高二下学期高中物理竞赛讲义：光的本性+原子物理

PAGE3PAGE上海市高中物理竞赛（向明中学）光的本性原子物理讲义（1）一、迁移法例：劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如左图所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄层．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如右图所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄层厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄层厚度差相等．现若在左图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄层后，从上往下观察到的干涉条纹（）（A）变疏（B）变密（C）不变（D）消失练习：1、如图所示，让一束单色光射到一个单孔屏时，光从小孔出来，射到两个小孔离得很近的双孔屏上，这时像屏上出现了明暗相间的干涉条纹，当移动像屏时，以下说法正确的是（）（A）当像屏向双孔屏略微移动时，像屏上的条纹变得模糊不清（B）当像屏远离双孔屏略微移动时，像屏上的条纹变得模糊不清（C）当像屏向双孔屏略微移动时，像屏上的条纹仍然清晰（D）当像屏远离双孔屏略微移动时，像屏上的条纹仍然清晰二、数学法例：有一群氢原子处于量子数为n的激发态，求这些氢原子最多能发出几种频率的光子?三、对称法例：如图，两束平行的红光和紫光，距离为d，斜射到玻璃砖上，问：它们从玻璃砖的下面射出平行光之间的距离是大于d还是小于d．四、量纲法例：频率的光子由地球表面某处竖直向上运动，当它上升H的高度时，由于地球引力作用，它的波长变长，我们称此为引力红移，设光速为c，则该光子频率的红移量△与原有频率之比为()(A)H／c2(B)gH／c2(C)H／(gc2)(D)gc2／H上海市高中物理竞赛（向明中学）光的本性原子物理综合练习(1)1．光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一。如图所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯．试简述其日出路灯熄，日落路灯亮的工作原理．2．激光液面控制仪的原理如图(a)所示，其原理是：固定的一束激光AO以入射角θ照射到液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光电管将接收到的光信号转换成电信号，光电管的原理如图(b)所示．在光电管上加上正向电压，就能正常工作．把电信号输入控制系统用以控制液面的高度，如果发现反射光点B在屏上向右移动ΔL距离至B/(1)在图上标出电源的正负极．(2)入射光应照射在极上?(3)若电流表读数为10μA，则每秒从光电管阴极发射的电子数至少为多少?(4)液面是升高还是降低?变化多少?3.如图所示，是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．(1)试简述自动控制的原理．(2)如果工厂生产的是厚度为lmm的铝板，在α、β和γ的三种射线中，哪一种射线对铝板的厚度控制起主要作用?4．各种元素原子光谱都是不同的线状谱，为什么炽热的和上述元素化学组成相同的固体、液体、高压气体光谱都是连续谱?5．吸收光谱中暗线是如何产生的?为什么暗线通常又比明线光谱中的谱线少一些?6．为什么两个独立的普通光源，即使发出的光频率相同，也不是相干光源?7．光学元件表面涂上一定厚度的增透膜，可使反射光互相抵消，为什么增强了透射光的强度?8.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为△m，相应的能量△E=△mc2=2.2MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是()(A)用能量小于2.2MeV的光子照射静止的氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子(B)用能量等于2.2MeV的光子照射静止的氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零(C)用能量大于2.2MeV的光子照射静止的氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零(D)用能量大于2.2MeV的光子照射静止的氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零9.阅读如下资料并回答问题：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，这样的物质称为黑体．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=σT4，其中常量σ=5.67×10-8W／(m2K4)．在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体．有关数据及数学公式：太阳半径RS=696000km，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3395km．球面积S=4R2，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2×10-7m一1×10-5m范围内，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r2(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，忽略其它天体及宇宙空间原辐射，试估算火星的平均温度．10.已知氢原子能级公式：En=-13.6／n2．试根据此公式计算