管壁 有些部位會顯得特別亮，這是因為空試管的外壁處發(fā)生了全反射。如圖所示，海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的，遠處的景物發(fā)出的或反射的光線 由于不斷折射，越來越偏離原來的方向，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了

3、蜃樓。這是由于海面上上層空氣的 折射率比下層空氣的折射率大造成的。天上的彩虹是干涉現(xiàn)象如圖所示，光從A點射入圓形玻璃，經折射從B點射出.若射出玻璃與射入玻璃的光線夾角為30，AB弧所對的圓心角為120，則：玻璃的折射率為211 .水的折射率為4/3,在水面下有一點光源，在水面上看到一個圓形透光面，若看到透光面圓心位 置不變而半徑不斷減少，則說明光源在下沉。如果甲從平面鏡中看到乙的眼睛，乙也能同時看到甲的眼睛。觀察者看見太陽剛從地平線升起時，則太陽已經位于地平線上方了。在水中的潛水員斜向看岸邊的物體時，看到的物體將比物體所處的實際位置高。一束光從空氣射向折率為n=*2的某種玻璃的表面，如圖所示，

4、i代表入射角，則無論入射角i是 多大，折射角r都不會超過45如圖所示，ab兩束不同的單色光平行從空氣射入水中，發(fā)生如圖示的折射，則光束a的頻率較大一束紅色自然光從空氣射到厚度均勻的平行玻璃磚上，如圖所示，則光線在1，2兩表面都不可能 發(fā)生全反射abc為全反射棱鏡，它的主截面是等腰三角形。如圖所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面 上發(fā)生全反射，若光線入射點O的位置不變，改變光線的入射方向（不考慮自bc面反射的光線）使入 射光按圖中所示順時針方向逐漸偏轉，如果有色光射出ab面，則紅光將首先射出21 .單色光從光密介質進入光疏介質時，光的波長不變22雨后天晴的夜晚為了不踩到地上的積水，下面的判

5、斷正確的是迎著月光走地上發(fā)亮處是水光走地上發(fā)暗處是水如圖所示，自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時，從 后面開來的汽車發(fā)出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行 車。尾燈的原理如圖所示，則汽車燈光應從右面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射一束光線從空氣射入水中，入射角是400，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線與折射光線的夾角在1000與1400之間。當光從一種介質射入另一種介質時，如果傳播速度減小，則光的波長一定減小。光的干涉的條件是有相干波源，兩個振動情況總是相同的波源是相干波源。利用激光（因為激光發(fā)出的是單色性極

6、好的光）可以形成相干波源。屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的整數(shù)倍，則該點是亮紋。用白光作雙縫干涉實驗時，由于白光內各種色光的波長不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是 白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋。用綠光做雙縫干涉實驗，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為4 X。.如 果增大單縫到雙縫間的距離，4 X將增大。31 .各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生明顯衍射。32.小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均 勻的34.電磁波譜。波長從大到小排列順序為：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、y射 線。各種電磁波中，除可見光以

7、外，相鄰兩個波段間都有重疊。光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相平行。只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠窆獬藦墓庠粗苯影l(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光都是偏振光在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時只有紅色和綠色的雙縫干 涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉。干涉條紋有如下特點：任意一 條明

8、條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定 一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶是光的衍射| 西 水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉三三圭三 51 .光的干涉、光的衍射和光電效應都說明光具有波動性。有些金屬可以沒有極限頻率，用任何色光照射均發(fā)生光電效應。光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大。只要用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都具有同樣的初動能EkK入射光照射到某金屬表面發(fā)生光電效應。若將入射光的強度減弱，而頻率保持不變，那么有可能不 發(fā)生光電效應紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是綠光已知銫的極限

9、頻率為4.545X10i4Hz，鈉的為6.000X 1014Hz，銀的為1.153X10i5Hz，鉑的為1.529X 10i5Hz，當用波長為0.375pm的光照射他們時，可發(fā)生光電效應的是銀和鉑設氣和是兩種單色可見光1、2在真空中的波長，若氣溯2，則這兩種單色光相比，玻璃對單色光 1的折射率較大對光電效應的解釋，金屬內每個電子可以吸收一個或多個光子，當它積累到動能足夠大時就能逸出某金屬的逸出功為W，則能產生光電效應的入射光波長入是：入hc /W大量光子產生的效果往往顯示出波動性，個別光子產生的效果往往顯示出粒子性愛因斯坦由光電效應的實驗規(guī)律，猜測光具有粒子性，從而提出光子說，從科學研究的方法

10、來說這 屬于科學假說用黃光照射某種金屬表面能發(fā)生光電效應，則用強度更強的紅光照射該種金屬表面一定也能發(fā)生光 電效應關于光的本性的正確說法是牛頓主張微粒說，惠更斯提出波動說，麥克斯韋提出電磁說，愛因斯坦 提出光子說，他們都能圓滿的解釋光電效應用不同顏色的單色光通過同一雙縫裝置，條紋間距大的色光光子能量強波長越長的電磁波波動性越明顯，頻率越高的電磁波粒子性越明顯70.用頻率小于極限頻率的光來照射金屬，如果照射時間足夠長，金屬溫度升高，其電子的動能增大， 電子脫離金屬所需的功減少，逸出功減少，則也會發(fā)生光電效應71 .演示光電效應的實驗當驗電器指針張開一定角度后，使它與鋅板脫離，然后用絲綢摩擦過的玻

11、璃棒 與它接觸，則張角將會減小。1897年英國科學家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子。隨后提出原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內，電 子則像棗糕內的棗子一樣鑲嵌在球內。1908年1911年 盧瑟福通過著名的a粒子散射實驗，提出了原子核式結構。從而推翻了湯姆生的棗糕模型。a粒子散射實驗的結果：a粒子通過金箔后，有極少數(shù)的a粒子基本上沿原來的方向前進；有少數(shù) a粒子發(fā)生大角度的偏轉；絕大多數(shù)的a粒子沿原路返回。根據(jù)麥克斯韋的經典電磁理論，電子繞核高速旋轉的同時應該向外輻射能量，繞核半徑應該越來越 小，最后擺脫原子核，此所謂“原子塌縮”矛盾。丹麥科學家玻爾認為：原子從一種定態(tài)（設能量為E1）躍遷到另一種狀態(tài)（設

12、能量為E2）時，它 輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即：hv = E2 - E1原子可以從一個能級向另一個能級躍遷，在從n=6向n=2躍遷時吸收光子氫原子的核外電子從能級較高的定態(tài)向能級較低的定態(tài)躍遷時輻射光子，放出能量大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出三種不同頻率的光子 玻爾理論成功的解釋了氫原子光譜的規(guī)律，為量子力學奠定了堅實的基礎。 Lii!；?；： 他完全挨棄了牛頓經典力學理論-氫原子的能級是電子繞核運動的動能Ek和電勢能e的代數(shù)和。當我們選取無窮遠處電勢能為零， 各定態(tài)的電勢能均為負值，其絕對值總大于同一定態(tài)電子的動能，所以各定態(tài)

13、的能量值均為負值。玻爾理論否定了盧瑟福的核式模型理論，是一個完美的理論。處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射只發(fā)射波長為入、入2、入3的三種單色光，且入1A 2 入3，則照射光的波長為入3氫原子的電子由外層軌道躍遷到內層軌道后，原子的能量減小，電子的動能減小。1896年居里夫人發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究，揭示了原子是具有復雜的結 構的。a射線：氦核4He，光速的1/10。電離本領最弱，貫穿本領最強。2y射線是原子核內部一個質子衰變?yōu)橹凶訒r由于由質量虧損而伴隨產生的。衰變規(guī)律四守恒：電荷數(shù)守恒、質量守恒、能量守恒、動量守恒。2h衰變?yōu)?08Pb要經過6次a衰變和4次8衰變。9

14、082放射性元素2（釷）經過一系列a衰變和8衰變，變成208Pb （鉛）.則鉛核比釷核少24個中子。9082半衰期公式可以這樣來表示：N = （|）nN0 n：衰變次數(shù)；N：剩余個數(shù)；N0：初始個數(shù)。半衰期是表示放射性元素大量的原子核衰變快慢的物理量，是一種統(tǒng)計規(guī)律。半衰期對個別原子核 來說是無意義的，因為某個原子核什么時候發(fā)生衰變，會受到各種偶然因素的支配。96.放射性同位素24Na的樣品經過6h后還剩下1沒有衰變，它的半衰期是2h。11897. 1919年盧瑟福首實現(xiàn)原子核的人工轉變并發(fā)現(xiàn)了質子。號N +糜一 + 1H右圖中若DE能結合成F，結合過程一定要釋放能量；若CB能結合成A，結合

15、過程一定要吸收能量。當前核電站應用鏈式反應原理通過重核裂變獲得核能。重核裂變前的質量大于裂變后的質量；輕核聚變前的質量小于聚變后的質量。除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光都是偏振光。光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|子時所產生的已知能使某種金屬發(fā)生光電效應的極限頻率為y,則當用頻率為2Y0的單色光照射該金屬時， 產生光電子的最大初動能為2hy 0原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線；原子敘述小于83的元素都不能自發(fā) 地發(fā)出射線因為癌細胞對射線的耐受能力比健康細胞弱，所以在射線的照射下，癌細胞破壞得比健康細 胞快。這是射線能

16、夠用于治療癌癥的原因107、如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知該金屬的極限頻率為4.27X1014 Hz該金屬的極限頻率為5.5X1014 Hz該圖線的斜率表示普朗克常量該金屬的逸出功為0.5E108、下列說法正確的是A.15N + ;H 12C + 4He 是 a 衰變方程B.1H+ 2 H T 3 He+ y是核聚變反應方程C. 238 U 234 Th + 4 He是核裂變反應方程92902D. 4 He+ 27 Al 30 P+ 1 n是原子核的人工轉變方程213150(109)下列說法正確的是康普頓效應和電子的衍射現(xiàn)象說明粒子的波動性

17、a粒子散射實驗可以用來確定原子核電荷量和估算原子核半徑氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小比結合能越大表示原子核中核了結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定使兩個氘核發(fā)生聚變，必須使它們之間的距離接近到，接近到核力能夠發(fā)生作用的范圍。溫度很、, 、 . 3,高時，由氘原子構成的物質將變?yōu)榈入x子體，已知等離子體熱運動的平均動能為氣=2t，式中&為波e2爾茲曼常量，熱力學溫度,兩個氘核之間的電勢能為E或,k為靜電力常量，為核之間的距離，則使氘核發(fā)生聚變的溫度至少應為()(A)ke2kiro(B)3kiro(C)3kiro4ke2(D) 2】3kiro111、天文學家測得銀河系中氦的含量約為

18、25%。有關研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生后2分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內部的氫核聚變反應生成的。（1）把氫核聚變反應簡化為4個氫核（iH）聚變成氦核（：He），同時放出2個正電子（0e）和2 個中微子（？），請寫出該氫核聚變反應的方程，并計算一次反應釋放的能量。（2）研究表明，銀河系的年齡約為r=3.8X 1017s，每秒鐘銀河系產生的能量約為1 X 1037J （即p=1X 1037J/S）?，F(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應，試估算銀河系中氦的含量（最后結果保留一 位有效數(shù)字）（3）根據(jù)你的估算結果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。（可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質量約為M=3X1041kg，原子質量單位1u = 1.66X 10-27kg，1u相當于1.5X1010J的能量，電子質量m = 0.0005u，M核質量m =4.0026u，氫核質量mP=1.0078u，中微子匕的質量為零）參考答案1 X2 X3 X4X5 X6 X7 V8 X9 X10 V11 X12 V13 X14 V1516 V17 X18 V19 V20 V21 X22 V23 V24 V25 V26 V