上海交通大学2008年光量考题及答案

1班级号________________学号______________姓名课程名称大学物理成绩注意：（1）填空题空白处写上关键式子，可参考给分；计算题要列出必要的方程和解题的关键步骤；（2）不要将订书钉拆掉；（3）第四张是草稿纸；（4）相关常量：普朗克常量sJ10626.634h，电子电量C10602.119e，电子静质量kg1011.931em，维恩常量Km10897.23b，斯特藩常量-4-28KmW10670.5.一、单项选择题（每小题3分，共21分）1、用白光光源进行双缝干涉实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则(A)干涉条纹的宽度将发生改变；(B)产生红光和蓝光两组干涉条纹；(C)干涉条纹的亮度将发生改变；(D)不产生干涉条纹。选择:____________2、一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2上的反射光(A)是自然光；(B)是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；(C)是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；(D)是部分偏振光。选择:____________3、设用频率为1和2的两种单色光，先后照射同一种金属均能产生光电效应。已知该金属的红限频率为0，测得两次照射时的遏止电压122aaUU，则这两种单色光的频率满足(A)012；(B)012；(C)0122；(D)0122。选择：____________上海交通大学试卷（物理144A卷）（2007至2008学年第1学期）i01224、一束光强为0I的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I为（A）240I；（B）40I；（C）20I；（D）220I。选择：______________5、如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的圆柱之间的距离为L，夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹。如果两圆柱之间的距离L变小，则在L范围内干涉条纹的（A）数目增加，间距不变；（B）数目减少，间距变大；（C）数目增加，间距变小；（D）数目不变，间距变小。选择：______________6、测不准关系xPx≥h有以下几种理解，哪种正确（A）粒子的动量不可能确定；（B）粒子的坐标不可能确定；（C）粒子的动量和坐标不可能同时确定；（D）测不准关系仅适用于光子，不适用于其它粒子。选择：______________题号一二三1三2三3三4得分批阅人(流水阅卷教师签名处)我承诺，我将严格遵守考试纪律。承诺人：37、能定性地正确反映黑体单色辐出度M(T)随和T的变化规律的图为（已知T2T1）选择：______________二、填空题（共36分）1、（本小题6分）若氢原子处于n=3，l=2的激发态，则电子轨道角动量的大小L=___________；轨道角动量L在外加磁场方向上的可能取值Lz=_________________；电子自旋角动量S=___________。2、（本小题3分）根据玻尔的氢原子理论模型，推得氢原子的基态能量为-13.682204hmeE（eV）。类似可确定一价氦离子的基态能量为__________（eV）。（提示：氦原子失去一个电子后形成一价氦离子。）3、（本小题5分）在玻璃(折射率60.13n)表面镀一层MgF2(折射率38.12n)薄膜作为增透膜。为了使波长为nm500（m10nm19）的光从空气（00.11n）垂直入射时尽可能少反射，MgF2薄膜的最小厚度应是：________________________。4、（本小题5分）在两个偏振化方向正交的偏振片之间平行于偏振片插入一厚度为l的双折射晶片，晶片对o光、e光的折射率分别为on和en。晶片光轴平行于晶面且与第一偏振片的偏振化方向间有一夹角。用波长为的单色自然光垂直入射，则通过第二偏振片射出的两束光的振幅大小___________________，它们的相位差=__________________________。(A)T2T1M(T)T2T1(B)M(T)T1T2M(T)(C)T1T2M(T)(D)45、（本小题5分）设汽车两盏前灯相距1.2m，夜间人眼瞳孔直径mm0.3d，人眼敏感波长为nm550(m10nm19)，若只考虑人眼的圆孔衍射，则人眼可分辨出汽车两前灯时，汽车离人的最大距离S____________m。6、（本小题4分）若某黑体球的半径由R增为R2，温度由T增为T2，则其总辐射功率为原来的____________倍。7、（本小题4分）如图所示，一束动量为p的电子，通过缝宽为a的狭缝，在距离狭缝为L处放置一荧光屏，屏上衍射图样中央最大的宽度d=__________________。8、（本小题4分）氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线波长用1表示，波长次之的谱线波长用2表示，则12为：____________。三、计算题（共43分）1、（本题12分）在双缝干涉实验中，单色光源0S到两缝1S和2S的距离分别为1l和2l，并且321ll，为入射光的波长，双缝之间的距离为d，双缝到屏幕的距离为D(dD)，如图。求：(1)零级明纹到屏幕中央O点的距离。(2)相邻明条纹间的距离。2、（本题11分）(1)在单缝夫琅禾费衍射实验中，用波长分别为nm4001，nm7602(m10nm19)的光垂直入射。已知单缝宽度cm100.12a，透镜焦距cm50f。求衍射屏上两种光第一级衍射（次级）明纹中心之间的距离。(2)若用光栅常数cm100.13d的光栅替换单缝，其他条件和上一问相同，求衍射屏上两种光第一级主极大之间的距离。3、（本题10分）一粒子被限制在相距为l的两个不可穿透的壁之间，如图所示。描写粒子状态的波函数为)(xlxc，其中c为待定常量。求在l41~0区间发现该粒子的概率。4、（本题10分）利用爱因斯坦光电效应方程说明为什么金属的光电效应有截止频率（即红限频率）存在？如果在光电效应实验中，测得某种金属的遏止电压和入射光的频率如表中所列数据，用作图法求普朗克常量和该金属的截止频率。（已知电子电量大小为0adpLOS1S2S0l1l2dD5VaUZ14H10/C10602.119e）参考答案三、计算题1、解：(1)如图，设P0为零级明纹中心则DOPdrr/012（2分）(l2+r2)(l1+r1)=0∴r2–r1=l1–l2=3（2分）∴dDdrrDOP/3/120（2分）(2)在屏上距O点为x处,光程差3)/(Ddx（2分）明纹条件k(k＝1，2，....)dDkxk/3（2分）在此处令k＝0，即为(1)的结果．相邻明条纹间距dDxxxkk/1（2分）注意：B卷中221ll2、解：(1)由单缝衍射明纹公式可知111231221sinka(取k＝1)222231221sinka（3分）)10(14Hz5.6445.8886.0986.3036.501)V(aU0.5410.6370.7140.8090.878OP0r1r2Dl2s1s2dl1s0x650.070.090.060.580.500.620.660.6VaUZ14H10/60.080.040.6fx/tg11,fx/tg22由于11tgsin,22tgsin所以afx/2311afx/2322（2分）则两个第一级明纹之间距为afxxx/2312=0.27cm（1分）注意：B卷中nm5001cm195.0/2312afxxx(2)由光栅衍射主极大的公式1111sinkd2221sinkd（3分）且有fx/tgsin所以dfxxx/12=1.8cm（2分）注意：B卷中nm5001cmdfxxx3.1/123、解：由波函数的性质得1d02xl即1d)(02xxlxcl，（2分）由此解得52/6lc，llc//6（2分）设在0-l/4区间内发现该粒子的概率为P，则P325d)(6d4/034/02llxxlxlx（2+2+2分）注意：B卷中区间为l31~0P271d)(6d3/033/02llxxlxlx4、解：由爱因斯坦光电效应方程：Amvh221知：电子离开金属表面7的动能至少为零，故当hA时，不可能发生光电效应。则可发生光电效应的入射光最小频率即红限频率hA0。（3分）另把表中数据再方格坐标纸上作~aU图，描出实验数据（黑点）（2分），画出拟合直线（1分）；找出两个拟合直线上的点(0.835,6.40),(0.575,5.76)（两个“”，尽量取频率为某一格上的点）（1分）。求斜率1514a1001.0063.410760.5400.6575.0835.0Uehk（1分），所以普朗克常量sJ1002.0508.610602.110063.4341915keh（1分）利用光电方程得AeUha，则红限频率Hz1005.0345.410063.4835.010400.61141514aa0UkUhehA（1分）