高中 | 光的干涉 题目答案及解析

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选修3-4

第十三章 光

13.3 光的干涉

光的干涉

光的发展是一部曲折的历史,从古代对光的直观认识到$17$世纪光的波动说与粒子说之争,$19$世纪麦克斯韦提出电磁理论,$20$世纪量子力学揭示光的波粒二象性。

如图,白光从空气进入玻璃,折射光线$a$$b$之间产生七色光带,光线$a$在玻璃中的折射率$(\quad\ \ \ \ )$光线$b$在玻璃中的折射率。

["

大于

","

小于

","

等于

"]
[["B"]]

由图可知,入射角$\alpha$相同,光线$b$的折射角小于光线$a$的折射角,根据光的折射定律$n= \dfrac{\sin\alpha}{\sin\beta}$可得光线$a$在玻璃中的折射率小于光线$b$在玻璃中的折射率。

故选:$\rm B$

(多选)如图为利用双缝干涉测定光的波长的实验装置,激光经过双缝后在光屏中可以观察到干涉条纹。若想增加光屏中的条纹个数,可$(\qquad)$

["

将激光器靠近双缝

","

将激光器远离双缝

","

将光屏远离双缝

","

将光屏靠近双缝

","

换用间距更大的双缝

","

换用间距更小的双缝

"]
[["DE"]]

双缝干涉相邻两亮条纹间距公式为$\Delta x=\dfrac{l}{d}\lambda$

若想在同样大小的屏上出现更多干涉条纹,则需要使条纹间距变小,即可以使光屏靠近双缝,也可以换用间距更大的双缝,或换用波长较小的光照射。

故选:$\rm DE$

光电效应和康普顿效应揭示光具有粒子性,表明光既有能量又有动量。普朗克常量为$h$,光速为$c$,电子电荷量为$e$

①如图为金属钠的遏止电压$U_{\rm c}$与入射光频率$v$的关系。则图线的斜率为?

②(论证)一个光子的频率为$\nu$、波长为$\lambda$,与一个质量为$m$的静止电子发生弹性碰撞。假设:碰撞前后,电子质量和光子速度方向都保持不变。该假设是否合理?求解假设情景下碰撞后电子的速度来论证你的观点。

[["

$\\dfrac{h}{e}$;不合理,见解析

"]]

①根据爱因斯坦光电效应方程$eU_{\rm c}=h\nu-W_{0}$

化简可得$U_{\text{c}}=\dfrac{h}{e}\nu-\dfrac{W_{0}}{e}$

$U_{\rm c}-\nu$图像图线的斜率为$k=\dfrac{h}{e}$

②若碰撞前后光子方向和频率(即能量与动量)均不变,则光子动量没有发生变化;但电子若获得动量又无法从光子获得,则违背动量守恒,故该假设不合理。

根据动量守恒定律$\dfrac{h}{\lambda}=\dfrac{h}{\lambda'}+mv$

根据能量守恒$\dfrac{hc}{\lambda}=\dfrac{hc}{\lambda'}+\dfrac{1}{2}mv^{2}$

解得$v=2c\gt c$

与相对论相矛盾,故不合理。

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