题文
1961年德国学者约恩孙发表了一篇论文,介绍了他用电子束做的一系列衍射和干涉实验。其中他做的双缝干涉实验,与托马斯·杨用可见光做的双缝干涉实验所得到的图样基本相同,这是对德布罗意的物质波理论的又一次实验验证。根据德布罗意理论,电子也具有波粒二象性,其德布罗意波长
,其中h为普朗克常量,p为电子的动量。约恩孙实验时用50kv电压加速电子束,然后垂直射到间距为毫米级的双缝上,在与双缝距离约为35cm的衍射屏上得到了干涉条纹,但条纹间距很小。下面所说的4组方法中,哪些方法一定能使条纹间距变大?( )A.降低加速电子的电压,同时加大双缝间的距离B.降低加速电子的电压,同时减小双缝间的距离C.加大双缝间的距离,同时使衍射屏靠近双缝D.减小双缝间的距离,同时使衍射屏远离双缝
题型:未知 难度:其他题型
答案
BD
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解析
解题的关键由动能定理求出电子的速度表达式,然后求出德布罗意波波长与电压的关系式,再由
判断。
设加速电压为U,双缝间距离为d,衍射屏到双缝距离为
,电子的电量为e,质量为m.由动能定理可得,
,电子加速后的速度为
,电子德布罗意波的波长
,所以条纹间距
,当降低加速电子的电压,同时减小双缝间的距离时,
一定变大,故A错误,B正确;由
知,当减小双缝间的距离d,同时使衍射屏远离双缝即
增大时,
变大,故C错误,D正确。所以选BD。
考点
据考高分专家说,试题“1961年德国学者约恩孙发表了一篇论文,.....”主要考查你对 [光的衍射 ]考点的理解。
光的衍射
光的衍射:
1.定义:当光照射到小孔或障碍物上时,光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象,叫做光的衍射现象
2.明显衍射条件:障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多.甚至比光的波长还要小
3.形成原因:光的衍射是相干光波叠加的结果,当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时,小孔处可以看成许多点光源,障碍物的边缘也可看成许多点光源(惠更斯原理)。这些点光源是相干光源,发出的光相干涉,在光屏上形成明暗相间的条纹
衍射图样及条纹特征:
单缝衍射圆孔衍射圆板衍射


①单缝衍射条纹的分布是不均匀的,中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同。用单色光照射单缝时,光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹,中央亮条纹最宽最亮。用白光照射单缝时,中间是白色亮条纹,两边是彩色条纹,其中最靠近中间的色光是紫光,最远离中间的色光是红光。
②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关,入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。
③缝变窄,通过的光能变少,而光能分布的范围变宽,所以亮纹的亮度降低①衍射图样中,中央亮圆的亮度最大,外面是亮、暗相间的圆环,但外围亮环的亮度小,用不同的光照射时得到的图样也不一样,如果用单色光照射时,中间为亮圆,外面是亮度越来越暗的亮环。如果用白光照射时,中间亮圆为白色,周围是彩色圆环。
②中央是大且亮度最大的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。
③只有圆孔足够小时,才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。
④用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。
⑤白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。
⑥圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱①圆板阴影区的中央有个亮斑——泊松亮斑。
②圆板阴影区的周围有明暗相问的圆形衍射条纹
③亮环或暗环的间距随半径的增大而减小,即越向外条纹越窄
光的干涉和衍射的比较:



