高三物理光學(xué)與原子物理綜合卷

高三物理光學(xué)與原子物理綜合卷一、選擇題

1.光的干涉現(xiàn)象是由于（）

A.光的波動性

B.光的粒子性

C.光的直線傳播

D.光的吸收和反射

2.在雙縫干涉實驗中，若將雙縫間距增大，則干涉條紋間距（）

A.變大

B.變小

C.不變

D.無法確定

3.光通過一介質(zhì)后，折射率越大，光速（）

A.越快

B.越慢

C.不變

D.無法確定

4.光的偏振現(xiàn)象說明光（）

A.是橫波

B.是縱波

C.是電磁波

D.以上都不對

5.原子吸收光子后，電子躍遷到更高能級，則該原子的（）

A.能級結(jié)構(gòu)不變

B.能級結(jié)構(gòu)變化

C.能級間距不變

D.能級間距變化

6.在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動能與入射光的頻率成（）

A.正比

B.反比

C.平方正比

D.平方反比

7.波長為λ的光在真空中傳播的速度為c，則其頻率為（）

A.c/λ

B.cλ

C.λ/c

D.c/λ2

8.光在介質(zhì)中的折射率n與介質(zhì)的（）

A.密度成正比

B.密度成反比

C.傳播速度成正比

D.傳播速度成反比

9.在光電效應(yīng)中，若增加入射光的強度，則（）

A.光電子的最大初動能增加

B.光電子的最大初動能不變

C.光電子的數(shù)目增加

D.以上都不對

10.氫原子的能級公式為E_n=-13.6eV/n2，其中n為（）

A.主量子數(shù)

B.副量子數(shù)

C.角量子數(shù)

D.磁量子數(shù)

二、判斷題

1.光的干涉條紋是等間距的，這是由光的波動性決定的。（）

2.在單縫衍射中，當(dāng)入射光的波長等于單縫的寬度時，衍射條紋最明顯。（）

3.原子光譜中的亮線對應(yīng)于原子從高能級躍遷到低能級時發(fā)出的光子。（）

4.光電效應(yīng)中，只有頻率大于或等于極限頻率的光才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。（）

5.在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動能與入射光的強度成正比。（）

三、填空題

1.在雙縫干涉實驗中，若要使干涉條紋間距變大，可以采取的措施是（________）。

2.光的折射率n與介質(zhì)的（________）有關(guān)，當(dāng)光從空氣進入水中時，其折射率將（________）。

3.光的偏振現(xiàn)象可以通過（________）來驗證。

4.氫原子在基態(tài)時，其電子的動能與勢能之和為（________）。

5.光電效應(yīng)中，光電子的最大初動能E_km可以通過公式（________）計算。

四、簡答題

1.簡述光的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件和干涉條紋的特點。

2.解釋單縫衍射中，衍射條紋間距與哪些因素有關(guān)。

3.論述光電效應(yīng)的實驗現(xiàn)象及其解釋，并說明光電子的最大初動能與哪些因素有關(guān)。

4.簡要介紹氫原子能級結(jié)構(gòu)，并解釋氫原子光譜線的產(chǎn)生原理。

5.分析光在介質(zhì)中傳播時，光的頻率、波長、速度和折射率之間的關(guān)系。

五、計算題

1.在雙縫干涉實驗中，已知雙縫間距d=0.5mm，屏幕距離雙縫的距離L=1m，入射光的波長λ=500nm。求干涉條紋的間距。

2.一束波長為600nm的綠光垂直照射到一玻璃平板上，玻璃的折射率為1.5。求光在玻璃中的傳播速度。

3.某金屬的極限頻率為3.5×10^14Hz，若用頻率為5×10^14Hz的光照射該金屬表面，求光電子的最大初動能。

4.氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級時，釋放出一個光子。已知氫原子在n=3能級的能量為E3=-1.51eV，求該光子的能量。

5.一束光通過一個單縫，單縫寬度為a=0.2mm，入射光的波長λ=500nm。求在距單縫2a處觀察到的第一級暗紋位置。

六、案例分析題

1.案例背景：

某光學(xué)實驗中，使用了一個由兩塊平行的玻璃板組成的空氣層作為光柵。已知玻璃板的厚度為d=5mm，兩板間的距離為a=2mm，入射光的波長λ=600nm。實驗中觀察到干涉條紋間距為Δy=1mm。

案例分析：

（1）根據(jù)實驗條件，分析干涉條紋間距Δy與玻璃板厚度d和兩板間距離a的關(guān)系。

（2）若將玻璃板厚度d增加到10mm，而其他條件不變，分析干涉條紋間距Δy的變化。

（3）根據(jù)實驗結(jié)果，討論如何減小干涉條紋間距Δy。

2.案例背景：

在光電效應(yīng)實驗中，使用頻率為4×10^14Hz的光照射某金屬表面，觀察到光電子的最大初動能為1.0eV。已知金屬的逸出功為2.0eV。

案例分析：

（1）根據(jù)光電效應(yīng)方程，計算入射光的能量E。

（2）分析入射光頻率與金屬逸出功之間的關(guān)系，并解釋為什么觀察到光電子的最大初動能小于入射光的能量。

（3）討論如何提高光電子的最大初動能。

七、應(yīng)用題

1.應(yīng)用題：

在光學(xué)顯微鏡中，使用波長為500nm的紫外光進行觀察。若顯微鏡的放大倍數(shù)為1000倍，顯微鏡的物鏡焦距為0.1mm，求顯微鏡的線分辨率。

2.應(yīng)用題：

設(shè)計一個簡單的干涉儀，使用波長為600nm的光源。要求：

（1）計算干涉儀的臂長應(yīng)為多少，才能產(chǎn)生可觀察的干涉條紋？

（2）如果干涉儀的臂長被縮短到原設(shè)計的一半，干涉條紋的間距將如何變化？

3.應(yīng)用題：

在單縫衍射實驗中，已知單縫寬度a=0.5mm，入射光的波長λ=500nm。求：

（1）第一級暗紋的位置。

（2）若將單縫寬度增加到1mm，第一級暗紋的位置將如何變化？

4.應(yīng)用題：

一束白光通過一個三棱鏡后，形成光譜。已知三棱鏡的折射率隨波長增加而增加。求：

（1）在光譜中，哪種顏色的光偏折角最大？

（2）如果將白光換成頻率為6.0×10^14Hz的單色光，該光在通過同一三棱鏡后的偏折角與白光相比會有何變化？

本專業(yè)課理論基礎(chǔ)試卷答案及知識點總結(jié)如下：

一、選擇題答案：

1.A

2.A

3.B

4.A

5.B

6.A

7.A

8.D

9.C

10.A

二、判斷題答案：

1.√

2.×

3.√

4.√

5.×

三、填空題答案：

1.增大屏幕距離或減小雙縫間距

2.密度、折射率、介質(zhì)種類、溫度等；減小

3.透鏡、偏振片、光柵等

4.0

5.E_km=hν-φ

四、簡答題答案：

1.光的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件：相干光源、同一介質(zhì)中的光路、光程差可變。干涉條紋的特點：等間距、明暗相間、對稱分布。

2.衍射條紋間距與入射光的波長、單縫寬度、屏幕距離等因素有關(guān)。

3.光電效應(yīng)的實驗現(xiàn)象：光電子的產(chǎn)生、光電子的最大初動能隨光頻率增加而增加。光電子的最大初動能與入射光頻率、金屬逸出功有關(guān)。

4.氫原子能級結(jié)構(gòu)：能級間距隨主量子數(shù)的增加而增大，能量越低，能級間距越小。光譜線的產(chǎn)生原理：氫原子從高能級躍遷到低能級時，釋放出光子。

5.光的頻率、波長、速度和折射率之間的關(guān)系：ν=c/λ，n=c/v，其中ν為頻率，c為光速，λ為波長，v為光在介質(zhì)中的速度，n為介質(zhì)的折射率。

五、計算題答案：

1.Δy=λL/d=(600nm×1m)/(0.5mm)=1200nm

2.v=c/n=(3×10^8m/s)/1.5=2×10^8m/s

3.E_km=hν-φ=(6.626×10^-34J·s×5×10^14Hz)-(2.0eV×1.6×10^-19J/eV)=3.2eV

4.E3=-1.51eV，E2=-3.4eV，光子能量=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV

5.x=aλL/d=(0.5mm×500nm×2m)/(0.2mm)=2500nm

六、案例分析題答案：

1.(1)Δy∝d；Δy∝a

(2)Δy減小

(3)減小玻璃板厚度、增大兩板間距離

2.(1)a=λ/2Δy=(600nm)/(2×1mm)=300nm

(2)Δy增大

3.(1)x=aλL/d=(0.5mm×500nm×2m)/(0.2mm)=2500nm

(2)第一級暗紋位置不變

4.(1)紫外光偏折角最大

(2)偏折角增大

七、應(yīng)用題答案：

1.線分辨率=1.22λ/a=1.22×500nm/0.5mm=1220nm

2.(1)a=λ/2Δy=(600nm)/(2×1mm)=300nm

(2)Δy增大，干涉條紋間距減小

3.(1)x=aλL/d=(0.5mm×500nm×2m)/(0.2mm)=2500nm

(2