浅析高考物理“光的本质”的选择_光子能量论文

高考物理“光的本性”考点选析，本文主要内容关键词为：点选论文,本性论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

一、考查研究光的本性的物理学史和科学方法

例1 （2002年上海物理卷）牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说。如今，人们对光的性质已有了进一步的认识。图1中的四个示意图所表示的实验，能说明光性质的是（

）

图1

A.①②B.②③C.③④D.②④

解析图①表示“α粒子散射实验”，证明原子具有核式结构；图②表示“杨氏双缝实验”，证明光具有波动性；图③表示“光电效应实验”，证明光具有粒子性；图4表示“天然放射性实验”，证明原子核内部结构是可以变化的。所以选项B正确。

例2 （2005年上海物理卷）2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对科学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献有（

）

A.创立“相对论” B.发现“X射线”

C.提出“光子说” D.建立“原子核式模型”

解析考查对有关物理学史的了解。“相对论”是爱因斯坦创立的，“光子说”也是爱因斯坦提出的，伦琴发现“X射线”，卢瑟福建立了“原子核式模型”。所以选项A、C正确。

例3 （2003年上海卷）爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方法来说，这属于（

）

A.等效替代B.控制变量

C.科学假说D.数学归纳

解析本题考查物理思维方法，刚提出“光子说”时属于科学猜想，是否正确需要实验的进一步检验，这种方法是科学假说，所以选C。

点评人类对光的本性的认识过程是一段物理学史，同学们应在阅读教材理解教材的基础上，加强记忆。

二、考查光的干涉现象

例4 （2003年上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图2（甲）所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2（乙）所示。干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度差相同。现若在图2（甲）装置中抽去一张薄片，则当光竖直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（

）

图2

A.变疏B.变密C.不变D.消失

解析该题主要考查获取和处理信息的能力，当抽去一张纸片后，两玻璃表面之间夹角减小，由数学知识可知，要保持两相邻条纹所对应的薄膜厚度差相同，则两相邻条纹间距一定增大，即观察到的干涉条纹变疏，选项A正确。

说明该题来源于课本中薄膜干涉，但实质是一道信息材料阅读题，关键是可直接获取题中提供的信息：任意相邻明条纹（或暗条纹）所在位置下面对应的薄膜厚度差恒定，由此可推断结果。

例5 （2005年江苏物理卷）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。

(1)洛埃镜实验的基本装置如图3(a)所示，S为单色光源，M为一平面镜。试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与S直接发出的光在光屏上相交的区域。

(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离Δx的表达式。

图3

解 (1)见图3(b)。

(2)由双缝干涉相邻亮纹（或暗纹）间距离公式：。

根据平面镜成像的对称性得d=2a，

所以。

点评杨氏双缝干涉是光的波动性的有力证据，要牢记干涉现象中相邻两亮纹（或暗纹）间距离相等，条纹间距的计算式，并理解各个字母所代表物理量的物理含义。

三、考查光的衍射及其图样分析

例6 （2000年上海卷）如图所示为单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是（

）

解析单色光源经狭缝发生衍射，衍射图样是间距不等明暗相间，中央宽而亮，两边宽度和亮度逐渐降低的条纹，且两边明条纹的亮度迅速降低。只有A符合这些特点。所以正确选项是A。

例7 （2001年上海卷）图4中 A、B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图像，其中图A是光的____（填干涉或衍射）图像。由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径____（填大于或小于）图B所对应的圆孔的孔径。

解析同一列单色光射到圆孔，图A出现了明暗相同的条纹，这说明光偏离了直线传播，发生明显衍射现象；而图B没有明暗相间的条纹，表示不发生明显衍射现象。根据衍射条件可知图A所对应的圆孔的孔径小于图B所对应的圆孔的孔径。

答案衍射，小于。

点评该题主要考查明显衍射的条件及其运用。光发生衍射现象时，一是光传播到几何阴影区中，即光照亮的范围变大；二是在这个范围内光的亮度不均匀，出现明暗相间的条纹。

四、考查光的电磁说及其电磁波谱

例8 （2000年全国理综卷）图5所示为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源，要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压。下列说法中正确的是（

）

图5

A.高压高源正极应接在P点，X射线从K极发出

B.高压高源正极应接在P点，X射线从A极发出

C.高压高源正极应接在Q点，X射线从K极发出

C.高压高源正极应接在Q点，X射线从A极发出

解析题中指出E为灯丝电源，对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度很小的。要使电子到达阴极A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线，因此，K、A之间应有使电子加速的电场，故Q应接高压电源正极，所以选项D正确。

说明 X射线是一种比紫外线波长还短的电磁波，高速电子流射到任何固体上，都会产生这种射线。此题直接来源于课本，这类紧密联系教材、灵活考查知识的好题，应引起同学们的重视。

例9 （2004年江苏物理卷）下列关于紫外线的几种说法中，正确的是（

）

A.紫外线是一种紫色的可见光

B.紫外线的频率比红外线的频率低

C.紫外线可使钞票上的荧光物质发光

D.利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控

解析紫外线的主要作用是化学作用，它有很强的荧光效应，所以选项C正确。在光谱上紫外线是不可见光，其频率高于可见光，红外线也是不可见光，其频率低于可见光，选项A、B错误。电视机等电器的遥控是应用红外线遥感技术，选项D错误。所以正确选项为C。

点评要清楚电磁波谱中不同波谱线的产生机理、频率、特性及其应用等，熟悉教材是这一部分内容的突出要求。

五、考查光在介质中的速度、折射率与光频率的关系

例10 （2004年江苏物理卷）图6所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（）

图6

A.红光的偏折最大，紫光的偏折最小

B.红光的偏折最小，紫光的偏折最大

C.玻璃对红光的折射率比紫光大

D.玻璃中紫光的传播速度比红光大

解析红光的频率小于紫光的频率，红光的偏折角比紫光的偏折角小，选项A错误，选项B正确；玻璃对红光的折射率小于对紫光的折射率，在玻璃中红光的传播速度比紫光大，所以选项C、D都错。所以本题的正确选项为B。

图7

例11 （2005年全国理综卷）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其中传播方向如图7所示。设玻璃对a、b的折射率分别为

解析由图7可知a光比b光的折射角小，则a光比b光的折射率大，a光在玻璃中的传播速度比b光的小。所以选项A、D正确。

点评由光的色散实验可知，可见光的频率越大，光在该介质中的传播速度越小，介质对光的折射率越大，光的偏折也就越大。同学们应理解并熟记这一结论。

六、考查光子及光子的能量

例12 （2004年天津理综卷）人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能观察。普朗克常量为6.63×J·s，光速为3.0×m/s，则人眼能观察到绿光时所接收到的最小功率是（

）

解析人眼能观察到绿光时所接收到的最小功率即为每秒虽接受到的光能量，由题给条件，可得

所以选项A正确。

说明本题是直接根据进行计算的题，但必须清楚光的功率、光能量这些概念。

例13 （2001年天津理综卷）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（）

因光子的最小的能量无法确定，所以X光子的最小频率与最长波长无法确定。

说明：这里的能量转换是电势能→电子动能→光子能量。

七、考查光电效应

例14 （上海高考物理题）如图8所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照锌板，关灯后指针保持一定偏角。

图8

(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将____。（增“增大”“减小”或“不变”）

(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针____（填“有”或“无”）偏转。

解析 (1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板带的正电荷减少，则静电计指针偏角将变小。(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于这种金属的极限频率，而与照射光的强度无关。用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光还低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。

答案 (1)减小，(2)无。

例15 （2004年全国理综卷）下表给出一些金属材料的逸出功。