第4講光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論 一、選擇題(每小題6分,共60分)1.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),要使得條紋間距變大,改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是(B)A.減小光源到單縫的距離B.減小雙縫之間的距離C.減小雙縫到光屏之間的距離D.換用頻率更高的單色光源【解析】在雙縫干涉中,相鄰明條紋間的距離x=,要使得干涉條紋間距變寬,故可增大l、或減小d,根據(jù)c=知要增大,應(yīng)減小,B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(多選)下列關(guān)于光的說法中正確的是(CD)A.分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉實(shí)驗(yàn),相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距B.雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象C.水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D.醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡來檢查人體內(nèi)臟器官利用了光的全反射原理【解析】根據(jù)x=,因紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng),故相鄰紅光條紋間距大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的折射和色散綜合作用的結(jié)果,B項(xiàng)錯(cuò)誤;水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是白光在油膜前后兩表面的反射光相遇疊加的結(jié)果,屬于干涉現(xiàn)象,C項(xiàng)正確;醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡,應(yīng)用的是全反射原理,D項(xiàng)正確。3.下列關(guān)于電磁波的說法,正確的是(C)A.電磁波只能在真空中傳播B.電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在【解析】電磁波是電磁場(chǎng)這種物質(zhì)在空間的傳播,它既可在真空中傳播,也可在介質(zhì)中傳播,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)電場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能再產(chǎn)生電場(chǎng),故也就不能形成電磁波,B項(xiàng)錯(cuò)誤;做變速運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)在其周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,向外傳播的過程就形成了電磁波,C項(xiàng)正確;麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在,赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(多選)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說法正確的是(CD)A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射C.在岸邊觀察前方水中的一條魚,魚的實(shí)際深度比看到的要深D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬【解析】在介質(zhì)中,紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫各色光隨著頻率的增大,其折射率也增大,根據(jù)v=知,用紅光時(shí)得到的條紋間距比藍(lán)光的寬,D項(xiàng)正確。5.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(B)A.電磁波必須依賴介質(zhì)傳播B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C.電磁波不會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象D.電磁波無法攜帶信息傳播【解析】電磁波的傳播不需要介質(zhì),它能在真空中傳播,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;衍射是一切波都具有的現(xiàn)象,B項(xiàng)正確;電磁波是橫波,只要是橫波就能發(fā)生偏振現(xiàn)象,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電磁波是信息傳遞的一種載體,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是(ACD)A.將入射光由黃光換成綠光,衍射條紋變窄B.使單縫寬度變小,衍射條紋變窄C.衍射現(xiàn)象中的明暗條紋是光疊加的結(jié)果D.增大單縫到屏的距離,衍射條紋變寬【解析】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,單縫越窄,入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,表現(xiàn)為衍射條紋越寬,B項(xiàng)錯(cuò)誤;因黃光的波長(zhǎng)比綠光長(zhǎng),則黃光衍射現(xiàn)象更明顯,A項(xiàng)正確;可將單縫視為幾組雙縫的組合,所以衍射現(xiàn)象中的明暗條紋同樣是光相遇疊加的結(jié)果,C項(xiàng)正確;與雙縫干涉相似,增大單縫到屏的距離,衍射條紋變寬,D項(xiàng)正確。7.關(guān)于光的干涉,下列說法中正確的是(C)A.在雙縫干涉現(xiàn)象里,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的B.在雙縫干涉現(xiàn)象里,把入射光由紅光換成紫光,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬C.只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉D.頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,只是不穩(wěn)定【解析】在雙縫干涉現(xiàn)象里,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由條紋間距x=,入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),相鄰兩個(gè)亮條紋間距越大,因此,把入射光由紅光換成紫光,波長(zhǎng)變短,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變窄,B項(xiàng)錯(cuò)誤;兩列光波產(chǎn)生干涉時(shí),頻率必須相同,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(多選)下列說法正確的是(ACD)A.紅外線、紫外線、倫琴射線和射線在真空中傳播的速度均為3.0×108 m/sB.紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中,是利用它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性C.紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度D.日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用【解析】所有電磁波在真空中的傳播速度都等于光速,A項(xiàng)正確;紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中是利用它有較強(qiáng)的衍射能力,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)同一介質(zhì)紫外線比紅外線的折射率大,由v=可知,紫外線比紅外線在水中的傳播速度小,C項(xiàng)正確;日光燈應(yīng)用了紫外線的熒光效應(yīng),D項(xiàng)正確。9.如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽),圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn),觀察到的現(xiàn)象是(D)A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D.干涉條紋保持原來狀態(tài)不變【解析】金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng),改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀,由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)無關(guān),仍然是水平的干涉條紋,D項(xiàng)正確。10.(多選)以下物理學(xué)知識(shí)的相關(guān)敘述中正確的是(BD)A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振B.變化的電場(chǎng)周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)C.測(cè)速儀通過發(fā)射超聲波測(cè)量車速是利用了波的干涉原理D.狹義相對(duì)論認(rèn)為,在慣性參考系中,光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無關(guān)【解析】用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),B項(xiàng)正確;測(cè)速儀通過發(fā)射超聲波測(cè)量車速是利用了波的反射原理,C項(xiàng)錯(cuò)誤;狹義相對(duì)論認(rèn)為,在任何慣性參考系中,真空中的光速均不變,D項(xiàng)正確。二、填空題(16分)11.如圖所示,在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,激光的波長(zhǎng)為5.30×10-7 m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10-7 m,則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是暗條紋(填“亮條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.30×10-7 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將變寬(填“變寬”“變窄”或“不變”)?！窘馕觥坑捎诼烦滩顁=7.95×10-7 m=1.5,所以P點(diǎn)將出現(xiàn)暗條紋;由x=可知,由于波長(zhǎng)變大,故條紋間距變寬。二、計(jì)算題(24分)12.用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),已知使用的雙縫間的距離d=0.1 mm,雙縫到屏的距離L=6.0 m,測(cè)得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3.8 cm,氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是多少?假如把整個(gè)裝置放入折射率是的水中,這時(shí)屏上的條紋間距是多少?解:由x=可以得出紅光的波長(zhǎng)為= m=6.3×10-7 m激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是6.3×10-7 m如果整個(gè)裝置放入水中,激光器發(fā)出的紅光在水中的波長(zhǎng)為'=4.75×10-7 m這時(shí)屏上條紋的間距是x'= m=2.85×10-2 m