高三一轮复习物理精品资料：15.1《物理光学》

15.1 物理光学
1．光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明
A ．光是电磁波
B ．光具有波动性
C ．光可以携带信息
D ．光具有波粒二象性
2．如图15—1—1，P 是一偏振片，P 的振动方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。

下列四种入射光束中，哪几种照射P 时能在P 的另一侧观察到透射光？
A ．太阳光
B ．沿竖直方向振动的光
C ．沿水平方向振动的光
D ．沿与竖直方向成45°角振动的光
3．太阳光中包含的某种紫外线的频率为v 1，VCD 影碟机中读取光盘数字信号的红色激光的频率为v 2，人体透视使用的X 光的频率为v 3，则下列结论正确的是
A ．这三种频率的大小关系是v 1<v 2<v 3
B ．紫外线是原子的内层电子受激发产生的
C ．红色激光是原子的外层电子受激发产生的
D ．X 光是原子核受激发产生的
4．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体
中原子间距相近，已知中子质量m =1.67⨯10－27kg ，普朗克常量h =6.63⨯10－34J·s ，可以
估算德布罗意波长λ=1.82⨯10-10m 的热中子动能的数量级为
A ．10—17J
B ．10—19J
C ．10—21J
D ．10—24J
5．如图15—1—2所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（灰黑色部分表示亮纹）．则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是
A ．红黄蓝紫
B ．红紫蓝黄
C ．蓝紫红黄
D ．蓝黄红紫
6．2005年被联合国定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦用量子论圆
满地解释了光电效应现象．在如图15—1—3所示的光电效应现
象中，光电管阴极K 的极限频率为v 0，现用频率为v （v >v 0）
的光照射在阴极上，下列说法正确的有
A ．照射光强度越大，单位时间内产生的光电子数目就越多
B ．阴极材料的逸出功等于hv
C ．当在A 、K 之间加一数值为U 的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为eU
D ．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为2倍
7．在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图15—1—4所示的干涉实验法．A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个两面平整的玻璃板B ，B 与A 上表面平行，在它们之间15—1—
2 15—1—1
15—1—3
形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B ，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性变化．当温度为t 1时
最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次增
到最亮．则
A ．出现最亮时，
B 上表面反射光与B 下表面反射光叠加后加强 B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强
C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ/4
D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ/2
8．真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2制成，板面
积为S ，间距为d 。

现用波长为λ（λ1＜λ＜λ2）的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量Q 正比于
A ．11d S λλλλ⎛⎫- ⎪⎝⎭
B ．122d S λλλλ⎛⎫- ⎪⎝⎭
C ．11S d λλλλ⎛⎫- ⎪⎝⎭
D ．22S d λλλλ⎛⎫- ⎪⎝⎭
9．用如图15—1—5所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。

图（a ）
是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b ）是竖立的附着一层肥
皂液薄膜的金属丝圈。

将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋
转，观察到的现象是
A ．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B ．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C ．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D ．干涉条纹保持原来状态不变
10．红宝石激光器发射的激光是一道道不连续的闪光（称为光脉冲），其发射功率与时间的
关系如图15—1—6所示，设激光器的平均
发射功率P = 1.0×1010W ，激光波长
λ=6.93×
10－7m ，普朗克常量h =6.63×10－34J·s ，试估算一个光脉冲中所含有的光子数为多少？
11．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质．1834年，洛埃利用单面镜同样
得到了杨氏干涉的结果（称为洛埃镜实验）．
（1）洛埃镜实验的基本装置如图15—1—7所示，
S 为单色光源，M 为一平面镜，试用平面镜成像
作图法在答题卡上画出S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域．
（2）设光源S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a 和L ，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹．写出相邻两条亮纹（或暗纹）
间距离Δx 的表达式．
12．如图15—1—8所示是做光电效应实验的装置简图．在抽成
真空的玻璃管内，K 为阴极（用金属铯制成，发生光电效
应的逸出功为1.9eV ），A 为阳极．在a 、b 间不接任何电
源，用频率为v （高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K ，会发现电流表指针有偏转．这时，若在a 、b 间接入直
流电源，a 接正极，b 接负极，并使a 、b 间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示
15—
1—4 15—1—5
15—1—6 15—1—7
15—1—8
数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零．求：（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向；（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能；
（3）入射的单色光的频率。

答案
1．BC
2．ABD 提示：沿与竖直方向成45°角振动的光能部分通过偏振片。

3．C
4．C 提示：由德布罗意波波长公式h p
λ=得：中子的动量 34
24106.6310 3.64101.8210h
p λ---⨯===⨯⨯kg·m/s ，所以，中子的动能
22422127
(3.6410) 3.91022 1.6710k p E m ---⨯===⨯⨯⨯J ． 5．B
6．AC 提示：在光电效应现象中，当频率一定时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度
成正比，故A 正确；逸出功W =hv 0，B 选项错误；若加反向电压U ，光电流恰好为零，由动能定理可得，eU =E km ，故C 选项正确；根据光电效应方程，有hv =W ＋E km ，显然，E km 与v 不成正比，但E km 随v 的增大而增大，D 选项错误．
7．BD 提示：材料A 发生热膨胀从而使单色光在A 、B 间传播的光程差发生改变，当光程
差s n λ∆=时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强；当光程差(21)2
s n λ
∆=+时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后减弱，故B 、D 两选项正确。

8．D
9．D 提示：肥皂液薄膜上出现的干涉条纹总是水平且等间距的彩色条纹。

10．解：从P —t 图象可知，激光器发射激光的周期T =3×10－9s ，则一个光脉冲的能量E =Pt ，又根据光子说有c
E nh λ=，故201.010nhc
Pt Pt n nc
λλ===⨯个． 11．解：（1）先作出S 经平面镜像点S ′，然后作出S 经平面镜成像
的边界光线，其重叠区域如图答15—1—1所示．
（2）点光源及其虚像相当于双缝干涉中的双缝，因此，它们之
间的距离d =2a ，由双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=得： 2L x a λ∆=． 12．解：（1）光电子由K 向A 定向移动，电流方向与电子定向移动方向相反，故光电流由A
流向K ，因此通过电流表的电流从下向上．
（2）由题意当电压表的示数增大到2.1V 时，电流表的示数刚好减小到零．即当电压为
2.1V 时具有最大初动能的电子刚好不能到达A 板．
据此对该电子应用动能定理有：E k =Ue
得最大初动能为E k =2.1eV=3.36×10－19J
（3）由光电效应方程：E k =h γ－W
得γ=9.66×l014Hz
答15—1—1。