饱和电流只与入射光强度有关,与频率无关,C错误。
光子能量E=hν,因此Ea>Eb,D正确。
12.[2016·全国卷Ⅱ](多选)关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失
答案 ABC
解析 电磁波在真空中的传播速度为光速,与频率无关,A正确。
根据电磁波的产生条件可知B正确。
电磁波为横波,传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,C正确。
电磁波可以在真空中传播,也可以在介质中传播,因此也能通过电缆、光缆传输,D错误。
电磁波是一种能量传播方式,若波源电磁振荡停止,则不再产生新的电磁波,但空间中的波仍将继续传播下去,E错误。
13.[2016·江苏高考]一艘太空飞船静止时的长度为30m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球,下列说法正确的是( )
A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m
B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m
C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
答案 B
解析 飞船上的观测者相对飞船静止,测得的是飞船的静止长度,即30m,A错误。
地球上的观测者看到飞船是运动的,因此测得的飞船长度比静止时的长度小,B正确。
飞船上的观测者和地球上的观测者,观测到的光信号速度均为c,C、D错误。
14.[2016·北京高考]下列说法正确的是( )
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
答案 A
解析 声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。
15.[2016·天津高考]我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。
米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内,则对该无线电波的判断正确的是( )
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样须靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
答案 C
解析 米波雷达发射的米波是一种电磁波,可以在介质中传播也可以在真空中传播,B错误。
米波与厘米波在真空中传播的速度都是光速c,根据ν=
可知ν米<ν厘米,A错误。
米波具有波的所有性质,能发生反射,也能发生干涉与衍射现象,C正确,D错误。
16.[2015·浙江自选]以下说法正确的是( )
A.真空中蓝光的波长比红光的波长长
B.天空中的彩虹是由光干涉形成的
C.光纤通信利用了光的全反射原理
D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变
答案 C
解析 真空中蓝光的波长比红光的波长短,A错误。
天空中的彩虹是由光的折射形成的,B错误。
光纤利用了光的全反射传递信息,C正确。
机械波在不同的介质中传播时频率不变,速度变化,因而波长会变化,D错误。
17.[2015·北京高考]利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。
IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路,公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。
刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。
下列说法正确的是( )
A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作
C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流
D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息
答案 B
解析 读卡机发射的电磁波,被IC卡内部的LC振荡电路接收,使IC卡充电,因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波,故A项错误;仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时,才发生共振,IC卡才能有效工作,故B项正确;若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,根据法拉第电磁感应定律,线圈L中仍会产生感应电流,故C项错误;由题意,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容C充电,达到一定电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输,故D项错误。
18.[2014·浙江高考](多选)关于下列光学现象,说法正确的是( )
A.水中蓝光的传播速度比红光快
B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深
D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽
答案 CD
解析 对于水蓝光折射率大于红光,由n=
得v=
,可知在水中红光传播速度快,选项A错误;光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射,选项B错误;水中的鱼发出的光线射出水面后,折射光线远离法线,因而鱼所成像在鱼的实际位置上方,选项C正确;由双缝干涉条纹间距公式Δx=
·λ可知,由于红光的波长长,所以其条纹间距宽,选项D正确。
19.[2014·四川高考]电磁波已广泛运用于很多领域。
下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 电磁波是一种波,可以产生衍射现象,A错误。
常用的遥控器用红外光信号来遥控电视,B错误。
多普勒效应常用来测量相对运动物体的速度,C正确。
光在真空中运动的速度在各种惯性系中测得的数值相同,D错误。
一、基础与经典
20.在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实验法。
A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行,在它们之间形成一厚度均匀的空气膜。
现在用波长为λ的单色光垂直照射,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t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升高到t2时,亮度再一次回到最亮。
(1)在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的?
(2)温度由t1升高到t2时,A的高度升高多少?
答案
(1)见解析
(2)
解析
(1)A、B间为空气薄膜,在B板上方观察到的亮暗变化,是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的。
(2)当温度为t1时,设空气薄膜厚度为d1,此时最亮说明2d1=kλ;
当温度为t2时,设空气薄膜厚度为d2,此时再一次最亮说明2d2=(k-1)λ,
解得d1-d2=
。
故温度由t1升高到t2,A的高度升高
。
二、真题与模拟
21.[2016·江苏高考]
(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波。
一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,则两列光的________相同。
如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。
(2)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7m,双缝间的距离d=1mm,双缝到屏的距离l=2m。
求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。
答案
(1)频率 C
(2)1.178×10-2m
解析
(1)要形成光的干涉,两列光的频率应该相同,在题图所示的干涉区域放置光屏,波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹。
(2)相邻亮条纹的中心间距Δx=
λ
由题意知,亮条纹的数目n=10
则L=
代入数据得L=1.178×10-2m。
22.[2015·全国卷Ⅰ]在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1________(填“>”“=”或“<”)Δx2。
若实验中红光的波长为630nm,双缝与屏幕的距离为1.00m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm,则双缝之间的距离为________mm。
答案 > 0.300
解析 由公式Δx=
λ可知,Δx1>Δx2。
相邻亮条纹之间的距离为Δx=
mm=2.1mm,双缝间的距离d=
,代入数据得d=0.300mm。
23.[2016·保定市模块验收]奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量。
偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这个角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。
如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间。
(1)偏振片A的作用是什么?
(2)偏振现象证明了光是一种________。
(3)(多选)以下说法中正确的是( )
A.到达O处光的强度会明显减弱
B.到达O处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于α
D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α
答案
(1)把自然光变成偏振光
(2)横波(3)ACD
解析
(1)自然光源发出的光不是偏振光,但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。
(2)偏振现象证明了光是一种横波。
(3)因为A、B的透振方向一致,故A、B间不放糖溶液时,自然光先通过偏振片A后变成偏振光,通过B后到O。
当在A、B间加上糖溶液时,由于溶液的旋光作用,使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度,使通过B到达O的光的强度不是最大,但当B转过一个角度,恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时,O处光强又为最强,故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度。
若偏振片B不动而将A旋转一个角度,再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致,则A转过的角度也为α,故选项A、C、D项正确。
24.[2017·江苏名校质检]某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20cm,每秒脉冲数n=5000,每个脉冲持续时间t=0.02μs。
求:
(1)此电磁波的频率;
(2)此雷达的最大侦察距离。
答案
(1)1.5×109Hz
(2)3×104m
解析
(1)电磁波在空气中传播,传播速度认为等于光速c=3.0×108m/s,因此f=
=1.5×109Hz。
(2)雷达工作时发射电磁脉冲,每个电磁脉冲持续时间t=0.02μs,两个脉冲时间间隔内,雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲,否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量。
设最大侦察距离为x,两个脉冲时间间隔为Δt=
s=2×10-4s≫0.02μs(故脉冲持续时间可以略去不计),则2x=cΔt,所以x=
=3×104m。
25.[2016·浙江质检]如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1、S2的距离之差为2.1×10-6m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?
(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中的波长为4×10-7m;
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°;
(3)若用A光照射时,把其中一条缝遮住,试分析光屏上能观察到的现象。
答案
(1)暗条纹
(2)亮条纹 (3)见解析
解析
(1)设A光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2,由n=
得n=
,得λ1=nλ2=6×10-7m。
又光的路程差δ=2.1×10-6m,所以N1=
=3.5,即从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ1的3.5倍,所以P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系sinC=
,得n=
=
,由此可知,B光在空气中的波长λ2为:
λ2=nλ介=5.25×10-7m,N2=
=4。
可见用B光作光源,P点为亮条纹。
(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹,但中央条纹最宽、最亮,两边条纹变窄、变暗。
这是单缝衍射现象。