物理步步高41-46光-实验

基础训练41 光的直线传播、光的反射
（时间60分钟，赋分100分）
训练指要
光在同一种均匀介质中沿直线传播，从一种介质射向另一种介质时会发生反射，反射定律及平面镜成像规律是重点.通过训练，使我们知道光的直线传播规律，知道影子的形成及本影、半影的概念；理解掌握光的反射、反射定律，掌握平面镜成像作图法，第9题、第12题为创新题，提高我们综合分析问题的能力.
一、选择题(每小题5分，共40分)
1.当月球绕地球旋转时，正好转到太阳和地球之间，在地球上某些地方便发生日食.下列说法中正确的是
A.在月球背面的本影区地面上将发生日全食
B.在月球背面的半影区地面上将看到日偏食
C.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球近一些
D.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些
2.下列有关光反射的说法正确的是
A.平行光束射向物体表面，反射后可能不是一束平行光
B.在镜面反射中，光的反射遵守反射定律；在漫反射中，光的反射不遵守反射定律
C.电影银幕用粗糙材料，这是为了增加漫反射效果
D.两种介质的界面是一个平面，当光线垂直于界面从一种介质进入另一种介质时一定没有反射光线
3.如图1—41—1所示，a、b、c三条光线会聚于S点.若在S点前任意位置放一平面镜，则
图1—41—1
A.三条反射光线可能交于一点，也可能不交于一点
B.三条反射光线一定不会交于一点
C.三条反射光线一定交于镜前一点
D.三条反射光线的延长线交于镜后一点
4.一点光源S 经平面镜M 成像于S ′，人眼于P 点可以观察到的S ′，如图1—41—2所示.今在S 、M 之间放一不太大的遮光板N ，则
图1—41—2
A.S 不能在M 中成像
B.S 仍能在M 中成像
C.人眼观察到的S ′的亮度变弱
D.人眼观察到的S ′的亮度不变 5.一人正对一竖立的平面镜站立，人的身体宽为a ，两眼相距为b ，欲使自己无论闭上左眼或是右眼都能用另一只眼从镜子看到自己的整个身体，镜子的宽度至少应为 A.21a B. 21b C. 21 (a +b ) D. 2
1（a-b ） 6.（2002年春考理科综合能力试题）一个点光源S 对平面镜成像.设光源不动，平面镜以速度v 沿OS 方向向光源平移，镜面与OS 方向之间的夹角为30°，则光源的像S ′将
图1—41—3
A.以速率0.5 v 沿S ′S 连线向S 运动
B.以速率v 沿S ′S 连线向S 运动
C.以速率3v 沿S ′S 连线向S 运动
D.以速率2 v 沿S ′S 连线向S 运动
7.一平面镜放在圆筒内的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S ，平面镜从如图1—41—4所示的位置开始以角速度ω绕圆筒轴O 匀速转动，在其转动45°角的过程中，下述说法中正确的是
图1—41—4
A.点光源在镜中所成像与反射光斑运动的角速度相同，都是2ω
B.点光源的像运动的角速度小于反射光斑运动的角速度，反射光斑运动的角速度为2ω
C.点光源的像运动的角速度大于反射光斑运动的角速度，反射光斑运动的角速度为2ω
D.点光源在镜中的像与反射光斑运动的角速度均为ω
8.如图1—41—5所示，一小球紧靠在光源S前方水平向左平抛，恰好落在墙角A处，则小球在运动过程中，竖直墙壁上球影中心的运动是
图1—41—5
A.匀速直线运动
B.自由落体运动
C.先加速，后减速
D.先减速，后加速
二、填空题(每小题6分，共24分)
9.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5°角下射，与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球的太阳光可视为平行光，如图1—41—6所示，据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R=_______.
图1—41—6 图1—41—7
10.如图1—41—7所示，MN 为空气与介质的分界面，PQ 为垂直于界面的挡板，与MN 交于O ，A 为放在MN 上的一块小平面镜.PQ 上有两个小孔，从S 1可看到点光源S 的像，从S 2恰看不到S 的虚像，若AO =c ，O S 1=a ，O S 2=b ，则介质的折射率n =_______.
11.平面镜与x 轴平行放置，其两端的坐标分别为(-2，2)，（0，2），人眼位于x 轴上+2处，如图1—41—8所示.当发光点P 从x 轴原点0沿x 轴负方向运动到_______区间，人眼可以从平面镜中看到P 点的像.
图1—41—8 图1—41—9 12.如图1—41—9所示，激光液面控制仪的原理是：固定一束激光A O 以入射角i 照射液面，反射光O B 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s 的距离射到B ′点，由此可知液面降低了_______.
三、计算题(共36分)
13.(8分)有一平面镜绕竖直轴转动，角速度ω=2π rad/s ，现将一束光线射向平面镜，其反射光线可射至距平面镜20 m 远的圆弧形竖直墙壁上，其圆心在平面镜的转轴上，所对的圆心角φ=3
.试求反射光点在墙壁上移动的速度大小为多少?1 min 内，墙壁上有光线照射的时间有多长?
图1—41—10
14.（8分）如图1—41—11所示，蜡烛AB 置于平板玻璃MN 前1 m 处.紧靠MN 背后有与AB 等高的蜡烛CD .现使CD 以2 m/s 的速度向右匀速移动，要在2 s 时，能从玻璃的左侧透过玻璃看到右侧只有一支蜡烛，则必须同时使玻璃MN 由静止开始以多大的加速度向右做
匀加速运动？
图1—41—11 图1—41—12 15.（10分）图1—41—12中AB 表示一直立的平面镜，P 1P 2是水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜)，MN 是光屏，三者互相平行，屏MN 上的ab 表示一条竖直的缝(即a 、b 之间是透光的).某人眼睛紧贴米尺上的小孔S (其位置如图)，可通过平面镜看到米尺的一部分刻度.试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部分，并在P 1P 2上把这部分涂以标志
16.（10分）在地质考察中发现一个溶洞如图1—41—13所示，洞内有一块立于水中的礁石.
（1）若洞内光线充足，人便能在洞外借助于水平面看到礁石的像，试画出人在洞外看到礁石像的范围.
（2）若洞内光线不充足，为了能在洞外对礁石进行观察，必须用灯光对它照明，则灯应放在什么位置才有可能照亮全部礁石？
图1—41—13
参考答案
一、1.ABD 2.AC 3.C 4.BD 5.C
6.B 将速度v 进行分解，分解成平行平面镜的速度v 1及垂直镜面的速度v 2.v 1对像点移动没有“作用”，由v 2的影响可得v ′=2v 2=2v sin θ=v .
7.A 点光源在镜中所成的像与反射光斑始终在同一直线上.
8.A 如图所示，P 点为小球在墙上留下的影子，由x =v 0t ,y =2
1gt 2,
三角形相似性质y /x = y ′/L 得y ′=02v gL t . 二、9.24L /π 10.2
222/c a c b ++ 11.-6≤x ≤2 利用光路的可逆性作图求解.
12.2s co t i
三、13.v =r ·2ω=20×4π m/s=251 m/s;t =(ππ
213⨯)×T ×60 s=5 s
14.2 s 时，蜡烛CD 移动的位移s 1=vt =4 m ，此时AB 与CD 间的距离为s 2=5 m.根据平面镜成像对称性特点，则MN 要移动到AB 、CD 的正中间，即MN 移动s 3=1.5 m,才能使人从左边透过玻璃看到只有一只蜡烛.MN 的加速度a =
22325.122⨯=t s m/s 2=0.75 m/s 2
15.如图（a ）(b)
16.（1）均为下图中阴影部分
（2）在ACEB 区间
基础训练42 光的折射、全反射、棱镜
（时间60分钟，赋分100分）
训练指要
光的折射及其规律是几何光学的重点，也是高考的热点.本训练点应使我们理解掌握光的折射、折射定律、折射率、全反射和临界角等概念和规律；了解和知道棱镜及光色散现象.第4题、第7题等为创新题，要求我们深刻理解和掌握各种光学器件对光的作用规律，掌握处理几何光学问题的基本方法.
一、选择题(每小题5分，共40分)
1.一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，如图1—42—1所示，i代表入射角，则
图1—42—1
A.当i＞45°时会发生全反射现象
B.无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°
C.欲使折射角r=30°，应以i=45°的角入射
D.当入射角i=arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
2.如图1—42—2所示，白光射到厚玻璃砖后，将发生色散，其中红光与紫光相比较
图1—42—2
A.在射入玻璃砖时，紫光的折射角较大
B.在玻璃砖里，紫光的波长长
C.紫光穿过玻璃砖后与原方向的夹角较大
D.紫光穿过玻璃砖后偏离原方向的距离较大
3.（2003年春考理科综合能力试题）一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc，其中ac面是镀
银的，现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出.则
图1—42—3
A.∠a=30°,∠b=75°
B.∠a=32°,∠b=74°
C.∠a=34°,∠b=73°
D.∠a=36°,∠b=72°
4.(2001年全国高考理科综合能力试题)如图1—42—4所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O 垂直于AB面入射，在图示的出射光线中
图1—42—4
A.1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能
B.4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能
C.7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能
D.只能是4、6中的某一条
5.如图1—42—5所示，在水底水平放置一平面镜，一束白光由空气垂直射向水中，现让平面镜绕入射点O在竖直平面内转动，若紫色光从水中射向空气的临界角为α，黄色光从水中射向空气的临界角为β，红光从水中射向空气的临界角为γ，欲使该光束经平面镜反射后全部不能从水面射出，则平面镜转过的角度不能小于
图1—42—5
A.α
B.2α
C.2γ
D.β
6.（2002年全国高考理科综合能力试题）为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔（图1—42—6），将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直.从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角.已知该玻璃的折射率为n ，圆柱长为l ，底面半径为r ，则视场角是
图1—42—6
A.arcsin 22l r nl
+ B.arcsin 22l r nl +
C.arcsin 22l r n r
+ D.arcsin 22l r n l +
7.如图1—42—7所示，把由同种玻璃制成的厚度为d 的立方体和半径为d 的半球体B 分别放在报纸上，且让半球的凸面向上，从正上方(对B 来说是最高点)竖直向下分别观察A 、B 中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是
图1—42—7
A.看到A 中的字比B 中的字高
B.看到B 中的字比A 中的字高
C.看到A 、B 中的字一样高
D.看到B 中的字和没有放玻璃半球时一样高
8.井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底
都各有一只青蛙，则
A.枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大
B.枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小
C.枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大
D.两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大
二、填空题(每小题6分，共24分)
9.折射率为3的玻璃球，被一束光照射.若入射角i为60°，则在入射点O处反射光和折射光的夹角为________.(如图1—42—8所示)
图1—42—8 图1—42—9
10.如图1—42—9所示，一束波长为0.40 μm的紫光，从空气中垂直三棱镜的AB面入射，从AC面射出方向如图所示，则玻璃对紫光的折射率n=_______，紫光在玻璃中的传播速度v=_______m/s，紫光在玻璃中的波长λ=________ m.
11.一根直玻璃棒的纵截面如图1—42—10所示.玻璃棒材料的折射率为n.要让从玻璃棒一端面射入的光线都能在玻璃棒内发生全反射而沿玻璃棒向前传播，则入射光线的入射角i 应满足一定的条件，这条件是________.
图1—42—10 图1—42—11
12.如图1—42—11所示，由透明材料制成一个截面为直角三角形的三棱镜ABC，有一条单色光线以45°入射角射到AB界面，折射角是30°，折射光线在AC界面恰好发生全反射，那么该三棱镜的顶角为________.
三、计算题(共36分)
13.(12分)水中一标竿齐水面的刻度为零，水面以上刻度为正，以下刻度为负.人浮于水面与标竿相距L处，且水面上标竿的2/2 m刻度的倒影与水下－2m刻度的像重合.若水的折射率为2，要看到水面上2/2 m刻度的倒影与水下－5m的刻度的像重合，人需后退的距离为多少?
14.（12分）（2002年广东高考试题）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象.在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路.
一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d，水的折射率为n.
（1）在图1—42—12上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的电路图.
（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度.
图1—42—12 图1—42—13
15.(12分)如图1—42—13所示，横截面积是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直入射，从另一个侧面AC折射出来，已知棱镜顶角∠A=30°，AC边平行于光屏MN，且与光屏的距离为L.
(1)画出白光通过棱镜折射的光路图(出射光线只画出两条边缘光线，并指明其颜色).
(2)求在光屏MN上得到的可见光谱的宽度d.
参考答案
一、1.BCD 2.D 3.D
4.B 单色光束O垂直AB面射入棱镜，方向不变，进入未知透明介质，发生了两次折射，出射再进入后一棱镜时方向与在前一棱镜中方向平行，但发生了侧移，最后垂直射出BA.设玻璃的折射率为n1,未知介质的折射率为n2，则：①n2=n1时，出射光线为5；②n2＞n1
时，出射光线为4；③n 2＜n 1时，出射光线为6.
5.C
6.B
7.AD 利用如图所示光路图进行分析.
8.C 利用如图所示光路图分析.
二、9.90° 10.1.6,1.9×108,0.25×10-6
11.i ≤a rcsin 12 n 12.15° 三、13.1 m.作出光路图进行分析求解. 14.（1）光路如图所示.
(2)以i 、r 表示入射光的入射角、折射角，由折射定律 sin i =n sin r ,
①
以δ1、δ2、δ3表示每一次偏转的角度，如图，由反射定律、折射定律和几何关系可知
sin i =
R
d ② δ1=i -r , ③ δ2=π-2r , ④ δ3=i -r ,
⑤
由以上各式解得
δ1
=sin -1
R d
-sin -1
nR d .
⑥ δ2=π-2sin -1
nR d .
⑦ δ3=sin
-1R d
-sin -1
nR d .
⑧
15.(1)由于光线垂直AB 面入射，故在AB 面上光线不偏折.
在AC 面，设红光和紫光的折射角分别为r 1和r 2，由于n 2＞n 1，紫光偏折角度将大于红光的偏折角度，即r 2＞r 1，光谱上方为紫光，下方为红光，光路如图所示.
(2)由折射定律有n 1sin30°=sin r 1，n 2sin30°=sin r 2，则sin r 1=
21n ，sin r 2=2
2n
，MN 上可见光谱的宽度d =L （tan r 2-tan r 1）=L （
1
2
12
2
2sin 1sin sin 1sin r r r r --
-).
基础训练43 光的波动性
（时间60分钟，赋分100分）
训练指要
光的干涉和衍射实验成功地证明了光具有波动性，并推动了光的波动学说的发展.光的电磁说揭示了光现象的电磁本质.通过本训练点，可以了解光的干涉现象及其常见的应用，了解光的衍射现象；知道光谱及光谱分析；了解各种电磁波产生机理、特点及应用；理解光的电磁本性.第12题、第14题、第15题为创新题，提高我们处理信息题的能力.
一、选择题(每小题5分，共40分)
1.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
2.关于薄膜干涉，下述说法中正确的是
A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C.干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等
D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧
3.以下说法中正确的是
A.当光的波长比圆孔直径小时，可产生明显的衍射现象
B.衍射现象的研究表明，光沿直线传播只是一种近似规律
C.用平行单色光垂直照射不透明小圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D.用平行单色光垂直照射一把刀片，发现刀片的阴影边缘模糊不清，这是光的衍射现象
4.关于光谱，下面说法中正确的是
A.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱
B.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相应的元素
C.线状光谱和暗线光谱都可用于对物质成分进行分析
D.发射光谱一定是连续光谱
5.纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.这是利用了激光的
A.单色性
B.方向性
C.高能量
D.粒子性
6.气象卫星发送回地面的红外云图是由设置在卫星上具有接收云层辐射的红外线感应器完成的，云图上的黑白程度由辐射红外线的云层的温度高低决定，这是利用了红外线的
A.不可见性
B.穿透性
C.热效应
D.化学效应
7.在光学仪器中，为了减小在光学元件（透镜、棱镜等）表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消.那么绿光在真空中的波长λ为
A.d/4
B.nd/4
C.4d
D.4nd
8.如图1—43—1所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则在这三种单色光中
图1—43—1
A.光子的能量关系是E a＞E b＞E c
B.在真空中传播速度的关系是v a＜v b＜v c
C.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距d a＜d b＜d c
D.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距d a＞d b＞d c
二、填空题(每小题6分，共24分)
9.白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹，在同一级彩色条纹中，比较红光与紫光到中央亮条纹中心的距离，可以看到红光的距离________于紫光的距离.
10.波长为0.4 μm的紫光以60°的入射角从空气射入玻璃，折射角是30°，则这束光
在玻璃中的频率为________，光速为________，波长为________.
11.某脉冲激光器的耗电功率为2×103W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10-8s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为_______ W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为_______.
12.有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力.
（1）其原因是猫头鹰的眼睛_________.
A.不需要光线，也能看到目标
B.自身眼睛发光，照亮搜索目标
C.可对红外线产生视觉
D.可对紫外线产生视觉
（2）根据热辐射理论，物体发出光的最大波长λ与物体绝对温度T的关系满足维恩公式T·λ=2.9×10-3m·K.若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27℃，则它发出光的最大波长为_______ m，属于_______波段.
三、计算题(共36分)
13.（10分）图1—43—2表示某双缝干涉装置，当用波长为0.40 μm的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧刚好各有三条亮条纹，若换用波长为0.60 μm的橙光做实验，那么像屏上除中央亮条纹外，两侧各有几条亮条纹？
图1—43—2
14.（12分）一般认为激光器发出的是频率为“v”的单色光，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv（也称频率宽度）.让单色光照射到薄膜表面，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分光称为乙光），甲、乙两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt，理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δt max与Δv
的乘积近似等于1，即满足：Δt max·Δv≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象，已知某红宝石激光器发出激光频率v=4.32×1014Hz，它的频率宽度Δv=8.0×199Hz，让这束单色光由空气斜射到折射率为n=2的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，如图1—43—3所示.
图1—43—3
（1）求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度.
（2）估算在图中的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度d m.
15.（14分）（2000年上海高考试题）阅读下列资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=δT4,其中常量δ=5.67×10-8 W/(m2·K4）.
在下面的问题中，把研究对象都简单地看做黑体.
有关数据及数学公式：太阳半径R s=696000 km，太阳表面温度T=5770 K，火星半径r= 3395 km，球面积S=4πR2，其中R为球半径.
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7 m~1×10-5 m范围，求相应的频率范围.
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上.已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射.试估算火星的
平均温度.
参考答案
一、1.C 运用相干条件分析. 2.AD 3.BD 4.AC 5.C 6.C
7.D λ0=n λ=n ·(4d)=4n d
8.D 从图知，n a ＜n b ＜n c ,则可得介质中v a ′＞v b ′＞v c ′,真空中v a =v b =v c =c,v a ＜v b ＜v c ,E a ＜E b ＜E c ,λa ＞λb ＞λc ,因此在双缝干涉中条纹间距d a ＞d b ＞d c .
二、9.白，彩，大
10.7.5×1014 Hz,1.73×108 m/s;2.31×10-7 m 11.2×107,0.1%
12.(1)C (2)9.7×10-4,红外线 三、13.2
14.(1)设从O 点射入薄膜中的光线的折射角为r ，根据折射定律，有sin i =n sin r ,，故得r =arcsin(
n i
sin )=arcsin(2
45sin ︒)=arcsin 21=30°
光在薄膜中传播的速率为v =c /n =2.12×108 m/s
(2)乙光通过薄膜经过的路程s =r d cos 2 ① 乙光通过薄膜所用的时间：Δt =r
v d
v s cos 2=
②
当Δt 取最大值Δt m 时，对应薄膜的厚度最大，又因为Δt m ·Δv =1,
则由②式，得
v
r v d m ∆≈1
cos 2
所以d m ≈
v r
v ∆2cos =1.15×10-2 m
15.（1）由v =λ
c
得
v 1=7
8102100.3-⨯⨯Hz=1.5×1015 Hz, v 2=5
810
1100.3-⨯⨯Hz=3×1013 Hz, 所以，太阳的辐射频率范围是
3×1013 Hz~1.5×1015 Hz.
(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为 E =4πδR s 2T 4t ,
代入数据得 E =1.38×1030 J
(3)设火星表面温度为T ′，太阳到火星的距离为d ,火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为
P 入=4πR s 2δT 42
24d r ππ,d =400R s ,
所以 P 入=
2
2
4)400(r T πδ.
火星单位时间内向外辐射电磁波的能量为 P 出=4πδr 2T ′4, 火星处于平衡状态，P 入=P 出，即
2
2
4)
400(r T πδ=4πδr 2T ′4,
所以 T ′=800
T K=204 K.
基础训练44 量子论初步
（时间60分钟，赋分100分）
训练指要
新科学技术的发展建立在人们对微观世界的认识上，量子论成为人们研究微观领域的基本理论.通过本训练点使我们熟练掌握光电效应现象及其规律，理解掌握光子概念；了解光的波粒二象性，物质波；知道α粒子散射实验；了解原子的核式结构.理解掌握氢原子能级结构.掌握光子的发射和吸收规律.第16题为创新题，开阔我们的视野.
一、选择题(每小题5分，共45分)
1.如图1—44—1所示，四个示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是
图1—44—1
2.用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中错误的是
A.改用强度较小的蓝光照射
B.增大光电管上的加速电压
C.改用γ射线照射
D.用高速电子流撞击固体得到的射线照射
3.假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比
A.频率变大
B.速度变小
C.光子能量变大
D.波长变长
4.(2001年全国高考试题)在X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U 、普朗克常数h 、电子电量e 和光速c ，则可知该X 射线管发出的X 光的
A.最短波长为
eUh c B.最长波长为h
eU c C.最小频率为h
eU
D.最大频率为h
eU
5.(2000年京、皖春考试题)根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E ′的轨道，辐射出波长为λ的光，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则E ′等于
A.E －h
c λ B.E ＋h
c λ C.E －h λ
c
D.E ＋h λ
c
6.（2002年春考理科综合能力试题）氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能.氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时
A.氢原子的能量减小，电子的动能增加
B.氢原子的能量增加，电子的动能增加
C.氢原子的能量减小，电子的动能减小
D.氢原子的能量增加，电子的动能减小
7.在氢原子中，设电子绕核做圆周运动，n 为量子数，下列说法中正确的是 A.电子绕核旋转的角速度与量子数n 成反比 B.电子绕核旋转的动量与量子数n 成反比 C.电子绕核旋转的动能与量子数n 的平方成反比 D.电子绕核旋转的周期与量子数n 的立方成正比 8.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 A.用10.2 eV 的光子照射 B.用11 eV 的光子照射 C.用14 eV 的光子照射 D.用11 eV 的电子碰撞
9.图1—44—2为氢原子n =1,2,3,4,5的各个能级示意图，当光子的能量为E 的一束光照。